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压铸工艺在铸造生产中的应用

时间:2012-5-23 10:21:57
 
压力铸造简称压铸,是一种将熔融合金液倒入压室内,以高速充填钢制模具的型腔,并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。 压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。①金属液是在压力下填充型腔,并在更高的压力下结晶凝固,常见的压力为15—100MPa。②金属液以高速充填型腔,通常在10—50米/秒,有的还可超过80米/秒,(通过内浇口导入型腔的线速度—内浇口速度),因此金属液的充型时间极短,约0.01—0.2秒(须视铸件的大小而不同)内即可填满型腔。 
  压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的三大要素,缺一不可。所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用,使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件,甚至优质铸件。 
  一、压铸工艺的生产设备
  1.压铸机
  (1) 压铸机的分类 压铸机按压室的受热条件可分为热压室与冷压室两大类。而按压室和模具安放位置的不同,冷室压铸机又可分为立式、卧式和全立式三种形式的压铸机。 热室 压铸机 立式 冷室 卧室 全立式。
  (2) 压铸机的主要参数 a合型力(锁模力) (千牛)KN, b压射力 (千牛)KN ,c动、定型板间的最大开距mm, d动、定型板间的最小开距mm ,e动型板的行程mm ,f大杠内间距(水平×垂直)mm ,g大杠直径mm ,h顶出力KN ,i顶出行程mm ,j压射位置(中心、偏心)mm, k一次金属浇入量(Zn、Al、Cu)Kg ,l压室内径(Ф)mm, m空循环周期s ,n铸件在分型面上的各种比压条件下的投影面积 注:还应有动型板、定型板的安装尺寸图等。 
  2.压铸合金 
  压铸件所采用的合金主要是有色合金,至于黑色金属(钢、铁等)由于模具材料等问题,目前较少使用。而有色合金压铸件中又以铝合金使用较广泛,锌合金次之。 下面简单介绍一下压铸有色金属的情况。 (1)、压铸有色合金的分类 受阻收缩 混合收缩 自由收缩 铅合金——0.2-0.3% 0.3-0.4% 0.4-0.5% 低熔点合金 锡合金 锌合金——0.3-0.4% 0.4-0.6% 0.6-0.8% 铝硅系--0.3-0.5% 0.5-0.7% 0.7-0.9% 压铸有色合金 铝合金 铝铜系 铝镁系---0.5-0.7% 0.7-0.9% 0.9-1.1% 高熔点合金 铝锌系 镁合金——0.5-0.7% 0.7-0.9% 0.9-1.1% 铜合金。 (2)、各类压铸合金推荐的浇铸温度 合金种类 铸件平均壁厚≤3mm 铸件平均壁厚>3mm    
  二、影响压铸件质量的因素
  1.压铸模
  压铸模是压铸生产三大要素之一,结构正确合理的模具是压铸生产能否顺利进行的先决条件,并在保证铸件质量方面(下机合格率)起着重要的作用。 由于压铸工艺的特点,正确选用各工艺参数是获得优质铸件的决定因素,而模具又是能够正确选择和调整各工艺参数的前提,模具设计实质上就是对压铸生产中可能出现的各种因素预计的综合反映。如若模具设计合理,则在实际生产中遇到的问题少,铸件下机合格率高。反之,模具设计不合理。 
  2.实际生产中,模具失效主要有三种形式:热疲劳龟裂损坏失效;碎裂失效;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。
  3.压铸生产中常遇模具存在的问题 
  (1) 浇注系统、排溢系统 
  对于冷室卧式压铸机上模具直浇道的要求: ① 压室内径尺寸应根据所需的比压与压室充满度来选定,同时,浇口套的内径偏差应比压室内径的偏差适当放大几丝,从而可避免因浇口套与压室内径不同轴而造成冲头卡死或磨损严重的问题,且浇口套的壁厚不能太薄。浇口套的长度一般应小于压射冲头的送出引程,以便涂料从压室中脱出。 ② 压室与浇口套的内孔,在热处理后应精磨,再沿轴线方向进行研磨,其表面粗糙≤Ra0.2μm。 ③ 分流器与形成涂料的凹腔,其凹入深度等于横浇道深度,其直径配浇口套内径,沿脱模方向有5°斜度。当采用涂导入式直浇道时,因缩短了压室有效长度的容积,可提高压室的充满度。 
  (2)对于模具横浇道的要求 
  ① 冷卧式模具横浇道的入口处一般应位于压室上部内径2/3以上部位,以免压室中金属液在重力作用下过早进入横浇道,提前开始凝固。 ② 横浇道的截面积从直浇道起至内浇口应逐渐减小,为出现截面扩大,则金属液流经时会出现负压,易吸入分型面上的气体,增加金属液流动中的涡流裹气。一般出口处截面比进口处小10-30%。 ③ 横浇道应有一定的长度和深度。保持一定长度的目的是起稳流和导向的作用。若深度不够,则金属液降温快,深度过深,则因冷凝过慢,既影响生产率又增加回炉料用量。
  (3)内浇口
   ① 金属液入型后不应立即封闭分型面,溢流槽和排气槽不宜正面冲击型芯。金属液入型后的流向尽可能沿铸入的肋筋和散热片,由厚壁处想薄壁处填充等。 ② 选择内浇口位置时,尽可能使金属液流程最短。采用多股内浇口时,要防止入型后几股金属液汇合、相互冲击,从而产生涡流包气和氧化夹杂等缺陷。 ③ 薄壁件的内浇口厚件要适当小些,以保证必要的填充速度,内浇口的设置应便于切除,且不使铸件本体有缺损。 
  4.压铸模具组装的技术要求:
  模具分型面与模板平面平行度的要求。 导柱、导套与模板垂直度的要求。 分型面上动、定模镶块平面与动定模套板高出0.1-0.05mm。 推板、复位杆与分型面平齐,一般推杆凹入0.1mm或根据用户要求。模具上所有活动部位活动可靠,无呆滞现象pin无串动。滑块定位可靠,型芯抽出时与铸件保持距离,滑块与块合模后配合部位2/3以上。浇道粗糙度光滑,无缝。 合模时镶块分型面局部间隙<0.05mm。 冷却水道畅通,进出口标志。 成型表面粗糙度Rs=0.04,无微伤。
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