铝合金高压铸造介绍

铝合金高压铸造介绍1吴晓华2015.04.23内容概要2一、压铸铝合金二、压铸模具和方案三、压铸工艺和原理四、常见问题和对策五、案例分析内容概要3一、压铸铝合金压铸铝合金4国内外主要压铸AI合金化学成分表合金系列国别合金牌号WB/%标准规范SiCuMgFeAlAI-Si系中国YL10210.0-13.00.60.051.2余量GB/T15115-94日本ADC111.0-13.01.00.301.2JISH5302-82美国41311.0-13.01.00.352.0ASTMB85-82俄罗斯AJ1210.0-13.00.60.101.5TOCT2685-82德国AlSil211.0-13.50.100.051.0DIN1725AI-Si-Mg系中国YL1048.0-10.50.300.17-0.301.0余量GB/T15115-94日本ADC39.0-10.00.600.40-0.601.3JISH5302-82美国3609.0-10.00.600.40-0.602.0ASTMB85-82俄罗斯AJl48.0-10.50.100.17-0.301.0TOCT2685-82德国AlSil0Mg9.0-11.00.100.20-0.501.0DIN1725AI-Si-Cu系中国YL1127.5-9.53.0-4.00.301.2余量GB/T15115-94YL1139.6-12.01.5-3.50.301.2日本ADC107.5-9.52.0-4.00.301.3JISH5302-82ADC129.6-12.01.5-3.50.301.3美国3807.5-9.53.0-4.00.101.3ASTMB85-823839.5-11.52.0-3.00.101.3俄罗斯AJl64.5-6.02.0-3.00.101.5TOCT2685-82德国AlSi8Cu37.5-9.52.0-3.50.301.3DIN1725AI-Mg系中国YL3020.80-1.300.104.5-5.51.2余量GB/T15115-94日本ADC50.300.204.0-8.51.8JISH5302-82美国5180.350.257.5-8.51.8ASTMB85-82德国AlMg90.500.057.0-10.01.0DIN1725一、常见铸铝合金各国牌号：压铸铝合金5Si在含量约为12%时，合金的结晶温度昀低，铝液流动性昀佳二、Al-Si二元相图压铸铝合金61.硅（Si）硅是大多数压铸铝合金的主要元素。它能改善合金的铸造性能。硅与铝能组成固溶体。在577℃时，硅在铝中的溶解度为1.65％，室温时为0.2％、含硅量至11.7％时，硅与铝形成共晶体。提高合金的高温造型性，减少收缩率，无热裂倾向。二元铝基合金有高的耐蚀性。当合金中含硅量超过共晶成分，而铜、铁等杂质又多时，即出现游离硅的硬质点，使切削加工困难，高硅铝合金对铸件坩埚的熔蚀作用严重。2.铜（Cu）铜和铝组成固溶体，当温度在548℃时，铜在铝中的溶解度应为5.65％，室温时降至0.1％左右，增加含铜量，能提高合金的流动性，抗拉强度和硬度，但降低了耐蚀性和塑性，热裂倾向增大。3.镁（Mg）在高硅铝合金中加入少量（约0.2～0.3％）的镁，可提高强度和屈服极限，提高了合金的切削加工性。含镁8％的铝合金具有优良的耐蚀性，但其铸造性能差，在高温下的强度和塑性都低，冷却时收缩大，故易产生热裂和形成疏松。4.锌（Zn）锌在铝合金中能提高流动性，增加热脆性，降低耐蚀性，故应控制锌的含量在规定范围中。至于含锌量很高的ZL401铝合金却具有较好的铸造性能和机械性能，切削加工也比较好。5.铁（Fe）在所有铝合金中都含有害杂质。因铝合金中含铁量太高时，铁以FeAl3、Fe2Al7和Al－Si－Fe的片状或针状组织存在于合金中，降低机械性能，这种组织还会使合金的流动性减低，热裂性增大，但由于铝合金对模具的粘附作用十分强烈，当铁含量在0.6％以下时尤为强烈。当超过0.6％后，粘模现象便大为减轻，故含铁量一般应控制在0.6～1％范围内对压铸是有好处的，但最高不能超过1.5％。6.锰（Mn）锰在铝合金中能减少铁的有害影响，能使铝合金中由铁形成的片状或针状组织变为细密的晶体组织，故一般铝合金允许有0.5％以下的锰存在。含锰量过高时，会引起偏析。7.镍（Ni）镍在铝合金中能提高合金的强度和硬度，降低耐蚀性。镍与铁的作用一样，能减少合金对模具的熔蚀，同时又能中和铁的有害影响，提高合金的焊接性能。当镍含量在1～1.5％时，铸件经抛光能获得光洁的表面。由于镍的来源缺乏，应尽量少采用含镍的铝合金。8.钛（Ti）铝合金中加入微量的钛，能显著细化铝合金的晶粒组织，提高合金的机械性能，降低合金的热裂倾向。三、压铸铝合金中各元素的作用和影响内容概要7二、压铸模具和方案压铸模具和方案8１８１７２０１２３９１０１１１２１３１４１５１６５６４７８２２２３２１１９２４可动平面图天地截面图滑块(腔)快速连接块接头滑块座顶针复位杆押出板A押出板Ｂ推出板前进限位顶针模仁斜锲固定母型可动入子滑块支撑导柱（压铸机）滑块导规料筒分流锥可动母型支架油压缸支架油压缸LS（限位开关）组LS导套一、模具结构压铸模具和方案9一、模具结构（５）（６）（４）（９）固定母型（１０）固定入子（１１）滑块(型腔)（１２）滑块（７）LS（限位）组（１４）可动母型（１３）（１５）导柱（８）（２）（３）水平截面图固定平面图（１）（１）导柱（２）滑块压紧块（３）分流子（４）大柱（５）押出板B板（６）押出板A板（８）辅助支撑柱（１３）可動入子压铸模具和方案10一、模具结构—油缸限位开关１・金属万能插座２・限位开关３・限位柱５・限位柱固定板７・LS定位块（通称“算盘珠”）４・固定侧（LS固定）滑块６・固定定位块螺母平面视图侧面视图压铸模具和方案11汤饼分流子（湯道）真空浇道产品部浇道部浇口渣包OF盗肉推出顶针痕浇口铸孔真空浇道头二、产品介绍压铸模具和方案12三、产品开发—产品基本信息(肉厚分布)产品重量1578g产品肉厚Min.2.75mm/Max.15.7mm/Avg.5mm产品材质ADC12产品投影面积36375mm2BAABCCDD15.7mmEESECTIONE-E压铸模具和方案13三、产品开发—产品铸造难点如图所示，产品A区域X-ray要求较高，压铸需考虑重点成型部位①产品X-ray内质要求B区域A区域X-ray内置要求需与客户再探讨压铸模具和方案14三、产品开发—产品铸造难点②产品表面气孔要求A区域C区域B区域如图所示，产品A区域表面气孔要求为0.8mm，较为严格，浇口排布是应考虑此部位优先充填具体表面气孔标准客户另行提供，双方将再次进行技术检讨压铸模具和方案三、产品开发—产品铸造难点③产品变型情况问题点：①素材和加工尺寸不易保证，量产可能造成不稳定；②变型后为防止加工黑皮，需要增加加工余量，易产生表面气孔素材图尺寸要求加工图尺寸要求红色标示两处mounting角结构较薄弱，在经历铸造和整个生产工艺过程中易造成变型，且变型量不稳定此部位尺寸要求15压铸模具和方案16三、产品开发—类似品转向器量产铸造参数对比：578.855平均肉厚5mm产品投影面积S132228mm2滑块投影面积(5滑块/tan15)S23750mm2RUNNER投影面积S330153mm2OF投影面积S410000mm2总投影面（S1+S2+S3+S4）82492mm2产品重量W11750gRUNNER重量W21506gOF重量W3575g总重量（W1+W2+W3）3831g浇口截面积475.6mm2料筒直径Φ90mm充填率39.3%充填时间0.06s低速速度0.23m/s高速速度2.5m/s高速区间135mm铸造压力72mpa冲头浇口截面积比13.4：1①产品基本信息②实际量产铸造参数该产品目前量产铸造不良率5%以下结论：产品参数计算值与实际类似品铸造条件相似。压铸模具和方案17三、产品开发—理论铸造参数计算冲头直径Φ90mm产品投影面积S136377mm2滑块投影面积(7滑块/tan15)S25088mm2RUNNER投影面积S330966mm2OF投影面积S410100mm2总投影面（S1+S2+S3+S4）82531mm2产品重量W11578gRUNNER重量W21509gOF重量W3550g总重量（W1+W2+W3）3637g成品率43%充填率38.9%(20%-48%)充填时间（理论计算）0.076s充填时间（经验值计算）0.06s（选用）高速速度2.3m/s高速区间+10mm146.6mm浇口截面积470.7mm2冲头浇口截面积比13.5：1铸造压力70mpa80mpa90mpa800T耐铸造压力合模力（安全系数1.2）693.3T792.3T891.3T80.8mpa高速速度2.0m/s2.5m/s3.0m/s3.5m/s浇口速度27m/s33.75m/s40.5m/s47.25m/s①机台选用②铸造参数计算结论：选用800TDCmachine，铸造压力设定在70~80mpa范围内。结论：高速速度设定在2.5~3.0m/s范围内。压铸模具和方案18三、产品开发—铸造方案铸造方案①此方案与现行方案类似大量排气渣包主浇道普通排气压铸模具和方案19三、产品开发—铸造方案铸造方案②大量排气渣包主浇道普通排气此方案设计原则：1，浇道采用截面积递减形式，从而让铝液在型腔内部速度递增。2，产品重要加工部位加强充填，增加进浇口和截面积，保证铝液进入时的温度。3，保证足够的进浇截面积，使产品能快速充填完成。4，保证铝液能尽可能同时通过浇口进入产品内部。①②②①①压铸模具和方案20三、产品开发—铸造方案铸造方案③大量排气渣包主浇道普通排气两处浇道向内侧移动，主要防止产品变型以此为基础，方案改善和模拟中此方案基于方案2进行了小范围的调整，主要考虑防止产品两侧mounting角变型压铸模具和方案21三、产品开发—分型方案分型线可动侧固定侧1、产品分型线位置压铸模具和方案22三、产品开发—分型方案Slide1Slide2Slide3Slide4Slide5Slide6Slide7模具共有7个滑块2、产品滑块方案EPΦ8(Φ10台座）（×7）压铸模具和方案三、产品开发—顶出方案1、产品顶针位置23压铸模具和方案24三、产品开发—刻字方案XXXX1-1XXXX1-1XXXXmeans:SupplierName1-1means:Moldnumber-Cavitynumber2、产品刻字&日期Pin方案内容概要25三、压铸工艺和原理压铸工艺和原理26一、压铸工序铝锭入库熔炼压铸自动去渣包冷却手动（自动）去浇口喷砂、手动去毛刺加工清洗泄露测试压铸工艺和原理27二、压铸原理—帕斯卡原理压铸工艺和原理28二、压铸原理—伯努利定理压铸工艺和原理29一、压铸原理—压铸机结构3.定模台板４.大柱６.曲柄机构７.连接支架８.合模/开模油缸２.大柱螺母5.动模台板９.安全钩18.增压油缸17.射出油缸16.操作板15.C板14.顶出棒13.顶出油缸12.润滑装置（送油）11.抽吸过滤器10.油压泵1.ACC气缸射出杆压铸工艺和原理30一、压铸原理—压铸机工作原理压铸工艺和原理31二、压铸原理—压铸的射出过程低速将从汤勺注入料管内的溶汤运送至浇口。这时，溶汤表面不会发生波纹，且可从排气口排放料管内的空气，以防止空气进入溶汤内。但是，如果速度太慢，就会发生凝固。（低速速度）高速产品的成形。从100%溶汤满到料管、浇道的位置开始高速启动。料管、浇道内的空气抽空状态。（高速切换位置）（高速区间）浇口一般较窄，可增加通过该处的溶汤的流速，形成喷雾状，进入产品较细的部份，完成质量较佳的铸肉。（高速速度）产品内的空气不抽空会残留产品内部。增压压制凝固产品。溶汤凝固前加压。（升压时间）缩小铸巢，增加模具的密实性。（铸造压力）高速增压低速气泡压铸工艺和