2025/6/18第一講:壓鑄基本概念
撰稿: Macherchen
2025/6/18一. 鑄造工藝
砂型鑄造 金屬型鑄造 特種鑄造
壓力鑄造 重力鑄造 低壓鑄造 熔模鑄造 陶瓷型鑄造 連續鑄造 離心鑄造 真空吸鑄
永久型鑄造
2025/6/18二. 壓鑄概論
壓力鑄造概念: (鋁,錫,鋅,镁,鉛,銅,合金) 即將溶融合金在高壓,高速條件下充型並在高壓下冷卻凝固成型的一種精密鑄造方法, 簡稱壓鑄,其最終產品是壓鑄件. 壓力鑄造特性: 高速充填:通常澆口速度達30~60m/s之間. 充填時間很短:中小型件通常為0.02~0.2s之間. 高壓充填:熱室機壓力通常為70~350kg/c㎡ 溶湯的冷卻速度快
2025/6/18二. 壓鑄概論
壓鑄設備 熱室 壓鑄機 冷室 立式(全) 卧式 熱室壓鑄機的壓室通常浸入坩鍋的 金屬液中,如圖示.
2025/6/18三. 壓鑄制程溶湯的流動方式
（一）噴射及噴射流 壓力 運動能(碰壁) 熱能和壓力
2025/6/18三. 壓鑄制程溶湯的流動方式
（二）壓力流 因沖撞,磨擦和氣體阻力等(抽象),運動能量耗盡(常發生在加強筋,凸台,遠離澆口之部位),具有接受後繼金屬液中供給的壓力能,從而使金屬液沿著型腔內壁前進的特性.利用這特性,可便以型腔排氣.在壓力流充填的部位,匯集著由噴射和噴射流所充填部分的氣體﹐必須開設排氣槽. （三）再噴射 （四）補縮金屬流（保壓時間）
2025/6/18四.成型工藝
（一）壁厚 鋅合金: 0.3MM (最小) 鋁﹕0.5MM 最小孔徑: 0.7MM 螺紋螺距﹕0.75MM 最大壁厚與最小壁厚之比不要大于3﹕1（應設計壁厚均勻﹐保証足夠強度與剛度的前提）
2025/6/18四.成型工藝
（二）加強肋﹕大于或等于2.5MM﹐會降低抗拉強度﹐易產生氣孔﹐縮孔。 設計原則﹕1﹐受力大﹐減小壁厚﹐改善強度. 2﹐對稱布置﹐壁厚均勻﹐避免縮孔氣孔. 3﹐與料流方向一致﹐避免亂流. 4﹐避免在肋上設置任何零部件.
2025/6/18四.成型工藝
（三）脫模斜度
2025/6/18
10
四.成型工藝
（四）圓角
2025/6/18
11
四.成型工藝
（五）孔 鋅: 0.8~1.5（最小直徑） 鋁: 2.0~2.5（最小直徑） （六）文字: 凸凹紋﹐直紋 例:平行紋（直紋）高0.7MM﹐間距1MM﹐角度60.5。 外俓Φ34.5mm 共104牙
2025/6/18
12
四.成型工藝
（七）螺紋﹐齒輪
(八）嵌件
2025/6/18
13
五.壓鑄合金及其性能
（一）壓鑄合金 鋁(Al),鋅(Zn),镁(Mg),鉛(Pb),錫(Sn),銅(Gu) （二）壓鑄合金之鋅合金 熱室壓鑄用鋅合金中 有效合金元素:鋁(Al),銅(Gu),鎂(Mg) 有害雜質元素:鐵(Fe),硅(Si),鉛(Pb),鎘(Gd),錫(Sn) 來源於鋁 來源於鋅
2025/6/18
14
五.壓鑄合金及其性能
鋅合金種類
?
鋅合金種類
2025/6/18
15
五.壓鑄合金及其性能

2025/6/18
16
五.壓鑄合金及其性能

熱室壓鑄鋅合金中的合金元素
---合金元素-鋁 鋁的加入可`
降低合金對鐵的反應能力,因此降低了合金對鋅鍋,鵝 頸及模具的侵蝕 降低合金的熔點 增加合金的流動性能 改善合金的機械性能 ? 產生Fe2 Al5浮渣,造成其含量的下降
2025/6/18
17
五.壓鑄合金及其性能

熱室壓鑄鋅合金中的合金元素
----合金元素-銅 銅的加入可
? 增加合金的強度 ? 提高合金的硬度 ? 改善合金的抗磨損性能 ? 降低合金的可延伸性 ? 造成壓鑄件的尺寸不穩定性(產生時效脹大) (當銅的含量>1.25%時)
2025/6/18
18
五.壓鑄合金及其性能

熱室壓鑄鋅合金中的合金元素
---合金元素-鎂 鎂的加入可
細化合金組織,從而增加壓鑄件的強度 改善合金抗晶間腐蝕的能力 改善合金的抗磨損性能 ? 降低合金的流動性 ? 易在合金熔融狀態下氧化損耗
2025/6/18
19
五.壓鑄合金及其性能

熱室壓鑄鋅合金中的合金元素
---雜質元素-鎘,鉛
鎘在合金中的含量絕對不能>0.003% 降低合金的機械性能 造成合金晶間腐蝕 鉛在合金中的翎量絕對不能>0.003% 降低合金的時效機械性能 當含量超過0.005%時,造成合金晶間腐蝕 我們經常遇到這樣的情況,工件剛壓鑄成型時,其表面質量一切正常.可是,在室溫下存放數星期或幾個月後,表面出現鼓泡.
2025/6/18
20
五.壓鑄合金及其性能

熱室壓鑄鋅合金中的合金元素
---雜質元素-錫 錫在鋅合金錠中的含量絕對不能>0.001%, 在太鑄件中的含量不能>0.002%
造成合金晶間腐蝕 降低合金的抗沖擊性能 降低合金的抗拉伸強度 引起尺寸不穩定
2025/6/18
21
五.壓鑄合金及其性能

熱室壓鑄鋅合金中的合金元素
---雜質元素-鐵 鋅合金中鐵元素含不能>0.02%,鐵元素可:
? 增加合金的硬度 但同時 增加合金的脆性 和合金中的鋁發生反應形成Al5Fe2金屬間化合物, 造成鋁元素的損耗並形成浮渣 在壓鑄件中出現硬點
2025/6/18
22
五.壓鑄合金及其性能

熱室壓鑄鋅合金中的合金元素
---雜質元素-硅 硅在鋅合金中的含量絕對不能0.02%,
提高鋅合金的脆性轉變溫率~20度 降低鋅合金的可加工性
2025/6/18
23
五.壓鑄合金及其性能

熱室壓鑄鋅合金中的合金元素
----結論
熱室壓鑄用鋅合金必須是以特高純度鋅為基礎,加入特高純度鋁,鎂和銅 嚴格控制壓鑄溫度,避免攪拌 水口料重熔時,一定要嚴格控制重熔溫度以避免鋁和鎂的損耗
2025/6/18
24
六.壓鑄工藝

影響金屬液充填成型的因素很多﹐主要有﹕壓射壓力﹐壓射速度﹐充填時間﹐壓鑄模溫。 （一）壓射壓力的概念 定義1﹕壓射力指壓射沖頭作用于金屬液面上的力。 (這個力在壓鑄過程中不是恆定不變的,它大小隨不同的壓鑄階段變化而改變.) 壓射液壓缸 壓射沖頭 壓室熔液 模具型腔 t1:F1為克服磨擦力(壓室中) t2:開始進入型腔﹐因澆口急減﹐阻力 增大﹐F2>F1,達到高速充填 t3:(快速增壓階段)快速充填直止充滿 型腔最大值F3為壓射壓力 t4:F4靜壓力﹐對鑄件壓實 (壓射力與時間關係曲線見右圖)
2025/6/18
25
六.壓鑄工藝

定義2﹕壓射壓力就是在充模剛結束時壓射沖頭作用在金屬液面上的力。 定義3﹕壓射壓力是以壓射比壓來表示﹐壓射比壓就是充模結束時﹐壓射 沖頭作用于單位面積金屬液面上的壓力。
實際比壓應等于計算比壓乘以壓力損減系數K(約0.88). 比壓大小可通過調節壓鑄機的壓射力和更換不同直徑的 壓室來實現。
2025/6/18
26
六.壓鑄工藝

（二）充填速度及其選擇 充填速度是指熔融金屬地壓射沖頭壓力的作用下﹐通過內澆口時的線速度。 影響充填速度的因素有壓射速度﹐壓射比壓和內澆口截面積等。
在設計壓鑄模時﹐內澆口的設置一般應預留出修模位置﹐以便在試模時修整截面大小。匿內澆口面積過小﹐充型壓力損失增加﹐加大壓鑄機負荷則充填速度過大﹐液態金屬呈噴射狀進入型 腔﹐壓鑄件內部組織氣孔量增加﹐高速沖蝕型腔﹐影響壽命。當澆口尺寸足夠大以后﹐充填速度控制主要是通過調節壓射速度來實現。
2025/6/18
27
六.壓鑄工藝
2025/6/18
28
六.壓鑄工藝
2025/6/18
29
七.特殊壓鑄工藝
產生氣孔疏松的原因:高速充模氣體末完全排出及凝固收縮得不到充分補縮。 （一）真空壓鑄 特點﹕1. 顯著減少氣孔,組織更致密,提高了力學性能; 2. 減小充型反壓力,成型好,表面質量得到改善; 3. 可減小或不用排氣系統; 4. 結構復雜﹐成本高. 一般只適用于薄壁,流程較長的鑄件,而對壁厚不均,較厚凸台的 鑄件,則加重縮松. （二）充氧壓鑄（P.F法壓鑄）又稱無氣孔壓鑄（既氣孔無氧氣） 特點﹕1. 消除氣孔,提高力學性能; 2. 可對充氧壓鑄件進行熱處理,強度增高30%,屈服強度增強100%; 3. 充氧壓鑄可在200~300。C環境工作,可焊接; 4. 與真空相比,結構簡單,投資少,操作方便; 5. 操作時應注意安全.