离心铸造随后压射冲头下压

　　机械加工网总结制定正确的压铸工艺 压铸工艺是一个压铸工技术水平的体现，他能把压铸机特性、模具特性、铸件特性、压铸合金特性 等生产要素正确的结合起来，以的成本，生产满足客户要求的压铸产品。因此，必须重视压铸工艺工 程师的选拔和培训。压铸工艺工程师是压铸生产现场技术总负责人，除制定正确的压铸工艺，根据生产要 素变化及时修订压铸工艺外，还负责对模具安装调整工、压铸操作工、模具维修工的培训和提高。 ⑴、确定合理的生产率，规定每一次压射周期的循环时间。过低的生产率固然不利于提高经济效益， 过高的生产率往往以牺牲模具寿命和铸件合格率为代价，算总帐细帐经济益可能更差。 ⑵、确定正确的压铸参数。在确保铸件符合客户质量标准的前提下，应使压射速度、压射压力、合金 温度。这样，有利于降低机器、模具负荷，降低故障，提高寿命。根据压铸机特性、模具特性、铸件 特性、压铸铝合金特性等腰三角形，确定快压射速度、压射压力、增压压力、慢压射行程、快压射行程、 冲头跟出距离、推出行程、保压时间、推了复位时间、合金温度、模具温度等。 ⑶、使用水基涂料，必须制订严格详细的喷涂工艺。涂料品牌，涂料与水的比例，模具每一个部位的 喷涂量（或喷涂时间）和喷涂顺序，压缩空气压力，喷枪与成型表面的距离，喷涂方向与成型表面的角度 等。 ⑷、根据压铸模实际确定正确的模具冷却方案。正确的模具冷却方案对生产效率、铸件质量、模具寿 命有极大的影响。方案应规定冷却水开户方法，压铸几个模次开始冷却，相隔几个模次分几次把冷却水阀 门开到规定开度。点冷却系统的冷却强度应由压铸工艺工程师现场调定，配合喷涂达到模具热平衡。 ⑸、规定对不同滑动动部位，如冲头、导柱、导套、抽芯机构、推杆、复位杆等部位的不同润滑频率。 ⑹、制订每一个压铸件的压铸操作规程，并培训和监督压铸工按规程操作。 ⑺、根据模具复杂程度和新旧程度，确定适当的模具预防性维修周期。适当的模具预防性维修周期应 当是模具使用中将要出现故障而还没有出现故障的压铸模次。模具使用中已经出现故障，不能继续生产， 被迫进行修理，不是被提倡的方法。 ⑻、根据模具复杂程度、新旧程度和粘模危险程度，确定模块消除应力周期（一般 5000—15000 模次 进行一次）和是否需要进行表面出理。如氮化处理，氮化层深度。0.33， 0.55。 机械加工网总结正确的压铸操作步骤 ⑴、严格执行压铸工操作规程，严格控制模次的循环时间，其误差应小于 10%。稳定的压铸循环时 间，对一个铸工的综合效益至关重要。对产品质量稳定性、模具寿命、故障率等都有决定性影响。 ⑵、严格执行模具冷却方案，模具冷却是提高生产效率、铸件质量、模具寿命，减少模具故障的有效 方法。但是，错误的水冷却操作，将对模具造成致命伤害。停止压铸生产，必须立即关闭冷却水。 ⑶、浇柱撇潭、舀铝、浇柱动作规范，做到舀入的金属液不含氧化皮，浇入压室的金属液少波动。 手工浇注浇入量误差控制在 2—3%以内。 ⑷、清模及时清除积留在分型面、型腔、型芯、浇道、溢流槽、排气道等处的金属肖积垢，防止合模 时压塌模具表面，堵塞排气道，或造成合模不严。清模时禁止使用钢制工具接触成型表面。 ⑸、喷涂喷涂是重要、难度的压铸操作之一，必须严格按喷涂工艺操作。不正确的喷涂会使产 品质量不稳定和模具早期限损坏。 ⑹、按规定及时对滑动部位进行润滑。 ⑺、随时注意合模紧度，经常检查模具压板压紧情况和模具托架支撑情况，防止在使用中模具下沉或 坠落。 ⑻、 完成一个模具维修周期的模次， 或完成规定的生产批量后停止生产， 要保留后一个压铸产品 （ 好带浇、排系统），与模具一起送修。 机械加工网了解到，压铸模具失效主要有三种形式： ①热疲劳龟裂损坏失效；②碎裂失效；③溶蚀失效。 致使模具失效的因素很多，既有外因（例浇铸温度高低、模具是否经预热、水剂涂料喷涂量的多少、压铸 机吨位大小是否匹配、压铸压力过高、内浇口速度过快、冷却水开启未与压铸生产同步、铸件材料的种类 及成分 Fe 的高低、铸件尺寸形状、壁厚大小、涂料类型等等）。也有内因（例模具本身材质的冶金质量、 坯料的锻制工艺、模具结构设计的合理性、浇注系统设计的合理性、模具机（电加工）加工时产生的内应 力、模具的热处理工艺、包括各种配合精度和光洁度要求等）。 模具若出现早期失效，则需找出是哪些内 因或外因，以便今后改进。 ① 模具热疲劳龟裂失效 压铸生产时，模具反复受激冷激热的作用，成型表面与其内部产生变形，相互牵 扯而出现反复循环的热应力，导致组织结构二损伤和丧失韧性，引发微裂纹的出现，并继续扩展，一旦裂 纹扩大，还有熔融的金属液挤入，加上反复的机械应力都使裂纹加速扩展。 为此，一方面压铸起始时模具 必须充分预热。另外，在压铸生产过程中模具必须保持在一定的工作温度范围中，以免出现早期龟裂失效。 同时，要确保模具投产前和制造中的内因不发生问题。因实际生产中，多数的模具失效是热疲劳龟裂失效。 ② 碎裂失效 在压射力的作用下，模具会在薄弱处萌生裂纹，尤其是模具成型面上的划线痕迹或电加工 痕迹未被打磨光，或是成型的清角处均会出现细微裂纹，当晶界存在脆性相或晶粒粗大时，即容易断 裂。而脆性断裂时裂纹的扩展很快，这对模具的碎裂失效是很危险的因素。为此，一方面凡模具面上的划 痕、电加工痕迹等必须打磨光，即使它在浇注系统部位，也必须打光。另外要求所使用的模具材料的强度 高、塑性好、冲击韧性和断裂韧性均好。 ③熔融失效 前面已讲过，常用的压铸合金有锌合金、铝合金、镁合金和铜合金，也有纯铝压铸的，Zn、 Al、Mg 是较活泼的金属元素，它们与模具材料有较好的亲和力，特别是 Al 易咬模。当模具硬度较高时， 则抗蚀性较好，而成型表面若有软点，则对抗蚀性不利。但在实际生产中，溶蚀仅是模具的局部地方，例 内浇口直接冲刷的部位（型芯、型腔）易出现溶蚀现象，以及硬度偏软处易出现铝合金的粘模。 压力铸造工艺 一、压铸及特点 1. 压铸定义及特点 压力铸造（简称压铸）是在压铸机的压室内，浇入液态或半液态的金属或合金，使 它在高压和高速下充填型腔，并且在高压下成型和结晶而获得铸件的一种铸造方法。 由于金属液受到很高比压的作用，因而流速很高，充型时间极短。高压力和高速度 是压铸时液体金属充填成型过程的两大特点，也是压铸与其他铸造方法根本区别之所 在。 比如压射比压在几兆帕至几十兆帕范围内，甚至高达 500MPa；充填速度为 0.5— 120m/s，充型时间很短，一般为 0.01－0.2s，短只有干分之几秒。 2. 压铸的优缺点 优点： 1) 产品质量好。由于压铸型导热快，金属冷却迅速，同时在压力下结晶，铸件具有 细的晶粒组织，表面坚实，提高了铸件的强度和硬度，此外铸件尺寸稳定，互换性好， 可生产出薄壁复杂零件； 2) 生产率高，压铸模使用次数多； 3) 经济效益良好。压铸件的加工余量小，一般只需精加工和铰孔便可使用，从而节 省了大量的原材料、加工设及工时。 缺点： 1) 压铸型结构复杂，制造费用高，准周期长，所以，只适用于定型产品的大量生 产； 2) 压铸速度高，型腔中的气体很难完全排出，加之金属型在型中凝固快，实际上不 可能补缩，致使铸件容易产生细小的气孔和缩松，铸件壁越厚，这种缺陷越严重，因此， 压铸一般只适合于壁厚在 6mm 以下的铸件； 3) 压铸件的塑性低，不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作； 4) 另外，高熔点合金压铸时，铸型寿命低，影响压铸生产的扩大应用。 综上所述，压力铸造适用于有色合金，小型、薄壁、复杂铸件的生产，考虑到压铸 其它技术上的优点，铸件需要量为 2000-3000 件时，即可考虑采用压铸。 3．压铸的应用范围 压铸是近代金属加工工艺中发展较快的一种高效率、 少无切削的金属成型精密铸造 方法，是一种“好、快、省”高经济双效益的铸造方法。 压铸零件的形状大体可以分为六类： 1)圆盘类——号盘座等； 2)圆盖类——表盖、机盖、底盘等； 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、壳体形状的罩壳盖、上盖、仪表盖、探控仪表罩、 照像机壳与化油器等； 5)多孔缸体、壳体类——汽缸体、汽缸盖及油泵体等多腔的结构较为复杂的壳体 (这类零件对机械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 与摩托车的汽缸体、汽缸盖； 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。 二、压铸机简介 压铸机是压力铸造的基本设。压铸机共分两大类：热室压铸机和冷室压铸机。 (1) 热室压铸机 热室压铸机如图 2-14 所示，其特点是压室与合金熔化炉连成一 体，压室浸在熔化的液态金属中，其压射机构安置在保温坩埚上面。当压射冲头 3 上升 时，金属液 1 通过进口 5 进入压室 4 中，随后压射冲头下压，金属液沿通道 6 经喷嘴 7 充填压型型腔 8。冷凝后冲头回升，多余金属液回流至压室中，然后打开压型取出铸件。 （图 2-14 热室压铸机原理） 热室压铸机的特点是生产工序简单，生产效率高，容易实现自动化；金属液消耗少， 工艺稳定，压入型腔的金属液干净、无氧化夹杂，铸件质量好。但由于压室和冲头长时 间浸在金属液中，影响使用寿命。目前，大多数用于压铸锌合金等低熔点合金铸件，但 也有用于压铸镁铝铸件。 (2) 冷室压铸机 该机的压室与保温炉是分开的。压铸时，要从保温炉中将金属液 倒入压室后进行压铸。冷室压铸机有立式和卧室两种。 立式压铸机压室的中心线是垂直的。压铸模与压室的相对位置及压铸过程如图 2-15 所示。合模后，浇入压室 2 的金属液 3 被已封住喷嘴孔 6 的反料冲头 8 托住，当压射冲 头向下压到金属液面时，反料冲头开始下降，打开喷嘴 6，金属液被压入型腔。凝固后， 压射冲头退回，反料冲头上升，切断余料 9，并将其顶出压室，余料取走后再降到原位， 然后开模取出铸件。（图 2-15 立式冷室压铸机原理） 卧室压铸机压室的中心线是水平的。压铸模与压室的相对位置及压铸过程如图 2-16 所示。合模后，金属液浇入压室 2，压射冲头 1 向前推进，将金属液经浇道压入型腔 6， 开模时，余料借助压射冲头前伸的动作离开压室，同铸件一起取出。（图 2-16 室压铸机原理图） 两种压铸机相比较，在结构上仅仅压射机构不同，立式压铸机有切断、顶出余料的 下油缸，因结构比较复杂，故增加了维修的困难。卧室压铸机压室简单，维修方便。在 工艺上，立式压铸机压室内空气不会随金属液进入型腔，便于开设中心浇口，但由于浇 口过长，金属耗量大，充填过程中能量损失也较大。卧式压铸机金属液进入型腔的流程 短，压力损失小，有利于传递终压力，便于提高比压，故使用较广。冷室压铸机多用 液压驱动，压力较高，适用于熔点较高的合金。目前，生产中采用冷室压铸机较多。 卧式冷 三、压铸过程原理 压铸过程是利用高压力、高速度，迫使浇入压铸机压室内的熔融或半熔融状态金属 在极短的时间内充满压铸模的型腔。 压铸过程有三种主要现象：其一压入，其二熔融合金液流动，其三冷却凝固。 完成压铸过程有三大要素：一是熔融或半熔融状态金属：二是压铸模：三是压铸机。 压铸压力、压铸速度是压铸过程主要的工艺参数。 1．压铸压力 压铸压力—般用压射力，比压表示。压射力是由压铸机的规格所定。它是压铸机的 压射机构推动压射冲头的力： Pr=PG?π D2/4 压射比压： Pb = Pr / F = 4 P r/ π d2 四个阶段： 慢速封孔；充填；增压；保压 2。压铸速度 压铸速度有压射速度和充填速度两个不同的概念。 压射速度：压铸时压射缸内液压推动压射冲头前进的速度； 充填速度：熔融合金在压力作用下，通过内浇口导入型腔的线速度。 其中充填速度的主要作用有：将熔融合金在凝固之前迅速输入型腔，是获得轮廓清 晰、表面光洁的铸件重要因素；为了得到高的流体动压力。 充填速度的选择可根据合金的性能及铸件结构的特点，充填速度与压射比压、压射 速度及内浇口截面积等因素有关。 由于压铸特点是速度快，当充填速度较高时，即使用较低的比压也可以获得表面光 洁的铸件。 过高的充填速度会引起许多工艺上的缺点，造成压铸过程的不利条件： (1) (2) (3) (4) 包住空气而形成气泡。因为高速度合金液流可能堵住排气系统，使空气被 包在型腔内，同时快速冷却液可能使得熔体内溶解的气体不能有效析出； 合金液流成喷雾状进入型腔并粘附于型壁上， 后进入的合金液不能与它熔 合，而形成表面缺陷，降低铸件表面质量； 产生旋涡，包住空气和进入型腔的冷合金，使铸件产生气孔和氧化夹 杂的缺陷； 冲刷压铸模型壁，使压铸模磨损加速，减少压铸模寿命。 充填速度与压射速度、作用于熔融合金上的压射比压以及合金液本身的密度、压室 内径和内浇口截面积等有关。压射速度越大，则充填速度越大，合金液上的压射比压越 大，充填速度也越大。可通过调整变化压射速度和压射比压、改变压室的内径和增大内 浇口截面积(厚度)等来改变充填速度。 四、压铸件设计 压铸件设计是压铸生产技术中十分重要的工作环节，压铸件设计的合理程度和工艺 适应性直接影响到：分型面的选择，浇口的开设；顶出的布置；收缩规律；精度的保证； 缺陷的部位以及生产效率等。压铸件结构工艺特定要求如下： ①消除内部侧凹，便于抽芯。 ②改进壁厚，消除缩孔、气孔； ③改善结构，消除不易压出的侧凹； ④利用筋，防止变形； ⑤改善结构，消除尖角或棱角； ⑥改善结构，便于抽芯、简化压铸模制造； ⑦消除深陷，使铸件易脱模； ⑧改进结构，避免型芯交叉等特定要求。 五、压铸合金及其选择 对压铸合金的要求： ①高温下有足够的强度和可塑性，无热脆性(或热脆性小)； ②尽可能小的收缩； ③结晶温度范围小； ④在过热温度不高时有足够的流动性。 选择压铸合金考虑的因素有： （1）压铸件的受力状态，这是选择合金主要依据； (2) 压铸件工作环境状态； ①工作温度：高温和低温要求， ②接触的介质：如潮湿大气、海水； ③密闭性要求：气压、液压密闭性。 (3)压铸件在整机或部件中所处的工作条件； (4)对压铸件的尺寸和重量所提出的要求； (5)生产条件：熔化设、压铸机、工艺装置及材料等； (6)经济性。 六、压铸型 在压铸生产中，压铸型(简称压模或压型)是重要的工艺装。 从结构上讲，完整的压铸型由以下几部分组成（图 2-17 是压铸型结构的实例。）： ①静型部分：固定于压铸机压室一方的静型安装板上，是金属液开始进入铸型的部 分，也是压铸型型腔的组成部分，其上有直浇道直接与压铸机的喷嘴或压室联接； ②动型部分：固定于压铸机的动型安装板上，随动型安装板向左、向右移动，与静 型部分分开和合拢，一般抽芯机构和铸件顶出机构设置在这部分内，是压铸型型腔的组 成部分； ③成型部分：是构成铸件几何形状的部分。构成铸件外形的部分称为型腔，构成铸 件内部形状的部分称为型芯； ④浇注系统：连接成形部分与压室，引导金属液按一定方向进入铸型的成型部分， 包括直浇道、横浇道和内浇口； ⑤抽芯机构：构成复杂铸件的侧凹和孔，采用活动型芯，依靠抽芯机构在顶出铸件 之前完成抽芯动作； ⑥顶出机构：铸件成型后，待动、静型分开，把铸件从铸型中，这套机构一般均设 在动型部分； ⑦排气部分； ⑧加热、冷却部分：为了平衡铸型温度，不致使铸型温度有急剧的变化，从而影响 铸件质量，很多场合下，压铸型有必要安装加热或冷却装置； ⑨其它：压铸型内还需设有定位、导向、紧固等元件。 七、压铸件缺陷 压铸件的缺陷多种多样，一般分为表面缺陷、表面损伤、内部缺陷、裂纹、几何形 状与图样不符、材料性能与要求不符、杂质等。 表面缺陷包括流痕及花纹、网状毛翅、冷隔、缩陷、印痕、铁豆等；表面损伤包括 机械拉伤、粘模拉伤和碰伤； 内部缺陷包括气孔、气泡、缩孔缩松； 几何形状与图样不符一般指欠铸及轮廓不清晰、变形、飞翅、多肉或带肉、错边或 错扣、型芯偏位； 材料性能与要求不符一般指化学成分和力学性能不符合要求；杂质缺陷指夹渣和硬 点。 虽然压铸件缺陷多种多样，但仔细分析，就知道它们都与压铸工艺参数的选择、压 铸型的设计及人员操作有关。比如，对于流痕及花纹缺陷，有可能是模温过低、比压偏 低、内浇道面积过小等原因产生，当然，解决办法就是提高模温、调整内浇道截面积或 者调整压射速度及压力。
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