铜合金压铸工艺介绍

来源:金属热处理标准应用手册作者:郭海祥

铜合金压铸加工的定义:把压铸铜合金、压铸模具和压铸机这三个压铸出产要素有机地组合和运用的过程。铜合金压铸由压铸模温机将铜合金溶液注入到压铸模具中,冷却成型后即可取出铜合金压铸件。

  铜合金压铸加工:见图1

铜合金压铸工艺介绍

图1:铜合金压铸加工

  对铜合金压铸加工材料的要求:

  1、热温度不高时具有较好的流动性,便于充填复杂型腔,以获得表面质量良好的铸件。

  2、线收缩率和裂纹倾向性小,以免铸件产生裂纹,并可提高铸件尺寸精度。

  3、结晶温度范围小,避免产生缩孔和缩松,提高铸件质量。

  4、具有必定的高温强度,以避免推出铸件时产生变形或碎裂。

  5、在常温下有较高的强度,以适应大型薄壁复杂铸件出产的需要。

  6、与金属型腔彼此之间物理-化学作用的倾向性小,以减少粘膜和彼此合金化。

  7、具有良好的加工功能和必定的抗腐蚀性。

  铜合金压铸加工的方法:压射比压和压射速度、浇注温度和压型温度。

  1、压射比压和压射速度

  压射比压的选择,应根据不同合金和铸件结构特性确定;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,应选择较高的比例和高的充填速度。

  2、压铸温度

  压铸温度是指从压定进入型腔时液态金属的平均温度,由于对压室内的液态金属温度测量不方便,一般用保温炉内的温度表示。

  压铸温度过高,收缩大,使铸件容易产生裂纹、晶粒粒大、还能造成粘型;压铸源度过低,易产生冷隔、表面花纹和浇不足等缺陷。因此压铸温度应与压力、压铸模具温度及充填速度同时考虑。

  3、压铸模具温度

  连续生产中,压铸模具温度往往会升高,尤其是压铸高熔点合金,升高很快。温度过高除使液态金属产生粘型外,铸件冷却缓慢,使晶粒粗大。因此在压铸模具温度过高时,应采用冷却措施。一般的冷却方法是使用压缩空气、水或化学介质进行冷却。不过随着压铸工艺的不断改进,目前已有铜合金压铸厂家开始使用压铸模温机来给铜合金压铸模具进行控温。使用铜合金压铸模温机的优点:1)在压铸工艺的开始阶段,压铸模温机可以提前为压铸模具进行预热。不仅可以减少压铸前的准备时间,而且还能够大大降低压铸件的废品率。2)压铸模温机使用导热油对压铸模具进行加热、冷却,可以大大提高压铸模具的使用寿命。由于压铸模温机可以将导热油的温度控制到正负1度,这样可以避免因使用冷却水直接冷却模具,出现局部温差过大,导致模具开裂。3)使用多回路压铸模温机以实现压铸模具不同位置的独立控温。

  铜压铸加工的优势:

  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。

  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。

  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。

  铜合金压铸加工的缺点:

  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。

  铜合金压铸加工的缺陷和解决措施:>>

  一、压铸件表面经常有霉点,严重影响铸件的外观质量,主要是脱模剂造成。目前,市面上大大小小生产脱模剂的厂家有一大批,,其中不少厂质量存在各种问题,最主要的就是对压铸件会产生腐蚀作用。一般压铸件厂不太注意,压铸件时间放得长一些,表面就会有白斑(霜状、去掉后呈黑色))出现,实际上已产生腐蚀。主要是脱模剂中有会产生腐蚀作用的成分。所以选择脱模剂一定不要只追求价格低,要讲性价比。

  脱模剂一般不会渗透到压铸件里面。但劣质脱模剂会对压铸件表面产生腐蚀作用,而且会向内部渗透;另外,脱模剂发气量大的话,会卷入压铸件里面形成气孔。如果使用脱模膏之类的涂料不当时,会产生夹渣等缺陷。

  二、压铸件在抛丸后经常出现表面起皮现象,一般由如下一些原因造成:1、模具或压射室(熔杯)未清理干净;2、压射压力不够,(还需注意压射时动模有否退让现象);3、浇注系统开设有点问题,合金液进入型腔有紊流现象;4、模温问题等;5、压射时金属液飞溅严重。

  三、锌合金电镀起泡。电镀不良可由电镀工艺和压铸件表面质量等因素引起。压铸件应保证表面质量良好,不能有疏松、裂纹、气孔、气泡、缩孔、冷纹、针孔等缺陷,否则电镀后铸件表面易起泡,电镀层与基体脱离。电镀前进行研磨及抛光时,注意不要研磨过度。因为压铸件在凝固过程中,表面因急冷而形成一层致密的冷硬层,而内部组织则可能有气孔、缩孔等缺陷。研磨时不要磨去这个良好的表层,否则电镀时会出现麻点、气泡等。另外,抛光轮不要压得太紧过热,防止研磨剂与产品粘连,造成产品电镀不良。

  四、压铸件内有气孔产生,产生原因:1、金属流动方向不正确,与铸件型腔发生正面冲击,产生涡流,将空气包围,产生气泡;2、内浇口太小,金属流速太大在空气未排除前,过早的堵住了排气孔,使气体留在了铸件内;3、型腔太深,通风排气困难;4、排气系统设计不合理,排气困难调整方法;1、修正分流锥大小及形状,防止造成与金属流对型腔的正面冲击;2、适当加大内浇口;3、改进模具设计;4、合理设计排气槽,增加空气穴。

  五、压铸过程中金属液往外溅,产生原因:1、动定模间合模不严密,间隙较大;2、锁模力不够;3、压铸机动,定模安装板不平行;4、支板跨度大。压射力致使套板变形。产生喷料。调整方法:1、重新安装模具;2、加大锁模力;3、调整压铸机,使动,定模安装板相互保持平行;4、在动模上增加支板,增加套板的刚度。

  铜合金压铸加工质量与模具的关系:

  1、模具结构要合理,模具零件的结构也要合理。

  从强度的观点来看,把模具零件设计成整体的好,坚固耐用,在使用中不易损坏,不易变形。但是如果压铸件形状复杂,模具零件也复杂,会使模具加工困难,加工的精度不高。若把模具零件做成组合式,则加工大为简化,易获得高的加工精度,进而可获得高质量的压铸件。

  2、型腔数的决定

  决定型腔数,要考虑设备能力,模具加工的难易,生产批量大小,铸件的精度要求等。

  3、浇注系统的设计

  浇注系统不仅是液体金属充填压铸型的通道,还对熔化液流动速度和压力的传递以及排气条件,压铸型热平稳等因素有调节作用。所以设计浇注系统必须分析铸件的结构特点,技术要求,合金种类及其特性,还要考虑压铸机的类型和特点等,这样才能设计合理的浇注系统。

  4、排气系统设计

  模具应设有足够溢流范围的溢流槽和排气通道,这对保证产品质量很重要。

  5、模具温度

  压铸模的温度是影响铸件质量的一个重要因素,模温不当不但影响压铸件的内外质量,还影响铸件尺寸精度甚至铸件变形,使压铸模出现龟裂,使铸件表面形成难以清除的网状毛刺,影响压铸件的外观质量。

  模具一般都不用气体或电加热,而采用预热冷却装置。这些装置是按要求用导热油作介质,对模具进行预热和冷却的。

  6、成型零件尺寸的决定

  计算压铸零件尺寸时选用压铸材料的收缩率要符合实际,不然会导致生产的产品不合格。

  7、分型面位置的决定

  分型面的位置会影响到模具加工、排气、产品脱模等。通常分型面会在产品上留下一条痕迹线,影响产品的表面质量及尺寸精度。因此,设计分型面位置时,除考虑到产品脱模、模具加工、排气等问题外,可把分型面位置放在产品表面质量要求不高或尺寸精度不高的地方。

  8、模具不能变形

  往往由于模具结构不合理或模具材料选用不当,造成模具在使用中裂口、变形,进而导致产品不合格,为此,在设计时必须采取适当的措施来保证产品的质量。
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