压铸培训教程

压铸模设计Macherchen2019/9/161第一讲:压铸基本概念撰稿:JomeChen压铸模设计Macherchen2019/9/162一.铸造工艺砂型铸造金属型铸造特种铸造压力铸造重力铸造低压铸造熔模铸造陶瓷型铸造连续铸造离心铸造真空吸铸永久型铸造压铸模设计Macherchen2019/9/163二.压铸概论压力铸造概念:(铝,锡,锌,镁,铅,铜,合金)即将溶融合金在高压,高速条件下充型并在高压下冷却凝固成型的一种精密铸造方法,简称压铸,其最终产品是压铸件.压力铸造特性:1.高速充填:通常浇口速度达30~60m/s之间.2.充填时间很短:中小型件通常为0.02~0.2s之间.3.高压充填:热室机压力通常为70~350kg/c㎡4.溶汤的冷却速度快压铸模设计Macherchen2019/9/164冲头喷嘴压室坩埚进口二.压铸概论压铸设备热室压铸机冷室立式(全)卧式热室压铸机的压室通常浸入坩锅的金属液中,如图示.压铸模设计Macherchen2019/9/165三.压铸制程溶汤的流动方式（一）喷射及喷射流压力运动能(碰壁)热能和压力由喷射﹑喷射流转变为压力流压铸模设计Macherchen2019/9/166三.压铸制程溶汤的流动方式（二）压力流因冲撞,磨擦和气体阻力等(抽象),运动能量耗尽(常发生在加强筋,凸台,远离浇口之部位),具有接受后继金属液中供给的压力能,从而使金属液沿着型腔内壁前进的特性.利用这特性,可便以型腔排气.在压力流充填的部位,汇集着由喷射和喷射流所充填部分的气体﹐必须开设排气槽.（三）再喷射（四）补缩金属流（保压时间）压铸模设计Macherchen2019/9/167四.成型工艺（一）壁厚锌合金:0.3MM(最小)铝﹕0.5MM最小孔徑:0.7MM螺纹螺距﹕0.75MM最大壁厚与最小壁厚之比不要大于3﹕1（应设计壁厚均匀﹐保证足够强度与刚度的前提）压铸模设计Macherchen2019/9/168四.成型工艺（二）加强肋﹕大于或等于2.5MM﹐会降低抗拉强度﹐易产生气孔﹐缩孔。设计原则﹕1﹐受力大﹐减小壁厚﹐改善强度.2﹐对称布置﹐壁厚均匀﹐避免缩孔气孔.3﹐与料流方向一致﹐避免乱流.4﹐避免在肋上设置任何零部件.压铸模设计Macherchen2019/9/169四.成型工艺（三）脱模斜度合金外（α）內（β）外（α）內（β）鋅合金10'15'15'45'鋁合金15'30'30'1。通常外為內的一半配合面非配合面β压铸模设计Macherchen2019/9/1610四.成型工艺（四）圆角當h1=h時﹕r最小=KhK值鋅﹕1/4鋁﹕1/2r最大=hR=r+h當h1=h時﹕r≧h+h13R=r+h+h12压铸模设计Macherchen2019/9/1611四.成型工艺（五）孔鋅:0.8~1.5（最小直径）鋁:2.0~2.5（最小直径）（六）文字:凸凹纹﹐直纹例:平行纹（直纹）高0.7MM﹐间距1MM﹐角度60.5。外俓Φ34.5mm共104牙压铸模设计Macherchen2019/9/1612四.成型工艺（七）螺纹﹐齿轮(八）嵌件合金外内外内6108P5P铝10206P4P锌最小螺距（P)0.751最小螺纹外径最大螺纹长度压铸模设计Macherchen2019/9/1613五.压铸合金及其性能（一）压铸合金铝(Al),锌(Zn),镁(Mg),铅(Pb),锡(Sn),铜(Gu)（二）压铸合金之锌合金热室压铸用锌合金中有效合金元素:铝(Al),铜(Gu),镁(Mg)有害杂质元素:铁(Fe),硅(Si),铅(Pb),镉(Gd),锡(Sn)来源于铝来源於锌压铸模设计Macherchen2019/9/1614五.压铸合金及其性能锌合金种类锌合金种类鋅合金種類商業習用編號No.3No.5No.2No.7ASTMAG40AAC41A----UNSZ33251Z35530--Z33522合金代號SAE903925921--DieCastAgedDieCastAgedDieCastAgedDieCastAged抗拉強度(Kg/mm2)28.824.633.727.4236.433.628.724.5降伏強度(Kg/mm2)----------------伸長率(%)1016713721318剪切強率(Kg/mm2)21.8--26.7--32.3--21.8--硬度(勃式)82729180100988067衝擊強度(J)30.228.833.728.124.63.530.228.8疲勞強度(Kg/mm2,5%1034.85--5.76--5.98--4.78--機械性質壓強度(Kg/mm2)42--60.942--21.7--65.1錠鑄件錠鑄件錠錠鑄件Al3.9~4.33.5~4.33.9~4.33.5~4.33.9~4.33.9~4.33.5~4.3Mg.025~.50.02~.05.03~.06.03~.08.025~.50.01~.02.005~.020Cu.10max.25max075~1.25.75~1.252.6~2.9.10max.25maxFe.075.10.075.10.075.075.075Pb.004.005.004.005.004.002.003Cd.003.004.003.004.003.002.002Sn.002.003.002.003.002.001.001Ni----------.005~.002.005~.002成份Zn餘餘餘餘餘餘餘密度g/cm36.646.646.646.64熔解溫度℃382~387381~386379~390381~387導電係數(%ACS)27262527熱傳導係數(W/M°K)113109105113熱膨脹係數(20~100℃)(µm/m°k)27.3627.3627.7227.36比熱kg℃0.4190.41904190.419物性收縮率6/10006/10006/10006/1000压铸模设计Macherchen2019/9/1615五.压铸合金及其性能商業習用編號JISH5301FSQQ-Z-363BASTMB86SAEJ468bBS1004ISO301UNSNo.3ZDC2AC40AAG40A903AZna14Z33521No.5ZDC1AC41AAG41A925BZnAI4u1Z35530AICuMgPbFeCdSnZn合金特性應用例鋅合金錠1種3.9~4.30.75~1.250.03~0.060.0030.0750.0020.001餘鋅合金壓鑄件1種ZDC13.5~4.30.75~1.250.02~0.060.0050.10.0040.003餘鋅合金錠1種3.9~4.30.030.03~0.060.0030.0750.0020.001餘鋅合金壓鑄件1種ZDC23.5~4.30.250.02~0.060.0050.10.0040.003餘鈣(Ca)鉛(Pb)鋰(Li)矽(Si)鈉(Na)錫(Sn)鈦(Ti)釩(V)鋯(Zr)銻(Sb)砷(As)鈹(Be)鎘(Cd)鎂(Mg)鎳(Ni)鍶(Sr)鉻(Cr)錳(Mn)鉬(Mo)鉀(K)銀(Ag)鋁(Al)鋇(Ba)鈷(Co)銅(Cu)鋅合金各國編號近似對照表JIS壓鑄鋅合金成份標準有益無益且無害有害各元素對鋅合金性質的影響機械性質耐腐蝕性佳剎車缸體,汽車安全帶機構鑄造性,電鍍性佳水箱飾罩,化油器種類編號備注NFA55-010DIN1743化學成份CD-ZnAI4CD-ZnAI4u1Z-A4GZ-A4UIG压铸模设计Macherchen2019/9/1616五.压铸合金及其性能热室压铸锌合金中的合金元素---合金元素-铝铝的加入可`降低合金对铁的反应能力,因此降低了合金对锌锅,鹅颈及模具的侵蚀降低合金的熔点增加合金的流动性能改善合金的机械性能产生Fe2Al5浮渣,造成其含量的下降压铸模设计Macherchen2019/9/1617五.压铸合金及其性能热室压铸锌合金中的合金元素----合金元素-铜铜的加入可增加合金的强度提高合金的硬度改善合金的抗磨损性能降低合金的可延伸性造成压铸件的尺寸不稳定性(产生时效胀大)(当铜的含量1.25%时)压铸模设计Macherchen2019/9/1618五.压铸合金及其性能热室压铸锌合金中的合金元素---合金元素-镁镁的加入可细化合金组织,从而增加压铸件的强度改善合金抗晶间腐蚀的能力改善合金的抗磨损性能降低合金的流动性易在合金熔融状态下氧化损耗压铸模设计Macherchen2019/9/1619五.压铸合金及其性能热室压铸锌合金中的合金元素---杂质元素-镉,铅镉在合金中的含量绝对不能0.003%降低合金的机械性能造成合金晶间腐蚀铅在合金中的翎量绝对不能0.003%降低合金的时效机械性能当含量超过0.005%时,造成合金晶间腐蚀我们经常遇到这样的情况,工件刚压铸成型时,其表面质量一切正常.可是,在室温下存放数星期或几个月后,表面出现鼓泡.压铸模设计Macherchen2019/9/1620五.压铸合金及其性能热室压铸锌合金中的合金元素---杂质元素-锡锡在锌合金锭中的含量绝对不能0.001%,在太铸件中的含量不能0.002%造成合金晶间腐蚀降低合金的抗冲击性能降低合金的抗拉伸强度引起尺寸不稳定压铸模设计Macherchen2019/9/1621五.压铸合金及其性能热室压铸锌合金中的合金元素---杂质元素-铁锌合金中铁元素含不能0.02%,铁元素可:增加合金的硬度但同时增加合金的脆性和合金中的铝发生反应形成Al5Fe2金属间化合物,造成铝元素的损耗并形成浮渣在压铸件中出现硬点压铸模设计Macherchen2019/9/1622五.压铸合金及其性能热室压铸锌合金中的合金元素---杂质元素-硅硅在锌合金中的含量绝对不能0.02%,提高锌合金的脆性转变温率~20度降低锌合金的可加工性压铸模设计Macherchen2019/9/1623五.压铸合金及其性能热室压铸锌合金中的合金元素----结论热室压铸用锌合金必须是以特高纯度锌为基础,加入特高纯度铝,镁和铜严格控制压铸温度,避免搅拌水口料重熔时,一定要严格控制重熔温度以避免铝和镁的损耗压铸模设计Macherchen2019/9/1624六.压铸工艺影响金属液充填成型的因素很多﹐主要有﹕压射压力﹐压射速度﹐充填时间﹐压铸模温。（一）压射压力的概念定义1﹕压射力指压射冲头作用于金属液面上的力。(这个力在压铸过程中不是恒定不变的,它大小随不同的压铸阶段变化而改变.)压射液压缸压射冲头压室熔液模具型腔t1:F1为克服磨擦力(压室中)t2:开始进入型腔﹐因浇口急减﹐阻力增大﹐F2F1,达到高速充填t3:(快速增压阶段)快速充填直止充满型腔最大值F3为压射压力t4:F4静压力﹐对铸件压实(压射力与时间关系曲线见右图)压力F时间t压铸模设计Macherchen2019/9/1625六.压铸工艺定义2﹕压射压力就是在充模刚结束时压射冲头作用在金属液面上的力。定义3﹕压射压力是以压射比压来表示﹐压射比压就是充模结束时﹐压射冲头作用于单位面积金属液面上的压力。P﹕压射比压（Pa）F4FF:压射压力（N）Aπd2d﹕压室直径(m)A﹕冲头截面积（m2）压射比压与压射压力成正比﹐与压射冲头的截面积成反比。30MPa简单50MPa简单40MPa复杂60MPa复杂壁厚=3mm壁厚3mm锌合金的压射比压P=实际比压应等于计算比压乘以压力损减系数K(约0.88).比压大小可通过调节压铸机的压射力和更换不同直径的压室来实现。压铸模设计Macherchen2019/9/1626六.压铸工艺（二）充填速度及其选择充填速度是指熔融金属地压射冲头压力的作用下﹐通过内浇口时的线速度。影响充填速度的因素有压射速度﹐压射比压和内浇口截面积等。根据等流量连续方程V1A1πD2V1A24A2V1压射速度（m/s）V2充填速度（m/s）A1压室冲头截面积（m2）A2内浇口截面积D压室冲头直径A1