压力铸造详解
压力铸造的基本概念和过程
压力铸造的基本概念和过程压铸的过程压力铸造是将熔融金属在高的压力下，以高的速度填充入模具型腔内，并使金属在这一压力下凝固而形成铸件的过程。
通常所采用的压力为200-2000公斤/c㎡，填充时的初始速度(称为内浇口速度)为15-70米/秒，填充过程在0.01-0.2秒的时间内即告完成。
压铸的填充过程受许多因素的影响，如:压力、速度、温度、熔融金属的性质以及填充特性等等。
在压铸全过程的始终，熔融金属总是被压力所推动，而填充结束时，熔融金属仍然是在压力的作用下凝固的。
压力的存在，是这种铸造过程区别于其他铸造方法的主要特征。
也正因为压力的缘故，便产生了对速度、温度、型腔中气体以及一系列的填充特性的影响。
所以，在压铸填充过程中，对压力的变化应有一个总体的概念。
压铸填充过程中，压射冲头移动的情况和压力的变化如图1-1所示，以卧式冷压室压铸为例。
图中每一阶段的左图表示压射的过程，右下图为对应的压射冲头位移曲线，右上图为每一位移阶段时相应的压力增升值。
图1-1(a)为起始阶段，熔融金属浇入压室内，准备压射。
图1-1 (b)为阶段1,压射冲头以慢的速度移过浇料口，熔融金属受到推动，但冲头的移动慢而冲力不大，.故金属不会从浇料口处溅出。
这时推动金属的压力为Po，其作用为克服压射缸内活塞移动时的总摩擦力、冲头与压室之间的摩擦力。
冲头越过浇料口的这段距离为S1即为慢速封口阶段。
图1-1压铸填充过程各个阶段P-压射压力；S-压射冲头移动距离t-时间图1-1（C）为阶段2，压射冲头以一定的速度（比阶段1的速度度略快)移动，与这一速度相应的压力增升值达到Pl，熔融金属充满压室的前端和浇道并堆聚于内浇口前沿，但因速度不大，故金属在流动时，浇道中包卷气体只在一个较小的限度以内。
冲头在这一阶段所移动的距离为S2，是为金属堆聚阶段。
在这一阶段的最后瞬间，亦即金属到达内浇口时，由于内浇口的截面在浇口系统(包括压室)各部分的截面中总是最小的，故该处阻力最大，压射压力便因此而增升，其增升值即为达到足以突破内浇口处的阻力为止。
压力铸造工艺介绍
卧式压铸机
热压室压铸机
3.压铸工艺三大要素 3.2.1 卧式压铸机工作原理
3.压铸工艺三大要素 3.2.2 立式压铸机工作原理
640~680℃
200℃左右 900~980℃
1. 密度低，比强度高 2. 流动性好 3. 减震性、磁屏蔽性能好
1.熔点低，流动性好，收缩小 2.可塑性好 3.铸件表面光滑，易做各种表面处理
因熔点高，模具寿命低，应减少使用
3.2 压铸机 3.压铸工艺三大要素
压铸机一般分为冷压室压铸机和热压室压铸机两大类。 冷压室压铸机按其压室结构和布置方式分为卧式压铸机和立式压铸机两种。
3.1 压铸合金
压铸合金应具备的特性： 易于压铸：流动性、收缩性、出模性等尽可能满足压铸的要求。 机械性能：强度、延伸性、脆性等满足产品的设计要求。 机械加工性：易于加工及加工表面的质量能达到产品设计的要求。 表面处理性：抛光、电镀、喷漆、氧化等要求能达到产品设计的要求。 抗腐蚀性：产品在最终的使用环境下具有一定的抗腐蚀性。
4.1 压铸各阶段4.压铸工艺的工艺参数
t1：金属液在压室中未承受压力的时间 t2：金属液于压室中在压射冲头的作用下，通过内 浇口充填型腔的时间 t3：充填刚刚结束时的瞬间 t4.压铸工艺的工艺参数
4.2 工艺参数的选4择.压铸工艺的工艺参数
影响充型的主要因素包括：压力、速度、温度、时间，而各个因素是相互影响和制约的。调整某一 因素，其他因素也会随之变化，因此需对这些工艺参数进行正确选择和调整才能保证生产。
2.1 定义
4.2 压力铸造
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二、压铸机工作原理
1. 热室压铸机 热室压铸机的特点： 热室压铸机的特点： （1）生产工序简单，生产效率高，容易实现自动化； ）生产工序简单，生产效率高，容易实现自动化； （2）金属液消耗少，工艺稳定； ）金属液消耗少，工艺稳定； （3）压人型腔的金属液干净、无氧化夹杂，铸件质 ）压人型腔的金属液干净、无氧化夹杂， 量好。 量好。 （4）压室、压射活塞长期浸在金属液中，影响使用 ）压室、压射活塞长期浸在金属液中， 寿命，并会增加金属液的含铁量。 寿命，并会增加金属液的含铁量。 热室压铸机的应用：多用在压铸低熔点金属，如锌、 热室压铸机的应用：多用在压铸低熔点金属，如锌、 锡等。 铅、锡等。但也有用于压铸镁铝铸件
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二、压铸机工作原理
压铸机分两大类： 压铸机分两大类：热室压铸机和冷室压铸机
图4.3 热室压铸机的丁作原理 1－浇口；2—－动模；3—定模；4—浇注缸；5—压 射活塞；6—压室；7—保压浇壶；8—坩埚；9—加热 炉；10—通道；ll—压铸机；12—喷嘴
压射活塞5上升时， 压射活塞 上升时，液态金 上升时 属通过进口进入压室内。 属通过进口进入压室内。动 和定模3合型后 模2和定模 合型后，在压射 和定模 合型后， 活塞5下压时 下压时， 活塞 下压时，液态金属沿 通道经喷嘴12充填压铸型 充填压铸型， 通道经喷嘴 充填压铸型， 冷却凝固成形后， 冷却凝固成形后，开型取出 铸件
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第一节 压力铸造
各种压铸合金的浇注温度可根据下表选择：
合金 锌合金 铸件壁厚3mm 420~440 430~450 铸件壁厚>3mm 410~430 420~440 结构简单 结构复杂 结构简单 结构复杂
含硅的
铝合金 含铜的 含镁的
610~650
620~650 640~680
640~700
640~720 660~700
三、压铸种类及工艺 （一）压铸种类
1.压力和速度的选择 1)压射比压 压射比压的选择，应根据不同合金和铸件结构 特性确定，可根据下表经验数据进行选择。
合金 锌合金 铝合金 铝镁合金 镁合金 铸件壁厚3mm 30 25 30 30 40 35 40 40 铸件壁厚>3mm 50 45 50 50 60 60 65 80 结构简单 结构复杂 结构简单 结构复杂
IT11~IT13
Ra=3.2~0.8m
2)铸件的尺寸精度和表面光洁度很高。 3)铸件的强度和表面硬度较高，但伸长率较低。 4)可以压铸形状复杂的薄壁铸件。 5)生产率极高。 6)由于精度高，可简化装配操作；同时便于采用 嵌铸工艺生产复杂铸件。 7)易出现气孔，故一般压铸件不进行热处理和机 加工。 8)压铸型使用寿命短，一般用于有色金属压铸。 9)压铸只适用于大批量生产。 录像
铜合金
30
70
80
90
2)充填速度 对充填速度的选择，一般对于厚壁或内部质量 要求较高的铸件，应选择较低的充填速度和高的增 压压力；对于薄壁或表面质量要求高的铸件以及复 杂的铸件，应选择较高的比压和高的充填速度。可 根据下表经验数据进行选择。
合金 锌合金、铜合金 简单厚壁铸件 一般铸件 复杂薄壁铸件 10~15 15 15~20
录像 演示
压力铸造
将熔融或半熔融的金属以高速压射入金属铸型内，并在 压力下结晶的铸造方法
01 ห้องสมุดไป่ตู้述
03 工艺流程
目录
02 特点 04 应用
压力铸造是指将熔融或半熔融的金属以高速压射入金属铸型内，并在压力下结晶的铸造方法，简称压铸。常 用压射压力为30～70MPa，充填速度约为0.5～50 m/s，充填时间为0.01～0.2 s。
近些年来，高科技已应用于压铸领域．如采用三级压射机构控制压力、压射速度和型内气体。发展特殊压铸 工艺(如真空压铸、定向引气压铸、充氧压铸等)和应用计算机控制技术，有效地清除气孔，提高铸件致密度，同 时研制新型模具材料和热处理新工艺来延长压型寿命，使黑色金属压铸有了一定进展。
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简述
压力铸造是一种将液态或半固态金属或合金，或含有增强物相的液态金属或合金，在高压下以较高的速度填 充入压铸型的型腔内，并使金属或合金在压力下凝固形成铸件的铸造方法。压铸时常用的压力为4～500MPa，金 属充填速度为0.5—120m/s。因此，高压、高速是压铸法与其他铸造方法的根本区别，也是重要特点。1838年美 国人首次用压力铸造法生产印报的铅字，次年出现压力铸造专利。19世纪60年代以后，压力铸造法得到很大的发 展，不仅能生产锡铅合金压铸件、锌合金压铸件，也能生产铝合金、铜合金和镁合金压铸件。20世纪30年代后又 进行了钢铁压力铸造法的试验。
压力铸造的原理主要是金属液的压射成形原理。通常设定铸造条件是通过压铸机上速度、压力，以及速度的 切换位置来调整的，其他的在压铸型行进行选择。
特点
1、压力铸造的优点 1)生产率高，易于实现机械化和自动化，可以生产形状复杂的薄壁铸件。压铸锌合金最小壁厚仅为0.3mm， 压铸铝合金最小壁厚约为0.5mm，最小铸出孔径为0.7mm。 2)铸件尺寸精度高，表面粗糙度值小。压铸件尺寸公差等级可达CT3～CT6，表面粗糙度一般为Ra0.8～ 3.2μm。 3)压铸件中可嵌铸零件，既节省贵重材料和机加工工时，也替代了部件的装配过程，可以省去装配工序，简 化制造工艺。 2、压力铸造的缺点 1)压铸时液体金属充填速度高，型腔内气体难以完全排除，铸件易出现气孔和裂纹及氧化灾杂物等缺陷，压 铸件通常不能进行热处理。 2)压铸模的结构复杂、制造周期长，成本较高，不适合小批量铸件生产。 3)压铸机造价高、投资大，受到压铸机锁模力及装模尺寸的限制，不适宜生产大型压铸件。
压力铸造技术知识概述
压力铸造技术知识概述1 概述压力铸造（简称压铸）的实质是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。
1.1 压铸特点压和高速充填压铸型是压铸的两大特点。
它常用的压射比压是从几千至几万kPa，甚至高达2×105kPa。
充填速度约在10~50m／s，有些时候甚至可达100m／s 以上。
充填时间很短，一般在0.01~0.2s范围内。
与其它铸造方法相比，压铸有以下三方面优点：1. 产品质量好铸件尺寸精度高，一般相当于6~7级，甚至可达4级；表面光洁度好，一般相当于5~8级；强度和硬度较高，强度一般比砂型铸造提高25~30％，但延伸率降低约70％；尺寸稳定，互换性好；可压铸薄壁复杂的铸件。
例如，当前锌合金压铸件最小壁厚可达0.3mm；铝合金铸件可达0.5mm；最小铸出孔径为 0.7mm；最小螺距为0.75mm。
2.生产效率高机器生产率高，例如国产JⅢ3型卧式冷空压铸机平均八小时可压铸600～700次，小型热室压铸机平均每八小时可压铸3000~7000次；压铸型寿命长，一付压铸型，压铸钟合金，寿命可达几十万次，甚至上百万次；易实现机械化和自动化。
3.经济效果优良由于压铸件尺寸精确，表泛光洁等优点。
一般不再进行机械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金属利用率，又减少了大量的加工设备和工时；铸件价格便易；可以采用组合压铸以其他金属或非金属材料。
既节省装配工时又节省金属。
压铸虽然有许多优点，但也有一些缺点，尚待解决。
如： 1. 压铸时由于液态金属充填型腔速度高，流态不稳定，故采用一般压铸法，铸件易产生气孔，不能进行热处理；2. 对内凹复杂的铸件，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）不宜小批量生产，其主要原因是压铸型制造成本高，压铸机生产效率高，小批量生产不经济。
1.2 压铸应用范围及发展趋势压铸是最先进的金属成型方法之一，是实现少切屑，无切屑的有效途径，应用很广，发展很快。
特种铸造之压力铸造
真空压铸镁合金
真空压铸铝件
4.1 铸造在压力下成形特征
但是在此机器上装斜和维护铸型比较麻烦，生产效率较 前两种冷压室压铸机低。
4.1.2 压铸时金属流的特征
压力铸造过程的主要特征就是金属在高压作用下的高速填充型腔。 因此欲掌握压铸件成型实质，主要就应了解压力铸造时金属充型过程中 的所受压力变化，充型时金属的流动形态，以便采取合适的技术措施， 充分运用压铸时金属充型特殊现象的有利方面，避免和克服此现象可能 带来的负面影响，高效地制造出质量符合要求的压铸件。
的致密度。此一增大的压力值一直保持到型内铸件完全凝固。
最终的压力值可为50~500MPa。
2、压铸时金属填充型腔的形态——理论假设
A 弗洛梅尔（Frommer）理论
Frommer 1932
1 当金属流经浇口进入型腔后，仍 保持浇口的断面直向型腔远端的对面型 壁射去；
2 待到达对面型壁厚，在此处的型 腔中聚积，消失了冲击力后，沿型壁在 整个型腔断面上反向移动。型腔中的空 气和随金属六进入型腔的空气依靠金属 液充型时的压力挤出型外： 如果浇口横截面积较小（浇口截面积 f/型腔截面积F>(1/3~1/4)）反向流动平 稳，金属液以小的旋转涡流形式移动； 如果浇口截面积较大（f/F<1/3），则 液流速度高，返回流回呈现为强烈的涡 状紊流。
在后续进入型腔金属的补充 下，沿型腔整个断面向正对 浇口的另一端型腔填充，直 至充满型腔。
压力铸造的概念
压力铸造的概念压力铸造是一种高效的金属加工技术，通过在金属熔融状态下施加高压力，迫使熔融金属进入铸型腔，形成所需的零件或产品。
相对于传统的重力铸造，压力铸造具有许多优势，例如制造精度高、尺寸稳定性好、表面光洁度高等。
压力铸造的工艺过程主要包括模具设计、模具制造、材料预处理、注射及冷却等几个关键环节。
首先，需要根据产品的形状、尺寸和要求来设计模具。
模具的设计要考虑到产品的形状复杂性、冷却系统和脱模方式等因素。
然后，根据模具设计来制造模具。
模具通常由两个或多个零部件组成，其中包括模具壳体、注射系统和冷却系统等。
在开始压力铸造之前，需要对金属材料进行预处理。
预处理包括熔炼金属、净化金属、合金化调整以及调节金属温度等步骤。
这些预处理步骤可以保证金属在注射过程中具有较好的流动性和冷却性能。
在金属预处理完成后，可以开始注射过程。
注射过程通过在高温下将金属注入到模具腔中来实现。
注射过程分为两个阶段：注射和填充。
在注射阶段，将金属材料加热至液态，并通过柱塞或活塞等装置将金属材料注入模具腔中。
填充阶段是指金属材料在模具腔中充满过程，在该阶段需要克服金属表面张力和黏度的阻力，确保金属材料填充整个模具腔。
注射完成后，金属材料会在模具中冷却和凝固。
冷却速度对于金属的组织和性能具有重要影响。
因此，通常会在模具中设置冷却系统以控制冷却速度。
一般来说，冷却时间越短，金属晶粒越细，力学性能越好。
最后，完成冷却的金属零件可以脱模并进行后续的处理。
脱模是指将冷却凝固的金属零件与模具分离的过程。
脱模可以通过机械力、气体压力或抽真空等方式来实现。
脱模之后，还可以进行除毛刺、清洁和表面处理等工艺，以达到最终产品的质量要求。
总的来说，压力铸造是一种重要的金属成形技术，具有高效、高精度和高表面质量等优势。
随着科技的进步和工艺的改进，压力铸造在汽车、航空航天、通讯设备等各个领域得到广泛应用，并在产品的设计和制造过程中发挥重要作用。
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2.3 压铸应用范围和注意点 ① 压铸是实现少无切削加工的精密铸造技术，在汽车、 航空、仪表、 国防等工业部门广泛用于非铁金属的小型、 薄壁、形状复杂件的大批量生产。 ② 铸件壁厚均匀，以3-4mm的壁厚为宜，最大壁厚应小 于8mm，以防止缩孔、缩松等缺陷。 ③ 铸件不宜进行热处理或在高温下工作，以免铸件内气 孔中的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 造受冲击的零件。 ⑤ 铸件应尽量避免机械加工，以防内部孔洞外漏。
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 立式压铸优点： ①有余料切断、顶出功能； ②空气不易随金属进入压室； ③金属液进入型腔经过转折，压力消耗大。 3.3热室压铸 热室压铸的工作过程如图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，多余的液体金属回流至压室中，然后打开铸型取出铸 件。
3.压力铸造的种类
根据压力机的不同，压力铸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。冷室压铸机的压室与保温坩埚炉是分开的，压铸时从保 温坩埚中舀取金属液倒入压铸机上的压室后进行压射。而热 室压铸机的压室和保温坩埚连成一体。 3.1卧式冷室压铸 卧式压铸机的压室和压射机构处于水平位置。其工作原 理及过程如图3-1所示。
第Ⅳ阶段为增压阶段，该阶段主要是压射正在凝固的金属 液，是形成的铸件晶粒细小，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的压力与运动速度的变化
卧式冷室压铸广泛用于铝合金的压铸。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
2.压铸特点和应用范围
2.1 压铸工艺过程 压铸所用的压力一般为30~70MPa，充型速度可达5~100m/s， 充型时间为0.05~0.2s。金属的压力铸造广泛用于汽车、冶金、 机电、建材等行业。目前90%的镁铸件和60%的铝铸件都采用压 力铸造成型。 金属液在高压下以高速填充铸型，并在压力下冷却，是压铸 区别于其他铸造工艺的重要特征。 压力铸造的主要工序可分为：合型、压射、顶出三个阶段。 压铸机的主要结构简图如图2-1所示。
压力铸造
1.引言
2.压铸特点和应用范围
3.压力铸造的种类
4.我国压力铸造业的现状
1.引言
1.1 压力铸造技术的起源 压力铸造技术最早用于泥制备青铜生活器具、钱币等，后 来发展了金属型制备简单的武器，如青铜箭头。金属型的大量 使用在印刷机械中出现制备铅字以后，国外在1872年发明了世 界上第一台最简单的手动小型压铸机，并于1920年制造出了冷 室压铸机，1927年发明了立式冷室压铸机。 1.2 压力铸造 压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种先进的少、 无切削特种铸造方法。它所获得的铸件表面粗糙度通常可达 Ra1.6～Ra25，尺寸精度高(可达2～5级)，机械性能好，生产 效率高，是一种精密成型工艺。
（ ）浇注 a)浇注
（b） （ 冲头前进 -压射开始 b） 冲头前进 -压射开始
(c)压射室充满
Hale Waihona Puke （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，冲头前进、压射开始，压射室充满，压射完 毕等工序。这些过程又可分为慢速压射（封孔）、一级快速压射 （填充）、二级快速压射、增压等几个阶段。在压铸过程中，冲 头所受的压力与速度变化如图3-2所示。多级压射的主要目的是减 少压铸过程中气体的卷入，提高压铸件的致密性和质量。 由3-2图可以看出在第Ⅰ阶段速度较慢，这个阶段主要是封孔 阶段，除了封住浇注孔外还可以将压室里的气体排出；该阶段的 压力主要是抵抗压射冲头和压实还有压射冲头和活塞之间的摩擦 力。第Ⅱ阶段是一级快速压射阶段，该阶段主要是填充阶段，速 度较快，由于金属液还没有进入到型腔中，因此，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，主 要是由于金属液在浇注口突然改变流动方向，冲头受金属液回流 导致压力升高。第Ⅲ阶段为二级快速压射阶段，该阶段主要是将 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。
图2-1 压铸机主要结构简图 1-拉杆；2-合模座；3-动模座；4-定模座；5-压铸模
2.2 压铸的特点 （1）优点 ① 生产率高，压铸机没小时可压铸50～150次，甚至有 的可达500次；便于实现自动化或半自动化； ② 铸件的尺寸精度高，标准公差可达IT8～11；表面粗 糙度低，Ra=0.8～3.2,可直接铸造出螺纹； ③ 由于在压力下凝固，且速度快，因此，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）缺点 ① 压铸时由于液态金属填充速度高，液态不稳定，故采 用一般压铸法时，铸件易产生气孔，不能进行热处理； ② 对内凹复杂的铸件，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 不宜小批量生产，其主要原因是压铸型制造成本高， 压铸机生产效率高，小批量生产不经济。
3.1.1 卧式压铸优点： ①结构简单，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 立式冷室压铸机的压室和压射机构是处于垂直位置的。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的优点是立式冷 室压铸多了一个返料冲头。其工作原理为：开始阶段时，返了 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，同时返料冲头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，同时在液压驱动下返了冲头上升，并切断余 料9，送出压室。