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压力铸造特点、流程、工艺

Release time:2018-08-24
压力铸造high pressure die casting(简称压铸)的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压铸型(压铸模具)型腔,并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。
 

中文名:压力铸造

外文名:high pressure die casting

简    称:压铸

特    点:效率高、经济效果好

压力铸造,有高压和高速充填压铸型的两大特点。它常用的压射比压是从几千至几万kPa,甚至高达2×105kPa。充填速度约在10~50m/s,有些时候甚至 可达100m/s以上。充填时间很短,一般在0.01~0.2s范围内。
与其它铸造方法相比,压铸有以下三方面优点:
产品质量好
铸件尺寸精度高,一般相当于6~7级,甚至可达4级;表面光洁度好,一般相当于5~8级;强度和硬度较高,强度一般比砂型铸造提高25~30%,但延伸率 降低约70%;尺寸稳定,互换性好;可压铸薄壁复杂的铸件。例如,当前锌合金压铸件最小壁厚可达0.3mm;铝合金铸件可达0.5mm;最小铸出孔径为 0.7mm;最小螺距为0.75mm。
生产效率高
机器生产率高,例如国产JⅢ3型卧式冷室压铸机平均八小时可压铸600~700次,小型热室压铸机平均每八小时可压铸3000~7000次;压铸型寿命长,一付压铸型,压铸钟合金,寿命可达几十万次,甚至上百万次;易实现机械化和自动化。
经济效果优良
由于压铸件尺寸精确,表面光洁等优点。一般不再进行机械加工而直接使用,或加工量很小,所以既提高了金属利用率,又减少了大量的加工设备和工时;铸件价格便易;可以采用组合压铸以其他金属或非金属材料。既节省装配工时又节省金属。
压铸缺点
压铸虽然有许多优点,但也有一些缺点,尚待解决。如:
1). 压铸时由于液态金属充填型腔速度高,流态不稳定,故采用一般压铸法,铸件易产生气孔,不能进行热处理;
2). 对内凹复杂的铸件,压铸较为困难;
3).高熔点合金(如铜,黑色金属),压铸型寿命较低;
4).不宜小批量生产,其主要原因是压铸型制造成本高,压铸机生产效率高,小批量生产不经济。
2、压铸应用范围及发展趋势
压铸是最先进的金属成型方法之一,是实现少切屑,无切屑的有效途径,应用很广,发展很快。目前压铸合金不再局限于有色金属的锌、铝、镁和铜,而且也逐渐扩大用来压铸铸铁和铸钢件。
压铸件的尺寸和重量,取决于压铸机的功率。由于压铸机的功率不断增大,铸件形尺寸可以从几毫米到1~2m;重量可以从几克到数十公斤。国外可压铸直径为 2m,重量为50kg的铝铸件。压铸件也不再局限于汽车工业和仪表工业,逐步扩大到其它各个工业部门,如农业机械、机床工业、电子工业、国防工业、计算 机、医疗器械、钟表、照相机和日用五金等几十个行业。在压铸技术方面又出现了真空压铸、加氧压铸、精速密压铸以及可溶型芯的应用等新工艺。
压铸机一般分为热压室压铸机和冷压室压铸机两大类。冷压室压铸机按其压室结构和布置方式分为卧式压铸机和立式压铸机(包括全立式压铸机)两种。
热压室压铸机(简称热空压铸机)压室浸在保温溶化坩埚的液态金属中,压射部件不直接与机座连接,而是装在坩埚上面。这种压铸机的优点是生产工序简单,效率 高;金属消耗少,工艺稳定。但压室,压射冲头长期浸在液体金属中,影响使用寿命。并易增加合金的含铁量。热压室压铸机目前大多用于压铸锌合金等低熔点合金 铸件,但也有用于压铸小型铝、镁合金压铸件。
冷室压铸机的压室与保温炉是分开的。压铸时,从保温炉中取出液体金属浇入压室后进行压铸。
实际生产中并不是每台压铸机都能满足压铸各种产品的需要,而必须根据具体情况进行选用,一般应从下述两方面进行考虑:
1)按不同品种及批量选择
在组织多品种,小批量生产时,一般要选用液压系统简单,适应性强,能快速进行调整的压铸机,在组织少品种大量生产时,要选用配备各种机械化和自动化控制机构的高效率压铸机;对单一品种大量生产的铸件可选用专用压铸机。
2) 按铸件结构及工艺参数选择
铸件外形寸尺,重量、壁厚等参数对选用压铸机有重要影响。
铸件重量(包括浇注系统和溢流槽)不应超过压铸机压定的额定容量,但也不能过小,以免造成压铸机功串的浪费。一般压铸机的额定容量可查说明书。
 

工艺流程

在压铸生产中,压铸机、压铸合金和压铸型是三大要素。压铸工艺则是将三大要素作有权的组合并加以运用的过程。使各种工艺参数满足压铸生产的需要。压射比压的选择,应根据不同合金和铸件结构特性确定。对充填速度的选择,一般对于厚壁或内部质量要求较高的铸件,应选择较低的充填速度和高的增压压力;对于薄壁或表面质量要求高的铸件以及复杂的铸件,应选择较高的比历和高的充填速度。

浇注温度

浇注温度是指从压定进入型腔时液态金属的平均温度,由于对压室内的液态金属温度测量不方便,一般用保温炉内的温度表示。
浇注温度过高,收缩大,使铸件容易产生裂纹、晶粒粒大、还能造成粘型;浇注温度过低,易产生冷隔、表面花纹和浇不足等缺陷。因此浇注温度应与压力、压铸型温度及充填速度同时考虑。
压铸型的温度
铸压型在使用前要预热到一定温度,一般多用煤气、喷灯、电器或感应加热。

在连续生产中,压铸型温度往往升高,尤其是压铸高熔点合金,升高很快。温度过高除使液态金属产生粘型外,铸件冷却缓慢,使晶粒粗大。因此在压铸型温度过高时,应采用冷却措施。通常用压缩空气、水或化学介质进行冷却。

充填持压

充填、持压和开型时间
1)充填时间
自液态金属开始进入型腔起到充满型腔止,所需的时间称为充填时间。充填时间长短取决于铸件的体积的大小和复杂程度。对大而简单的铸件,充填时间要相对长 些,对复杂和薄壁铸件充填时间要短些。充填时间与内浇口的截面积大小或内浇口的宽度和厚度有密切关系,必须正确确定。
2)持压和开型时间
从液态金属充填型腔到内浇口完全凝固时,继续在压射冲头作用下的持续时间,称为持压时间。持压时间的长短取决于铸件的材质和壁厚。

持压后应开型取出铸件。从压射终了到压铸打开的时间,称为开型时间,开型时间应控制准确。开型时间过短,由于合金强度尚低,可能在铸件顶出和自压铸型落下 时引起变形;但开型时间太长,则铸件温度过低,收缩大,对抽芯和顶出铸件的阻力亦大。一般开型时间按铸件壁厚1毫米需3秒钟计算,然后经试任调整。

压铸涂料

压铸过程中,为了避免铸件与压铸型焊合,减少铸件顶出的摩擦阻力和避免压铸型过分受热而采用涂料。对涂料的要求:
1) 在高温时,具有良好的润滑性;
2) 挥发点低,在100~150℃时,稀释剂能很快挥发;
3) 对压铸型及压铸件没有腐蚀作用;
4) 性能稳定在空气中稀释剂不应挥发过度而变稠;
5) 在高温时不会析出有害气体;

6) 不会在压铸型腔表面产生积垢。

铸件清理

铸件的清理是很繁重的工作,其工作量往往是压铸工作量的10~15倍。因此随压铸机生产率的提高,产量的增加,铸件清理工作实现机械化和自动化是非常重要的。
1)切除浇口及飞边
切除浇口和飞边所用的设备主要是冲床,液压机和摩擦压力机,在大量生产件下,可根据铸件结构和形状设计专用模具,在冲床上一次完成清理任务。
2)表面清理及抛光
表面清理多采用普通多角滚筒和震动埋入式清理装置。对批量不大的简单小件,可用多角清理滚筒,对表面要求高的装饰品,可用布制或皮革的抛光轮抛光。对大量生产的铸件可采用螺壳式震动清理机。
清理后的铸件按照使用要求,还可进行表面处理和浸渍,以增加光泽,防止腐蚀,提高气密性。
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