壓鑄(注意壓鑄不是壓力鑄造的簡稱)是一種金屬鑄造工藝,其特點是利用模具腔對融化的金屬施加高壓。模具通常是用強度更高的合金加工而成的,這個過程有些類似注塑成型。大多數壓鑄鑄件都是不含鐵的,例如鋅、銅、鋁、鎂、鉛、錫以及鉛錫合金以及它們的合金。根據壓鑄類型的不同,需要使用冷室壓鑄機或者熱室壓鑄機。鑄造設備和模具的造價高昂,因此壓鑄工藝一般只會用于批量制造大量產品。制造壓鑄的零部件相對來說比較容易,這一般只需要四個主要步驟,單項成本增量很低。壓鑄特別適合制造大量的中小型鑄件,因此壓鑄是各種鑄造工藝中使用最廣泛的一種。同其他鑄造技術相比,壓鑄的表面更為平整,擁有更高的尺寸一致性。
簡介
壓鑄
壓鑄是一種利用高壓強制將金屬熔液壓入形狀復雜的金屬模內的一種精密鑄造法。在1964年,日本壓鑄協會對于壓鑄定義為“在高溫將熔化合金壓入精密鑄模,在短時間內大量生產高精度而鑄面優良的鑄造方式”。美國稱壓鑄為DieCasting,英國則稱壓鑄為PressureDieCasting,而最為國內一般業者所熟悉的是日本的說法,稱為壓鑄。經由壓鑄法所制造出來的鑄件,則稱為壓鑄件(Diecastings)。
這些材料的抗拉強度,比普通鑄造合金高近一倍,對于鋁合金汽車輪轂、車架等希望用更高強度耐沖擊材料生產的部件,有更積極的意義。
設備
壓鑄機主要可以分為熱室壓鑄機與冷室壓鑄機兩種不同的類型,區別在于它們能承受多大的力量,典型的壓力范圍在400到4000千克之間。
熱室壓鑄,有時也被稱作鵝頸壓鑄,它的金屬池內是熔融狀態的液態、半液態金屬,這些金屬在壓力作用下填充模具。在循環開始時,機器的活塞處于收縮狀態,這時熔融態的金屬就可以填充鵝頸部位。氣壓或是液壓活塞擠壓金屬,將它填入模具之內。這個系統的優點包括循環速度快(大約每分鐘可以完成15個循環),容易實現自動化運作,同時將金屬熔化的過程也很方便。缺點則包括無法壓鑄熔點較高的金屬,同樣也不能壓鑄鋁,因為鋁會將熔化池內的鐵帶出。因而,通常來說熱室壓鑄機用于鋅、錫以及鉛的合金。而且,熱室壓鑄很難用于壓鑄大型鑄件,通常這種工藝都是壓鑄小型鑄件。
當壓鑄無法用于熱室壓鑄工藝的金屬時可以采用冷室壓鑄,包括鋁、鎂、銅以及含鋁量較高的鋅合金。在這種工藝中,需要在一個獨立的坩堝中先把金屬熔化掉。然后一定數量的熔融金屬被轉移到一個未被加熱的注射室或注射嘴中。通過液壓或者機械壓力,這些金屬被注入模具之中。由于需要把熔融金屬轉移進冷室,這種工藝*的缺點是循環時間很長。冷室壓鑄機還有立式與臥式之分,立式壓鑄機通常為小型機器,而臥式壓鑄機則具有各種型號。
壓鑄模具由兩部
分組成,分別是覆蓋部分與活動部分,它們結合的部分則被稱為分型線。在熱室壓鑄中,覆蓋部分擁有澆口,而在冷室壓鑄中則為注射口。熔融金屬可以從這里進入模具,這個部位的形狀同熱室壓鑄中的注射嘴或是冷室壓鑄中的注射室相匹配。活動部分通常包括推桿以及流道,所謂流道是澆口和模腔之間的通道,熔化的金屬通過這個通道進入模腔。覆蓋部分通常連接在固定壓板或前壓板上,而活動部分則連接在可動壓板上。模腔被分成了兩個模腔鑲塊,它們是獨立的部件,可以通過
螺栓相對容易地從模具上拆下或安裝。
模具是經過特別
設計的,當打開模具后鑄件會留在活動部分內。這樣活動部分的推桿就會把鑄件給推出去,推桿通常是通過壓板驅動的,它會準確地用同樣大小的力量同時驅動所有的推桿,這樣才能保證鑄件不被損壞。當鑄件被推出后,壓板收縮把所有的推桿收回,為下一次壓鑄做好準備。由于鑄件脫模時仍然處于高溫狀態,只有推桿的數量足夠多,才能保證平均到每根推桿上的壓力足夠小,不至于損壞鑄件。不過推桿仍然會留下痕跡,因此必須仔細設計,讓推桿的
位置不會對鑄件的運作造成過多影響。
模具中的其它部件包括型芯滑板等。型芯是用來在鑄件上開孔或開口的部件,它們也能用來增加鑄件的細節。型芯主要有三種:固定、活動以及松散型。固定型芯的方向同鑄件脫出模具的方向平行,它們要么是固定的,要么xxx性地連接在模具上。可動型芯可以布置在除了脫出方向以外的任何方向上,鑄件凝固后打開模具之前,必須利用分離裝置把活動型芯從模腔內拿出。滑塊和活動型芯很接近,*的區別在于滑塊可以用來制造倒凹表面。在壓鑄中使用型芯和滑塊會大幅增加成本。松散型芯也被稱作取出塊,可以用來制造復雜的表面,例如螺紋孔。在每個循環開始之前,需要先手動安裝滑塊,最后再同鑄件一起被推出。然后再取出松散型芯。松散型芯是
價格最昂貴的型芯,因為制造它需要大量勞動,而且它會增加循環時間。
排出口通常又細又長(大約0.13毫米),因此熔融金屬可以很快冷卻減少廢棄物。在壓鑄工藝中不需要使用冒口,因為熔融的金屬壓力很高,可以保證從澆口源源不斷地流入模具內。
由于
溫度的關系,對于模具來說最重要的材料特性在于抗熱振性以及柔軟性,其它的
特征包括淬透性、切削性、抗熱裂性、焊接性、可用性(特別是對于大型模具)以及成本。模具壽命直接取決于熔融金屬的溫度以及每個循環的時間。用于壓鑄的模具通常是使用堅硬的
工具鋼制造而成的,因為
鑄鐵無法承受巨大的內部壓力,所以模具價格昂貴,這也導致開模成本很高。在更高溫度下壓鑄的金屬需用使用更加堅硬的
合金鋼。
壓鑄過程中會出現的主要缺陷包括磨損和侵蝕。其它缺陷包括熱裂以及熱疲勞。當模具表面由于溫度變化太大出現缺陷時,就會產生熱裂。而使用次數太多后,模具表面出現的缺陷則會產生熱疲勞。
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