1、會計學1 壓鑄工藝方法特點及應用模板壓鑄工藝方法特點及應用模板 什么是鑄造？將熔化的金屬液（鑄鐵、鋼、有色金屬）澆 注到鑄型（砂型、金屬型、陶瓷型等），待其凝固冷卻后 ，獲得一定形狀的零件或零件毛坯的成形方法，稱為鑄造 。 鑄造獲得的毛坯或零件稱為鑄件。 鑄造的用途：機座、床身、機床工作臺、齒輪、皮帶輪、 汽車配件、各種五金配件、鑄鐵（鋁）鍋等。 第1頁/共35頁 鑄造的分類：分為砂型鑄造和特種鑄造 特種鑄造：凡不同于砂型鑄造的所有鑄造方法，統稱 為特種鑄造。如金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、 離心鑄造、熔模鑄造、陶瓷型鑄造等 第2頁/共35頁 本次課學習內容 一、壓鑄的基本原理及特點 二、壓

2、鑄件的工藝性 三、壓鑄合金 第3頁/共35頁 第一章第一章 壓鑄工藝方法、特點及應用壓鑄工藝方法、特點及應用 1.1壓鑄工藝方法發展概況壓鑄工藝方法發展概況 一般認為最早的壓鑄機械出現在19世紀初期，當時 廣泛用于壓鑄印刷用的鉛字至19世紀中葉已有專利提出 。 當前國外壓鑄技術發展的趨勢是：壓鑄機向系列化 、大型化及自動化發展；計算機在壓鑄生產中應用日益 增多；壓鑄工藝不斷采用新技術以及開展延長壓鑄模服 役壽命研究等。 第4頁/共35頁 壓力鑄造在我國起始于20世紀40年代，但在工業上大量 生產壓鑄件始于20世紀50年代，即1958年以后。在汽車、 電工和儀表行業中大批量生產壓鑄件，從此壓鑄工

3、藝得到 迅速發展。在這以后的10年中，我國的壓鑄技術取得了一 定的成就，自行設計制造了壓鑄模，除掌握了常規壓鑄生 產工藝外，尚對一些新工藝，如真空壓鑄和黑色合金壓鑄 進行了探討，壓鑄件的應用范圍擴展到農機、機床、辦公 用具、軍工等領域。 第5頁/共35頁 至20世紀90年代，我國的壓鑄技術達到一定水平，已自行設 計和制造出成系列的性能良好的壓鑄機。國產壓鑄機從一般 小型到5000kN（500T）、6300kN、8000kN、l0000kN、 12500kN及16000kN的大型壓鑄機均有生產，并且20000 30000kN的壓鑄機也已研制成功和批量生產，這標志著我國 大型壓鑄機的設計、制造技術

4、已具備國際水平。更重要的是 在這一時期，我國已建立了自己的壓鑄技術隊伍，培養出一 批具有一定水平的壓鑄技術人才，已有能力在壓鑄技術與生 產領域的各個方面進行開拓性的工作。近年來，壓鑄的飛速 發展得力于汽車和摩托車、電子通信、家用電器等行業的高 速發展，這幾個行業是壓鑄件的主要用戶。迄今，我國壓鑄 技術已經形成了自己的體系，并正在穩步發展之中。 第6頁/共35頁 1.2壓鑄工藝過程由壓鑄機來完成 熱壓室壓鑄機壓鑄過程 a）合模狀態 b）壓射 c）壓射沖頭回程開模推出壓鑄件 第7頁/共35頁 立式冷壓室壓鑄機壓鑄過程 a）合模熔融合金澆入壓室 b）壓射反料沖頭下退充填型腔 c）壓射沖頭回程反料沖頭

5、上升推出余料 d）開模推出壓鑄件 第8頁/共35頁 臥式冷壓室壓鑄機壓鑄過程 a）合模熔融合金澆入壓室 b）壓射熔融合金充填型腔 c）開模沖頭推出余料 d）推出壓鑄件沖頭復位 第9頁/共35頁 全立式冷壓室壓鑄機壓鑄過程 沖頭上壓式： a）熔融合金澆入壓室 b）合模壓射 c）開模沖頭上升 d）推出壓鑄件沖頭復位 第10頁/共35頁 全立式冷壓室壓鑄機壓鑄過程 沖頭下壓式： a）熔融合金澆入壓室 b）合模壓射 c）開模沖頭上升 d）推出壓鑄件沖頭復位 第11頁/共35頁 第12頁/共35頁 壓鑄過程是在高壓、高速條件下進行的，使得液態合金 充填型腔時的形態與其他鑄造方法的充填形態具有很大的差 別

6、，因而理解壓力和速度在壓鑄過程中的作用和變化，對液 態合金流動(充填)形態的影響是必要的。 第13頁/共35頁 1.3.1壓鑄壓力和壓鑄速度 1.壓鑄壓力壓鑄壓力是壓鑄過程中的主要參數之一，通常 用壓射力和壓射比壓來表示。 (1)壓射力壓射力可分為充填壓射力和增壓壓射力。 充填壓射力指充填過程中的壓射力 Fy=pgAD 式中：Fy充填壓射力，kN； pg壓鑄機液壓系統的管路工作壓力，kPa； AD壓鑄機壓射缸活塞截面積，m2。 第14頁/共35頁 增壓壓射力則是指增壓階段的壓射力 Fyz=pgzAD 式中： Fyz增壓壓射力，kN； pgz壓鑄機壓射缸內增壓后的液壓壓力，kPa。 第15頁/共

7、35頁 (2)壓射比壓 壓射比壓是指壓室內與壓射沖頭接觸的金屬液在單位面 積上所受到的壓力，其亦可分為壓射比壓和增壓比壓。 充填時的比壓稱為壓射比壓。 pb = FyAc 式中 pb壓射比壓，kPa； Fy充填壓射力，kN； Ac壓射沖頭截面積，m2。 第16頁/共35頁 增壓時的比壓則叫做增壓比壓。 pbz = FyzAc 式中 pbz增壓比壓，kPa； Fyz增壓壓射力，kN。 第17頁/共35頁 壓鑄過程中，作用在液態金屬上的壓射比壓并非是一個常數，壓鑄過程中，作用在液態金屬上的壓射比壓并非是一個常數， 而是隨著壓鑄過程的不同階段而變化。通常，壓鑄過程中液態金而是隨著壓鑄過程的不同階段而

8、變化。通常，壓鑄過程中液態金 屬在壓室與壓鑄模中的運動可分成四個階段，不同階段液態金屬屬在壓室與壓鑄模中的運動可分成四個階段，不同階段液態金屬 所受壓力所受壓力(比壓比壓) 第18頁/共35頁 圖圖1-5 1-5 壓鑄過程不同階段作用在液態金屬液壓鑄過程不同階段作用在液態金屬液 上的壓力示意圖上的壓力示意圖 p-p-壓射壓力；壓射壓力；s-s-沖頭移動距離；沖頭移動距離；t-t-時間時間 abab封口；封口；bcbc堆積；堆積；cdcd充填；充填；dede壓實壓實 階段：慢速封孔階段。 階段：合金液堆聚階段。 階段：充填階段。 階段：增壓-保壓階段 (亦稱壓實階段)。 第19頁/共35頁 2.

9、壓鑄速度 壓鑄速度(速率)是壓鑄工藝中另一個主要參數，壓鑄 速度又有壓射速度與充填(充型)速度兩個不同的概念。 壓射速度是指壓室內壓射沖頭的推進速度，而充填速度 指的則是內澆口處液態合金的流動速率，即內澆口速度 。 第20頁/共35頁 1.3.2液態合金流動(充填)形態有關理論 壓鑄過程中，液態合金充填型腔時的流動(充填)形態是非 常復雜的，涉及流體力學、傳熱學和熱力學等多學科理論問題 ，且與諸如液態合金的密度、黏度、表面張力、凝固溫度范狀 尺寸與位置、壓射比壓、壓鑄溫度等液態合金的物理性質和壓 鑄工藝參數有關。 到目前為止尚未有完整的充填理論。早期典型的壓鑄充填 理論歸納起來主要有以下三種。

10、 第21頁/共35頁 1.噴射充填理論 噴射充填理論是由弗洛梅爾(Frommer)于1932年提出 的。 圖1-6 噴射充填理論的流動形態示意圖 第22頁/共35頁 2.2.全壁厚充填理論全壁厚充填理論 全壁厚充填理論全壁厚充填理論是勃蘭特是勃蘭特(Brandt)(Brandt)于于19371937年提出的。年提出的。 圖1-7 全壁厚充填理論的流動形態示意圖 第23頁/共35頁 3.三階段充填理論 三階段充填理論是巴頓(Barton)在1944年提出的。 第一階段：液體合金以近似內澆口的形狀進入型腔，首先沖擊對 面的型壁，并沿型壁向型腔四周擴展流向內澆口。在合金流過的型壁 上形成鑄件的外殼，

11、又稱薄殼層。 第二階段：隨后進入的液體合金進行薄殼層內空間的充填，直至 充滿。 第三階段：在型腔完全充滿的同時，壓力通過尚未凝固的中心部 分作用在鑄件上，型腔內的金屬得到壓實。 圖圖1-8 1-8 三階段充填理論的流動形態示意圖三階段充填理論的流動形態示意圖 第24頁/共35頁 以上就是早期的三種典型充填理論。由于壓鑄充填過程是 在極短時間內完成的，并且鑄型是不透明的，因而直接觀察鑄 型的充填形態極其困難，幾乎是不可能的。此外，充填形態還 與壓射工藝參數、鑄件和內澆口的形狀以及內澆口截面積與型 腔截面積之比、壓鑄合金的性能等因素有關。因此，對充填理 論一直存在著不同的看法。 第25頁/共35頁

12、 弗洛梅爾的充填理論為許多試驗所證實，故能為大多數人所 接受。例如，柯斯特和戈林曾設計了一副形狀和尺寸與勃蘭特 試驗時相似的壓型，其兩側鑲以抗熱玻璃，通過高速攝影拍下 充填過程的流動形態，結果卻與弗洛梅爾充填理論基本相符， 從而否定了勃蘭特理論。他們認為勃蘭特的錯誤結論是因試驗 時的失誤造成的。充填時，由于液態金屬飛濺致使型腔內電觸 點過早地閉合，因而反映了偶然的不確實的情況。實際上勃蘭 特的充填情況只有在低壓力和低的合金溫度下才有可能出現。 第26頁/共35頁 科普夫(Kopf)曾在壓鑄機上安裝測試儀器，通過示波器顯 示壓鑄過程中壓力和速度的變化，并將其拍攝下來。對示波器 圖像進行分析后，所

13、得結論為：進入型腔內的液態合金的動能 決定著充填形態。如果內澆口處的液態合金的動能大于型腔內 的流動阻力，則按弗洛梅爾理論充填；反之，則按勃蘭特理論 充填。 第27頁/共35頁 現在人們已經清楚地意識到，認識液態合金充填過程對正 確確定排氣道的位置及基本壓鑄工藝參數是非常重要的。 第28頁/共35頁 1.4壓鑄工藝特點及應用范圍 1.4.1壓鑄生產的工藝特點 壓鑄生產具有高速、高壓、充填時間極短，并在高壓狀態下 凝固成形的特點，因此壓鑄具有以下優點： (1)壓鑄件的尺寸精度高、表面質量好； (2)可以生產形狀復雜、輪廓清晰、深腔薄壁的壓鑄件； (3)壓鑄件組織致密，具有較高的強度和硬度； (4

14、)材料利用率高； (5)生產效率高，易實現機械化和自動化生產； (6)經濟效益好。 第29頁/共35頁 但是壓鑄生產也存在一些缺點： (1)壓鑄件易出現氣孔和縮松； (2)不適合小批量生產； (3)模具的壽命低； (4)受壓鑄件結構和合金種類所限。 第30頁/共35頁 1.4.2壓鑄應用范圍 壓力鑄造是近代發展較快的一種高效、少無切削的金屬成 型工藝方法。由于壓力鑄造具有許多優點，這種工藝方法已廣 泛應用于國民經濟的各行各業中。壓鑄件除用于汽車和摩托車、 儀器儀表、工業電器外，還廣泛應用于家用電器、農機、無線 電、通信、機床、運輸、造船、照相機、鐘表、計算機、紡織 器械等行業。其中汽車和摩托車制造業是最主要的應用領域， 汽車約占70，摩托車約占10。目前生產的一些壓鑄零件最 小的只有幾克，最大的鋁合金鑄件質量達50kg，直徑可達2m。 第31頁/共35頁 壓鑄件的形狀多種多樣，大體上可以分為六類。 圓蓋類一表蓋、機蓋、底盤等。 圓盤類號盤座等。 圓環類接插件、軸承保持器、轉向盤等。 筒體類凸緣外套、導管、殼體形狀的罩殼、儀表蓋、 上蓋、深腔儀表罩、照相機殼與蓋、化油器等。 多孔缸體、殼體類汽缸體、汽缸蓋及油泵體等多腔的 結構較為復雜的殼體如汽車與摩托車的缸體