1、第一讲第一讲:压铸基本概念压铸基本概念 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 永久型铸造二二.压铸概念压铸概念v压力铸造概念:(铝,锌,铜,镁,铅等合金)即将熔融金属（高温）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的成型工艺,简称压铸,其最终产品称为压铸件.（特点：三高）v压力铸造特性:1.高速充填:通常浇口速度为3060m/s之间.2.充填时间很短:中小型件通常为0.020.2s之間.3.高压充填:热室机压力通常为：70350kg/c；冷室机压力通常为：901800kg/c；4.溶汤的冷却
2、速度快5.高温的溶液 冲头喷嘴压室坩堝进口二二.压铸概念压铸概念v压铸设备 热室 压铸机 冷室 立式(全)卧式v热室压铸机的压室通常浸入坩埚的金属液中，如图示.热室机充填简图 冷室压铸机冷室压铸机分为：卧式、立式、全立式，其中以卧式为最常用，其结构如图：冷室机卧式的充填过程冷室机卧式的外形图三三.压铸制程溶液的流动方式压铸制程溶液的流动方式（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 三三.压铸制程溶液的流动方式压铸制程溶液的流动方式（二）压力流 因冲撞，摩擦和气体阻力等，运动能量耗尽（常发生在加强筋，凸台，连续浇口等壁厚发生变化处，因沖撞,具有接受后续金属液中
3、供给的压力能，从而使金属液沿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須开设排气槽.（三）再喷射（四）补缩金属流（保压时间）四四.成型工艺（一）壁厚 锌合金:0.6MM(最小)铝0.7MM 最小孔径:0.7MM 螺纹螺距0.75MM 最大壁厚与最小壁厚之比不要大于31（应设计壁厚均勻保证足够强度与刚度的前提）四四.成型工艺（二）加强肋当大于或等于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对称布置壁厚均勻避免缩孔气孔.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.四四.成型工艺（三）脱模
4、斜度四四.成型工艺（四）圓角四四.成型工艺（五）孔 鋅:0.81.5（最小直徑）鋁:2.02.5（最小直徑）（六）文字:凸凹紋直紋 例:平行紋（直紋）高0.7MM間距1MM角度60.5。外俓34.5mm 共104牙四四.成型工艺（七）螺纹，齿轮 (八）嵌件合金外內外內6108P5P鋁10206P4P鋅最小螺距（P)0.751最小螺紋外徑 最大螺紋長度五五.压铸合金及其性能（一）壓鑄合金 鋁(Al),鋅(Zn),镁(Mg),鉛(Pb),錫(Sn),銅(Gu)（二）壓鑄合金之鋅合金 熱室壓鑄用鋅合金中 有效合金元素:鋁(Al),銅(Gu),鎂(Mg)有害雜質元素:鐵(Fe),硅(Si),鉛(Pb)
5、,鎘(Gd),錫(Sn)來源於鋁 來源於鋅 五五.压铸合金及其性能鋅合金種類 商業習用編號 No.3 No.5 No.2 No.7 ASTM AG40A AC41A-UNS Z33251 Z35530-Z33522 合金代號 SAE 903 925 921-Die Cast Aged Die Cast Aged Die Cast Aged Die Cast Aged 抗拉強度(Kg/mm2)28.8 24.6 33.7 27.42 36.4 33.6 28.7 24.5 降伏強度(Kg/mm2)-伸長率(%)10 16 7 13 7 2 13 18 剪切強率(Kg/mm2)21.8-26.7-
6、32.3-21.8-硬度(勃式)82 72 91 80 100 98 80 67 衝擊強度(J)30.2 28.8 33.7 28.1 24.6 3.5 30.2 28.8 疲勞強度(Kg/mm2,5%103 4.85-5.76-5.98-4.78-機 械 性 質 壓強度(Kg/mm2)42-60.9 42-21.7-65.1 錠 鑄件 錠 鑄件 錠 錠 鑄件 Al 3.94.3 3.54.3 3.94.3 3.54.3 3.94.3 3.94.3 3.54.3 Mg.025.50.02.05.03.06.03.08.025.50.01.02.005.020 Cu.10max.25max 07
7、51.25.751.25 2.62.9.10max.25max Fe.075.10.075.10.075.075.075 Pb.004.005.004.005.004.002.003 Cd.003.004.003.004.003.002.002 Sn.002.003.002.003.002.001.001 Ni-.005.002.005.002 成 份 Zn 餘 餘 餘 餘 餘 餘 餘 密度 g/cm3 6.64 6.64 6.64 6.64 熔解溫度 382387 381386 379390 381387 導電係數(%ACS)27 26 25 27 熱傳導係數(W/M K)113 109 1
8、05 113 熱膨脹係數(20100)(m/m k)27.36 27.36 27.72 27.36 比熱 kg 0.419 0.419 0419 0.419 物 性 收縮率 6/1000 6/1000 6/1000 6/1000 五五.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3.94.30.751.25 0.030.
9、060.0030.0750.0020.001餘鋅合金壓鑄件1種ZDC13.54.30.751.25 0.020.060.0050.10.0040.003餘鋅合金錠1種3.94.30.030.030.060.0030.0750.0020.001餘鋅合金壓鑄件1種ZDC23.54.30.250.020.060.0050.10.0040.003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
10、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五五.压铸合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素-合金元素-鋁 鋁的加入可J 降低合金對鐵的反應能力,因此降低了合金對鋅鍋,鵝 頸及模具的侵蝕J 降低合金的熔點J 增加合金的流動性能J 改善合金的機械性能 產生Fe2 Al5浮渣,造成其含量的下降 五五.压铸合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素-合金元素-銅 銅的加入可J
11、增加合金的強度J 提高合金的硬度J 改善合金的抗磨損性能 降低合金的可延伸性 造成壓鑄件的尺寸不穩定性(產生時效脹大)(當銅的含量1.25%時)五五.压铸合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素-合金元素-鎂 鎂的加入可J 細化合金組織,從而增加壓鑄件的強度J 改善合金抗晶間腐蝕的能力J 改善合金的抗磨損性能 降低合金的流動性 易在合金熔融狀態下氧化損耗五五.压铸合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素-雜質元素-鎘,鉛 鎘在合金中的含量絕對不能0.003%降低合金的機械性能 造成合金晶間腐蝕鉛在合金中的翎量絕對不能0.003%降低合金的時效機械性能 當含量超過0.005%時,造成合金晶間腐蝕
12、 我們經常遇到這樣的情況,工件剛壓鑄成型時,其表面質量一切正常.可是,在室溫下存放數星期或幾個月後,表面出現鼓泡.五五.压铸合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素-雜質元素-錫 錫在鋅合金錠中的含量絕對不能0.001%,在太鑄件中的含量不能0.002%造成合金晶間腐蝕降低合金的抗沖擊性能降低合金的抗拉伸強度引起尺寸不穩定五五.压铸合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素-雜質元素-鐵 鋅合金中鐵元素含不能0.02%,鐵元素可:J 增加合金的硬度但同時 增加合金的脆性和合金中的鋁發生反應形成Al5Fe2金屬間化合物,造成鋁元素的損耗並形成浮渣在壓鑄件中出現硬點五五.压铸合金及其性能 热室压铸锌
13、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度20度 降低锌合金的可加工性五五.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六六.压铸工艺 影响金属液填充成型的因素很多，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：压射力是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变化.)压射液压缸 压射冲头 压射溶液 模
14、具型腔 t1:F1为克服摩擦力(压室中)t2:开始进入型腔因浇口急减阻力 增大F2F1,达到達到高速充填 t3:(快速增压阶段)快速充填直至充满 型腔最大值F3为压射压力 t4:F4静压力对铸件压实(压射力与时间关系见右图)压力F时间t六六.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）F 4F F:压射压力（N）A d2 d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60M
15、Pa复杂壁厚=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。六六.压铸工艺（二）充填速度及其选择 充填速度是指熔融金属在压射冲头作用下，通过内浇口时的速度。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V1A1 D2V1 A2 4A2V1 压射速度（m/s）V2 充填速度（m/s）A1 压实冲头截面积（m2）A2 内浇口截面积D 压射冲头截面积 A1V1=A2V2V2=在设计压铸模时，内浇口的设置一般应预留出修模位置以便在试模时修整截面大小。如內浇口面积过小充型压力损失
16、增加加大压铸机负荷则充填速度过大液态金属呈喷射状进入型 腔压铸件內部组织气孔量的增加高速冲蚀型腔影响寿命。当浇口尺寸足够大以后充填速度控制主要是通过调节压射速度来实现。六六.压铸工艺 冲头空行程压射速度(m/s)锌合金 0.30.5铝合金 0.51.1 伯努力方程V=2P(理想)V 流体速度（m/s）P流体压力（Pa）流体密度（Kg/m3）V2=2P（因粘性表面 张力內磨擦）阻力系数鋅合金=55.4V2P六六.压铸工艺金属液自开始进入模具型腔到充满所需的时间称为充模时间（三）铝合金的浇注温度溶点 580。C 浇注温度 660。C逐层混 合糊狀凝固（四）模具温度简单180。C200。C（连续工作
17、）模具预热130。C180。C复杂220。C240。C（连续工作）模具预热150。C200。C（五）充填时间与持压时间因素大小复杂程度浇口处的面积充填速度.mm-铸件重量(kg)A2V-流体密度（Kg/m3）A2-內浇口截面积t=V-充填速度七.特殊压铸工艺 产生气孔疏松的原因:高速充模气体末完全排出及凝固收缩得不到充分补缩。（一）真空压铸特点1.显著减少气孔，组织更致密，提高力学性能;2.减小充型反压力，成型好，表面质量得到改善；3.可减小或不用排气系统;4.结构复杂，成本高.一般只适用于薄壁,流程较长的铸件,而对壁厚不均,较厚凸台的 铸件,则加重缩松.（二）充氧压铸（P.F法压铸）又称无气孔压铸特点1.消除气孔,提高力学性能;2.可对充氧压铸件进行热处理,强度增加30%,屈服强度增加100%;3.充氧压铸可在200300。C环境工作,可焊接;4.与真空相比,结构简单,投资少,操作方便;5.操作时应注意安全.七.特殊压铸工艺 （三）精.速.密压铸（ACURAD)特点1.双冲头压铸;2.克服卷气,收缩引起的气孔;3.內浇口采取定向凝固(下方),便于补缩.（四)半固态压铸 合金所呈现状态树枝状晶体 网状 打碎呈球形团快后压铸第一第一讲讲:压铸压铸基本基本概概念念第一讲完
