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第第5 5章章 特殊压铸工艺简介特殊压铸工艺简介 (时间:1次课,2学时)第第5 5章章 特殊压铸工艺简介特殊压铸工艺简介 n压铸件内很难避免的气孔、缩松等缺陷不但使压铸 件的力学性能(尤其是延伸率)和气密性降低,而且 也使得压铸件不能进行焊接和热处理,这样就限制 了压铸件的使用。为解决气孔、缩松问题,国内外 采用一些特殊的压铸工艺,主要有真空压铸、充氧 压铸、精速密压铸、半固态压铸等。 第第5 5章章 特殊压铸工艺简介特殊压铸工艺简介 n5.1 真 空 压 铸n5.2 充 氧 压 铸 n5.3 精速密压铸 n5.4 半固态压铸 n5.5 黑色金属压铸 5.1 5.1 真真 空空 压压 铸铸u5.1.1 真空压铸的特点 u5.1.2 真空压铸的密封 5.1 5.1 真真 空空 压压 铸铸n真空压铸是抽出压铸模型腔内的气体,建立一定的真空度后 注入金属液的压铸方法。真空压铸主要用于生产要求耐压、 强度高或要求进行热处理的高质量铸件。 5.1.1 5.1.1 真空压铸的特点真空压铸的特点n与普通压铸相比,真空压铸的特点是:n(1) 消除或减少了压铸件内部的气孔,使铸件组织致密,提高了强度, 压铸件可进行热处理。n(2) 镁合金压铸件在型腔排气困难部位易形成裂纹的倾向减小了。提高 了力学性能,尤其是塑性。n(3) 金属液充填型腔时受到的反压力减小,可以用较低的压射比压压铸 较大的薄壁铸件,成型性好,铸件表面质量提高。n(4) 可减少或不设排气系统。n(5) 真空密封结构复杂,制造安装困难,成本较高。n(6) 因型腔内气体少,导热快,铸件如有较厚的凸台,凝固时补缩困难 ,缩松加重。 5.1.2 5.1.2 真空压铸的密封真空压铸的密封 n真空压铸要求型腔在很短时间内达到预定的真空度,因此要设计好真空系统,并 对压铸模密封。真空压铸密封方法很多,常用的有两种:n(1)利用真空罩密封压铸模(见图5.1)。金属液浇到压室,待压射冲头越过加料 口将压室密封后,即可抽出真空罩内空气,然后进行压铸。真空罩有通用的和专 用的。通用真空罩可用于不同厚度的压铸模,专用真空罩只适用于某一种压铸模 。用真空罩密封的方法抽气量大,不适用带液压抽芯的压铸模,目前已很少采用 。 n(2)借助分型面抽真空(见图5.2)。压铸模排气槽经分型面上的总排气槽与真空 系统连通,待压射冲头越过加料口后,由行程开关6打开真空阀5开始抽真空, 金属液充满型腔后由小液压缸关闭总排气槽,防止金属液进入真空系统。这种方 法抽气量少而且压铸模制造维修简单。n真空压铸需注意的是:因型腔内气体少,压铸件易激冷,为有利补缩,内浇口厚 度要比普通压铸加大10%50%。此外,因压铸件冷却快,晶粒细密,合金收 缩率小于普通 压铸。5.1.2 5.1.2 真空压铸的密封真空压铸的密封 5.1.2 5.1.2 真空压铸的密封真空压铸的密封 5.2 5.2 充充 氧氧 压压 铸铸 u5.2.1 充氧压铸的特点u5.2.2 充氧压铸装置及工艺参数 5.2 5.2 充充 氧氧 压压 铸铸 n充氧压铸又称无气孔压铸,主要用于铝合金压铸。它是 在压铸前用氧气置换出型腔中的气体,再将金属液压入 型腔的方法。型腔里的氧与铝合金反应,即=,形成数 量不多(总质量的0.1%0.2%)的小微粒(1以下)。这 些微粒弥散在铝合金中,不影响加工。 5.2.1 5.2.1 充氧压铸的特点充氧压铸的特点n(1) 消除或大大减少压铸件内部气孔,组织致密,使压铸件 强度提高10%,延伸率提高0.5%1%。n(2) 可对充氧压铸的铸件进行热处理,力学性能提高。n(3) 铸件可在200300的环境中工作,而且可以焊接 。n(4) 与真空压铸相比,装置结构简单,操作方便,投资少。 5.2.2 5.2.2 充氧压铸装置及工艺参数充氧压铸装置及工艺参数 n充氧压铸要求型腔和压室中的空气最快、最彻底地由氧气代替。n1. 充氧压铸装置n充氧压铸装置如图5.3所示。氧气加入方法很多,一般有压室加氧和模具上加氧两种。立 式冷压室压铸机多从反料冲头处充氧,如图5.4所示。它结构简单,密封可靠,易保证质 量,适合于中心浇口铸件。卧式冷压室压铸机采用在压铸模上设充氧孔充氧的方法,充氧 后压室中铝合金液与氧气接触面积大,容易氧化。 n2. 充氧压铸工艺参数n(1)应在合模到还有23 mm间隙时开始充氧,此时合模动作停留12 s,然后,再继 续合模或减慢合模速度,以保证留在型腔中的空气排清。合模后要继续充氧一段时间,充 氧最佳时间根据压铸件大小、复杂程度及充氧孔位置而定,一般为36 s。n(2)充氧压力一般为0.40.7 MPa。充氧结束后应立即压铸。n(3)充氧压铸的压射速度与压射比压与普通压铸相同。n(4)模具预热温度略高,一般为250,以便使涂料中的气体尽快挥发排除。n充氧压铸要注意加氧口和排气口的选择和设计,避免加氧不足或与金属液氧化后剩余的氧 在压铸时排不出而会造成气孔。5.2.2 5.2.2 充氧压铸装置及工艺参数充氧压铸装置及工艺参数 5.2.2 5.2.2 充氧压铸装置及工艺参数充氧压铸装置及工艺参数 5.3 5.3 精速密压铸精速密压铸 n精速密压铸是精密、快速、密实压铸的简称,又称双冲头(或称套筒双冲头)压铸。它的压射冲头 由两个套在一起的筒形外压射冲头和中心柱状内压射冲头组成。压射初期,内外冲头一起动作。 当充填结束铸件外壳凝固,型腔达到一定压力后,中心内冲头继续前进,推动压室内的金属液补 充压实铸件。双压射冲头结构如图5.5所示。n精速密压铸工艺控制如下:n(1)根据压铸件为顺序凝固这个原则确定内浇口位置,使金属液由远及近向内浇口方向凝固, 以利于内冲头补压时能起补缩、压实作用。n(2)内浇口厚大,一般与铸件壁厚相当,约515 mm,其截面积大约是普通压铸内浇口的 10倍左右。n(3)压射冲头的速度限定在最低的范围,为普通压铸的1/10或更低。内浇口速度是普通压铸 的1/5,充型平稳,避免或减少了金属液涡流和喷射现象,减少气体卷入。n(4)内压射冲头补充压实时比压为3.5100 MPa,行程约50150 mm。 n也可在模具上设计补压冲头,对压铸件补充压实如图5.6所示。n精速密压铸件中减少或消除了气孔和缩松,与普通压铸件相比,致密度提高3%5%,强度提 高20%以上,铸件精度高,飞边少,可以热处理和焊接。但内浇口较厚,需用专用设备切除。 又因低速压射,充填性能差,不宜压铸薄壁件(一般适用于壁厚在45 mm以上)。不适合在小 型压铸机上使用,通常用于锁模力4000 kN以上的压铸机。5.3 5.3 精速密压铸精速密压铸 5.3 5.3 精速密压铸精速密压铸 5.4 5.4 半固态压铸半固态压铸 n普通压铸是金属液温度在液相线以上进行压铸的。随着温度下降,金属液中逐渐产生固相 树枝状初晶,黏度随之增大。当固相达到20%时,树枝状晶开始互相连接形成网状,金 属液流动受阻,不能压铸成型。如固相的树枝状晶成为球状晶,则金属液的流动性能有所 改善,即使固相比例更高一些,在一定压力下也能流动。半固态压铸就是在金属液凝固过 程中进行搅拌,使固体质点成为颗粒状悬浮在金属液中,用这种金属浆料进行压铸的 方 法。n半固态压铸工艺通常有两种:一种是流变压铸。它是将上述半固态浆料直接加入压室压铸 成型。另一种是触变压铸,又称搅溶压铸。它是使半固态浆料先凝固,制成一定大小的锭 块,压铸前将锭块重新加热到固相含量一定的半固态温度,再加入压室进行压铸。图5.7 所示为半固态压铸的工艺过程。n与普通压铸相比,半固态压铸优点是:n(1)半固态金属浆料黏度大、充型平稳、不易卷入气体。同时,固相比例高(可达50% 60%),凝固收缩小,铸件不易有气孔、缩松,力学性能好,可热处理。n(2)带入压铸模的热量小,对模具热冲击小,因而提高了模具使用寿命。n半固态压铸工艺的出现,为解决高熔点合金压铸模寿命问题带来了希望。 5.4 5.4 半固态压铸半固态压铸 5.5 5.5 黑色金属压铸黑色金属压铸 n黑色金属压铸的困难在于它的熔点比有色金属高得多,因此压铸模和压射系统的工作条件恶劣,一般压 铸模寿命很短,影响了在压铸领域的应用。近年来,由于模具材料的发展,黑色金属压铸进展较快,目 前已能压铸灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、碳钢、不锈钢和合金钢等,压铸件的重量可做到几十克到几 千克。黑色金属铸件力学性能比砂型铸件好,尺寸精度可达到IT12IT14级,表面粗糙度达Ra0.8 6.3。国外的黑色金属压铸模多使用钽、锆、钼合金(TZM合金),寿命可达一万到二万次以上。国内多 用3W23Cr4MoV或3Cr2W8V做成型零件材料,寿命在5000次以上。n黑色金属压铸在压铸机选用、模具结构及压铸工艺参数等方面与有色金属压铸基本相同,不同之处在于 : n(1)模具预热温度为200250,连续生产保持温度为250300。若采用钼合金可适当提 高模具温度。 n(2)为了减轻压铸模受热程度,减少合金的凝固收缩,应尽可能采用较低的浇注温度。常用黑色金 属的浇注温度为:铸铁13001350,中碳钢14401460,合金钢 15501560。n(3)黑色金属压铸一般应采用较高的比压和较低的充填速度,同时为了防止压铸模长时间过热,要 求保压和出模的时间尽量短。 n(4)黑色金属压铸用涂料应选用水基涂料,并要加热喷涂,防止模具因喷涂料而过快降温。n(5)黑色金属压铸模的浇注系统要能使金属液较平稳地进入模具型腔,内浇口要比压铸有色金属时 的宽、厚。一般内浇口厚度为35 mm,宽度约为零件设置浇口边长的70%。圆形铸件大多采用环形 浇口。n黑色金属压铸工艺虽然取得了一些进展,但在压铸模材料及热处理、压铸模结构、压铸机及压铸工艺参 数等方面还有待进一步研究和发展。 思思 考考 题题 n(1) 什么是真空压铸?真空压铸有什么特点?n(2) 什么是充氧压铸?充氧压铸有什么特点?n(3) 什么是精速密压铸?精速密压铸有什么特点?n(4) 半固态压铸原理是什么?它有哪几种?n(5) 黑色金属压铸与普通压铸有何不同?Q & A?Q & A?Thanks!Thanks!
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