2材料利用率高 由于压铸件具有尺寸表面粗

　　压铸成型工艺 武汉船舶职业技术学院 模具教研室 田甜 模具工业 ? ? ? 金属材料成形工艺装：冷冲模、锻模、粉末 冶金模、压铸模、铸模。 非金属材料成型工艺装：塑料模、橡胶模、 玻璃模、陶瓷模。 压铸技术是在普通铸造基础上发展起来的一种 先进工艺，广泛应用于国民经济支柱产业。 课程任务及要求 ?课程要求： 通过本课程的学习，学生应了解压铸工艺以及如 何提高铸件质量和延长模具寿命。理解压铸的工艺过 程和压铸模的设计方法。掌握压铸件设计，能独立完 成成套压铸模的模具设计。 模块一 模块二 模块三 模块四 模块五 模块六 模块七 概述 压铸成型工艺的确定 压铸成型材料选择 压铸成型设选用 压铸成型模具设计 压铸成型缺陷及解决办法 压铸模设计程序与过程 课程目录： ?课程的重点与难点 重点：压铸成型材料、工艺的确定以及 模具设计； 难点：工艺的确定以及模具设计 ?成绩评定 平时30%，考试70% 章 压铸概述 压铸的实质及工艺过程* 压铸的特点* 压铸的应用范围 压铸的发展概况 一 压铸的实质及工艺过程 ? 压铸是压力铸造的简称，其实质是在高压作用下， 使液态或半液态金属以较高的速度充填铸模形腔， 并在压力下成形和凝固而获得铸件的方法。 ? 高压力和高速度是压铸熔融合金充填成形过程的 两大特点，也是压铸与其他铸造方法根本的区别 所在。 ? 压力铸造特性： 30～60m/s； 1.高速填充：通常浇口速度达 2.高压填充：热室压力机通常 为70～350kg/cm2； 3.充填时间短：中小型件 0.02～0.2S之间； 4.冷却速度快。 ? 合金材料、压铸机及压铸模是压铸生产工艺过 程的三个基本要素。 ? 目前压铸所采用的金属主要是各种合金，其中 铝合金占比例（30%~60%），锌合金次 之（在国外，锌合金铸件绝大部分为压铸件）。 镁合金是近几年国际上比较关注的合金材料， 铜合金仅占压铸件总量的1%~2%。 压铸工艺过程演示 冷压室和热压室压铸是压铸工艺的两种基本 方式，冷压室原理如图1-1（a）所示， 图1-1 压铸工艺原理示意图 冷压室压铸工艺中，金属液由手工或自动浇注装置 浇入压室内，然后压射冲头前进，将金属液压入型 腔。 冷压室和热压室压铸是压铸工艺的两种基本 方式，热压室原理如图1-1 （b）所示。 图1-1 压铸工艺原理示意图 ? 在热压室压铸工艺中，压室垂直置于坩埚内，金属 液通过压室上的进料口自动流入压室。压射冲头向 下运动，推动金属液通过鹅颈管进入型腔。金属液 凝固后，压铸模具打开，取出压铸件，完成一个压 铸循环。 ? 热压室卧式压铸机生产 热压室压铸机的压室通常浸入坩锅的金属液中，如图示。 压铸生产过程简介 原材料准 产品图 喷刷涂料 工艺设计 合模 模具设计 浇注 合金液保温 合金熔炼 炉料配置 回 炉 料 模具制造 压铸成形 模具安装 开取件 模具预热 外观检验及清理 浇注系统 废品 质量检查 铸件成品入库 图0-2 压铸件的生产工艺过程图 二 压铸的特点 优 点 (1)压铸件的尺寸精度高，表面粗糙度值低 尺寸精度可达IT1 1～IT13级，有时可达IT9级。 (2)材料利用率高 由于压铸件具有尺寸、表面粗糙度值 低等优点，一般不再进行机械加工而直接装配使用，或加 工量很小，只需经过少量机械加工即可装配使用，所以既 提高了金属利用率，又减少了大量的加工设和工时。 优 点 因为熔融金属在高压高速下保持高的流动性，因而能 够获得其他工艺方法难以加工的金属零件。 (3) 可以制造形状复杂、轮廓清晰、薄壁深腔的金属零件 (4)在压铸件上可以直接嵌铸其他材料的零件，以节省贵重 材料和加工工时 这样既满足了使用要求，扩大产品 用途，又减少了装配工作量，使制造工艺简化。 (5)压铸件组织致密，具有较高的强度和硬度 因为液态金 属是在压力下凝固的，又因充填时间很短，冷却速度 极快，所以在压铸件上靠近表面的一层金属晶粒较细， 组织致密，不仅使表面硬度提高，并具有良好的耐磨 性和耐蚀性。 表1-1 不同铸造方法时铝合金和镁合金的力学性能 优 点 因为压铸生产易实现机械化和自动化操作， 生产周期短，效率高，可适合大批量生产。 D1 (6)生产率极高 缺 点： 这是由于压铸时液 (1)压铸件常有气孔及氧化夹杂物存在 体金属充填速度极快，型腔中气体很难完全排除所致，从 而 降 低 了 压 铸 件 质 量 。 (2)不适合小批量生产 其主要原因是压铸机和压铸模费用 昂贵，压铸机生产效率高，小批量生产不经济。 (3)压铸件尺寸受到限制 因受到压铸机锁模力及装模尺寸 的 限 制 而 不 能 压 铸 大 型 压 铸 件 。 (4)压铸合金种类受到限制 由于压铸模具受到使用温度的 限制，高熔点合金(如黑色金属)压铸模寿命较低，难于用 于实际生产。 三 压铸压力和压铸速度 1、压铸压力 2、压铸速度 D2 1、压铸压力 图1-2 压铸过程中压射比压的变化曲线、压铸速度 在压铸中，压铸速度有压射速度和充填速度两个不 同概念。 ?压射速度是指压铸机压射缸内的液压推动压射冲头前 进的速度； ?充填速度是指液体金属在压力作用下，通过内浇道进 入型腔的线 四、典型金属填充理论 充型过程 现象： 压入 特点： 压射系统有必须的能量，对注入压室内的 液态金属，施加高压力和高速度，使熔液 经压铸模的浇口流向型腔 金属液流动 熔液从内浇口注入型腔，而后熔液流动并 充填型腔的各个角落，方能获得形状完整 轮廓清晰的铸件 熔液充填型腔后，冷却凝固，此现象在充 填过程中自始至终的进行着，必须在完全 凝固前充满型腔各个角落 冷却凝固 典型的三种金属填充理论 （一）全壁厚填充理论 1937年 W.G.Brandt得到 条件： V0.3m/s 特点： 金属液经内浇口进入型腔后， 即扩展至型壁，后沿整个型壁截 面向前填充，直到充满为止。 排气良好，铸件致密度高。 开始扩展 充至型壁 t内/ t件1/2-2/3 进入型腔 向前充填 是理想的一种充填形态。 扩展至型壁 充满型腔 图 1-3 合金液的全壁厚填充形态 适合：合金结晶区间较宽，形状简单的铸件。 （二） 喷射填充理论 1932年 L.Frommer得到 条件： 冲击型壁 V=0.5-15m/s 特点： S内/ S件1/4-1/3 回流 金属液的充填过程分两个阶段：喷射阶段、 涡流阶段。液体金属进入型腔后保持内浇 口形状冲击对面型壁，然后形成涡流，向 内浇口方向反向填充。 易形成孔洞。 积聚在型腔远端 适合：具有缝形浇口的长方形铸件或具有 大的充填速度及薄的内浇口的铸件。 积聚在型腔中部 图1-4 合金液的喷射填充形态 (三) 三阶段填充理论 形成薄壳层 继续充填 即将充满 1944-1952年 H.K.Barton提出 条件：V20-30m/s 特点： 图 1-5 三阶段填充形态 充满型腔后形成 封闭水力学系统 S内/ S件1/4-1/2 高速金属液射入型腔后，首先冲击对面型壁，沿型腔表面向各方向扩展，并形成 压铸件表面的薄壳层，在型腔转角处产生涡流；后续金属液沉积在薄壳层内的空 间里，直至填满；金属液完全充满型腔后，在压力作用下，补充熔融金属，压实 压铸件。形成小气孔。 适合：填充能力强，可浇注壁薄、形状复杂的铸件。 ? 上述三种理论不是孤立的，它随压铸件的形状、 尺寸和工艺参数而改变。在同一压铸件上，由于各部位结 构尺寸的差异也会出现不同的填充形态。 ? 当宽度较窄的内浇口直对着型腔时，开始即以喷射方式填 充，流束冲击对面型壁或型芯，金属液在此聚集喷溅或转 向，动能减少，然后以全壁厚推进方式充模，这两种模式 往往同时存在。 五 压铸的应用 应用领域：以汽车和摩托车制造业为主要 应用领域，汽车约占70% ，摩托车约占10%。 压铸零件尺寸：小的只有零点几克， 大的铝合金铸件质量达60kg，的直径可 达2m。 压铸合金：可以生产铝、锌、镁和铜等合 金。黑色金属的压铸尚处于研究试验阶段。 压铸的应用范围 (1)圆盖类——表盖、机盖、底盘等。 (2)圆盘类——号盘座等。 (3)圆环类 接插件、轴承保持器、方向盘等。 (4)筒体类 凸缘外套、导管、壳体形状的罩壳、仪表盖、 上盖、深腔仪表罩、照相机壳与盖、化油器等。 (5)多孔缸体、壳体类 气缸体、气缸盖及油泵体等多腔的 结构较为复杂的壳体(这类零件对力学性能和气密性均有较 高的要求，材料一般为铝合金)，例如汽车与摩托车的气缸 体、气缸盖等。 (6)特殊形状类 叶轮、喇叭、字体由筋条组成的装饰性 压铸件等。 D1 压铸的应用示例 ? 各种压铸件 压铸的应用示例 ? 压铸件变速器壳体 压铸的应用示例 图2-2 汽车上使用的一些压铸件 压铸模的应用 汽车缸体（上缸体） 无级变速器壳体 集油盘 五 压铸的发展 压铸工艺是从19世纪初期用铅锡合 金压铸印刷机的铅字至今已由150多年 的历史。然而，发展速度十分惊人，遍 及各个工业门类, 受到了普遍的关注。 国内压铸的发展方向有： ? ? ? ? ? 深入开展压铸理论研究； 研发新式压铸设； 研发压铸新材料； 发展压铸新技术、新工艺； 研发压铸模新材料。 其中压铸模具的发展为关键。模具生产技术水 平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标 志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益 和新产品的开发能力。模具工业发展的关键是模具技 术的进步。图0-3所示为一个较复杂产品的压铸模具结 构示例。 上一页下一页返回 图0-3 压铸模具结构示例 返回 图0-4 压铸件 图0-5 压铸模 压铸模具生产发展趋势如下: （1）向精密、复杂、大型模具方向发展 （2）缩短模具的制造周期，提高模具的 加工质量 （3）努力延长压铸模具使用寿命 上一页下一页返回 ? 模具专业的毕业生面向的是模具行业的设计、制造、 钳工生产一线和一般的技术、管理及服务岗位 〔群），从事模具设计、模具普通加工、数控加工、 电加工，以及模具安装、调试、维护工作和一般的 管理工作。 学生在取得学历证书的同时，必须通过国家劳动和 社会保障部的初级模具设计师、中级或中级以上模 具钳工、数控机床操作工职业技能鉴定。 ? ? 通过《压铸成型工艺及模具设计》课程的学习，让 学生了解压铸件所用不同材料的性能，熟悉压铸工 艺及模具的结构设计，学会查阅模具设计手册等设 计资料，初步具压铸模具设计能力。 返回 表1 课程面向的对应岗位 返回 表2 岗位需求知识点 返回 思考（能力目标、知识目标） 1.压力铸造的优缺点。 练习： 1.压力铸造的概念。 课后辅导： 周三中午12：00－14：00 模具教研室
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