压铸合金与压铸机 教案_铝合金压铸机

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《模具工程技术基础》电子教案[9]

[课题编号] 1-4 [课题名称] 压铸合金与压铸机 [教材版本] 任建伟主编、中等职业教育国家规划教材—模具工程技术基础，北京：高等教育出版社，2002。

[教学目标与要求]

一、知识目标

1、了解压铸工艺对合金性能的要求；

2、掌握常用压铸合金及其工艺性能；

3、理解立式冷压室压铸机、卧式冷压室压铸机和全立式压铸机的工作原理；

4、了解压铸机合模力和压室额定容量的校核。

二、能力目标

1、能分析立式冷压室压铸机、卧式冷压室压铸机和全立式压铸机的优缺点；

2、能进行压铸机合模力和压室额定容量的校核计算。[教学重点]

1、常用压铸合金及其工艺性能；

2、立式冷压室压铸机、卧式冷压室压铸机和全立式压铸机的工作原理。[分析学生] 压铸工艺是一种先进的铸造工艺，学生可能没有见过，没有感性认识。[教学思路设计] 运用动画演示、对照图片讲解，以压铸机的工作原理为主线进行教学。[教学资源] 压铸工件、图片等。[教学安排] 2课时

教学策略：以压铸机的工作原理为主线，利用ppt创设教学情景，启发学生思考并及时归纳总结。

[教学过程] ※复习：

1、挤出成形能用于生产哪些塑料制品？其成形原理是什么？

2、压注成形和压缩成形主要用于成形什么类型的塑料？两者相比各有哪些特点？

3、压缩成形时,成形压力有什么作用？成形温度对成形工艺和塑件质量有何影响？

※导入新课：从铸造的基本知识入手，引出先进的铸造工艺－压铸工艺。新课内容：

※概述：压铸是压力铸造的简称。所谓压铸工艺，就是将熔融的金属合金液在高压、高速条件下充满模具型腔，并在高压下冷却凝固成形的一种铸造工艺。应用压铸工艺成形的金属合金称为压铸合金，最终制品称为压铸件。压铸工艺使用的设备称为压铸机，模具称为压铸模。

一、压铸合金

1、压铸工艺对合金性能的要求 ※简要介绍：

（1）较小的收缩率；

（2）高温下有足够的强度、可塑性和较小的热脆性；（3）结晶温度范围小；

（4）较低的熔点。

2、常用压铸合金及其工艺性能

（1）锌合金：常用于压铸成形的锌合金有ZZnA14（4铸锌）、ZZnAl4－0.5（4－0.5铸锌）和ZZnAl4－1（4－1铸锌）三种。※简要分析：锌合金具有优良的压铸性能：结晶温度范围小，不易产生缩孔、缩松等缺陷，压铸件组织致密；浇注温度较低，不易粘模，模具寿命高：容易填充成形，可压铸结构复杂的压铸件；压铸件精度较高。

（2）铝合金：常用于压铸成形的铝合金有ZAlSi7Mg（ZLl0l），ZAlSil2（ZLl02），ZAlSi9Mg（ZLl04），ZAlSi7Cu4（ZLl07），ZAlSil2Cu2Mgl（ZLl08），ZAlSi9Cu4（ZLll2），ZAlMg5Sil（ZL303）、ZAlZnllSi7（ZL401）等。

※简要分析：铝合金的压铸性能：在冷却凝固时的线性收缩较小，因而具有良好的填充性能和较小的热裂倾向。但铝合金仍有较大的体积收缩，在最后凝固处容易生成较大的集中缩孔。铝和铁的亲和力较强，压铸铝合金时容易产生粘模现象。压铸铝合金的浇注温度高于锌合金。

（3）镁合金：压铸用的镁合金为ZMgAl8Zn（ZM5）。

※简要分析：镁合金的压铸性能：在压铸时与铁的亲和力较小，不易产生粘模现象，模具寿命较高，同时成分和尺寸的稳定性也都较好。但是镁合金压铸时容易产生缩孔和缩松，浇注温度也较铝合金高。由于镁很容易燃烧，镁液遇水会引起爆炸，空气中镁的粉尘也会自行燃烧爆炸，在镁合金生产的各个环节都应注意安全措施。

（4）铜合金：压铸用铜合金有铅黄铜ZCuZn40Pbl（ZHPb59－1）和硅黄铜ZCuZnl7Si3（ZHSi80－3）。

※简要分析：铜合金的压铸性能：铜合金的熔点高，压铸时的浇注温度高，因而模具寿命较短。硅黄铜具有很好的填充性能，能够成形薄壁压铸件，铸件组织致密、表面光洁。铅黄铜的熔点稍低于硅黄铜，但其含锌较高，压铸件冷凝时易产生脆性组织降低塑性，故其压铸性能低于硅黄铜。

二、压铸机

（一）压铸机的类型及工作原理

压铸机是压铸成形的主要设备。常用的压铸机有冷压室压铸机和热压室压铸机两大类型，冷压室压铸机又可分为立式冷压室压铸机、卧式冷压室压铸机和全立式压铸机三种。

1、冷压室压铸机

（1）立式冷压室压铸机的工作原理： ※按图1－50讲解：

①浇注：先使模具闭合，反料冲头退至图1－50a所示位置，然后将熔融合金液浇入压室；

②压射：压射冲头向下运动对合金液加压。此时反料冲头进一步后退至露出浇道孔，合金液随即以高压、高速通过模具浇注系统进入模具型腔；

③余料切断：待合金液冷却凝固成形后压射冲头返回，反料冲头向上运动切断余料并将余料顶出压室；

④开模取件：开模取出压铸件，完成一个压铸成形周期。

※简要分析：立式冷压室压铸机的优缺点。（2）卧式冷压室压铸机的工作原理： ※按图1－51讲解：

①浇注：模具闭合后，将合金液通过压室上的浇料口浇人压室； ②压射：压射冲头向左运动，合金液经浇道和内浇口进入模腔；

③开模取件：待冷凝定型后打开模具，取出压铸件和余料，同时压射冲头返回。

※简要分析：卧式冷压室压铸机的优缺点。（3）全立式压铸机的工作原理：

全立式压铸机即压射方向和开、合模方向均为垂直方向的压铸机。在全立式压铸机上压射冲头可以从下向上进行压射，也可以从上向下进行压射。

※按图1－52讲解：为从下向上进行压射时的成形原理。①浇注：将合金液浇入压室，然后闭合模具； ②压射：压射冲头进行压射；

③开模取件：待模腔内合金液冷却凝固成形后即可开模取件。简要分析：全立式压铸机的优缺点。

2、热压室压铸机的成形原理 ※按图1-53讲解：

①浇注：压铸机的压室浸入装有熔融合金液的坩埚池内，压射冲头回程时，熔融合金液通过进料孔进入压室。

②压射：模具闭合后，压射冲头向下运动，压室内的合金液在高压、高速条件下沿着通道流经喷嘴充满模具型腔。

③开模取件：待合金液在模腔内冷凝成形后，即可开模取出压铸件。※简要分析：热压室压铸机的优缺点。

（二）压铸机的规格选择

设计压铸模时，应通过对压铸机有关参数的校核来确定压铸机的规格。其中对于模具安装尺寸和开模行程的校核与注射模相同，在此仅介绍合模力和压室额定容量的校核。

1、合模力的校核

在压铸过程中，进入模具浇注系统和型腔的合金液对模具有一定的作用力，这个作用力称为胀型力。作用在模具分型面上的胀型力，称为分型面胀型力；作用在型腔各个侧壁上的胀型力，称为侧面胀型力。

（1）分型面胀型力的计算：

Fzf=Fzl十Fz2

式中：Fzf—模具分型面受到的胀型力，kN；

Fz1—合金液直接作用于分型面上的胀型力，kN；

Fz2－抽芯机构所受侧面胀型力传递到锁紧斜楔时产生的沿合模方向的分力，kN。

①合金液直接作用于分型面上的胀型力Fz1的计算：

Fz1=pbA1/1000 式中：pb—压射比压，MPa，其值参见表1-18；

A1—压铸件及浇注系统在模具分型面上的总投影面积，mm2。

②抽芯机构所受侧面胀型力传递到锁紧斜楔时产生的沿合模方向的分力Fz2的计算：

模具无抽芯机构时，或抽芯机构由液压油缸锁紧时，Fz2＝O。抽芯机构仅靠锁紧斜楔锁紧时，Fz2=pbA2tanα/1000 式中：A2-侧型芯受到侧胀型力的部分在垂直下抽芯方向的平面上的投影面积，mm；

α——斜楔锁紧面的斜角。

（2）合模力的校核

压铸成形时，压铸机的合模力应大于分型面胀型力，以防止合金液飞溅，保证压铸件尺寸精度。合模力校核按下式进行：

F≥KFzf

式中：F——压铸机合模力，kN；

K——安全系数，一般取K=l－1.3。

2、压室额定容量的校核

压铸机压室的容量应大于每次浇注所需的合金液总量，其校核公式为：

m>（V1+V2+V3）ρ/1000 式中：m—压铸机额定压室容量，kg；

V1—压铸件体积，cm；

V2—浇注系统、排溢系统总体积，cm3； V3—余料体积，cm3；

3ρ—合金密度，g/cm3，锌合金ρ=6.3－6.7；铝合金ρ=2.6－2.7；镁合金ρ=1.7－1.8；铜合金ρ=8.3－8.5。小结：

1、压铸工艺，就是将熔融的金属合金液在高压、高速条件下充满模具型腔，并在高压下冷却凝固成形的一种铸造工艺。应用压铸工艺成形的金属合金称为压铸合金，最终制品称为压铸件。压铸工艺使用的设备称为压铸机，模具称为压铸模。

2、压铸工艺对合金性能的要求是：较小的收缩率；高温下有足够的强度、可塑性和较小的热脆性；结晶温度范围小；较低的熔点。

3、常用的压铸合金有：锌合金、铝合金、镁合金、铜合金。

4、常用的压铸机有冷压室压铸机和热压室压铸机两大类型，冷压室压铸机又可分为立式冷压室压铸机、卧式冷压室压铸机和全立式压铸机三种。

5、压铸成形时，压铸机的合模力应大于分型面胀型力，以防止合金液飞溅，保证压铸件尺寸精度。压铸机压室的容量应大于每次浇注所需的合金液总量。

课后作业：

1、压铸工艺对合金性能的要求有哪些？

2、压铸机的类型有哪些？它们各有什么特点？

3、如何选择压铸机的规格？ 教学后记：