简述压力铸造技术样本

简述压力锻造技术1.引言1.1压铸技术来源压铸技术最早用于泥制备青铜生活器具、钱币等，日后发展了金属型制备简朴武器，如青铜箭头。

金属型大量使用在印刷机械中浮现制备铅字后来，国外在1872年创造了世界上第一台最简朴手动小型压铸机，并于19制造出了冷室压铸机，1927年创造了立式冷室压铸机。

1.2 国内压铸技术发展国内压铸件工业化生产开始于20世纪50年代，那时靠仿制原捷克斯洛伐克和前苏联生产500KN和1000KN卧式冷室压铸机和进口她们立式压铸机和卧式冷室压铸机；发展到今天国内当前压铸机厂家可生产最大280000KN卧式冷室压铸机和4000KN如下热室压铸机及3150KN如下立式冷室压铸机。

1.3近几年国际压铸技术发展⑴压铸计算机模仿技术分析压铸过程有了大理论突破。

⑵压铸机和辅助设备方面有了很大发展。

⑶压铸产品检测方面，特别是内部缺陷无损检测：如X射线、荧光、超声波探测等得到了发展。

⑷压铸模具材料和寿命发展。

⑸迅速成型设计及制造技术在压铸生产中得到应用。

⑹压铸材料发展，如镁合金及金属基复合材料。

⑺压铸新技术开发，如真空压铸、充氧压铸、局部加压压铸等2.压铸特点和应用范畴2.1 压铸工艺过程压力锻造（简称压铸）是在高压作用下将液态或半液态金属迅速压入铸型中，并在压力下凝固而获得铸件办法。

压铸所用压力普通为30~70MPa，充型速度可达5~100m/s，充型时间为0.05~0.2s。

金属压力锻造广泛用于汽车、冶金、机电、建材等行业。

当前90%镁铸件和60%铝铸件都采用压力锻导致型。

金属液在高压下以高速填充铸型，并在压力下冷却，是压铸区别于其她锻造工艺重要特性。

压力锻造重要工序可分为：合型、压射、顶出三个阶段。

压铸机重要构造简图如图2-1所示。

图2-1 压铸机重要构造简图1—拉杆；2—合模座；3—动模座；4—定模座；5—压铸模2.2压铸特点（1）长处①生产率高，压铸机没小时可压铸50～150次，甚至有可达500次；便于实现自动化或半自动化；②铸件尺寸精度高，原则公差可达IT8～11；表面粗糙度低，Ra=0.8～3.2,可直接锻造出螺纹；③由于在压力下凝固，且速度快，因而，铸件晶粒细小、表面紧实、强度和硬度高；④便于采用镶铸法（嵌铸法）。

（2）缺陷①压铸时由于液态金属填充速度高，液态不稳定，故采用普通压铸法时，铸件易产气愤孔，不能进行热解决；②对内凹复杂铸件，压铸较为困难；③高熔点合金（如铜，黑色金属），压铸型寿命较低；④不适当小批量生产，其重要因素是压铸型制导致本高，压铸机生产效率高，小批量生产不经济。

2.3 压铸应用范畴和注意点①压铸是实现少无切削加工精密锻造技术，在汽车、航空、仪表、国防等工业部门广泛用于非铁金属小型、薄壁、形状复杂件大批量生产。

②铸件壁厚均匀，以3-4mm壁厚为宜，最大壁厚应不大于8mm，以防止缩孔、缩松等缺陷。

③铸件不适当进行热解决或在高温下工作，以免铸件内气孔中气体膨胀而导致铸件变形或断裂。

④由于内部疏松，铸件塑性和韧性差，故它不适合于制造受冲击零件。

⑤铸件应尽量避免机械加工，以防内部孔洞外漏。

3.压力锻造种类依照压力机不同，压力锻造可分为冷室压铸和热室压铸两大类型。

而按压铸机压力传递方式可分为立式和卧式两种。

冷室压铸机压室与保温坩埚炉是分开，压铸时从保温坩埚中舀取金属液倒入压铸机上压室后进行压射。

而热室压铸机压室和保温坩埚连成一体。

3.1卧式冷室压铸卧式压铸机压室和压射机构处在水平位置。

其工作原理及过程如图3-1所示。

(c)压射室布满（d）压射完毕图3-1 卧式冷室压铸机工作过程整个过程经浇注，冲头迈进、压射开始，压射室布满，压射完毕等工序。

这些过程又可分为慢速压射（封孔）、一级迅速压射（填充）、二级迅速压射、增压等几种阶段。

在压铸过程中，冲头所受压力与速度变化如图3-2所示。

多级压射重要目是减少压铸过程中气体卷入，提高压铸件致密性和质量。

由3-2图可以看出在第Ⅰ阶段速度较慢，这个阶段重要是封孔阶段，除了封住浇注孔外还可以将压室里气体排出；该阶段压力重要是抵抗压射冲头和压实尚有压射冲头和活塞之间摩擦力。

第Ⅱ阶段是一级迅速压射阶段，该阶段重要是填充阶段，速度较快，由于金属液还没有进入到型腔中，因而，该阶段压射冲头压力仍较小，在这个阶段后期速度突然下降，而压力骤升，重要是由于金属液在浇注口突然变化流动方向，冲头受金属液回流导致压力升高。

第Ⅲ阶段为二级迅速压射阶段，该阶段重要是将金属液压入到型腔中，由于水锤作用，该阶段压射冲头所受压力较大。

第Ⅳ阶段为增压阶段，该阶段重要是压射正在凝固金属液，是形成铸件晶粒细小，组织致密；这时压射冲头只做小位移移动。

图3-2 压铸不同阶段压射冲头压力与运动速度变化卧式冷室压铸广泛用于铝合金压铸。

其压铸过程示意图如图3-3。

图3-3 卧室压铸机压铸过程示意图1—浇道；2—型腔；3—金属液浇入口；4—金属液；5—压射冲头；6—动模；7—定模；8—顶杆；9—铸件及涂料3.1.1 卧式压铸长处：①构造简朴，操作程序少，生产效率高，易实现自动化；②金属消耗少；③能量损失少，使用更为广泛。

3.2立式冷室压铸立式冷室压铸机压室和压射机构是处在垂直位置。

其压铸过程示意图如图3-4所示。

由3-4图可以看出，和卧式冷室压铸最大长处是立式冷室压铸多了一种返料冲头。

其工作原理为：开始阶段时，返料冲头8上升将喷嘴口6挡住，然后往压射2中加入适量金属液，其后压射冲头1慢慢向下压入，同步返料冲头8下降，这时金属液从喷嘴压入型腔7，整个压射过程结束。

待金属液凝固后压射冲头1上升，同步在液压驱动下返了冲头上升，并切断余料9，送出压室。

图3-4立式压铸机压铸过程示意图1—压射冲头；2—压室；3—金属液；4—定模；5—动模；6—喷嘴；7—型腔；8—返料冲头；9—余料3.2.1 立式压铸长处：①有余料切断、顶出功能；②空气不易随金属进入压室；③金属液进入型腔通过转折，压力消耗大。

3.3热室压铸热室压铸工作过程如图3-5所示。

当压射冲头3上升时，金属液1通过进口5进入压室4，随着压射冲头下压，液体金属沿着通道6经喷嘴7填充铸型8；冷却后压射冲头回升，多余液体金属回流至压室中，然后打开铸型取出铸件。

热室压铸机特点是生产工序简朴、生产效率高、易实现自动化，金属消耗少、工艺稳定、无氧化杂物、铸件质量好；但由于压室和冲头长时间浸泡在高温金属液中，影响使用寿命，惯用于锌合金压铸。

图3-5 热室压铸机压铸过程示意图1—金属液；2—坩埚；3—压射冲头；4—压室5—进口；6—通道；7—喷嘴；8—铸模图3-6 热室压铸机构造示意图1—金属液；2—坩埚；3—压射冲头；4—压射室；5—进口；6—通道；7—型腔；8—返料冲头3.4压铸机选取实际生产中并不是每台压铸机都能满足压铸各种产品需要，而必要依照详细状况进行选用，普通应从下述两方面进行考虑：（1）按不同品种及批量选取在组织多品种，小批量生产时，普通要选用液压系统简朴，适应性强，可以迅速进行调节压铸机，在组织少品种大量生产时，要选用配各种机械化和自动化控制机构高效率压铸机；对单一品种大量生产铸件可选用专用压铸机。

（2）按铸件构造及工艺参数选取铸件外形尺寸，重量，、壁厚等参数对选用压铸机有重要影响。

铸件重量（涉及浇注系统和溢流槽）不应超过压铸机压定额定容量，但也不能过小，以免导致压铸机功串挥霍。

普通压铸机额定容量可查阐明书。

压铸机均有一定最大和最小型距离，因此压型厚度和铸件高度要有一定限度，如果压铸型厚度或铸件高度太大就也许取不出铸件。

4压力锻造技术新发展压铸件重要缺陷是气孔和疏松，普通不能进行热解决。

为理解决此问题，当前重要有两个途径：一是改进既有设备；二是发展特殊压铸工艺，如真空压铸，充氧压铸等，下面逐个简介。

4.1 真空压铸为了减少或避免压铸过程中气体随金属液高速卷入而使得铸件产气愤孔和疏松，压铸前采用对铸型抽真空压铸最为普遍。

依照压室和型腔内真空度大小又可将真空压铸分为普通真空压铸和高真空压铸。

（1）普通真空压铸即采用机械泵抽空压铸模腔内空气，建立真空后注入金属液压铸办法该办法。

该办法是在动模座和动模座之间用一种密封真空罩连接，然后通过机械泵将整个真空罩中气体抽出。

真空罩如图4-1所示。

图4-1 真空罩安装示意图1—真空罩；2—动模座；3—动模安装板；4—定模安装板；5—压铸模；6—抽气孔；7—弹簧垫衬（2）高真空压铸高真空压铸核心是能在很短时间内获得高真空。

图4-2为吸入式高真空压铸机工作原理图，它采用真空吸入金属液至压室内，然后进行迅速压射，可获得较高压铸真空度。

图4-2 吸入式高真空压铸机工作原理图高真空压铸原理：压铸工作前，先从抽真空管将整个压室和型腔中空气抽出，这个抽真空过程速度一定要尽量快，使得坩埚中金属液和压室产生较大压力差，从而使得坩埚中金属液体沿着升液管进入压室，接着压射冲头开始向右进行压射。

4.1.1 真空压铸法长处①真空压铸法可以消除或减少压铸件内部气孔，提高压铸件机械性能和表面质量，改进镀覆性能；②真空压铸法大大减少型腔反压力，可使用较低比压及锻造性能较差合金，有也许用小机器压铸较大铸件；③可以改进填充条件，可压铸较薄铸件；4.1.2 真空压铸法缺陷①密封构造复杂，制造及安装困难；②真空压铸法若控制不当，压铸效果不明显。

4.2 充氧压铸充氧压铸是将干燥氧气充入压室和压铸模型腔内，以取代其中空气和其她气体。

充氧压铸工艺原理图如图4-3所示。

充氧压铸仅合用于铝合金。

当铝合金液体压入压室和压铸模型腔时与氧气发生化合反映，生成AL2O3，形成均匀分布AL2O3小颗粒（直径在1um如下），从而减少或消除了气孔，提高了铸件致密性。

这些小颗粒分散在铸件中，约占总质量0.1%-0.2%，不影响机械加工。

图4-3 充氧压铸工艺原理4.2.1 充氧压铸特点消除或减少了铸件内部气孔，强度提高了10%、伸长率增长了1.5-2倍，铸件可进行热解决；AL2O3有防腐蚀作用，充氧压铸件可在200-300℃环境中工作；与真空压铸相比，充氧压铸构造简朴、操作以便、投资少。

局限性： 1.必要使用润滑剂或固体粉末脱模；2.氧气置换和除去水分时间稍长；3.锻造合金中Fe和Mn含量要恰当；4.熔液和氧气完全反映下锻造条件优化比较难。

4.3 精、速、密压铸精、速、密压铸（双压射冲头）时采用一种由两个套在一起内外压射冲头。

在开始压射时，两个压射冲头同步迈进；当充填完毕，型腔达到一定压力后，限时开关启动，内压射冲头继续迈进，补充压实铸件。

这种办法基本特性是：1）内浇口较厚，普通为3～5mm；2）充填速度较低，普通为4～6m/s；3）压铸后用内压射冲头补充加压。

此时比压是3500KN～10000KN，内压射冲头行程为50～150mm。