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压铸工艺
-04-05 12:30
压力铸造（简称压铸）实质是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高速度充填压铸型型腔，并在压力下成型和凝固而取得铸件方法。
压铸特点
高压和高速充填压铸型是压铸两大特点。它常见压射比压是从几千至几万kPa，甚至高达2×105kPa。充填速度约在10~50m／s，有些时候甚至可达100m／s以上。充填时间很短，通常在0.01~0.2s范围内。和其它铸造方法相比，压铸有以下三方面优点：
优点：
1. 产品质量好
铸件尺寸精度高，通常相当于6~7级，甚至可达4级；表面光洁度好，通常相当于5~8级；强度和硬度较高，强度通常比砂型铸造提升25~30％，但延伸率降低约70％；尺寸稳定，交换性好；可压铸薄壁复杂铸件。比如，目前锌合金压铸件最小壁厚可达0.3mm；铝合金铸件可达0.5mm；最小铸出孔径为0.7mm；最小螺距为0.75mm。
2.生产效率高
机器生产率高，比如国产JⅢ3型卧式冷空压铸机平均八小时可压铸600～700次，小型热室压铸机平均每八小时可压铸3000~7000次；压铸型寿命长，一付压铸型，压铸钟合金，寿命可达几十万次，甚至上百万次；易实现机械化和自动化。
3.经济效果优良
因为压铸件尺寸正确，表泛光洁等优点。通常不再进行机械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提升了金属利用率，又降低了大量加工设备和工时；铸件价格便易；能够采取组合压铸以其它金属或非金属材料。既节省装配工时又节省金属。
压铸即使有很多优点，但也有部分缺点，尚待处理。
缺点
如：
1). 压铸时因为液态金属充填型腔速度高，流态不稳定，故采取通常压铸法，铸件易产生气孔，不能进行热处理；
2). 对内凹复杂铸件，压铸较为困难；
3). 高熔点合金（如铜，黑色金属），压铸型寿命较低；
4). 不宜小批量生产，其关键原因是压铸型制造成本高，压铸机生产效率高，小批量生产不经济。
压铸应用范围及发展趋势
压铸是最优异金属成型方法之一，是实现少切屑，无切屑有效路径，应用很广，发展很快。现在压铸合金不再局限于有色金属锌、铝、鎂和铜，而且也逐步扩大用来压铸铸铁和铸钢件。压铸件尺寸和重量，取决于压铸机功率。因为压铸机功率不停增大，铸件形尺寸能够从几毫米到1～2m；重量能够从几克到数十千克。国外可压铸直径为2m，重量为50kg铝铸件。
压铸件也不再局限于汽车工业和仪表工业，逐步扩大到其它各个工业部门，如农业机械、机床工业、电子工业、国防工业、计算机、医疗器械、钟表、摄影机和日用五金等几十个行业，具体有:汽车零配件,家俱配件,浴室配件(卫浴),灯饰零件,玩具,须刨,领带夹,电气一电子零件,皮带扣,表壳,金属饰扣,锁具,拉链.等。在压铸技术方面又出现了真空压铸、加氧压铸、精速密压铸和可溶型芯应用等新工艺。
压铸机选择
实际生产中并不是每台压铸机全部能满足压铸多种产品需要，而必需依据具体情况进行选择，通常应从下述两方面进行考虑：
1）按不一样品种及批量选择
在组织多品种，小批量生产时，通常要选择液压系统简单，适应性强，能快速进行调整压铸机，在组织少品种大量生产时，要选择配置多种机械化和自动化控制机构高效率压铸机；对单一品种大量生产铸件可选择专用压铸机。
2）按铸件结构及工艺参数选择
铸件外形寸尺，重量、壁厚等参数对选择压铸机相关键影响。
铸件重量（包含浇注系统和溢流槽）不应超出压铸机压定额定容量，但也不能过小，以免造成压铸机功串浪费。通常压铸机额定容量可查说明书。
压铸机全部有一定最大和最小型距离，所以压型厚度和铸件高度要有一定程度，假如压铸型厚度或铸件高度太大就可能取不出铸件。
压铸工艺
在压铸生产中，压铸机、压铸合金和压铸型是三大要素。压铸工艺则是将三大要素作有权组合并加以利用过程。使多种工艺参数满足压铸生产需要。
压力和速度选择
压射比压选择，应依据不一样合金和铸件结构特征确定，表1是经验数据。
表1 常见压铸合金比压 (kPa)
合 金            铸件壁厚<3mm             铸件壁厚>3mm
               结构简单 结构复杂      结构简单     结构复杂
锌合金          30000     40000           50000        60000
铝合金          30000     35000           45000        60000
铝镁合金       30000     40000           50000        65000
镁合金          30000     40000           50000        60000
铜合金          50000     70000           80000        90000
对充填速度选择，通常对于厚壁或内部质量要求较高铸件，应选择较低充填速度和高增压压力；对于薄壁或表面质量要求高铸件和复杂铸件，应选择较高比历和高充填速度。
浇注温度
浇注温度是指从压定进入型腔时液态金属平均温度，因为对压室内液态金属温度测量不方便，通常见保温炉内温度表示。
浇注温度过高，收缩大，使铸件轻易产生裂纹、晶粒粒大、还能造成粘型；浇注源度过低，易产生冷隔、表面花纹和浇不足等缺点。所以浇注温度应和压力、压铸型温度及充填速度同时考虑。
压铸型温度
铸压型在使用前要预热到一定温度，通常多用煤气、喷灯、电器或感应加热。
在连续生产中，压铸型温度往往升高，尤其是压铸高熔点合金，升高很快。温度过高除使液态金属产生粘型外，铸件冷却缓慢，使晶粒粗大。所以在压铸型温度过高时，应采期冷却方法。通常见压缩空气、水或化学介质进行冷却。
充填、持压和开型时间
1）充填时间
自液态金属开始进入型腔起到充满型腔止，所需时间称为充填时间。充填时间长短取决于铸件体积大小和复杂程度。对大而简单铸件，充填时间要相对长些，对复杂和薄壁铸件充填时间要短些。充填时间和内浇口截面积大小或内浇口宽度和厚度有亲密关系，必需正确确定。
2）持压和开型时间
从液态金属充填型腔到内浇口完全凝固时，继续在压射冲头作用下连续时间，称为持压时间。持压时间长短取决于铸件材质和壁厚。
持压后应开型取出铸件。从压射终了到压铸打开时间，称为开型时间，开型时间应控制正确。开型时间过短，因为合金强度尚低，可能在铸件顶出和自压铸型落下时引发变形；但开型时间太长，则铸件温度过低，收缩大，对抽芯和顶出铸件阻力亦大。通常开型时间按铸件壁厚1毫米需3秒钟计算，然后经试任调整。
压铸用涂料
压铸过程中，为了避免铸件和压铸型焊合，降低铸件顶出摩擦阻力和避免压铸型过分受热而采取涂料。对涂料要求：
1）在高温时，含有良好润滑性；
2）挥发点低，在100～150℃时，稀释剂能很快挥发；
3）对压铸型及压铸件没有腐蚀作用；
4）性能稳定在空气中稀释剂不应挥发过决而变稠；
5）在高温时不会析出有害气体；
6）不会在压铸型腔表面产生积垢。
铸件清理
铸件清理是很繁重工作，其工作量往往是压铸工作量10～15倍所以随压铸机生产率提升，产量增加，铸件清理工作实现机械化和自动化是很关键。
1）切除浇口及飞边
切除浇口和飞边所用设备关键是冲床，液压机和摩擦压力机，在大量生产件下，可依据铸件结构和形状设计专用模具，在冲床上一次完成清理任务。
2）表面清理及抛光
表面清理多采取一般多角滚筒和震动埋入式清理装置。对批量不大简单小件，可用多角清理滚筒，对表面要求高装饰品，可用布制或皮革抛光轮抛光。对大量生产铸件可采取螺壳式震动清理机。
清理后铸件根据使用要求，还可进行表面处理和浸渍，以增加光泽，预防腐蚀，提升气密性。
铸造和压铸区分
铸造和压铸区分
铸造可按金属液浇注工艺分为重力铸造和压力铸造。重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型工艺，也称浇铸。广义重力铸造包含砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造，泥模铸造等；窄义重力铸造专指金属型浇铸。压力铸造是指金属液在其它外力（不含重力）作用下注入铸型工艺。广义压力铸造包含压铸机压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等；窄义压力铸造专指压铸机金属型压力铸造，简称压铸。精密铸件厂长久从事砂型和金属型重力铸造。这多个铸造工艺是现在有色金属铸造中最常见、也是相对价格最低。
压铸是在压铸机上进行金属型压力铸造，是现在生产效率最高铸造工艺。压铸机分为热室压铸机和冷室压铸机两类。热室压铸机自动化程度高，材料损耗少，生产效率比冷室压铸机更高，但受机件耐热能力制约，现在还只能用于锌合金、镁合金等低熔点材料铸件生产。当今广泛使用铝合金压铸件，因为熔点较高，只能在冷室压铸机上生产。
压铸关键特点是金属液在高压、高速下充填型腔，并在高压下成形、凝固，压铸件不足之处是：因为金属液在高压、高速下充填型腔过程中，不可避免地把型腔中空气夹裹在铸件内部，形成皮下气孔，所以铝合金压铸件不宜热处理，锌合金压铸件不宜表面喷塑（但可喷漆）。不然，铸件内部气孔在作上述处理加热时，将遇热膨胀而致使铸件变形或鼓泡。另外，压铸件机械切削加工余量也应取得小部分，通常在0.5mm左右，既可减轻铸件重量、降低切削加工量以降低成本，又可避免穿透表面致密层，露出皮下气孔，造成工件报废。
热室压铸机和冷室压铸机区分？
压铸机通常分为热压室压铸机和冷压室压铸机两大类。冷压室压铸机按其压室结构和部署方法分为卧式压铸机和立式压铸机（包含全立式压铸机）两种。
热压室压铸机（简称热空压铸机）压室浸在保温溶化坩埚液态金属中，压射部件不直接和机座连接，而是装在坩埚上面。这种压铸机优点是生产工序简单，效率高；金属消耗少，工艺稳定。但压室，压射冲头长久浸在液体金属中，影响使用寿命。并易增加合金含铁量。热压室压铸机现在大多用于压铸锌合金等低熔点合金铸件，但也有用于压铸小型铝、镁合金压铸件。
冷室压铸机压室和保温炉是分开。压铸时，从保温炉中取出液体金属浇入压室后进行压铸
伴随中国汽车、摩托车、家电等工业快速发展，工业产品外形在满足性能要求同时，变得越来越复杂，而这些产品制造商不开模具，这就要求模具制造行业以最快速度、最低成本、最高质量生产出模具。为了达成上述要求，模具企业只有利用优异管理手段和集成制造技术，才能在猛烈市场竞争中立于不败之地。那么在压铸生产时，难免会碰到这么那样问题。下面着重2点知识加以说明。
⒈为何铝压铸孔内加工余量不能超出0.25mm?
为了适合压铸,人类在压铸用铝合金内加了很多矽(SI)。铝合金在模具内凝结时，这些矽，会浮到表面上，形成了一层薄薄矽膜。这层矽膜，硬度很硬，很耐磨。有些OEM设计师，就利用这个特征。将压铸件孔内表面直接计为轴承面。这个矽表面层，通常只有0.2到0.9mm。加工太多，这个轴承面寿命就会缩短。
⒉为何铝压铸件，在磨光时候，会有黑斑？
这个原因，有多个。有可能是氧化矽，或氧化铝形成。处理方法很简单，使用新鲜铝锭。不过，最大可能性是来自於脱模剂。可能是，我们喷太多脱模剂。也有可能是，脱模剂有机物含量过高。这些有机物在热熔铝温度下，有些被还原成碳元素，有些变成有机大分子聚合物。这些碳分子和聚合物混合，在铝铸件形成时，被包含在表层，成为我们看到黑斑。我们能够从降低喷涂剂浓度，改用另外一个喷涂剂，或，加长喷涂以后吹风时间。以降低碳元素行成和防大分子聚合物堆积