压铸生产工艺知识一.压铸生产的概念压铸(DIE CASTING)就是将熔融合金在高压﹑高速条件下充满金属模并使其在高压下凝固冷却成型的精密铸造生产.压铸制造出来的工件称为压铸件(DIE CASTINGS),压铸件主要特点:尺寸公差很小(精密公差±0.08,一般公差±0.25),精密度高,表面不需经车削加工而只是经过整缘处理(如去批锋.抛光等)即可用于后工序如静电喷涂或装配生产.二.压铸机(CASTING MACHINE)本厂所用压铸机型号有:L.K.DC-80﹑L.K.DC-88﹑L.K.DC-160﹑L.K.DC-200等制造商:力劲机械厂有限公司(L.K.MACHINERY CO.LTD).压铸机基本结构各部分作用;固定机板----用以固定压铸模的静模(前模)部分;移动机构----用以固定压铸模的动模(后模)部分;顶出机构----用以顶出压铸件;锁紧机构----实现在压射过程中可靠地锁紧模具;配电及数显—电源供应﹑显示溶料温度﹑压铸程序及时间控制等;操纵台------控制压铸操作的系列动作;射料机构----将合金液推入模具型腔,进行充填成型;熔料室------将铸绽熔化为合金液并维持恒温.压铸机工序流程步骤:正常所采用的半自动生产操作,每个生产周期是靠开和关安全门来触发下一个周期,其流程可如图表达:关门--→(顶针退回)锁模--→扣咀前--→一速射料--→二速射料回錘喷(刷)说模剂←--顶针顶出/钻取啤件←--开模←--离咀三.压铸用的锌(Zinc)合金材料(一) .锌合金的特点1)比重大.(6.12g/cm3)2)铸造性能好,可以压铸形状复杂,薄壁的精密件,铸件表面光滑,尺寸精度高.3)可进行表面处理:电镀,喷涂,喷漆.4)不腐蚀模具.5)有很好的常温机械性能和耐磨性.6)熔点低,在385°C熔化,容易压铸成型.使用过程中须注意的问题:1.抗蚀性差合金成分中杂质元素铅,镉,锡超过标准,导致铸件老化而发生变形,表现为体积胀大,机械性能特别是塑性显著下降,时间长了甚至破裂. 铅,镉,锡在锌合金中溶解度很小,因而集中于晶粒边界而成为阴极,富铝的固溶体成为阳极,在水蒸气(电解质)存在的条件下,促成晶间电化学腐蚀.压铸件因晶间腐蚀而老化.2.时效作用锌合金的组织主要由含Al和Cu的富锌固溶体和含Zn的富Al固溶体组成,它们的溶解度随温度的下降而降低.由于压铸件的凝固速度极快,到室温时,固溶体的溶解度是大大的饱和了.经过一定时间后,这种过饱和现象会逐渐解除,而使铸件的形状和尺寸略起变化.时效对锌合金性能的影响见图1-1.3.不宜在高温和低温(0°C以下)的工作环境下使用锌合金在常温下有良好的机械性能.但在高温下抗拉强度和低温下冲击性能都显著下降.温度对性能的影响见图1-2.(二)。
锌合金的种类2#: 用于对机械性能有特殊要求﹐对硬度要求高﹐尺寸精度要求一般的机械零件.3#: 有良好的流动性和机械性能﹒具有力学性能﹑铸造性能和经济性的最好的组合﹒应用于对机械强度要求不高的铸件﹐如玩具﹑灯具﹑装饰品﹑部分电器件5#: 良好的流动性和机械性能﹐耐磨性高﹒应用于对机械性能有一定要求的铸件﹐如汽车配件﹑机电配件﹑电器组件﹒ZA8: 良好的流动性和尺寸稳定性,抗蠕变性能高﹒应用于压铸尺寸小﹐精度和机械性能要求很高的工件﹐如电器件﹒超级锌合金: 流动性最佳,.应用于压铸薄壁﹑大尺寸﹑精度高﹑形状复杂的工件,如电器组件及其盒体﹒(三)。
锌合金的选择选择锌合金主要从三个方面来考虑:1.压铸件使用性能要求1)力学性能:抗拉强度是材料断裂时的最大抗力;伸长率是材料脆性和塑性的衡量指标;硬度是材料表面对硬物压入或摩擦所一起的塑性变形的抗力.2)工作环境状态﹔工作温度﹑湿度﹑工件接触的介质和气密性要求.3)精度要求﹔能够达到的精度及尺寸稳定性.2.工艺性能好1)铸造工艺性;2)机械加工工艺性;3)表面处理工艺性.3. 经济性好原材料的成本与对生产装备的要求(包括熔炼设备﹑压铸机﹑模具等),以及生产成本(四)。
锌合金成分控制1.标准合金成分下表为锌合金化学成分%元素Zamak 2 Zamak 3 Zamak 5 ZA8 Superloy AcuZinc 5 铝 3.8~4.3 3.8~4.3 3.8~4.3 8.2~8.8 6.6~7.2 2.8~3.3 铜 2.7~3.3 <0.030 0.7~1.1 0.9~1.3 3.2~3.8 5.0~6.0 镁0.035~0.06 0.035~0.06 0.035~0.06 0.02~0.035 <0.005 0.025~0.05 铁<0.020 <0.020 <0.020 <0.035 <0.020 <0.075 铅<0.003 <0.003 <0.003 <0.005 <0.003 <0.005 镉<0.003 <0.003 <0.003 <0.005 <0.003 <0.004 锡<0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.003 锌余量余量余量余量余量余量2.合金中各元素的作用合金成分中,有效合金元素有铝,铜,镁;有害杂质元素有铅﹑镉﹑锡﹑铁.1)铝作用:a.改善合金的铸造性能,增加合金的流动性,细化晶粒,引起固溶强化,提高机械性能;b.降低锌对铁的反应能力,减少对铁质材料,如鹅颈管﹑模具﹑坩埚的侵铝含量控制在3.8%~4.3%.主要考虑到所要求的强度及流动性,流动性好是获得一个完整﹑尺寸精确﹑表面光滑的铸件必须的条件.铝对流动性和机械性能的影响见图1-3﹒流动性在含铝量5%时达到最大值在含铝量3%时降到最小值﹒铝对冲击强度的影响见图1-3中虚线﹒冲击强度在含铝量3.5%时达到最大值在含铝量6%时降到最小值﹒含铝量超过4.3%﹐合金变脆含铝量低于规定范围,导致薄壁件充型困难,有铸后冷却破裂的可能﹒铝在锌合金中不利的影响是产生Fe2Al3 浮渣,造成其含铝量下降.﹒2)铜作用: a.增加合金的硬度和强度; b.改善合金的抗磨损性能;c.减少晶间腐蚀.不利: a.含铜量>1.25%时,使压铸件尺寸和机械强度因时效而发生变化,既压铸后一度收缩,继而转向膨胀; b.降低合金的可延伸性.铜含量对合金强度的影响见图1-4.3)镁作用: a.减少晶间腐蚀; b.细化合金组织,从而增加合金的强度;c.改善合金的抗磨损性能.不利: a.含镁量>0.08%时,产生热脆,韧性下降,流动性下降; b.易在合金熔融状态下氧化损耗.镁对合金流动性的影响见图1-5.4)杂质元素:铅,镉,锡铅,镉,锡使锌合金的晶间腐蚀变得十分敏感,在温,湿环境中加速了本身的晶间腐蚀,降低机械性能,并引起铸件尺寸变化.图1-6所示为被晶间腐蚀的基体组织.当锌合金中杂质元素铅,镉含量过高,工件刚压铸成型时,表面质量一切正常,但在室温下存放一段时间(几周至几个月)后,表面出现鼓泡.也有的锌合金产品放置一段时间后,掉到地上就破碎,就是由于铅,镉,锡等杂质含量超过标准,引起晶间腐蚀而失效.5)杂质元素:铁Fe2或Al3Fe2金属a.铁与铝发生反应形成Al间化合物,造成铝元素的损耗并形成浮渣; b.在压铸件中形成硬质点,影响后加工和抛光; c.增加合金的脆性.铁元素在锌液中的溶解度是温度增加而增加,见图1-7﹒每一次炉内锌液温度变化都将导致铁元素过饱和(当温度下降时)或不饱和(当温度上升时).当铁元素过饱和时,处于过饱和的铁将与合金中的铝发生反应,结果造成浮渣量增加.当铁元素不饱和时,合金对坩埚和鹅颈管材料的腐蚀将会增强,以回到饱和状态.两种温度变化的一个共同结果是最终造成对铝元素的消耗,形成更多的浮渣.(五)。
生产中注意事项1)控制合金成分从采购合金锭开始,合金锭必须是以特高纯度锌为基础,加上特高纯度铝﹑镁﹑铜配制成的合金锭,供货商有严格的成分标准﹒优质的锌合金料是生产优质铸件的保证﹒2)合金锭要保证有清洁﹑干燥的堆放区,以避免长时间暴露在潮湿中而出现白锈,或被工厂脏物污染而增加渣的产生,也增加金属损耗.清洁的工厂环境对合金成分的有效控制是很有作用的﹒3)新料与水口等回炉料配比,回炉料不要超过50%,一般新料 : 旧料=70:30﹒连续的重熔会使合金中铝和镁逐渐减少﹒4)水口料重熔时,一定要严格控制重熔温度不要超过430°C,以避免铝和镁的的损耗﹒5) 重熔时注意不能含有：a 有锡电镀层，b 有焊锡，c 有铅聚重物。
6)有条件的压铸厂最好采用集中熔炉熔化锌合金,使合金锭与回炉料均匀配比,熔剂可更有效使用,使合金成分及温度保持均匀稳定.电镀废品﹑细屑应单独熔炼﹒四. 压铸生产工艺流程(一). 压铸生产工艺流程图:好货压铸生产过程及其有关说明: 压铸生产实施的基础为:a) 压铸机的功能实现及其可靠性; b) 压铸模的质量及其结构合理性;c) (锌)合金材料含量接近值及其熔化温度的流动性 d) 压铸模操作的技术质素等等. 1.压铸成型: 过程描述:a) 开动压铸机,使压铸模合模,顶杆复位并唧嘴抵住模具,打料杆迅速下降通过中头将合金溶液通过鹅颈--→发热套--→进料道--→推入型腔,在充型时废物冷料排在排溢位(垃圾位)内.实际上,射料的运动分三个阶级:减速--→高速--→增压,也就冲头是以越来越快的速度将熔液推进型腔再施以持续加压.持续加压能改善溶液的结晶效果及对压铸件的冷纹和缺料方面有直接影响.当熔液冲过唧嘴时的冲挚力非常大,进入模腔后为张开模力,这时机器的锁模机构必须提供大的锁模力保证模具的充闭合,否会产生批锋(飞边)等缺陷.另外要提到的一点就是射咀和唧咀的大小关系一定要相配,避免压力不够或损耗压力.b) 冷却固化后,压铸机开模,在顶出机构作用下脱出铸件.刚出模的铸件温度是很高的,一般需经过浸水(个别细小件可免),水加快其冷却并能有效防上成型后的变形.C) 影响成型工艺的有关因素:包括压力﹑温度﹑速度﹑时间参数及脱模剂的影响.i) 压力:压力分为压射力和压射比压,压射力是压铸机的总的射料力(单位:顿),而压射比压是合金熔液实际得到的作用压强(单位:kg/㎝2),生产时压射比压的调节视乎铸件结构及模具情况依经验, 一般定在50 ~ 70kg/㎝2左右.ii) 温度:温度包括合金熔液温度和模具的工作温度(单位:℃).熔液温度一般控制在420-440℃,根据铸件情况具体做调整,如对结构复杂,薄壁的件宜选用较高的熔液温度以免造成冷痕﹑花纹﹑走料不到;而对于结构简单的厚壁件应选用较低的温度避免粘模﹑晶粒粗大(导致机械强度下降)且因凝固缩水过大造成开裂等问题.经验证明:在使用较高的压射比压情况下,适当降低的温度可以减少因体积缩小导致的组织蔬松等.模具温度是通过运水冷却来控制,模具上合理的冷却运水道设计是控制好模温从而保证铸件均匀冷却的根本所在。