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压铸工艺参数分析

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压铸工艺参数分析

发布日期:2019-01-10 作者:温岭立骅机械有限公司 点击:

二、压铸生产工艺


1、浇注


不管是用机械手浇注或用人工浇注都应注意以下方面:不管是用机械手浇注或用人工浇注都应注意以下方面:


1)舀料时应舀取干净的金属液,即吸取氧化膜下面金属液,不能将氧化皮与金属液一起注入压射室。


2)倒料时勺子应尽量接近压射室的注入口。若从注入口高处浇下,金属液会飞溅,还会氧化和卷入空气,温度也会降低,要绝对避免。


3)浇注温度按铸件的结构、壁厚、合金牌号稍有差别,铝合金一般为620~700℃。在生产薄壁铸件时,温度取上限,厚壁铸件时则可取下限。浇注温度又与型(模)具温度有联系,开始生产时,模温总是偏低,浇注温度可稍微提高;当模温升高后,浇注温度可适当降低。从浇注温度的总体与铸件质量的关系来说,浇注温度高,合金的流动性能好,铸件的表面质量好。但另一个方面,温度高就增加了吸收气体的因素,在充填过程中铸件容易产生气孔和缩孔,对型(模)具的冲刷、粘附及损坏的程度也就加快。浇注温度低对有些合金来说,保温炉中的合金容易出现偏析,造成铸件中的硬质点。但是从整体来说,在不影响铸件质量的原则下,浇注温度一般以低为宜。


4)金属液从舀进料勺起就开始降温,浇入压射室后,温度降得更快,因此保温炉内的合金温度并不能代表浇注温度,更不能说是充填温度,尤其是浇注容量很少时,它的温度损失就更多。所以,合金注入压射室的浇料口后,要立刻进行压射,决不能等待,否则,在压射室内的金属液温度急骤下降,影响填充性能。


5)金属液舀取的量要稳定,尤其是人工舀料时,对于不同重量的产品,准备不同的料勺。一般来说料饼的厚度应控制在15~25mm为妥,这不仅是一个控制最终压力的传递问题,也是控制合金的充填流态问题,它们都是压铸生产中的重要工艺参数,对铸件质量有一定影响。


2、冷凝和开型(模)


合金液充入型腔后就很快地冷却,在填满型腔后的同时就开始凝固,但是开型(模)时间必须等到产品有一定强度,要求在动、定型相对受拉力、不致使铸件变形或损坏时,方能开型(模),因此开型(模)时间应按铸件大小、形状、壁厚不同而异。但如果铸件在模内停留时间过长,温度下降过多,铸件的凝固收缩就越多,造成包型力加大,铸件就难以从型芯上推出,尤其是大而薄、强度不高的铸件,极易造成变形或损坏。开型(模)时间又与型(模)具的温度有关,即与型(模)具的冷却能力有关,特别是当金属液浇注量太多,料饼太厚,冷凝时间太短时,厚实的料饼尚未凝固,开型(模)时料饼部位会爆裂飞溅,造成伤害事故,必须引起注意。


3、顶出和取件


当开型(模)到达终点时,其开关即发出信号,在一般情况下,这个信号由顶出液压缸接受后作推出铸件的动作。当型(模)具设有抽芯液压缸时,这个信号就由抽芯液压缸接受而作抽、插芯动作,当抽、插芯动作完成后,顶出液压缸才接受信号而作推出铸件动作。设计人员按铸件的需要安排了抽、插芯的先后程序,其程序应在压铸生产工艺卡上注明,一般来说这些程序在生产中不可能失常。但这些程序能否正常进行,与顶出液压缸、抽芯液压缸上的限位行程开关的工作状态有关,如果行程开关产生移位或失灵,就会使抽芯的动作程序或行程失常,工作中断,甚至造成型(模)具损坏事故。


适当的顶针推出距离应该是以使该铸件既卸除了包型力,而又不从型(模)具上自然掉下来为宜,以达到操作者能用轻便的工具从型(模)具中取下为目的。开型(模)后到再合型(模)的这一段时间,是压铸生产中仅有的能观察到型(模)具的失常部位而能及时维护的时段,也是维持高产优质的关键环节。


4、比压的控制及其作用


"比压"是单位面积上所受到的压力。在每一次压射中,都是由压力推动冲头,将压射室中的金属液通过内浇口充满型腔,直至压实成形。按照填充加压的程序和作用,把其全过程划分为两部分,即压射比压和增压比压。


(1)压射比压 其是冲头在快速压射中,将压射室中的金属液在设定时间内注入内浇口,直至填满型腔所需要的压力。这个压力的产生,来自于金属液高速通过内浇口时的阻力,压力的大小与内浇口的截面积、充填时间的长短成反比,与充填速度成正比。一般来说,它的比压值在极短的时间内跳跃出现,很难察觉,只有用参数测试仪器进行测试时,才能在屏幕上显示它的大小和变化。


压射比压由充型时的工艺参数以及内浇口面积等参数来确定,它在型(模)具设计中以及选择设备功能时已考虑了这个因素,然而它对铸件的质量确实有很大的影响,为最终压力(增压比压)的实现奠定了基础。


(2)增压比压 在铸件生产中,最终比压就是在当金属液充满型腔后,在金属液尚未凝固前,单位面积所受到的压力。增压比压是指压射液压缸增压后冲头作用在金属液上的最终压力。由于金属液充满型腔后冷却极快,尤其是内浇口部位冷却更快,仅有0.80~2.5。,因此要求增压建压时间必须在0.03~0.04s内完成,这是压铸机压射系统性能的主要指标之一。在铝合金生产中压射比压一般在30MPa 左右,由于压射比压较低,它仅能推动金属液通过内浇口基本充满型腔,形成铸件的基本轮廓,而增压比压却要比压射比压高得多,因此在充满型腔以后的同时,紧接着加上高的比压,会使铸件的外观轮廓更为清晰,金属的内部组织更为细密,使铸件的质量有显著提高。但是这些效果也只有在铸件具有一定壁厚以及在金属充填中没有空气卷入才能实现,因为高比压并不能消除缩孔或气孔,气孔在高比压下只能减少体积,而不能排除气孔,所以,盲目地无原则地采用高比压生产,只会使铸件的飞边增加,型(模)具使用寿命降低,而得不到应有的效果。


5、压射速度的控制及作用


压射速度是指冲头在单位时间内运动的距离,在一般压铸机上的压射系统中设有二级速度,即慢速压射速度和快速压射速度。也有少数压铸机上设有三级速度。即:慢速、较快和快速。每级压射速度都起到不同的作用和效果,应按铸件的需要给予调定。


(1)慢压射速度 慢压射速度是冲头自开始运动起,将压射室中的金属液推向前进,使金属液在压射室中的液面升高注满,直至将金属液送到内浇口之前的前进速度,慢压射速度选择的原则是:


1)使金属液在倒入压射室内到金属液注入内浇口时热量损失为最少。


2)在冲头向前推进中,使金属液不产生翻滚、涌浪现象,卷入气体为最少。


3)防止金属液从浇口中溅出。


(2)快压射速度 快压射速度是在冲头推送金属液将其送入浇口之前的瞬间直至充满型腔为止时的速度。这一级速度的选择原则是:


1)金属液在充满型腔前必须具有良好的流动性。


2)保持金属液能快速有序充满型腔,并把型腔中的气体排出到型腔外。


3)不形成高速的金属流冲刷型腔或型芯,避免粘型(模)现象的产生。这一阶段的速度可按合金种类和铸件结构,在2.5~5m/s间选择,只有极个别的铸件,需超过5m/s的压射速度。压射速度高,铸件外形轮廓的清晰度好,表面质量高。过高的压射速度会使铸件的内部存在气孔、表面层气泡增多,飞边增大,甚至产生型(模)具冲蚀现象;压射速度太低,铸件会出现欠铸或轮廓不清等缺陷。因此压射速度的选择应按铸件所用的合金、结构而区别,在一般情况下均应该从低限向高限逐步的调整,在不影响铸件质量 的前提下,以较低的充填速度为宜。二级速度的高或低,二级速度的起始点的调定,对铸件质量都是极为重要的。


(3)三级速度 设有三级速度的机器较少,其目的在于缓解用二级速度充型中的矛盾,在整个压射过程中,其允许的时间极短,特别是充填速度、充填时间都是有限定的,可调节的范围极少,只有在大型的压铸机上,其压射行程较长时,三级压射才可显示它的优越性。


6、蓄能器压力的控制


1、蓄能器是压铸机储存能量的容器,在正常情况下蓄能器内氮气压力约占75%~80%,液压油压力约占20%~25%。它为机器的各液压缸输送高压工作液,所以蓄能器是机器工作时提供能量的地方,但是它的能量储存是有限的,只有在氮气压力和液压油压力的比例在规定范围内时才能提供所需的工作能量。在正常情况下,每压射一次,蓄能器压力下降值不得超过工作压力的10%,若大于10%时,则为不正常,造成不正常的原因是:


1)氮气压力小于规定范围,需要充入氮气到规定值。


2)蓄能器所供给的液压缸有泄漏,蓄能器内放出的高压油容量超过规定容量,须检查泄漏原因。


应该注意的是:氮气的充入如果超过规定压力时,蓄能器内的氮气所占的容积太多,工作液的容量不够一次压射所需的容量,蓄能器的液压油将会全部泄出,这时蓄能器内的能量已全部耗尽而失去作用。


7、型(模)具的清理


在压铸生产过程中,型(模)具的分型面上、镶块的接逢间、活动部位的配合面上可能产生飞边,它们会影响铸件精度或造成型(模)具事故,甚至人身事故,所以必须每模要清理干净,飞边产生原因如下:


(1)产生在整个型(模)具分型面上的飞边 这是型(模)具分型面不够平整,使型(模)具的分型面没能完全闭合、压铸机锁型(模)力不够、型(模)具安装时分型面不平行、平面不平整、型(模)具刚性不足、型(模)具变形等引起。分型面上的飞边不但影响铸件尺寸,还影响操作环境与安全,故必须及时修整。


(2)固定镶嵌的型芯、活动配合面间的飞边


主要是型(模)具的精度不好,间隙太大造成或磨损等原因而形成飞边。这些飞边如不及时处理,留在接缝间,就会在重复生产铸件的相应部位上形成"缺肉"的缺陷;若留在滑动部位的槽隙内,会卡住、咬伤配合面,甚至使滑动部位卡住,必须及时清理。


(3)溢流槽和排气槽上的飞边 溢流槽的起模斜度小,加工粗糙,而且未设推杆等会使它留在溢流槽内;排气槽表面加工粗糙也会粘附飞边,这些飞边残屑如不清理干净,会影响型(模)具的排气作用,铸件上会产生花纹、冷隔、气孔、气泡等缺陷。


(4)脱型(模)剂和润滑剂的残渣、污垢 脱型(模)剂和润滑剂的残渣、污垢堆积在型腔或排气槽上,会使型腔形状失真或精度失准,在铸件上表现为轮廓不清和尺寸超差;如果留在排气槽中,就会明显降低排气作用,影响铸件外观或产生缺陷。


(5)飞边造成型(模)具表面"凹陷" 型(模)具上的飞边如不每一模及时清理干净,当再次合型(模)时就可能在飞边残留部位留下印痕或凹陷,这些飞边如果在型腔边上离型腔很近时就塌落,使该部位的起模斜度减少,甚至形成倒斜度而使铸件拉毛。如果飞边残留在滑动配合处的分型面上,就会破坏其配合间隙,而使活动部位失常。


除了上述的由于型(模)具制造、操作不当原因而导致产生飞边外,恰当选择压铸工艺参数也是极其重要的,如压射速度、比压、合金液温度、型(模)具温度等等对飞边的产生也有很大的影响,这些工艺参数选用过高均会造成飞边加剧产生。


一般在分型面上的飞边可用喷枪喷出压缩空气来除净,但钻进缝隙的飞边必须用工具铲除,有的飞边已经和型(模)具表面粘合,更需要仔细地铲除。但在铲除飞边时,应保持该型腔表面的平整和光洁度,如果不做到这一点,那么飞边就会增厚或加大,形成恶性循环。清理型(模)具必须以不伤害型(模)面为前提,这对用气枪吹飞边也好,用工具铲除也好,都是一样,切忌用淬硬的铲子去除,这样极易损坏型(模)具。


8、离型(脱模)剂、润滑剂的喷涂


使用离型(脱模)剂的目的在于型腔、型芯表面形成一层极薄的非金属膜而有利于铸件离型(脱模),而这层薄膜的形成是有一定条件的,即型具的表面须有适当的温度,而且离型(脱模)剂必须是细雾状的,如果离型(脱模)剂是液滴或是水珠,那么它们接触型(模)具表面后就会形成高压气泡而反弹,不能粘附在型(模)面上。离型(脱模)剂的使用量尽可能少而且要喷涂均匀,达到铸件能够顺利脱模即可。把离型(脱模)剂用于冷却型(模)具是不合理的,离型(脱模)剂用量太多时,会造成铸件产生疏松、夹渣、花斑、气泡、气孔等缺陷。


润滑剂是用于滑动机构的零件上,如活动型芯、嵌块、推杆、复位杆、导柱、滑块等表面,以减少它们与相对件的机械摩擦,它不像离型(模)剂那样每次生产都要涂,用量太多也会影响铸件的质量。防粘剂(顶针油)只能用于推杆以及容易产生粘型(模)的部位,它的用量必须严格控制,用量过多会在铸件上留下明显的花斑或疏松而造成次品,其用量必须控制到最少为宜。


冲头润滑剂的使用,对冲头的寿命、铸件的质量至关重要。使用冲头润滑剂的目的在于减少冲头和压射室的机械摩擦,因为冲头和压射室是压铸生产中热量最集中,条件最恶劣,而且直接影响压射效能的关键部位,它既不能稍有阻塞,也不能润滑过量,过量的或是不恰当的润滑剂会污染合金,产生大量的气体而导致铸件产生缺陷。因此,只要在冲头送出料饼时适当地给以喷涂,在冲头返回后,对压射室给予清理,并在冲头上给予均匀涂上冲头润滑剂。一般压射室中是不需要有润滑,更不允许有过


9、型(模)具的预热


预热型(模)具的目的是防止型(模)具受热冲击造成的开裂,减少由于型(模)具温度而使铸件激冷而包型力增大,导致推杆、型芯的损坏。在生产铝铸件时,其型芯、型腔的表面预热温度一般为150~210℃。


预热时要尽量使型(模)具各部分慢慢地均匀升温,特别对细长凸出部分、棱角部分很容易过热。预热前应对型(模)具清理干净,在型芯、推杆上不能涂润滑油,因为这些油脂在过热时,不但会结垢,还会对型(模)具表面起腐蚀作用。型(模)具预热是压铸生产前的最后准备工作,因此只有确认已做好所有其他准备工作后,才能预热型(模)具。预热后要检查各活动部位的情况,注意活动型芯、推杆、滑块等不得有卡模现象。


10、型(模)具温度、压铸周期和冷却水量控制


型(模)具温度、压铸周期和冷却水量有直接关系,一般来说,周期时间长,型(模)温低;周期时间短,模温高。冷却水量大,型(模)温低;水量小,模温高。型(模)温太低容易产生欠铸、缺肉、冷隔、花纹、收缩、裂缝等缺陷;而型(模)温太高,冷凝速度就慢,易产生缩孔、气孔、针孔、热积、热裂纹和粘模等现象。铝(模)具温度的控制范围为210~280℃,这里所指的型(模)具工作温度,也就是清理,喷涂离型(模)剂后,合型(模)前的型(模)具温度。而且温度测量点应选择在有代表性的固定的一点上,因为在开型(模)取件后,型(模)具温度就开始下降,测温时间不同,所测得的温度也不一样。虽然型(模)具设计时,为了使其温度分布均匀,设有冷却通道和溢流槽,但整体来说,总是有温差不平衡现象,所测量点选择不一致,所测得的温度也会不一样。型(模)具温度是影响铸件质量的工艺参数之一,要控制型(模)具温度首先要稳定压铸周期时间,其次是在所生产铸件的表面质量上判别型(模)具的温度场分布,然后调节冷却水道的通水量,使之符合生产优质铸件的条件。此外,在中断作业时,不要忘记关掉冷却水。


11、冲头与压射室


压铸机的冲头与压射室的中心线同轴度误差必须在规定值之内,如果超差,压射时阻力增大,难以得到应有的冲头速度和压射压力,铸件的质量当然会下降;同时还会发生冲头和压射室卡住、配合面磨损、缩短冲头或压射室的寿命。在安装和使用中应注意以下几点:


1)冲头和压射室在不预热时,两者的间隙一般为0.12~0.17mm,如不预热,生产时会产生卡住或飞溅伤人事故,所以生产前一定要在合型(模)状态下,往压射室中倒入适量的合金熔液,在压射室内停留一定时间后等到凝固时才能开型(模)取出,这样反复2~3次,其间隙会缩小到正常值,然后才能转入正常运转。


2)冲头内部在生产中必须有水进行冷却。一般情况下,在压射前的瞬间,其表面温度在80℃以下,过热会产生卡住现象。冷却水应是从冲头连接杆中间的铜管孔中流入,从管的外壁流出,这样才能达到充分冷却的效果。如果流道反向,冷却效果就差,冲头温度就会升高,冲头与压射室的间隙就会变小,致使冲头加快磨损,甚至出现卡住现象,因此,在装冷却水管时,必须认准进出水的方向。


3)冲头的润滑来自冲头润滑装置,其润滑量必须小心控制,一般每压射一次其润滑量只需2~4滴,过多的润滑油会造成铝液中含气增加,影响铸件的质量。


12、浇口套


浇口套在型(模)具上虽然不是一个成形的零件,但它却是一个影响压铸生产能否正常进行、决定压铸生产质量的关键零件,如果浇口套的尺寸精度、装配以及在型(模)具安装中出现误差将会使冲头的压射速度和压力受损失,也会使冲头的使用寿命下降。在一般情况下,由于型(模)具安装中不可能使浇口套与压射室完全同轴,因此浇口套的内径大于0.04~0.06mm,以弥补两者的孔位的错位面造成冲头的阻塞。在使用和安装中应注意以下几点:


1)在安装型(模)具前应检查浇口套内孔的尺寸和表面粗糙度,孔口(包括肩台孔口)应无磕碰和磨损。


2)安装型(模)具中检查压射室的尺寸和表面粗糙。安装后应用冲头从分型面处放入孔内,试探在与压射室的交接处是否有阻塞感觉。


3)每一次生产时,必须对浇口套内孔进行清理吹气,如发现生产中飞边太大或冲头回程时有卡住现象,应查明原因及时处理。


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