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1、压铸生产工艺知识壓鑄生產工藝知識 一. 壓鑄生產的概念 * 壓鑄(DIE CASTING) 就是將熔融合金在高壓高速條件下充滿金屬模并使其在高壓下凝固冷卻成型的精密鑄造生產. 壓鑄制造出來的工件稱為壓鑄件(DIE CASTINGS),壓鑄件主要特點尺寸公差很小(精密公差0.08,一般公差0.25),精密度高,表面不需經車削加工而只是經過整緣處理(如去批鋒.拋光等)即可用于后工序如靜電噴塗或裝配生產. 二. 壓鑄机(CASTING MACHINE) 壓鑄机 為熱料室壓鑄机,基本結构如圖所示: 所用壓鑄机有兩种型號:L.K.DC-80(3台)L.K.DC-160(4台),机器 制造商:力勁机械厂有
2、限公司(L.K.MACHINERY CO.LTD). *机器的主要工作參數列表如下供參考: 工作參數 DC-80C 机器型號 鎖模刀(lon) 最大射料量(kg) 鑄件次數(shot/hr) 80 1.0 700 160 1.25 500 DC-160C 壓射比壓(kg/c) 模具厚(mm) 模板尺寸(mm) 頂出行程(mm) 75 130*381 480*530 60 140 205*505 672*672 85 壓鑄机基本結构各部分作用; 固定机板-用以固定壓鑄模的靜模(前模)部分; 移動机构-用以固定壓鑄模的動模(后模)部分; 頂出机构-用以頂出壓鑄件; 鎖緊机构-實現在壓射過程中可靠地
3、鎖緊模具; 配電及數顯電源供應顯示溶料溫度壓鑄程序及時間控制等; 操縱台-控制壓鑄操作的系列動作; 射料机构-將合金液推入模具型腔,進行充填成型; 熔料室-將鑄綻熔化為合金液并維持恒溫. *壓鑄机工序流程步驟: 正常所采用的半自動生產操作,每個生產周期是靠開和關安全門來触發下一個局期,其流程可如圖表達: 關門-(頂針退回)鎖模-扣咀前-一速身料-二速射料 回錘 噴(刷)說模劑-頂針頂出/鑽取啤件-開模-離咀 三. 壓鑄用的鋅(Zinc)合金材料 本公司所用皆為鋅3#合金(EZDA 3PRESSURE KIECASTING ALLOY),其化學成份含量及作用如下表(見下頁): 化學成份 鋁(Al
4、) 無素含量(%) 3.9-4.3 作用 能改善沖掣強度及流度,使鋅合金在恰當的熔煉情況下能多次壓鑄重复加工 鎂(Mg) 0.04-0.06 改善因鋅中存在雜質而引起粗鐵的晶粒腐蝕作用,是唯一有意加入合金中的元素 銅(Cc) 0.03 有防上雜質產生的晶粒腐蝕作用并能使合金抗拉強度和硬度增加 其它成份 速度:包括合金熔液的壓射速度和合金熔液對壓鑄的充填速度(單位:m/s). 壓射速度是指壓射沖頭運動的線速度,由机器本身決定,一般在 0.17m/s內變動.充填速度是指熔融触合金在壓射沖頭壓力作用下(一般應在35-45m/s之范圍.)通過內進口(入水口)的線速度,根据流量連續原理,可知充填速度成正
5、比,而与內澆口截面積成反比. 射速利用流量閥控制,速度切換由慢快-高速,最后施以增壓 iv 時間:包括充模時間,持續庇壓時間和冷卻留模時間(單位:s). 充模時間:金屬液自進入模具型腔至充滿所需時間,适當的填模時間為0.010.04s. 注:壓鑄以下鑄件時,填模時間問題小于或等于0.01s:薄鑄件(厚度小于1mm);輕鑄件(重量小于500g);需要進行電鍍加工的鑄件. 充填時間長,充模速度慢有利于排氣,但鑄件表面光洁度較差.充填時間短,充速度高可以獲得光洁度的鑄件,但件的致密度差,組織內部氣孔,蔬松較多,所以要調節選取最佳的充填時間. 持壓時間:即液態金屬充滿型腔到內澆口完全凝固,在沖頭壓力作
6、用下的持續的時間.其作用是使壓射沖頭有足夠時間將壓力傳給未凝固的金屬,使之在壓力狀態下結晶并獲得致密組織的鑄件,一般持壓時間1-4s.持壓時間的長短主要取決于鑄件材質和壁厚,壁厚件持壓時間要長些.持壓不足會造成鑄件內部組織蔬松,甚至形成空洞;而對于細薄鑄件,持壓時間過長并無有效作用. 冷卻時間實際上冷卻從射料一刻巳開始,這里的冷卻時間僅指從壓射終了到型腔打開這一段時間(一般取512s范圍).冷卻時間過短,鑄件出模時間強度尚低可能會引起變形.粘模或開裂,或因為內部氣孔膨脹而使表面起泡;冷卻時間過長則首先影響生產效率并且因為鑄件溫度過低,收縮大而使脫模阻力增大,使顯,出困難等. v 脫模劑:現用鋅
7、合金脫模劑為油脂性水乳化液,原裝脫模劑与水兌(比例約1:200)所得.上脫模劑方式是用噴槍或毛刷上,而噴槍噴較能保証均勻适當的用量. 脫模劑有以下作用: 預防沽模,并能降低鑄件表面粗适度; 避免金屬液直接沖擊模表面,改善模具工作條件; 降低模具尋熱率,保持金屬液面的流動性能,改善合金充模性能,預防鑄件過度劇冷 對活動件部位潤滑作用; 減少鑄件与壓鑄机高溫條件下的磨損,延長模具壽命; 2.鑄件的整理工作: a) 去水口垃圾位:現時生產中常用的方法為手直接寫新及用木棒敲打令其脫离鑄件,這种方法的优缺點如下: 优點:快捷方便 缺點:i.對進水口厚的件或形狀复雜的件不适用 ii.去除不整齊,有机會拉傷
8、料位及易使工作變形. 另外一种方法是用沖模沖擊,操作時應注意上下模調位對正确可靠的行程限制位. 其优點:i.整齊對位准确; ii.可以擊除复雜水口. 缺點為:慢,操作要借助夾具,不方便. b) 清邊除批鋒及鑽孔:采用鋼挫除鑄件的多余批鋒,當批鋒較厚時采用布輪拋光机,未碰穿或不夠深的孔用鑽咀來加工,非圓形則需采用沖模的方法. c) 拋光:對表面有起皮或花紋及夾模線位置用流研磨光是無法消除的,這時必須針對性將夾模線起皮或花紋位置進行拋光.拋光的設備是用布輪拋光机,使用時需先在布輪四周塗上一層工業牛膠,再在牛膠粘上一層合金砂,打磨時就是利用金砂來對鑄件打磨拋光. *注意:事項:拋光質量的好坏与操作工
9、人的熟練程度有很大關系如果力度及手勢不當就极易將鑄件表面特別是線條凸起位磨傷. d ) 磨光及清洗:經過以上工序后,鑄件表面仍殘留的毛刷毛邊表面氣化層,殘留物(合金灰)及油污需進行磨光處理(實際上几乎仍所有件需經過此工序),磨光机設備全稱為螺旋流動研磨机,工作時通過机器的震蕩,使研磨池中的小石子与鑄件產生摩擦從而達到打光滑的效果,一般磨光時間需20-30分鐘左右. *影響磨光效果的因素: i 石塊越細小,磨光效果越好,但生產效率太低; ii 厲磨池需要通入不間斷水流以便磨掉的污物圈水排出不會沉積于鑄件之上 iii 磨光時一次加入的鑄件不可太多,以免件之間碰傷,撞傷及致變形.磨光后的件即行用清水
10、浮洗,浮洗后的件再進行烘爐的溫度150,時間1小時左右,注意溫度不能太亮,防止起泡,造成不應有的次品. 五. 壓鑄模及其對鑄件質量的影響 壓鑄模是壓錛成型的母体,是壓鑄生產及關連的要素,壓鑄模設計,制造的 优劣直接影響著鑄件的質量. 1.壓鑄模基本結构: 壓鑄模由靜模和動模兩部分和組成,兩部分合在一起組成型腔.靜模上設有型腔的進料 道,進料道田入料口從澆口橫澆口及水口組成.型腔的末端是排溢槽(垃圾位).動模上設 有壓鑄件的頂出机构以及合模時的复位机构. 2.壓鑄模對鑄件的質量影響: a) 進水口設計的好坏影響到鑄件表面成型沙孔花紋起泡等; b) 分模面選取直接影響到生產加工的. c) 冷卻通水
11、系統的布置影響到模溫的控制而影響到鑄件的質量; d) 壓鑄模型遣材料的硬度刷度影響到鑄件表面光洁度及批鋒情況; e) 排溢槽排氣位設計的位置大小也直接影響鑄件的外觀質量. 六. 壓鑄件的質量要求及常見缺陷的解決方法 1. 壓鑄件的質素要求: 一般檢查重點為外觀(如造型效果表面光洁度)及記位尺寸,有時根据 客戶要求而增加理化及机械性能(強度)或其他特殊要求. 2. 造成鑄件缺陷的各方面原因錄述: a) 鑄件設計不良:如出模斜度不當就不易脫模.易導致鑄件頂出時變形;另外,鑄件之壁厚應盡可能保持一致,轉角位圓滑過度,否則會使鑄件充填不良,且在厚壁產生縮孔及組蔬松. b) 壓鑄作業工藝參數不适當:如鎖
12、模力射出力不足及射出速度不适當等.或壓鑄溫度不佳時間設定不合理等等. c) 模具不良:如模具精度(尺寸及零件配合)不當.冷卻水道布置及大小不當.分型面設置流道水口之大小位置,排氣道垃圾位之大小及位置開設不當等等. d) (鋅)合金冶煉及原料設置不适當:如溶化保溫未按正常程序,合金鋅錠存放未能及潮防雨,對水口料未妥善處理等等. e) 作業人員的技術能力不夠造的原因等等. 3. 次品与廢品: 壓鑄件的某此缺陷是可以通進其他工藝手段如加工整形可以補救或清 除的,所以有缺陷的次品并不一定就是廢品,壓鑄的件報廢標准要視鑄件的 具体使用技術要求而定. 七. 附件資料 1. 附件-常見鑄件缺陷及其改善對策
13、2. 附件-壓鑄机開机二作指令 附件 常見鑄件缺陷及其改善對策一覽表 缺陷 可能原因 改善對策 模溫過高 起泡或起皮 (表面有光滑的小凸或有小假皮) 金屬熔液卷入氣體過多 充模排氣不暢 鑄件留模時間太短 脫模劑太多,氣化氣体卷入金屬液中 鑄件經磨洗,水洗后烘爐溫度高 靜電焗溫太高(指靜電后起泡的鑄件) 爐料表面沾有水份油污雜物. 型腔排氣不暢 澆口截面積小 壓鑄模具運水系統,保持合适模溫 适當降低打料速度2 在易起泡部位增加垃圾位及排氣位 适當增加冷卻時間 用噴槍控制合适的噴塗量 按工藝要求控制在130-160范圍 靜電工序嚴格按即定工藝參數調溫 按生產要求不充許投入不合格爐料 增大或增加排氣
14、位 增大澆口 氣孔/沙眼 澆口位不當或金屬液導流形式有當,在型 針對性改善模具走水系統 (鑄件撕面上有小孔,表面看不出) 腔里充滿過流 屬設計問題,盡可能從工藝模具上調整 脫模劑太多,氣化氣体卷入金屬液中垃圾 用噴槍控制區合适的噴塗量 位与鑄件連接位過厚 鑄件局部厚,拐角處冷卻條件差 射料壓力和速滑不足 針對性适當減薄 改善鑄件設計或改進模具冷卻運水系統,以增加鑄件過厚處冷卻速度 适當增大射料壓力和速度 料溫或模溫低致金屬熔液流動性差 控制合理的料溫和模溫 改進走水系統使金屬液流動無死角 增大或增加排氣位 适當開大澆口,針對性改善 适當提高打料壓力和速度 控制合理的料溫和模溫 相應改進走水系統
15、 在花紋多的部位增加垃圾位及排氣位 适當提高壓射比壓及射料速度 用噴槍控噴涂控制合适用量 适當改進模具運水系統 缺陷 走水系統致局部走粒不到 (個別位置 型腔排氣不良 充料不足) 澆口面積還小或型腔過深 打料壓力和速度低 模溫或料溫太低 花紋 內澆口截面積過小或位置不當 (鑄件上呈 排溢系統不夠 現不規光滑 壓射比壓過低 條紋) 脫模劑用量太多 冷卻運水開設不當 模具設計不良,如出模斜度不當,頂針分布 針對性改進模具 不合理,冷卻水設置不當等. 變形 鑄件脫模過早,強度不足致變形 适當延長冷卻/留模時間 選擇正确的排放,防止變形 改善冷卻運水布置,調整模溫,便易變形部位冷卻條件得到改善 小心操
16、作,改進沖模,保証效果 加強生產管理,要求輕拿放,不能亂扔亂掉 針對性改善如拋光手勢等 磨光時倒入鑄件要輕放入,且不可一次放太多,減少件之間碰撞 (表面無傷 鑄件脫模后冷卻,排放不當 底的如熱變 模溫過高,夾取鑄件時變形 形,表面有 除水口,垃圾位時變形 傷痕的如冷 取放鑄件過程中損坏變形 變形) 拋光可致變形 磨光可致變形 鑄件本射設計問題如料位過薄 視具体情形加料或設加強筋增固 頂高 模具頂針位料薄強度低 改模從結构上加強 檢查模具運水情況,做修正及适當增長冷卻/留模時間 檢修模具冷卻運水系統,加強易拉凹位的冷卻 同上,控制較低模溫及适當增加冷卻時間 壓錛机調机操作不當如鎖模力不足,射料
17、适當調低射料壓力,增大鎖模力,必要時奐用壓力過大等 固定模与活動模配不完善 鎖模不完全 模具致模元件失效 大机型的壓鑄 1. 修正內模在鑄件部分處形配合 2. 檢討導柱与導套的虛位配合 3. 更換修正頂針,檢修讓塊合情況檢修導柱/導套配合情況及檢查模具表面是否有變形或异物夾持影響密合檢修更換 (頂針位外 模溫過高或留模時間過短所致鑄件 表面凸痕) 出模時強度太短 拉凹 模具冷卻運水分布不合理 (鑄件表面 模溫太高或留模時間過短 凹痕) 批鋒/毛邊 (在鑄件的分型面取鑄件一頂針等處突出的多料) 合金机操作說明 合金壓鑄机是在高溫度壓下工作的.所以需要工模有足夠溫度.壓鑄時有足夠的壓力,對于壓鑄成
18、形溫度壓力(射料)尢為重要.以下几點請各位留意: 1. 射料速度: 射速一般分為兩段.即一速和二速.一速的作用在于將料筒中的空氣排出;二速的作用是填充塑腔,所以一速較慢,二速則較快大約為0.02秒. 2. 模溫: 模具的溫度是保証產品質量的一個重要條件,模溫低會造成產品表面的多种缺陷.如:有冷紋欠料等,所以模具正常情況時應150. 3. 料溫: 合金的同樣溶料溫度也是保証產品及正常壓鑄的條件.溫度控制在420450. 4. 壓力 壓鑄机中一般有兩塊壓力表.一塊是在机的尾端,它反映射料壓力鎖模壓力頂針壓力等.這些都是可以通過按鍵自賦調節的.按鍵上的數字是表示比例數,而不是直接讀的數值.按鍵的調方法如下: 按鍵是由199個數碼進行自由調節,先將射料壓力鍵調:任意一個數.如:AB 這時我們可以在壓力表中讀出一射料壓力.我們在將頂針壓力鍵調至任意一個數如:CD.那提出頂針壓力為CD/AB*YY,其它壓力同樣算法.
