1、压铸技术胡向东Abe Hu压铸概述压铸零件设计规范压铸零件的缺陷及分析20.5.3压铸技术2?压力铸造指金属液在其他外力（不含重力）作用下注入铸型的工艺。?真空铸造?低压铸造?离心铸造?重力铸造指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸。?砂型浇铸?金属型浇铸?熔模铸造?泥模铸造压铸概述铸造类型20.5.3压铸技术3?生产效率高，生产过程容易实现机械化和自动化?压铸件的尺寸精度高，一般相当于6-7级，甚至可达4级；表面粗糙度值低，一般相当于 5-8级?压铸件的力学性能高，强度一般比砂型铸造砂型铸造提高25-30，但延伸率降低约 70?砂型浇铸可压铸复杂薄壁零件，例如，当前锌合金压铸件压铸
2、件最小壁厚可达 0.3mm；铝合金铸件可达0.5mm；最小铸出孔径为 0.7mm；最小螺距0.75mm?压铸件中可嵌铸其他材料的零件?压铸件中易产生气孔?不适宜小批量生产?压铸高熔点合金时模具 寿命较低压铸概述压力铸造特点20.5.3压铸技术4压铸概述材料B&D压铸件常用材料牌号铝合金：A380.0 PER ASTM B85ASTM B85-06CodeSiFeCuMgMnNiZnSnTotal othersAlA380.07.59.51.33.04.00.300.500.503.00.350.50Balance镁合金: AM60B PER ASTM B94ASTM B94-06CodeAlZ
3、nMnSiFeCuNiTotal othersMgAM60B5.56.50.220.240.600.100.0050.0100.020.02Balance锌合金: ZA-8 PER ASTM B86 & ASTM B791ASTM B86-06 & ASTM B791-06CodeAlMgCuFePbCdSnZnAM60B8.08.80.0150.0300.81.30.0750.0060.0060.003Balance20.5.3压铸技术5?冷压室压铸机压室与保温炉是分开的。?卧式冷室压铸机?立式冷室压铸机?热压室压铸机压室浸在保温溶化坩埚的液态金属中，压射部件不直接与机座连接，而是装在坩埚上
4、面。压铸概述压铸机20.5.3压铸技术6压铸概述卧式冷室压铸机20.5.3压铸技术7压铸概述立式冷室压铸机20.5.3压铸技术8压铸概述卧式热室压铸机20.5.3压铸技术9压铸概述压铸过程给汤完毕，开始压射低速压射，压室充填低速压射，浇道充填增压位置产品未充填完，进入减速位置高速切换位置20.5.3压铸技术10压铸概述压铸机工作原理20.5.3压铸技术11?成型零件?浇注系统?导准零件?推出机构?抽芯机构?排溢系统?冷却系统?支撑零件压铸概述压铸模型腔型芯料饼直浇道 横浇道内浇口导柱导套推杆复位杆推杆限位弹簧溢流槽 排气槽定模板 动模板垫块20.5.3压铸技术12压铸概述压铸模20.5.3压铸
5、技术13压铸概述压铸模20.5.3压铸技术14压铸概述压铸填充理论喷射填充理论的填充形态“ 全壁厚”填充理论的填充形态20.5.3压铸技术15压铸概述模流分析及软件?模流分析?流动分析?填充分析?冷却分析?翘曲分析?流道(同模异穴产品)平衡分析?最佳浇口位置分析?最佳成型工艺分析?应力分析?收缩分析?模流分析软件Flow3D, Anycast, Procast, Magmasoft20.5.3压铸技术16压铸概述压铸原零件真空接口内浇口溢流槽横流道直流道料饼零件20.5.3压铸技术17压铸概述切边模20.5.3压铸技术18压铸概述切边模20.5.3压铸技术19压铸概述切边后的零件20.5.3压
6、铸技术20压铸概述思考题？说出所指部位名称？20.5.3压铸技术21?压铸件的壁厚对铸件质量有很大的影响。以铝合金为例，薄壁比厚壁具有更高的强度和良好的致密性。因此，在保证铸件有足够的强度和刚性的条件下，应尽可能减少其壁厚，并保持壁厚均匀一致。?铸件壁太薄时，使金属熔接不好，影响铸件的强度，同时给成型带来困难；壁厚过大或严重不均匀则易产生缩瘪及裂纹。随着壁厚的增加，铸件内部气孔、缩松等缺陷也随之增多，同样降低铸件的强度。?压铸件的壁厚一般以2.54mm为宜，壁厚超过6mm的零件不宜采用压铸。推荐采用的最小壁厚和正常壁厚见下表。压铸零件设计规范壁厚20.5.3压铸技术22压铸零件设计规范壁厚壁厚
7、处的面积ab（cm2）锌合金铝合金镁合金铜合金壁 厚 h （mm）最小正常最小正常最小正常最小正常25 0.5 1.50.82.00.82.00.81.525100 1.01.81.22.51.22.51.52.0100500 1.52.21.83.01.83.02.02.5500 2.02.52.54.02.54.02.53.020.5.3压铸技术23压铸零件设计规范铸造圆角?压铸件各部分相交应有圆角（分型面处除外），使金属填充时流动平稳，气体容易排出，并可避免因锐角而产生裂纹。对于需要进行电镀和涂饰的压铸件，圆角可以均匀镀层，防止尖角处涂料堆积。?压铸件的圆角半径R一般不宜小于1mm，最小
8、圆角半径为0.5 mm，铸造圆角半径的计算，见下表。20.5.3压铸技术24压铸零件设计规范铸造圆角压铸合金圆角半径R 压铸合金圆角半径R 锌合金0.5铝、镁合金1.0铝锡合金0.5铜合金1.5建议圆角一般取R1.5。压铸件的最小圆角半径（mm）20.5.3压铸技术25压铸零件设计规范铸造圆角相连接两壁的厚度图例圆角半径相等壁厚rmin=Khrmax=hR=rh不等壁厚r（hh1）/3R= r（hh1）/2对锌合金铸件，K=1/4；对铝、镁合金铸件， K=1/2。计算后的最小圆角应符合表2的要求。20.5.3压铸技术26压铸零件设计规范脱模斜度?设计压铸件时，就应在结构上留有结构斜度，无结构斜
9、度时，在需要之处，必须有脱模的工艺斜度。斜度的方向，必须与铸件的脱模方向一致。推荐的脱模斜度见下表。20.5.3压铸技术27压铸零件设计规范脱模斜度合金配合面的最小脱模斜度非配合面的最小脱模斜度外表面 内表面外表面 内表面锌合金010 015 015 045铝、镁合金0150300301铜合金0300451130由此斜度而引起的铸件尺寸偏差，不计入尺寸公差值内。建议脱模斜度一般取1.5。表中数值仅适用型腔深度或型芯高度50mm，表面粗糙度在Ra0.1，大端与小端尺寸的单面差的最小值为0.03mm。当深度或高度50mm，或表面粗糙度超过Ra0.1时，则脱模斜度可适当增加。20.5.3压铸技术28
10、压铸零件设计规范加强筋?加强筋可以增加零件的强度和刚性，同时改善了压铸的工艺性。但须注意?分布要均匀对称?与铸件连接的根部要有 圆角?避免多筋交叉?筋宽不应超过其相连的壁的厚度。当壁厚 小于1.5mm时，不宜采用加强筋?加强筋的脱模斜度应大于铸件内腔所允许的铸造斜度。20.5.3压铸技术29?一般采用的加强筋的尺寸按右图选取?t1=2/3tt；t2=3/4tt；?R1/2tt；?h5t； r0.5mm （t压铸件壁厚，最大不超过6-8mm）。压铸零件设计规范加强筋20.5.3压铸技术30压铸零件设计规范压铸孔孔合金径类别最小孔径 d（mm）最大孔深（mm）孔的最小斜度一般的技术上可能的盲孔通孔
11、d5 d5 d5 d5锌合金1.50.86d4d12d8d00.3%铝合金2.52.04d3d8d6d0.5 % 1%镁合金2.01.55d4d10d8d00.3%铜合金4.02.53d2d5d3d2 % 4%表内深度系指固定型芯而言，,对于活动的单个型芯其深度还可以适当增加。最小孔径和最大孔深对于较大的孔径，精度要求不高时，孔的深度亦可超出上述范围。20.5.3压铸技术31压铸零件设计规范压铸孔自攻螺钉用底孔直径（mm）螺纹规格d M2.5M3M3.5M4M5M6M8d22.302.402.752.853.183.303.633.754.704.855.585.707.457.60d32.2
12、02.302.602.703.083.203.483.604.384.505.385.507.157.30d44.25.05.86.78.31013.3旋入深度t t1.5d20.5.3压铸技术32压铸零件设计规范压铸孔螺纹d2d3tmaxM32.840-0.12.59+0.109M43.840-0.13.59+0.1012M54.840-0.14.54+0.1015建议较为常用的自攻螺钉规格 M3, M4与M5，其采用的底孔直径20.5.3压铸技术33压铸零件设计规范压铸孔?为了保证铸件有良好的成型条件,铸孔到铸件边缘应保持一定的壁厚，见下图?b(1/41/3)t?当t4.5时，b1.5mm
13、20.5.3压铸技术34压铸零件设计规范压铸孔合金类别铅锡合金锌合金铝合金镁合金铜合金最小宽度b 0.80.81.21.01.5最大深度H 10 12101210厚度h 101210128注：宽度b在具有铸造斜度时，表内值为小端部位值。20.5.3压铸技术35压铸零件设计规范内嵌件?压铸件内采用嵌件的目的?改善和提高铸件上局部的工艺性能，如强度、硬度、耐磨性等?铸件的某些部分过于复杂，如孔深、内侧凹等无法脱出型芯而采用嵌件?可以将几个部件铸成一体20.5.3压铸技术36压铸零件设计规范内嵌件?设计带嵌件的压铸件的注意事项?嵌件与压铸件的连接必须牢固，要求在嵌件上开槽、凸起、滚花等?嵌件必须避免
14、有尖角，以利安放并防止铸件应力集中?必须考虑嵌件在模具上定位的稳固性，满足模具内配合要求?外包嵌件的金属层不应小于1.52mm?铸件上的嵌件数量不宜太多?铸件和嵌件之间如有严重的电化腐蚀作用，则嵌件表面需要镀层保护?有嵌件的铸件应避免热处理，以免因两种金属的相变而引起体积变化，使嵌件松动20.5.3压铸技术37压铸零件设计规范加工余量?压铸件由于尺寸精度或形位公差达不到 产品图纸要求时，应首先考虑采用精整加工方法，如校正、拉光、挤压、整形等。必须采用机加工时应考虑选用较小的加工余量，并尽量以不受分型面及活动成型影响的表面为毛坯基准面。?推荐采用的机加工余量及其偏差值见 ,铰孔余量见下表。20.
15、5.3压铸技术38压铸零件设计规范加工余量基本尺寸100 100250 250 400 400 630 630 1000每面余量0.5+0.4-0.10.75+0.5-0.21.0+0.5-0.31.5+0.6-0.42.0+1-0.4推荐铰孔加工余量（mm）公称孔径D6610 10 1818 3030 5050 60铰孔余量0.050.10.150.20.250.3推荐机加工余量及其偏差（mm）20.5.3压铸技术39结构设计是否合理？压铸零件设计规范思考题20.5.3压铸技术40压铸零件的缺陷及分析冷隔冷隔cold shut20.5.3压铸技术41压铸零件的缺陷及分析冷隔冷隔特征：温度较低
16、的金属流互相对接但未熔合而出现的缝隙。呈现不规则的线形，有穿透的和不穿透的两种，在外力作用下有发展趋势。产生原因解决办法1.金属液浇注温度偏低或压铸模温度偏低。1.适当提高浇注温度和模具温度。2.合金成分不符合标准，流动性差。2.改变合金成分，提高流动性。3.金属液分股填充，融合不良。3.改进浇注系统，改善填充条件。4.浇口不合理，流程太长。4.改善排液条件，加大溢流量。5.填充速度低或排气不良。5.提高压射速度，改善排气条件。6.比压偏低。6.提高比压。20.5.3压铸技术42压铸零件的缺陷及分析气孔气孔gas porosity, blow holes20.5.3压铸技术43压铸零件的缺陷及
17、分析气孔气孔特征：卷入压铸件内部的气体所形成的形状较为规则，表面较为光滑的空洞。产生原因解决办法1.浇口位置和导流形状不当，导致金属液进入型腔产生正面撞击和产生漩涡。1.选择有利型腔内气体排除的浇口位置和导流形状，避免金属液先封闭分型面上的排液系统。2.流道形状设计不良。2.直浇口的喷嘴截面积应尽可能比内浇口截面积大。3.压室充满度不够。3.提高压室充满度，尽可能选用较小的压室并采用定量浇注。4.内浇口速度太高，产生湍流。4.在满足成型良好的条件下，增大内浇口厚度以降低填充速度。5.排气不畅。5.在型腔最后填充部位开设溢流槽和排气道，并应避免溢流槽和排气道被被金属液封闭。6.模具型腔位置太深。
18、6.深腔处开设排气塞，采用镶拼形式增加排气。7.涂料过多，填充前未燃尽。7.涂料用量薄而均匀，燃尽后填充；采用发气量小的涂料。20.5.3压铸技术44压铸零件的缺陷及分析缩孔缩孔shrinkage porosity20.5.3压铸技术45压铸零件的缺陷及分析缩孔缩孔特征：压铸件在冷凝过程中，由于内部补偿不足所造成的形状不规则，表面较粗糙的孔洞。产生原因解决办法1.合金浇注温度过高。1.适当降低浇注温度避免金属液过热。2.铸件结构壁厚不均匀，产生热节。2.改进铸件结构，消除金属聚集部位，壁厚均匀，缓慢过渡。3.比压太低。3.适当提高比压。4.溢流槽容量不够，溢口太薄。4.加大溢流槽容量，增厚溢流
19、口。5.压室充满度太小，余料太薄，最终补缩起不到作用。5.提高压室充满度，采用定量浇注。6.内浇口小。6.适当增大内浇口截面积。7.模具局部温度偏高。7.降低局部温度。20.5.3压铸技术46压铸零件的缺陷及分析气泡气泡blisters20.5.3压铸技术47压铸零件的缺陷及分析气泡气泡特征：铸件表皮下，聚集气体鼓胀所形成的泡。产生原因解决办法1.模具温度太高。1.冷却模具至工作温度。2.填充速度太高，金属液流圈入气体过多。2.降低压射速度，避免涡流包气。3.涂料发气量大，用量过多，浇铸前未燃尽，使挥发气体被包在铸件表层。3.选用发气量小的涂料，用量薄而均匀，涂料燃尽后合模。4.排气不畅。4.
20、清理和增设溢流槽和排气道。5.开模过早。5.调整留模时间。6.合金熔炼温度过高。6.调整熔炼温度。20.5.3压铸技术48压铸零件的缺陷及分析缩凹缩凹sinks20.5.3压铸技术49压铸零件的缺陷及分析缩凹缩凹特征：铸件平滑表面上出现凹瘪的部分，其表面呈自然冷却状态。产生原因解决办法1.铸件结构设计不合理，有局部厚实部位，产生热节。1.改善铸件结构，使壁厚尽量均匀，厚度差较大处应逐步缓和过渡，消除热节。2.合金收缩率大。2.选择收缩率小的合金。3.内浇口截面积太小。3. 适当加大内浇口截面积。4.比压低。4.适当增大比压。5.模具温度太高。5.适当调整模具热平衡条件，采用温控装置以及冷却等。
21、20.5.3压铸技术50压铸零件的缺陷及分析裂纹裂纹cracks20.5.3压铸技术51压铸零件的缺陷及分析裂纹裂纹特征：铸件上合金基体被破坏或断开形成细丝状的缝隙有穿透的和不穿透的两种，有发展趋势。裂纹可以分为冷裂纹和热裂纹两种，他们的主要区别是冷裂纹铸件开裂处金属未被氧化，热裂纹铸件开裂处金属被氧化。产生原因解决办法1.铸件结构不合理，收缩受到阻碍，铸造圆角太小。1.改进逐渐结构，减少壁厚差，增大铸造圆角。2.抽芯及顶出装置在工作中发生偏斜，受力不均匀。2. 修正模具结构。3.模具温度低。3.提高模具工作温度。4.开模及抽芯时间太迟。4.缩短开模及抽芯时间。5.选用合金不当或有害杂质过高，
22、使合金塑性下降。5.严格控制有害杂质，调整合金成分。20.5.3压铸技术52压铸零件的缺陷及分析烧模烧模soldering20.5.3压铸技术53压铸零件的缺陷及分析烧模烧模特征：表面粗糙不光滑，表皮凹凸不平，少肉，严重时甚至有表皮撕裂现象。产生原因解决办法1.模具表面局部温度高。1.适当降低局部模具温度。2.出模时合金粘附在模具上无法带出。2.及时清理合金粘附物。3.涂料喷涂不到位。3.调整喷涂装置，使涂料喷涂到位。4.合金成分不当。4.调整合金成分。5.型腔表面硬度低，氮化层被破坏。5.氮化型腔表面，增加型腔表面硬度。6.模具脱模斜度不够。6.适当增大脱模斜度。20.5.3压铸技术54压铸
23、零件的缺陷及分析顶凸顶凸pushed pins20.5.3压铸技术55压铸零件的缺陷及分析顶凸顶凸特征：局部表面凸起，严重时出现撕裂。产生原因解决办法1.顶出力太大。1.适当降低顶出力。2.顶杆设计不当。2.调整顶杆长度或增大顶杆截面积。3.顶杆位置不当，顶出力不平衡。3.合理分布顶杆位置，使顶出力平衡。4.铸件壁厚太薄且不均匀。4.调整铸件壁厚，使壁厚尽量均匀。20.5.3压铸技术56压铸零件的缺陷及分析分层分层laminations20.5.3压铸技术57压铸零件的缺陷及分析分层分层特征：铸件上局部存在有明显的金属层次。产生原因解决办法1.模具刚性不够，在金属液填充过程中，模板产生抖动。1
24、.加强模具刚度，紧固模具部件。2.压射冲头与压室配合不好，在压射中前进速度不平稳。2.调整压射冲头与压射室之间的配合，使压射速度平稳。3.浇注系统设计不当。3.合理设计浇注系统，特别是内浇口。20.5.3压铸技术58压铸零件的缺陷及分析龟裂龟裂turtle cracks20.5.3压铸技术59压铸零件的缺陷及分析龟裂龟裂特征：压铸件表面有网状发丝一样凸起或凹陷的痕迹，随压铸次数增加而不断扩大和延伸。产生原因解决办法1.型腔表面粗糙 。1.打磨、抛光成型部分表面。2.模具冷热温度差变化太大。2.模具要预热，并且预热要充分。3.浇注温度太高。3.浇注温度不宜过高，尤其是高熔点合金。4.模具材料选择
25、不当或热处理工艺不正确。4.选择正确的模具材料和热处理工艺。20.5.3压铸技术60压铸零件的缺陷及分析拉伤拉伤drag mark20.5.3压铸技术61压铸零件的缺陷及分析拉伤拉伤特征：沿开模方向铸件表面呈现条状的拉伤痕迹，有一定深度，严重时为一面状伤痕。另一种是金属液与模具产生焊合、粘附而拉伤，以致铸件表面多肉或缺肉。产生原因解决办法1.型芯、型腔的脱模斜度太小或出现倒钩。1.适当增大脱模斜度，避免出现倒钩。2.型芯、型腔壁出现压伤痕迹。2.打磨抛光压伤痕迹。3.合金粘附在型芯、型腔上。3.合理设计浇注系统，避免金属流对冲型芯、型腔；适当降低填充速度；及时清理粘附的合金。4.铸件顶出偏斜或
26、型芯轴线偏斜。4.修正模具结构。5.涂料喷涂不到位。5.涂料用量薄而均匀，不能漏喷。6.铝合金中铁含量低于 0.6%。6.调整铁的含量至 0.6%0.8%。20.5.3压铸技术62压铸零件的缺陷及分析夹杂夹杂inclusions20.5.3压铸技术63压铸零件的缺陷及分析夹杂夹杂特征：压铸件外表或内部出现夹杂物，这些夹杂物多为金属氧化物、涂料残留物等。夹杂既影响外观，还会使铸件内部组织不致密。产生原因解决办法1.熔炼温度太高。1.严格控制熔炼温度。2.排渣处理不充分。2.浇注之前应做好排渣处理，即把浮在金属液面上的夹杂物除净。3.渣包（溢流槽）设计不合理。3.设计合理渣包位置及渣包容量。4.原
27、材料本身还有较多的杂质。4.严格控制原材料杂质。5.排气不良。5.改善排气条件。20.5.3压铸技术64压铸零件的缺陷及分析欠铸欠铸short fill20.5.3压铸技术65压铸零件的缺陷及分析欠铸欠铸特征：金属液未充满型腔，铸件上出现填充不完整的部位。产生原因解决办法1.浇注温度或模具温度过低。1.提高浇注温度和模具温度。2.合金成分不符合标准，流动性差。2.改变合金成分，提高流动性。3.金属液分股填充，融合不良。3.改进浇注系统，改善填充条件。4.浇口位置，导流方式，内浇口股数选择不当。4.正确选择浇口位置和导流方式，对不良形状及大铸件采用多股内浇口。5.填充速度低或排气不良。5.提高压
28、射速度，改善排气条件。6.比压偏低。6.提高比压。20.5.3压铸技术66压铸零件的缺陷及分析飞边飞边flash20.5.3压铸技术67压铸零件的缺陷及分析飞边飞边特征：铸件边缘上出现的金属薄片。产生原因解决办法1.压射前机器的锁模力调整不当。1.检查锁模力，调整压射增压机构，使压射增压峰值降低。2.模具强度不够造成变形。2.正确计算模具强度。3.分型面上杂物未清理干净。3.清除分型面上杂物。4.镶块、滑块磨损与分型面不平齐 。4.修整模具。5.压射速度过高，形成冲击峰过高。5.适当调整压射速度。20.5.3压铸技术68压铸零件的缺陷及分析变形变形bending, warping20.5.3压
29、铸技术69压铸零件的缺陷及分析变形变形特征：铸件几何形状与设计要求不符的整体变形。产生原因解决办法1.铸件结构设计不良，引起不均匀的收缩。1.改进铸件结构，使壁厚均匀。2.开模过早，铸件刚性不够。2.确定最佳开模时间，加强铸件刚性。3.堆放不合理或除浇口和渣包方法不当。3.堆放合理，用正确的方法除浇口和渣包。4.顶杆位置排布不合理，顶出力不平衡。4.设计合理的顶杆位置。20.5.3压铸技术70压铸零件的缺陷及分析油污油污stained casting20.5.3压铸技术71压铸零件的缺陷及分析油污油污特征：铸件表面上呈现的不同于基体金属的斑点，一般由涂料碳化物形成。产生原因解决办法1.涂料不纯或用量过多。1.涂料使用应薄而均匀，不能堆积，要用压缩空气吹散。2.涂料中含石墨过多。2.减少涂料中的石墨含量或选用无石墨水基涂料。20.5.3压铸技术72
