以极高的速度在很短的时间内充填型离心铸造

　　2011特种铸造10压铸_机械/仪表_工程科技_专业资料。压力铸造 Die Casting 1. 2. 3. 4. 5. 6. 概述 压铸机 压铸过程原理 压铸件的工艺设计 压铸型设计 压铸工艺 节 一、压力铸造的实质 几个到几十甚至300MPa 几

　　压力铸造 Die Casting 1. 2. 3. 4. 5. 6. 概述 压铸机 压铸过程原理 压铸件的工艺设计 压铸型设计 压铸工艺 节 一、压力铸造的实质 几个到几十甚至300MPa 几个到几十甚至 概 述 压力铸造：是将液态金属在高压作用下快速 高压作用下快速充填铸型型腔 压力铸造：是将液态金属在高压作用下快速充填铸型型腔 中，并在压力作用下结晶，而获得铸件的一种特种铸造方法。 并在压力作用下结晶，而获得铸件的一种特种铸造方法 压力作用下结晶 线m/s。 ， 线速度 。 充填时间： 充填时间：0.01-0.2s a) 注入金属 b) 压铸 c) 抽芯 d)顶出铸件 压力铸造定义视频 压铸机分类 按压室是否浸在熔融金属 中，分 冷室压铸机 热室压铸机 按压室位置，分 卧式压铸机 立式压铸机 主要构成：：合型机构、 主要构成：：合型机构、压射机 ：：合型机构 机座、液压传动系统、 构、机座、液压传动系统、控制 系统、润滑冷却系统等。 系统、润滑冷却系统等。 压铸机的分类 分类特征 压室浇注方式 压室的结构和布置方式 功率（锁模力） 1.冷室压铸机 2.热室压铸机 1.卧式压铸机 2.立式压铸机 1 小型压铸机（热室630kN, 冷室2500kN） 2中型压铸机（热室630~0kN, 冷室 2500~6300kN） 3大型压铸机（热室0kN, 冷室6300kN） 基本结构方式 卧式压铸机 卧式压铸机工作原理 卧式冷室压铸机 卧 式 冷 室 压 铸 机 工 作 过 程 卧式冷室压铸机的特点 （1）金属液进入型腔转折少，压力损耗小，有利于发挥增压机 构的作用； （2）卧式压铸机一般设有偏心和中心两个浇注位置，离心铸造或在偏心 与中心间可任意调节，供设计模具时选用； （3）便于操作、维修方便，容易实现自动化； （4）金属液在压室内与空气接触面积大，压射速度选择不当， 容易卷入空气和氧化夹渣； （5）设置中心浇口时模具结构较复杂。 立式压铸机 立式冷室压铸机 立式压铸机视频 立式冷压室压铸机特点 （1）金属液注入直立的压室中，有利于防止杂质进入型腔； （2）适宜于需要设置中心浇口的铸件； （3）压射机构直立，占地面积小； （4）金属液进入型腔时经过转折，消耗部分压射压力； （5）余料未切断前不能开模，影响压铸机的生产率； （6）增加一套切断余料机构，使压铸机结构复杂化维修不便。 热压铸原理 热压铸 热室压铸特点 (1)操作程序简单，不需要单独供料，压铸工作能自动进行； (2)金属液由压室直接进入型腔，浇注系统消耗的金属液少； (3)金属液的温度波动范围小； (4)金属液从液面下进入压室，杂质不易带入； (5)常用于铅、锡、锌等低熔点合金压铸，因坩埚可密封，可通 入保护气体保护合金液面，对镁合金防止氧化、燃烧有利； 热室压铸特点(2) (6)压铸比压较； (7)低压室和压射冲头长期浸入金属液中，易受浸蚀．缩 短使用寿命，并且可能会增加合金中的含铁量。 压铸特点 精度高（IT11-14级；3.2-0.8?m）、组织致密； 精度高 适应形状复杂 形状复杂、轮廓清晰、离心铸造薄壁深腔铸件；可组 形状复杂 合压铸或镶嵌压铸； 生产率高、材料利用率提高60-70%、实现少切削 生产率高 和零切削，经济效益好。 深孔 镶嵌压铸 件 典型镶嵌 压铸件 压铸特点(2) 压铸特点 压铸件存在气孔 气孔。气体难以排出，压铸件易产生皮下气孔， 气孔 压铸件不能进行热处理，也不宜在高温下工作； 金属液凝固快，厚壁处来不及补缩，易产生缩孔和缩松 压铸型寿命短,压铸机投资大,铸型制造周期长、造价高， 压铸型 不宜小批量生产； 。 压力铸造的特点 压铸模总体结构示意图 1-铸件；2-导柱；3-冷却水管；4-定模； 5-动模；6-顶杆板；7-顶杆；8-型腔； 9-排气槽；10-浇注系统 压铸模总体结构示意图 1-铸件；2-导柱；3-冷却水管；4-定模； 5-动模；6-顶杆板；7-顶杆；8-型腔； 9-排气槽；10-浇注系统 压铸的发展 1838年，勃鲁斯早使用压铸机压铸印刷用铅字 1885年， O.默根瑟勒，发明活塞式印字压铸机 1905年，H.H.多勒，台工业生产的压铸机 20世纪40年代，我国出现压铸生产 1958年，我国工业上大量应用 目前，我国压铸行业有一支完善的技术体系和人才队伍，良 性自主发展。 参见教材P140 参见教材 压铸应用概况 序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 项 目 密度，g/cm2 强度，MPa 硬度，HB 小壁厚，mm 小重量，kg 重量，kg 尺寸，mm 锁型力kN 压铸型寿命，万次 锌合金 6.7 250-350 铝合金 2.65-2.75 200-310 镁合金 1.8 190-250 铜合金 8.5-8.6 280-550 70-105 0.3 0.0018 20 200X600X 60-110 0.8 0.0018 52 1500X1000X500 55-90 0.6 0.0018 15 1200X1000X 75-125 1.0 0.0018 5 X300X200 00 50-100 00 8-10 00 10-50 00 1.0-1.5 工业应用：汽车、摩托车、家电、照相机、 工业应用：汽车、摩托车、家电、照相机、仪 计算机、医疗器械、电器、航天航空、 表、计算机、医疗器械、电器、航天航空、五 办公用品、钟表、纺织、军事武器等。 金、办公用品、钟表、纺织、军事武器等。 汽车工业压铸应用分量例： 汽车工业压铸应用分量例： 镁合金70 70镁合金70-80% 铝合金60% 铝合金60% 锌合金50% 锌合金50% 第三节 压铸过程原理及常用压铸合金 压铸压力和压铸速度 液态金属充填压铸型的特点 常用压铸合金 压铸压力 压铸压力在压铸工艺中是主要的参数之一，压铸压力可 以用压射力和压射比压两种形式来表示。压射力来源于 高压泵，它是压铸机压射机构中推动压射活塞的力，其 大小随压铸机的规格不同而不同。 Fy = Pg AD AD = πD 2 / 4 式中，Fy是压射力（N）；Pg是液压系统的管路工作压力 （Pa）；AD是压铸机压射缸活塞的面积（m2），D是压射 缸活塞的直径（m）。 压射比压 压射比压是压室内金属液在单位面积上所受的压力。 压射比压是压室内金属液在单位面积上所受的压力。 Fy 可看出压射比压与压铸机的压射力成正比， 可看出压射比压与压铸机的压射力成正比，而 pb = Ad 与压射冲头的截面积成反比。 与压射冲头的截面积成反比。所以压射比压可以通 Ad=πd2/4 。 过调整压射力和压室内径来实现。 过调整压射力和压室内径来实现 式中， 是压射比压（Pa）； 是压射力（ 式中，pb是压射比压（Pa）；Fy是压射力（N）；Ad是压射 冲头(即近似压室)截面积（ ），d为压射冲头直径（ 冲头(即近似压室)截面积（m2），d为压射冲头直径（m）。 对压铸压力的进一步解释 终压力的有效性，除与合金的性质及铸件结构 压铸过程中作用在熔融合金上的压力以两种不同形式和作用出现。 的特点有关外，还取决于内浇口的形状、大小及位 1）熔融合金在流动过程中的流体动压力，作用主要是完成充填 置。实际上，由于压铸机压射机构的工作特性各不 和成形过程； 相同，以及随着铸件结构形状不同，熔融合金充填 状态和工艺操作条件不同，压铸过程压力的变化曲 线也会出现不同的形式。 2）在充填结束后，以流体静压力形式出现的终压力（其值明 显大于动压力），作用是对凝固过程中的合金进行“压实”。 压铸速度 为什么要控制压铸速度？ 为什么要控制压铸速度？ 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 速度和压力是密切相关的两个工艺参数， 速度和压力是密切相关的两个工艺参数，因此 速度；充填速度是指液体金属在压力作用下，通过内浇口 除有适当的比压外，还必须正确的选择速度。 除有适当的比压外，还必须正确的选择速度。充 进入型腔的线速度。 填速度确定的根据是合金的特性和铸件的结构特 影响充填速度有三个因素，即压射速度，比压和内浇口截 点。充填速度不能偏高或偏低，过低会使铸件轮 充填速度不能偏高或偏低， 面积。 廓不清，甚至不能成形； 廓不清，甚至不能成形；过高则会引起铸件粘型 和铸件内孔洞增多等问题。 和铸件内孔洞增多等问题。 在压铸过程中，作用在液体金属上的压射比压并非是一个常数，而是 随着压射阶段的变化而改变，液体金属在压室与压铸型中的运动可分 解为四个阶段。 阶段Ⅰ：慢速封孔阶段。 阶段Ⅰ 慢速封孔阶段。 第二阶段Ⅱ 充填阶段。 第二阶段Ⅱ：充填阶段。 第三阶段Ⅲ 增压阶段。 第三阶段Ⅲ：增压阶段。 第四阶段Ⅳ 持压阶段。 第四阶段Ⅳ：持压阶段。 压铸过程的四个阶段 阶段Ⅰ：慢速封孔阶段。 压射冲头以慢速前进，封住浇口。低的压射速度是为了 防止液体金属在越过压室浇注孔时溅出和有利于压室中气体 的排出，减少液体金属卷入气体。液态金属被推动，其所受 压力Pd也较低，此时Pd仅用于克服压室与液压缸对运动活塞 的摩擦阻力。 第二阶段Ⅱ：充填阶段。 本阶段在压射冲头作用下，液体金属将完全充满压室至浇 口处的空间，并由于内浇口处的阻力而出现小的峰压，离心铸造液体金 属在压力Pc的作用下，以极高的速度在很短的时间内充填型腔。 第三阶段：增压阶段。 充填结束时，液体金属停止流动，由动能转变为冲 击压力。压力急剧上升，并由于增压器开始工作，使压力 上升至值。这段时间极短，一般为0.02～0.04s，称 为增压建压时间。 第四阶段Ⅳ：持压阶段。 本阶段的主要任务是使铸件在终静压力Pj下凝固， 而达到使铸件致密的目的。 一般为50～500MPa，所需终静压力Pj的大小与合 金的种类、状态（粘度、密度）和对铸件的质量要求有关。 如果在终压力达到Pj时，浇注系统中的金属仍处于液 态或半固态，则压力Pj将传给凝固中的铸件，缩小铸件中的 缩孔、气泡，改善铸件表面质量（特别是在半固态压铸时）。 对充填速度与比压 关系的进一步探讨 根据水力学原理，压射比压与充填速度间的关 系可以下式来表示： υ充 = 2g pb γ 式中，v充是充填速度（m/s）；g是重力加速度 （m/s2）；pb是压射比压（N/m2）；γ是液体金 属的重度（N/m3）。 充填速度与压射比压的平方根成正比，与金属重度的平方根 成反比，因而压射比压大，充填速度高；金属重度大，充填 速度就低。 压力和速度是相辅相成而又相互制约的两个基本参数。为适 应各种铸件对压铸工艺不同的要求，压铸压力和压铸速度都 应做到无级调整。 为使压力更好的完成“充填”、“成形”和“压实”任务， 在制定压铸工艺时，必须充分的考虑两个因素之间的影响。 对常用压铸合金 常用压铸合金 的性能要求 （1）高温下有足够的强度和可塑性，无热脆性(或热脆性小)； （2）尽可能小的线收缩率和裂纹倾向，以免压铸件产生裂纹， 使压铸件有较高的尺寸精度； （3）结晶温度范围小，防止压铸件产生过多的缩孔和疏松； （4）在过热温度不高时．有足够的流动性，便于填充复杂型腔， 以获得表面质量良好的压铸件； （5）与型壁产生的物理-化学作用的倾向小，以减小粘模和相互 合金化。
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