压铸射出模具的基本原理和方法工程材料收藏转发至天涯微博回答hzcwyfw 2009-06-02 10:13:00压铸是铸造模锻的一种方法。 压铸模锻工艺是一种在专用的压铸模锻机上完成的工艺。它 的基本工艺过程是：金属液先低速或高速铸造充型进模具的型腔内，模具有活动的型腔面， 它随着金属液的冷却过程加压锻造，既消除毛坯的缩孔缩松缺陷，也使毛坯的内部组织达到 锻态的破碎晶粒。毛坯的综合机械性能得到显著的提高。另外，该工艺生产出来的毛坯，外 表面光洁度达到7级（Ra1.6），如冷挤压工艺或机加工出来的表面一样，有金属光泽。所 以，我们将压铸模锻工艺称为“极限成形工艺”，比“无切削、少余量成形工艺”更进了一步。 压铸模锻工艺还有一个优势特点是，除了能生产传统的铸造材料外，它还能用变形合金、锻 压合金，生产出结构很复杂的零件。这些合金牌号包括：硬铝超硬铝合金、锻铝合金，女L Y11、LY12、6061、6063、LYC、LD 等）。这些材料的抗拉强度，比普通铸造合金高近一 倍，对于铝合金汽车轮毂、车架等希望用更高强度耐冲击材料生产的部件，有更积极的意义。一、 压铸简介 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。金属液是在压力下填充型腔的，并在更高的压力下结晶凝固， 常见的压力为15lOOMPa。金属液以高速充填型腔，通常在1050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0.010.2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、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定 要求的合格铸件，甚至优质铸件。 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）一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x垂直）mm g 大杠直径 m h顶出力N i顶 出行程m 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（） m 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结构简单结构复杂结构简单结构复杂铝合金铝硅系 610-650C 640-680r 600-620C 610-650C铝铜系 630-660C 660-700C 600-640C 630-660C铝镁系 640-680C 660-700C 640-670C 650-690C铝锌系 590-620C 620-660C 580-620C 600-650C锌合金 420-440C 430-450C 400-420C 420-440C镁合金 640-680C 660-700C 640-670C 650-690C铜合金 普通黄铜 910-930C 940-980C 900-930C 900-950C硅黄铜 900-920C 930-970C 910-940C 910-940C注 注：浇铸温度一般以保温炉的金属液的温度来计量。锌合金的浇铸温度不能超 过450C，以免晶粒粗大。二、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，例一铸件设计时动定模的包裹力基本相同，而浇注系统 大多在定模，且放在压射后冲头不能送料的灌南压铸机上生产，无法正常生产，铸件一直粘 在定模上。尽管定模型腔的光洁度打得很光，因型腔较深，仍出现粘在定模上的现象。所以 在模具设计时，必须全面分析铸件的结构，熟悉压铸机的操作过程，要了解压铸机及工艺参 数得以调整的可能性，掌握在不同情况下的充填特性，并考虑模具加工的方法、钻眼和固定 的形式后，才能设计出切合实际、满足生产要求的模具。 刚开始时已讲过，金属液的充型 时间极短，金属液的比压和流速很高，这对压铸模来说工作条件极其恶劣，再加上激冷激热 的交变应力的冲击作用，都对模具的使用寿命有很大影响。 模具的使用寿命通常是指通过 精心的设计和制造，在正常使用的条件下，结合良好的维护保养下出现的自然损坏，在不能 再修复而报废前，所压铸的模数（包括压铸生产中的废品数）。 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。 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。 碎裂失效 在压射力的 作用下，模具会在最薄弱处萌生裂纹，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最先出现细微裂纹，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。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、M g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。 压铸生产中常遇模具存在的问题注意点： 1、 浇注系统、排 溢系统 例（1）对于冷室卧式压铸机上模具直浇道的要求： 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。 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RaO.2“m 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 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。 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%。 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。 横浇道的截面积应大于内浇口的截面积，以保证金属液入型的速度。主横浇道 的截面积应大于各分支横浇道的截面积。 横浇道的底部两侧应做成圆角，以免出现早期 裂纹，二侧面可做出5咗右的斜度。横浇道部位的表面粗糙Ra0.4Mm （3）内浇口 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。 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。 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（吃肉） 。（4）溢流槽 溢 流槽要便于从铸件上去除，并尽量不损伤铸件本体。 溢流槽上开设排气槽时，需注意溢 流口的位置，避免过早阻塞排气槽，使排气槽不起作用。 不应在同一个溢流槽上开设几 个溢流口或开设一个很宽很厚的溢流口，以免金属液中的冷液、渣、气、涂料等从溢流槽中 返回型腔，造成铸件缺陷。2、铸造圆角（包括转角）铸件图上往往注明未注圆角R2等 要求，我们在开制模具时切忌忽视这些未注明圆角的作用，决不可做成清角或过小的圆角。 铸造圆角可使金属液填充顺畅，使腔内气体顺序排出，并可减少应力集中，延长模具使用寿 命。（铸件也不易在该处出现裂纹或因填充不顺而出现各种缺陷）。例标准油盘模上清角处 较多，相对来说，目前兄弟油盘模开的最好，重机油盘的也较多。 3、 脱模斜度 在脱模 方向严禁有人为造成的侧凹（往往是试模时铸件粘在模内，用不正确的方法处理时，例钻、 硬凿等使局部凹入）。 4、 表面粗糙度 成型部位、浇注系统均应按要求认真打光，应顺 着脱模方向打光。由于金属液由压室进入浇注系统并填满型腔的整个过程仅0.01-0.2秒的 时间。为了减少金属液流动的阻力，尽可能使压力损失少，都需要流过表面的光洁度高。同 时，浇注系统部位的受热和受冲蚀的条件较恶劣，光洁度越差则模具该处越易损伤。 5、 模具成型部位的硬度 铝合金：HRC46咗右 铜：HRC38咗右 加工时，模具应尽量留有修 复的余