壓鑄模具相關(guān)技術(shù)資料 
 一、 壓鑄簡介 壓力鑄造簡稱壓鑄，是一種將熔融合金液倒入壓室內(nèi)，以高速充填鋼制模具的型腔，并使合金液在壓力下凝固而形成鑄件的鑄造方法。 壓鑄區(qū)別于其它鑄造方法的主要特點是高壓和高速。①金屬液是在壓力下填充型腔的，并在更高的壓力下結(jié)晶凝固，常見的壓力為15—100mpa。②金屬液以高速充填型腔，通常在10—50米/秒，有的還可超過80米/秒，（通過內(nèi)澆口導(dǎo)入型腔的線速度—內(nèi)澆口速度），因此金屬液的充型時間極短，約0.01—0.2秒（須視鑄件的大小而不同）內(nèi)即可填滿型腔。 壓鑄機、壓鑄合金與壓鑄模具是壓鑄生產(chǎn)的三大要素，缺一不可。所謂壓鑄工藝就是將這三大要素有機地加以綜合運用，使能穩(wěn)定地有節(jié)奏地和高效地生產(chǎn)出外觀、內(nèi)在質(zhì)量好的、尺寸符合圖樣或協(xié)議規(guī)定要求的合格鑄件，甚至優(yōu)質(zhì)鑄件。 1、 壓鑄機 （1） 壓鑄機的分類 壓鑄機按壓室的受熱條件可分為熱壓室與冷壓室兩大類。而按壓室和模具安放位置的不同，冷室壓鑄機又可分為立式、臥式和全立式三種形式的壓鑄機。 熱室 壓鑄機 立式 冷室 臥室 全立式 （2） 壓鑄機的主要參數(shù) a合型力（鎖模力） （千牛）————————kn b壓射力 （千牛）—————————————kn c動、定型板間的大開距——————————mm d動、定型板間的小開距——————————mm e動型板的行程———————————————mm f大杠內(nèi)間距（水平×垂直）—————————mm g大杠直徑—————————————————mm h頂出力——————————————————kn i頂出行程—————————————————mm j壓射位置（中心、偏心）——————————mm k一次金屬澆入量（zn、al、cu）———————kg l壓室內(nèi)徑（ф）——————————————mm m空循環(huán)周期————————————————s n鑄件在分型面上的各種比壓條件下的投影面積 注：還應(yīng)有動型板、定型板的安裝尺寸圖等。 2、 壓鑄合金 壓鑄件所采用的合金主要是有色合金，至于黑色金屬（鋼、鐵等）模具材料等問題，目前較少使用。而有色合金壓鑄件中又以鋁合金使用較廣泛，鋅合金次之。 下面簡單介紹一下壓鑄有色金屬的情況。 （1）、壓鑄有色合金的分類 受阻收縮 混合收縮 自由收縮 鉛合金 -----0.2-0.3% 0.3-0.4% 0.4-0.5% 低熔點合金 錫合金 鋅合金--------0.3-0.4% 0.4-0.6% 0.6-0.8% 鋁硅系--0.3-0.5% 0.5-0.7% 0.7-0.9% 壓鑄有色合金 鋁合金 鋁銅系 鋁鎂系---0.5-0.7% 0.7-0.9% 0.9-1.1% 高熔點合金 鋁鋅系 鎂合金----------0.5-0.7% 0.7-0.9% 0.9-1.1% 銅合金 （2）、各類壓鑄合金推薦的澆鑄溫度 合金種類 鑄件平均壁厚≤3mm 鑄件平均壁厚>3mm 結(jié)構(gòu)簡單 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 結(jié)構(gòu)簡單 結(jié)構(gòu)復(fù)雜
鋁合金 鋁硅系 610-650℃ 640-680℃ 600-620℃ 610-650℃
鋁銅系 630-660℃ 660-700℃ 600-640℃ 630-660℃
鋁鎂系 640-680℃ 660-700℃ 640-670℃ 650-690℃
鋁鋅系 590-620℃ 620-660℃ 580-620℃ 600-650℃
鋅合金 420-440℃ 430-450℃ 400-420℃ 420-440℃
鎂合金 640-680℃ 660-700℃ 640-670℃ 650-690℃
銅合金 普通黃銅 910-930℃ 940-980℃ 900-930℃ 900-950℃
硅黃銅 900-920℃ 930-970℃ 910-940℃ 910-940℃
注 注：①澆鑄溫度一般以保溫爐的金屬液的溫度來計量。 ②鋅合金的澆鑄溫度不能超過450℃，以免晶粒粗大。 二、 壓鑄模 壓鑄模是壓鑄生產(chǎn)三大要素之一，結(jié)構(gòu)正確合理的模具是壓鑄生產(chǎn)能否順利進行的先決條件，并在保證鑄件質(zhì)量方面（下機合格率）起著重要的作用。 由于壓鑄工藝的特點，正確選用各工藝參數(shù)是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的決定因素，而模具又是能夠正確選擇和調(diào)整各工藝參數(shù)的前提，模具設(shè)計實質(zhì)上就是對壓鑄生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的各種因素預(yù)計的綜合反映。如若模具設(shè)計合理，則在實際生產(chǎn)中遇到的問題少，鑄件下機合格率高。反之，模具設(shè)計不合理，例一鑄件設(shè)計時動定模的包裹力基本相同，而澆注系統(tǒng)大多在定模，且放在壓射后沖頭不能送料的灌南壓鑄機上生產(chǎn)，無法正常生產(chǎn)，鑄件一直粘在定模上。盡管定模型腔的光潔度打得很光，因型腔較深，仍出現(xiàn)粘在定模上的現(xiàn)象。所以在模具設(shè)計時，必須全面分析鑄件的結(jié)構(gòu)，熟悉壓鑄機的操作過程，要了解壓鑄機及工藝參數(shù)得以調(diào)整的可能性，掌握在不同情況下的充填特性，并考慮模具加工的方法、鉆眼和固定的形式后，才能設(shè)計出切合實際、滿足生產(chǎn)要求的模具。 剛開始時已講過，金屬液的充型時間極短，金屬液的比壓和流速很高，這對壓鑄模來說工作條件極其惡劣，再加上激冷激熱的交變應(yīng)力的沖擊作用，都對模具的使用壽命有很大影響。 模具的使用壽命通常是指通過精心的設(shè)計和制造，在正常使用的條件下，結(jié)合良好的維護保養(yǎng)下出現(xiàn)的自然損壞，在不能再修復(fù)而報廢前，所壓鑄的模數(shù)（包括壓鑄生產(chǎn)中的廢品數(shù)）。 實際生產(chǎn)中，模具失效主要有三種形式：①熱疲勞龜裂損壞失效；②碎裂失效；③溶蝕失效。 致使模具失效的因素很多，既有外因（例澆鑄溫度高低、模具是否經(jīng)預(yù)熱、水劑涂料噴涂量的多少、壓鑄機噸位大小是否匹配、壓鑄壓力過高、內(nèi)澆口速度過快、冷卻水開啟未與壓鑄生產(chǎn)同步、鑄件材料的種類及成分fe的高低、鑄件尺寸形狀、壁厚大小、涂料類型等等）。也有內(nèi)因（例模具本身材質(zhì)的冶金質(zhì)量、坯料的鍛制工藝、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、澆注系統(tǒng)設(shè)計的合理性、模具機（電加工）加工時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力、模具的熱處理工藝、包括各種配合精度和光潔度要求等）。 模具若出現(xiàn)早期失效，則需找出是哪些內(nèi)因或外因，以便今后改進。 ① 模具熱疲勞龜裂失效 壓鑄生產(chǎn)時，模具反復(fù)受激冷激熱的作用，成型表面與其內(nèi)部產(chǎn)生變形，相互牽扯而出現(xiàn)反復(fù)循環(huán)的熱應(yīng)力，導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)二損傷和喪失韌性，引發(fā)微裂紋的出現(xiàn)，并繼續(xù)擴展，一旦裂紋擴大，還有熔融的金屬液擠入，加上反復(fù)的機械應(yīng)力都使裂紋加速擴展。 為此，一方面壓鑄起始時模具必須充分預(yù)熱。另外，在壓鑄生產(chǎn)過程中模具必須保持在一定的工作溫度范圍中，以免出現(xiàn)早期龜裂失效。同時，要確保模具投產(chǎn)前和制造中的內(nèi)因不發(fā)生問題。因?qū)嶋H生產(chǎn)中，多數(shù)的模具失效是熱疲勞龜裂失效。 ② 碎裂失效 在壓射力的作用下，模具會在薄弱處萌生裂紋，尤其是模具成型面上的劃線痕跡或電加工痕跡未被打磨光，或是成型的清角處均會先出現(xiàn)細微裂紋，當(dāng)晶界存在脆性相或晶粒粗大時，即容易斷裂。而脆性斷裂時裂紋的擴展很快，這對模具的碎裂失效是很危險的因素。為此，一方面凡模具面上的劃痕、電加工痕跡等必須打磨光，即使它在澆注系統(tǒng)部位，也必須打光。另外要求所使用的模具材料的強度高、塑性好、沖擊韌性和斷裂韌性均好。③熔融失效 前面已講過，常用的壓鑄合金有鋅合金、鋁合金、鎂合金和銅合金，也有純鋁壓鑄的，zn、al、mg是較活潑的金屬元素，它們與模具材料有較好的親和力，特別是al易咬模。當(dāng)模具硬度較高時，則抗蝕性較好，而成型表面若有軟點，則對抗蝕性不利。但在實際生產(chǎn)中，溶蝕僅是模具的局部地方，例內(nèi)澆口直接沖刷的部位（型芯、型腔）易出現(xiàn)溶蝕現(xiàn)象，以及硬度偏軟處易出現(xiàn)鋁合金的粘模。 壓鑄生產(chǎn)中常遇模具存在的問題注意點： 1、 澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng) 例（1）對于冷室臥式壓鑄機上模具直澆道的要求： ① 壓室內(nèi)徑尺寸應(yīng)根據(jù)所需的比壓與壓室充滿度來選定，同時，澆口套的內(nèi)徑偏差應(yīng)比壓室內(nèi)徑的偏差適當(dāng)放大幾絲，從而可避免因澆口套與壓室內(nèi)徑不同軸而造成沖頭卡死或磨損嚴重的問題，且澆口套的壁厚不能太薄。澆口套的長度一般應(yīng)小于壓射沖頭的送出引程，以便涂料從壓室中脫出。 ② 壓室與澆口套的內(nèi)孔，在熱處理后應(yīng)精磨，再沿軸線方向進行研磨，其表面粗糙≤ra0.2μm。 ③ 分流器與形成涂料的凹腔，其凹入深度等于橫澆道深度，其直徑配澆口套內(nèi)徑，沿脫模方向有5°斜度。當(dāng)采用涂導(dǎo)入式直澆道時，因縮短了壓室有效長度的容積，可提高壓室的充滿度。 （2）對于模具橫澆道的要求 ① 冷臥式模具橫澆道的入口處一般應(yīng)位于壓室上部內(nèi)徑2/3以上部位，以免壓室中金屬液在重力作用下過早進入橫澆道，提前開始凝固。 ② 橫澆道的截面積從直澆道起至內(nèi)澆口應(yīng)逐漸減小，為出現(xiàn)截面擴大，則金屬液流經(jīng)時會出現(xiàn)負壓，易吸入分型面上的氣體，增加金屬液流動中的渦流裹氣。一般出口處截面比進口處小10-30%。 ③ 橫澆道應(yīng)有一定的長度和深度。保持一定長度的目的是起穩(wěn)流和導(dǎo)向的作用。若深度不夠，則金屬液降溫快，深度過深，則因冷凝過慢，既影響生產(chǎn)率又增加回爐料用量。 ④ 橫澆道的截面積應(yīng)大于內(nèi)澆口的截面積，以保證金屬液入型的速度。主橫澆道的截面積應(yīng)大于各分支橫澆道的截面積。 ⑤ 橫澆道的底部兩側(cè)應(yīng)做成圓角，以免出現(xiàn)早期裂紋，二側(cè)面可做出5°左右的斜度。橫澆道部位的表面粗糙度≤ra0.4μm。 （3）內(nèi)澆口 ① 金屬液入型后不應(yīng)立即封閉分型面，溢流槽和排氣槽不宜正面沖擊型芯。金屬液入型后的流向盡可能沿鑄入的肋筋和散熱片，由厚壁處想薄壁處填充等。 ② 選擇內(nèi)澆口位置時，盡可能使金屬液流程短。采用多股內(nèi)澆口時，要防止入型后幾股金屬液匯合、相互沖擊，從而產(chǎn)生渦流包氣和氧化夾雜等缺陷。 ③ 薄壁件的內(nèi)澆口厚件要適當(dāng)小些，以保證必要的填充速度，內(nèi)澆口的設(shè)置應(yīng)便于切除，且不使鑄件本體有缺損（吃肉）。 (4)溢流槽 ① 溢流槽要便于從鑄件上去除，并盡量不損傷鑄件本體。 ② 溢流槽上開設(shè)排氣槽時，需注意溢流口的位置，避免過早阻塞排氣槽，使排氣槽不起作用。 ③ 不應(yīng)在同一個溢流槽上開設(shè)幾個溢流口或開設(shè)一個很寬很厚的溢流口，以免金屬液中的冷液、渣、氣、涂料等從溢流槽中返回型腔，造成鑄件缺陷。 2、 鑄造圓角（包括轉(zhuǎn)角） 鑄件圖上往往注明未注圓角r2等要求，我們在開制模具時切忌忽視這些未注明圓角的作用，決不可做成清角或過小的圓角。鑄造圓角可使金屬液填充順暢，使腔內(nèi)氣體順序排出，并可減少應(yīng)力集中，延長模具使用壽命。（鑄件也不易在該處出現(xiàn)裂紋或因填充不順而出現(xiàn)各種缺陷）。例標(biāo)準油盤模上清角處較多，相對來說，目前兄弟油盤模開的好，重機油盤的也較多。 3、 脫模斜度 在脫模方向嚴禁有人為造成的側(cè)凹（往往是試模時鑄件粘在模內(nèi)，用不正確的方法處理時，例鉆、硬鑿等使局部凹入）。 4、 表面粗糙度 成型部位、澆注系統(tǒng)均應(yīng)按要求認真打光，應(yīng)順著脫模方向打光。由于金屬液由壓室進入澆注系統(tǒng)并填滿型腔的整個過程僅0.01-0.2秒的時間。為了減少金屬液流動的阻力，盡可能使壓力損失少，都需要流過表面的光潔度高。同時，澆注系統(tǒng)部位的受熱和受沖蝕的條件較惡劣，光潔度越差則模具該處越易損傷。 5、 模具成型部位的硬度 鋁合金：hrc46°左右 銅：hrc38°左右 加工時，模具應(yīng)盡量留有修復(fù)的余量，做尺寸的上限，避免焊接。 壓鑄模具組裝的技術(shù)要求： 1、 模具分型面與模板平面平行度的要求。 2、 導(dǎo)柱、導(dǎo)套與模板垂直度的要求。 3、 分型面上動、定模鑲塊平面與動定模套板高出0.1-0.05mm。 4、推板、復(fù)位桿與分型面平齊，一般推桿凹入0.1mm或根據(jù)用戶要求。 5、模具上所有活動部位活動可靠，無呆滯現(xiàn)象pin無串動。 6、滑塊定位可靠，型芯抽出時與鑄件保持距離，滑塊與塊合模后配合部位2/3以上。 7、澆道粗糙度光滑，無縫。 8、合模時鑲塊分型面局部間隙<0.05mm。 9、冷卻水道暢通，進出口標(biāo)志。 10、成型表面粗糙度rs=0.04，無微傷。