1、目目 錄錄一、壓鑄概述一、壓鑄概述二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數三、壓鑄件設計三、壓鑄件設計四、壓鑄件常見缺陷產生原因及解決方法四、壓鑄件常見缺陷產生原因及解決方法五、壓鑄件質量問題解決案例五、壓鑄件質量問題解決案例高壓鑄造概述高壓鑄造概述 高壓鑄造是近代金屬加工工藝中發展較快的一種少無切削的特種鑄造方法。它是將熔融金屬在高壓高速下充填鑄型，并在高壓下結晶凝固形成鑄件的過程。 高壓高速是高壓鑄造的主要特征。常用的壓力為數十兆帕，填充速度（內澆口速度）約為1680米/秒，金屬液填充模具型腔的時間極短，約為0.010.2秒。 由于用這種方法生產產品具有生產效率高，工序簡單，鑄件公

2、差等級較高，表面粗糙度好，機械強度大，可以省去大量的機械加工工序和設備，節約原材料等優點，所以現已成為鑄造業中的一個重要組成部分 壓鑄壓鑄循環生產過程：循環生產過程： 合模金屬液澆入壓室 壓射壓射 開模 鑄件出模 噴水、吹氣壓鑄過程壓鑄過程壓鑄過程壓鑄過程壓鑄過程壓鑄過程壓鑄過程壓鑄過程壓鑄過程壓鑄過程壓鑄過程壓鑄過程壓鑄過程壓鑄過程 壓鑄機選擇壓鑄機選擇 比壓推薦值比壓推薦值( MPa )( MPa )鋅合金鋅合金鋁合金鋁合金鎂合金鎂合金銅合金銅合金一般件1320305030504050承載件2030508050805080耐氣密性件或大平面薄壁件2540801208010060100電鍍件

3、2030 1. 1. 確定比壓確定比壓 2. 2. 計算脹型力計算脹型力 F= AF= AP/10P/10式中式中 F: F: 脹型力脹型力(KN(KN，注：，注：1T=10KN)1T=10KN) A: A: 鑄件在分型面上的投影面積，多腔模鑄件在分型面上的投影面積，多腔模 則為各腔投影面積之和，一般另加則為各腔投影面積之和，一般另加 30% 30%作為澆注系統和溢流排氣系統的作為澆注系統和溢流排氣系統的 面積面積(cm(cm2 2) )。 P: P: 比壓比壓( MP a )( MP a ) 壓鑄機選擇壓鑄機選擇 壓鑄工藝是將壓鑄機、壓鑄模、壓鑄機、壓鑄模、和壓鑄合金壓鑄合金三大要素有機的組

4、合而加 以綜合運用的過程。 壓鑄時金屬按填充型腔的過程，是將壓力、速度、溫度壓力、速度、溫度以及時間時間等工藝因素得到動態平衡的過程。 這些工藝因素既相互制約相互制約，且相輔相成相輔相成，只有正確選擇和調整這些因素，使之協調一致，才能獲得預期的結果 壓鑄過程中，不僅重視鑄件結構的工藝性，鑄型的先進性，壓鑄機性能和結構優良性，壓鑄合金選用的適應性和熔煉工藝的規范性。更應重視壓力、速度、和時間等工藝參數對鑄件質量的重要作用。 1. 1.壓鑄工藝簡介壓鑄工藝簡介二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數 2. 2. 1 1 壓射力壓射力 壓力的存在是壓鑄工藝區別于其他鑄造方法的主要特點。壓力是

5、使鑄件獲得組織致密組織致密和輪廓清晰輪廓清晰的因素 壓力的表示形式有壓射力壓射力和比壓比壓兩種。 2. 2. 壓力壓力 壓射力是壓鑄機壓射機構中推動壓射活塞運動的力。壓射力是反映壓鑄機功能的一個主要參數。 壓射力的大小是由壓射缸的截面積截面積和壓射腔內工作液工作液的壓力的壓力所決定。壓射力的公式如下：F壓=P液XA缸二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數 壓室內熔融金屬在單位面積上所受的壓力稱為比壓。比壓是壓射力壓射力與壓室截面積的比值其計算公式如下：P比=P射/A室 比壓是熔融金屬在填充過程中各階段實際得到的作用力的大小的表示方法，反映了熔融金屬在填充的各個階段以及金屬流經各個不同

6、截面積時的力的概念。 將填充時的比壓稱為填充比壓填充比壓又稱壓射比壓。增壓階段的比壓稱為增壓比壓增壓比壓這兩個比壓的大小同樣都是根據壓射力壓射力來確定的 2. 2. 2 2 比壓比壓二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數 填充比壓填充比壓是克服澆注系統和型腔中的流動阻力，特別是內澆口處的阻力，使金屬液流保證達到需要的內澆口速內澆口速度度。 增壓比壓則是決定了正在凝固的金屬正在凝固的金屬所受到的壓力以及這時所形成的脹型力脹型力的大小 比壓對鑄件機械性能的影響 ：比壓增大，結晶細，細晶層增厚，由于填充特性改善，表面質量提高，氣孔影響減輕，從而抗拉強度提高。 對填充條件的影響：合金熔液在高

7、比壓下填充型腔，合金溫度升高，流動性改善，有利于鑄件質量的提高。 2. 2. 3 3 壓力的作用和影響壓力的作用和影響二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數 3. 3. 速度速度壓鑄過程中，壓射速度受壓力的直接影響，又與壓力共同對鑄件內部質量，表面要求和輪廓清晰程度起著重要的作用。壓力是速度的基礎壓力是速度的基礎速度的表示形式分為沖頭速度沖頭速度和內澆口速度內澆口速度兩種。 根據連續性原理，在同一時間內金屬流以速度V1流過壓室截面積為F1的合金液體積，應等于以速度V2流過內澆口截面積為F2的合金液體積 F1室V1射=F2內V2內 因此，壓射錘頭的壓射速度越高壓射速度越高，則金屬流經內

8、澆口的金屬流經內澆口的速度越高速度越高。 3. 3. 1 1 沖頭速度與內交口速度的關系沖頭速度與內交口速度的關系二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數 壓射速度又分為兩級，一級壓射速度亦稱慢壓射速度慢壓射速度，這級速度是指沖頭起始動作直至沖頭將室內的金屬液送入內澆口之前的運動速度，在這一階段中要求將壓室中的金屬液充滿壓室，在既不過多地降低合金液溫度既不過多地降低合金液溫度又有利于排除壓室中的氣體排除壓室中的氣體的原則下。 二級壓射速度又稱 快壓射速度快壓射速度，這個速度由壓鑄機的特性所決定，壓鑄機所給定的最高壓射速度一般在4-5米/秒范圍內 。 3. 3. 2 2 壓射速度壓射速度

9、二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數 快壓射速度對合金機械性能的作用和影響，提高壓射快壓射速度對合金機械性能的作用和影響，提高壓射速度速度，動能轉化為熱能，提高了合金熔液的流動性，有利于消除流痕，冷隔等缺陷，提高了機械性能和表面質量，但速度過快時，合金熔液呈霧狀和氣體混合，產生嚴重裹包氣，機械性能下降。抗拉強度壓射錘頭速度鋁合金 3. 3. 3 3 快壓射速度的作用和影響快壓射速度的作用和影響二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數二快壓射起點正確二快壓射正確，慢壓射將壓室內空氣排凈，使合金液至內澆口處二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數 熔融金屬進入內澆口導入

10、型腔時的線速度，稱為內澆口速度 通常采用的內澆口速度范圍為15-70米/秒。 內澆口速度高低與鑄件機械性能的影響極大，內澆口速內澆口速度太低，鑄件強度下降；速度提高，強度上升；速度過度太低，鑄件強度下降；速度提高，強度上升；速度過高，強度又下降高，強度又下降 3. 3. 4 4 內澆口速度內澆口速度二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數 壓鑄過程中，溫度對填充過程的熱狀態，以及操作的效率等方面起著重要的作用。壓鑄中所指的溫度是指澆注澆注溫度溫度和模具溫度模具溫度，溫度控制是獲得優良鑄件的重要工業因素。 熔融金屬的澆注溫度是指它自壓室進入型腔時的平均溫度。由于對填充室內的金屬液的溫度測

11、量不方便，一般一般以保溫爐的溫度表示。以保溫爐的溫度表示。 4. 4. 溫度溫度二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數 合金溫度對鑄件機械性能的影響。隨著合金溫度的提高。機械性能有所改善，但超過一定限度后，性能惡化，主要原因是： 氣體在合金中的溶解度，隨溫度的升高而增大，雖然溶解在合金中的氣體，但在壓鑄過程中難以析出，影響機械性能 含鐵量隨合金溫度升高而增加，使流動性降低，結晶粗大，性能惡化 鋁合金、鎂合金隨溫度升高氧化加劇，氧化夾雜物，使合金性能惡化。 4. 4. 1 1 澆注溫度的作用和影響澆注溫度的作用和影響二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數 在壓鑄過程中，模具需

12、要一定的溫度。模具的溫度是壓鑄工藝中又一重要的因素，它對提高生產效率和獲得優質鑄件有著重要的作用。 在填充過程中，模溫對金屬液流溫度、粘度、流動性，填充時間，直充流態等均有較大影響，模溫過低時，表模溫過低時，表層冷凝后又為高速液流破碎，產生表層缺陷，甚至于不層冷凝后又為高速液流破碎，產生表層缺陷，甚至于不能能“成型成型”，模溫過高時，雖有利獲得光潔的鑄件表面，模溫過高時，雖有利獲得光潔的鑄件表面，但易出現收縮凹陷，但易出現收縮凹陷 模溫對合金熔液冷卻速度、結晶狀態、收縮應力均有明顯影響。模溫過低，收縮應力增大，鑄件易產生裂紋。模溫過低，收縮應力增大，鑄件易產生裂紋。 模溫對模具壽命影響甚大，激

13、烈的溫度變化，形成復雜的應力狀態，頻繁的應力交變導致早期龜裂。 模溫對鑄件尺寸公差等級的影響，模溫穩定，則鑄件尺寸收縮也相應穩定，尺寸公差等級也得以提高。 4. 4. 2 2 模具溫度的作用和影響模具溫度的作用和影響二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數 壓鑄工藝上的“時間”是填充時間填充時間，增壓建壓時間增壓建壓時間，持持壓時間壓時間及留模時間留模時間，這些“時間”都是壓力、速度、溫度這三個因素，再加上熔融金屬的物理特性，鑄件結構（特別是壁厚），模具結構（尤其是澆注系統和溢流系統）等各方面的綜合結果 。 5. 5. 時間時間 熔融金屬在壓力下開始進入型腔直到充滿的過程所需的時間稱為

14、填充時間。 鍍鋅件填充時間為0.02S、噴油件填充時間為0.04S。 5. 5. 1 1 填充時間填充時間二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數 增壓建壓時間是指熔融金屬在充型過程中的增壓階段，從充滿型腔的瞬時開始，直至增壓壓力達到預定值所建從充滿型腔的瞬時開始，直至增壓壓力達到預定值所建立起來的時間立起來的時間，也即從壓射比壓上升到增壓比壓壓射比壓上升到增壓比壓建立起來所需的時間 5. 5. 3 3 持壓時間持壓時間 熔融金屬充滿型腔后，使熔融金屬在增壓比壓作用下凝固的這段時間，稱為持壓時間。 持壓時間的作用是使壓射沖頭將壓力通過還未凝固的余料、及澆口部分未凝固的金屬傳遞至型腔，使

15、正在凝固的金屬在壓力下結晶，從而獲得致密的鑄件。 5. 5. 2 2 填充時間填充時間二、壓鑄過程主要工藝參數二、壓鑄過程主要工藝參數三、壓鑄件設計三、壓鑄件設計 為從根本上防止不良品的發生，并以低成本大批量生產壓鑄件，必須使壓鑄件的設計適合于壓鑄生產，良好的壓鑄件設計可以保證模具的壽命和生產的可靠性以及良好的良品率，下面從壓鑄件的結構和工藝方面講解一下設計的原則和要求。1.設計時避免內側凹和盡量減少側抽芯數量2.壓鑄件壁厚的設計 壓鑄件的壁厚一般為2-5毫米，一般認為7毫米以上的壁厚是不好的，因為其強度隨壁厚的增加而下降。另外壁厚的設計應遵循盡量等壁厚的原則，主要防止局部熱節和不同厚度產生的

16、收縮應力有大的差異而引起內部氣孔和變形、裂紋等缺陷。三、壓鑄件設計三、壓鑄件設計3.壓鑄件的圓角設計 鑄件除有特殊配合要求的地方，盡量所有的部位都設計圓角，圓角的作用是避免應力集中而開裂，同時延長模具壽命，另外當零件有表面處理要求時，圓角處可獲得均勻涂層三、壓鑄件設計三、壓鑄件設計4.壓鑄件的拔模斜度設計 拔模斜度的作用是使產品順利脫模，減少零件的包緊力和避免零件拉傷，下表中列出的是可壓鑄零件的最小斜度，允許的情況下盡量取大的斜度，一般范圍為單邊1-3度三、壓鑄件設計三、壓鑄件設計5.壓鑄件的工藝頂出位置的設計 壓鑄過程中開模后產品包在動模上，必須靠模具的頂針頂出，所以產品要有足夠的位置放置頂

17、針，壓鑄產品的頂針直徑一般都是5毫米以上，5毫米以下的生產中經常折斷，所以不建議采用，設計壓鑄產品時要事先考慮有否足夠的頂出空間和位置，盡量避免采用異形頂針而采用圓形頂針，同時注意頂針的位置要與型壁之間保留足夠距離，一般大于3毫米三、壓鑄件設計三、壓鑄件設計6.壓鑄件的減少后續加工設計 壓鑄件能達到較高的尺寸精度，故多數表面和部件不需要機械加工，可直接裝配使用，同時因以下兩個原因也不支持機械加工，一是鑄件的表皮堅硬耐磨，加工后會失去這個冷硬層，二是壓鑄件內部通常會有氣孔的存在，分散細小的氣孔是不影響使用的，加工后反而暴漏了氣孔影響外觀和使用功能，即使有特殊的要求需要機械加工也應合理控制加工余量

18、，減少加工時間和暴漏氣孔的機會，一般加工余量都控制在0.8以下，為了盡量減少機械加工，一就要求合理制訂圖紙的公差，能保證零件的安裝即可，不適當的公差范圍就會增加后續的機械加工，二是合理設計減少零件的收縮變形，三是有角度的安裝孔可以考慮對接異形孔三、壓鑄件設計三、壓鑄件設計C橢圓中心詳見局部視圖橢圓 2 (長軸 22mm,短軸 21.4mm)橢圓 1 (長軸 15.6 mm,短軸 14.6mm)7.壓鑄件設計中的嵌入嵌件設計 壓鑄件中能鑄入金屬或非金屬嵌件，主要為了提高局部的強度耐磨性或形成難以成型的內腔，嵌件埋入金屬的部分要設計防轉和防止軸向移動的形狀同時要考慮嵌件放入模具的方便性和承受金屬液

19、沖擊的穩定性三、壓鑄件設計三、壓鑄件設計四、壓鑄件常見缺陷產生原因及解決方法四、壓鑄件常見缺陷產生原因及解決方法缺陷類型圖片特征產生原因 排除措施流痕 鑄件表面上呈現與金屬液流動方向相一致的，用手感覺得出的局部下陷光滑紋路。兩股金屬流不同步充滿型腔而留下的痕跡. 模具溫度低，如鋅合金模溫低于150，鋁合金模溫低于 180，都易產生這類缺陷. 填充速度太高. 涂料用量過多.調整內澆口截面積或位置。 調整模具溫度，增大溢流槽。 適當調整填充速度以改變金屬液填充型腔的流態。 涂料適用薄而噴勻。冷隔 溫度較低的金屬流互相對接但未熔合而出現的縫隙。呈現不規則的線形，有穿透的和不穿透的兩種，在外力作用下有

20、發展趨勢。金屬液澆注溫度低或模具溫度低. 合金成分不符合標準，流動性差. 金屬液分股填充，融合不良. 澆口不合理，流程太長. 填充速度低或排氣不良. 比壓偏低.適當提高澆注溫度和模具溫度。 改變合金成分，提高流動性。 改進澆注系統，改善填充條件。 改善排溢條件，加大溢流量。 提高壓射速度，改善排氣條件。 提高比壓。拉傷、 粘模傷痕 順著脫模方向，由于金屬粘附，模具制造斜度太小而造成鑄件表面的拉傷痕跡，嚴重時稱為拉傷面。型芯、型壁的鑄造斜度大小或出現倒斜度。 型芯、型壁有壓傷痕。 合金粘附模具。 鑄件頂出偏斜或型芯軸線偏斜。 型壁表面粗糙。 涂料常噴涂不到。 鋁合金中含鐵量低于0.6。修正模具，

21、保證制造斜度。 打光壓痕。 合理設計澆注系統避免金屬流對沖型芯型壁，適當降低填充速度。 修正模具結構。 打光表面。 涂料用量薄而均勻，不能漏噴涂料 適當增加含鐵量至適當增加含鐵量至0.60.8。縮孔 縮松 鑄件平滑表面上出現凹癟的部分，其表面呈自然冷卻狀態。鑄件結構設計不合理，有局部厚實部位，產生熱節。 合金收縮率大。 內澆口截面積太小。 比壓低。 模具溫度太高 改善鑄件結構，使壁厚稍為均勻，厚薄相差較大的連接處應逐步緩和過渡，消除熱節。 選擇收縮率小的合金。 正確設置澆注系統，適當加大內澆口的截面積。 增大壓射力。 適當調整模具熱平衡條件，采用溫控裝置以及冷卻等。氣泡 鼓泡 鑄件表皮下，聚集

22、氣體鼓脹所形成的泡。模具溫度太高。 填充速度太高，金屬液流卷入氣體過多。 涂料發氣量大，用量過多，澆注前未燃盡，使揮發氣體被包在鑄件表層 排氣不暢。 開模過早。 合金熔煉溫度過高。冷卻模具至工作溫度。 降低壓射速度，避免渦流包氣。 選用發氣量小的涂料，用量薄而均勻，燃盡后合模。 清理和增設溢流槽和排氣道。 調整留模時間。 修整熔煉工藝。氣孔 卷入壓鑄件內部的氣體所形成的形狀較為規則，表面較為光滑的空洞。主要是包卷氣體引起： 澆口位置選擇和導流形狀不當，導致金屬液進入型腔產生正面撞擊和產生旋渦。 澆道形狀設計不良。 壓室充滿度不夠。 內澆口速度太高，產生湍流. 排氣不暢。 模具型腔位置太深。 涂

23、料過多，填充前未燃盡。 爐料不干凈，精煉不良。 機械加工余量太大。 選擇有利型腔內氣體排除的澆口位置和導流形狀，避免金屬液先封閉分型面上的排溢系統。 直澆道的噴嘴截面積應盡可能比內澆口截面積大。 提高壓室充滿度，盡可能選用較小的壓室并采用定量澆注。 在滿足成型良好條件下，增大內澆口厚度以降低填充速度。 在型腔最后填充部位處開設溢流槽和排氣道，并應避免溢流槽和排氣道被金屬液封閉。 深腔處開設排氣塞，采用鑲拼形式增加排氣 涂料用量薄而均勻，燃盡后填充，采用發氣量小的涂料。 爐料必須處理干凈、干燥，嚴格遵守熔煉工藝 減少機械加工余量。 調整壓射速度和快壓射速度的轉換點。降低澆注溫度，增加比壓。四、壓

24、鑄件常見缺陷產生原因及解決方法四、壓鑄件常見缺陷產生原因及解決方法裂紋鑄件上合金基體被破壞或斷開形成細絲狀的縫隙，有穿透的和不穿透的兩種，有發展趨勢。 裂紋可以分為冷裂紋和熱裂紋兩種，他們的主要區別是冷裂紋鑄件開裂處金屬未被氧化，熱裂紋鑄件開裂處金屬被氧化鑄件結構不合理，收縮收到阻礙，鑄造圓角太小。 抽芯及頂出裝置在工作中發生偏斜，受力不均勻。 模具溫度低。 開模及抽芯時間太遲。 選用合金不當或有害雜質過高，使合金塑性下降改進鑄件結構，減少壁厚差，增大鑄造圓角。 修正模具結構。 提高模具工作溫度。 縮短開模及抽芯時間。 嚴格控制有害雜質，調整合金成分。欠鑄 澆不足 輪廓不清 邊角殘缺 金屬液未

25、充滿型腔，鑄件上出現填充不完整的部位.（1）合金液流動不良引起： 合金液含氣量高，氧化嚴重，以致流動性下降。 合金澆注溫度及模具溫度過低。 內澆口速度過低。 蓄能器內氮氣壓力不足。 壓室充滿度小。 鑄件壁太薄或厚薄懸殊等設計不當。 （2）澆注系統不良引起： 澆口位置，導流方式，內澆口股數選擇不當。 內澆口截面積太小。 （3）排氣條件不良引起： 排氣不暢。 涂料過多，未被烘干燃盡。 模具溫度過高，型腔內氣體壓力較高，不易排出。（1）改善合金的流動性： 采用正確的熔煉工藝，排除氣體及非金屬夾雜物。 適當提高合金澆注溫度和模具溫度。提高壓射速度。 補充氮氣，提高有效壓力。 采用定量澆注。 改進鑄件結

26、構，適當調整壁厚。 （2）改進澆注系統： 正確選擇澆口位置和導流方式，對不良形狀鑄件及大鑄件采用多股內澆口為有利。 增大內澆口截面積或提高壓射速度。 （3）改善排氣條件： 增設溢流槽和排氣道，深凹型腔處可開設通氣塞。 涂料使用薄而均勻，吹干燃盡后合模。 降低模具溫度至工作溫度。四、壓鑄件常見缺陷產生原因及解決方法四、壓鑄件常見缺陷產生原因及解決方法五、壓鑄件質量問題解決案例五、壓鑄件質量問題解決案例離殼離殼100100面加工不見光問題面加工不見光問題近期在神龍襄樊工廠加工BE TU BA離殼現場，有20多件BE TU BA離殼100面加工不見光。 1.1 1.1 現狀調查現狀調查B1基準孔B3

27、基準孔B2基準孔此處加工不見光1.2.1 離殼加工時，先以B1、B2、B3端面為基準面，加工動模面，再以加工之后的動模面為基準面加工靜模面。測量不見光件，發現動模面加工之后為斜面(如下圖所示)，與正常加工后的零件相比，不見光的零件動模面局部多加工了1mm。為加工時B2基準面裝夾不合適或變變形導致基準面變高所致。加工不見光件此處高度65mm此處高度66.5mm1.2 加工不見光的原因正常加工件此處高度66mm此處高度66mm五、壓鑄件質量問題解決案例五、壓鑄件質量問題解決案例1.2.2 對不見光零件用三坐標檢測，三坐標結果顯示動模面加工過的孔位置尺寸全部合格，未加工的毛坯孔及直接攻絲的螺紋孔位置

28、超差嚴重，超差1mm左右；靜模面B2孔處除80#、87#兩個加工孔合格外，其余85#、83#、105#、106#、A3都超差嚴重，而B1、B3附近的孔均合格。由此可知，B2基準孔變形使得毛坯不合格，進而導致靜模面加工不見光。1.2.3 以B1、B3端面為基準面，測量B2端面， B2端面比基準面高1.4mm。毛坯B2孔處向靜模側變形。1.2.4 以B1、B3端面為基準面，經測量，105#端面比基準面高2mm；106#端面比基準面高2.4mm。鑄件圖上其端面到基準面的距離為2.4mm。由此可知，100面不見光處未變形。五、壓鑄件質量問題解決案例五、壓鑄件質量問題解決案例1.3.1 局部分型毛刺厚導致B2基準孔端面變高。不見光件B2處壁厚為8mm，正常加工件B的2處壁厚為，壁厚變化不大，毛刺厚并非導致B2基準孔端面變高的原因。1.3. B2基準