高压铸造知识培训课件

高压铸造知识培训课件第一章什么是高压铸造200高压铸造是一种先进的金属成型技术,通过20-200MPa的超高压力将熔融金属以极快速度注入精密模具型腔中这种工艺的核心特点在于其惊人的充型速度和效率充型速度可达15-70m/s,整个充型过程仅需

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0.2秒即可完成这种高速充型确保了金属液能最高压力够在凝固前完全填充复杂型腔,获得精密的铸件形状兆帕MPa作为一种近净成型技术,高压铸造能够直接生产出接近最终形状的零件,大幅减少后续机加工工序该技术广泛应用于汽车制造、电子产品、航空航天等高端制造领域,成为现代工业不可或缺的关70键工艺充型速度米/秒m/s

0.2充型时间高压铸造的发展历程世纪末期世纪末期1920高压铸造技术起源,最初应用于铅和锌合金的铸造,为印大型冷室压铸机问世,实现复杂结构件的批量生产,推动刷行业提供活字铸件汽车工业快速发展1234世纪中期世纪至今2021技术突破,从铅、锌合金扩展到铝合金、镁合金和铜合超大型压铸机突破,支持新能源汽车一体化结构件制造,金,应用领域大幅拓展开启轻量化新时代力劲冷室压铸机6000T刷新行业纪录的超大型压铸设备合模力突破技术创新产业影响6000吨超大合模力,可生集成智能控制系统,精确产超大型一体化铸件,实控制压射参数,确保大型现汽车车身结构革新铸件的质量稳定性第二章热室压铸机与冷室压铸机的区别热室压铸机冷室压铸机工作原理:压室浸入熔融金属中,金属液直接进入压室工作原理:压室与熔炉分离,金属液由浇包注入压室适用材料:锌合金、铅合金等低熔点合金熔点500°C适用材料:铝合金、镁合金、铜合金等高熔点合金熔点500°C主要优势:主要优势:•生产效率高,循环时间短•适合大型复杂零件•自动化程度高•铸件强度高•操作简便安全•材料范围广应用场景:小型精密零件,如锁具、玩具、装饰件等应用场景:汽车结构件、发动机缸体、电机外壳等大型零件冷室压铸机的主要结构开合模机构压射机构采用机械式肘杆机构,通过液压驱动实现模具的开启与闭合该实现金属液的低速→高速→增压三阶段精确射出低速阶段封闭机构提供强大的合模力数百至数千吨,确保在高压射出过程中模压室防止气体卷入,高速阶段快速充满型腔,增压阶段补缩确保铸具不会被撑开同时提供精确的锁模力,保证铸件尺寸精度和表件致密压射冲头直径、行程和速度可根据铸件要求精确调节面质量液压系统控制系统包含高压力泵、储压罐蓄能器ACC、控制阀组等核心部件储采用PLC或CNC控制,实现压射速度、压力、温度等参数的自动压罐储存高压油液,在增压阶段瞬间释放,保障压力稳定液压系化控制和实时监测具备完善的安全保护功能,包括急停、防护统响应速度快,压力控制精度高,是实现精密压铸的关键门联锁、压力超限报警等,确保生产安全和铸件质量稳定性冷室卧式压铸机结构关键部件与工作原理示意固定端组件移动端组件•固定压板与模具固定板•移动压板与顶出机构•压射系统与料筒•肘杆机构与锁模装置•液压缸与动力系统•安全防护与控制系统第三章高压铸造工艺流程详解卧式冷室压铸成型六大步骤0102模具闭合浇料入压室液压系统驱动移动压板,通过肘杆机构将动模与定模紧密闭合,施加足够的操作工或自动浇包机将定量的熔融金属液精确浇入压室中,控制温度和浇注锁模力防止胀模量0304慢速压射封口高速压射充型冲头以

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0.5m/s的慢速推进,平稳推动金属液封闭浇口,排出压室内气体,冲头加速至2-6m/s,金属液以30-50m/s高速通过内浇口充满型腔,时间仅防止卷气

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0.2秒0506增压保压凝固开模顶出及喷涂施加50-150MPa增压力,补偿金属凝固收缩,保压5-30秒直至铸件完全凝固开启模具,顶出机构推出铸件,喷涂脱模剂冷却润滑模具,准备下一循环整个循环时间通常为30-90秒,实现高效率批量生产压射冲头位移、速度与压力变化曲线解析慢速封口阶段堆积阶段冲头缓慢推进,稳定液面,避免金属液翻滚卷入气体压室内气体通过浇金属液在内浇口前堆积积聚,形成金属堆,防止气体随金属液进入型腔口排出,为高速充型创造条件速度通常控制在

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0.5m/s这是关键的过渡阶段,为高速充型准备充足的金属量填充阶段增压阶段冲头高速推进2-6m/s,金属液以30-50m/s的速度喷射入型腔,快速充满充型结束后立即施加50-150MPa增压力,补偿金属凝固收缩,消除缩孔缩复杂形状高速充型减少热损失,确保铸件完整性松,保证铸件内部致密性和机械性能压射冲头运动与压力变化速度、位移、压力的协同控制速度曲线位移控制压力变化从慢速到高速的平滑过渡,避免液流冲击和湍精确控制冲头行程,确保充型量准确无误增压阶段压力陡增,维持稳定直至凝固完成流第四章高压铸造金属充填理论三大充填理论简介喷射充填理论全壁厚充填理论三阶段充填理论理论要点:金属液以高速喷射形式冲击型壁,理论要点:金属液以较低速度内浇口速度15-理论要点:结合前两种理论,分为冲击、薄壳形成涡流和飞溅,在型壁上凝固形成薄层,随25m/s均匀扩展,像波浪一样逐层推进,保持形成、内部填充三个阶段金属液先冲击型后后续金属液继续填充液面完整壁形成凝固薄壳,然后内部金属液在薄壳约束下平稳充填适用场景:薄壁件、复杂形状件,要求极高的适用场景:超低速压铸、挤压铸造,适合厚壁充型速度内浇口速度40m/s件和要求高致密度的铸件适用场景:大多数压铸件,是当前主流的充填模式优势:能快速充满狭小型腔,防止早期凝固优势:金属液流动平稳,气体有充分时间排出,铸件质量高优势:平衡了充型速度与铸件质量,适应性强劣势:容易卷气,铸件可能产生气孔和疏松劣势:充型速度慢,可能造成冷隔和充型不足劣势:需要精确控制速度切换时机充填理论对工艺参数的指导意义内浇口设计与截面积控制根据三大充填理论,内浇口截面积与型腔截面积的比值是关键参数通常要求:1/4其中Ag为内浇口截面积,A1为型腔截面积这个比值确保金属液能以足够的速度通过内浇口,同时避免过度湍流充型速度与压力调节慢速阶段速度

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0.5m/s,排气封口;高速阶段速度2-6m/s,快速充型;增压阶段压力50-150MPa,补缩致密通过精确控制各阶段参数,有效减少气孔、缩孔等缺陷充填方式选择策略内浇口比值最小截面积比薄壁复杂件采用喷射充填,厚壁高质量件采用全壁厚充填,一般件采用三阶段充填根据铸件特点灵活选择,提升铸件致密度和表面质量40内浇口速度米/秒m/s150增压压力兆帕MPa第五章高压铸造合金材料常用压铸合金种类及特点铝合金镁合金锌合金铜合金密度:

2.7g/cm³,仅为钢的1/3密度:

1.8g/cm³,是最轻的结构金属密度:

6.6g/cm³密度:

8.5g/cm³材料特点:轻质、高强度、优异的耐腐蚀特点:低熔点380-420°C,流动性极特点:耐磨、耐热、耐腐蚀,导电导性,导热导电性能良好,易于表面处特点:超轻,导热快,电磁屏蔽性好,但佳,易成型,尺寸精度高,表面光洁热性能优异,但流动性较差,压铸难理耐腐蚀性较差,需表面防护度大常用牌号:Zamak

3、Zamak5等常用牌号:A

380、ADC

12、常用牌号:AZ91D、AM60B等常用牌号:黄铜、青铜等应用:精密小型件,如锁具、玩具、AlSi9Cu3等应用:笔记本电脑外壳、手机中框、装饰五金、电子连接器应用:阀门、泵体、轴承座等特殊工应用:汽车发动机缸体、变速箱壳体、汽车方向盘骨架,无人机结构件业领域车身结构件,电子设备散热器合金熔炼与处理要点12熔炼温度精确控制合金成分均匀化处理不同合金有不同的最佳熔炼温度范围铝合金通常在660-720°C,镁合金在640-熔炼过程中,不同元素的密度差异可能导致成分偏析需要充分搅拌,使合金成分均680°C,锌合金在420-450°C温度过高会导致氧化烧损和晶粒粗大,温度过低则流匀分布使用电磁搅拌或机械搅拌装置,确保熔体各部位成分一致动性差,充型困难定期进行光谱分析,检测合金成分是否符合标准避免杂质混入,特别是铁、硅等元使用精确的温度控制仪表,定期校准,确保熔体温度稳定在目标范围±5°C以内素超标会严重影响铸件性能34除气与除渣处理熔炼设备与工艺影响熔体中的气体主要是氢气和夹杂物是造成铸件气孔和夹渣缺陷的主要原因采用熔炼设备的类型坩埚炉、反射炉、感应炉和工艺参数直接影响熔体质量选择合精炼剂或惰性气体如氮气、氩气吹入熔体进行除气处理适的熔炼设备,建立标准化操作规程使用陶瓷过滤网或玻璃纤维过滤器去除氧化皮和夹杂物保持熔炉清洁,避免耐火控制熔炼时间,避免过长时间保温导致氧化和烧损使用覆盖剂保护熔体表面,减少材料脱落污染熔体氧化和吸气定期维护设备,确保加热均匀和温度控制精度关键提示:合金熔炼质量是高压铸造成功的基础高质量的熔体能够显著减少铸件缺陷,提高产品合格率和性能稳定性建立完善的熔炼工艺规范和质量检测体系至关重要第六章压铸模具设计与维护模具材料与热处理模具材料选择热处理工艺压铸模具需承受高温500-700°C、高压20-200MPa、热冲击和磨损的通过淬火和回火热处理,优化模具材料的组织和性能:恶劣工况常用材料包括:淬火:加热至1020-1050°C奥氏体化后快速冷却,获得高硬度马氏体组织H13热作模具钢:最常用,具有良好的高温强度、韧性和抗热疲劳性能

8407、8418模具钢:高端模具材料,耐磨性和热稳定性更优回火:550-620°C回火,消除内应力,提高韧性和抗热疲劳性能铍铜合金:用于局部高温区域,导热性好,快速冷却氮化处理:表面氮化提高硬度至HV900-1100,增强耐磨性材料硬度通常要求HRC44-52,在保证强度的同时兼顾韧性精确控制热处理参数,确保模具整体性能均衡表面涂层技术在模具表面施加PVD涂层如TiN、CrN或TD涂层,进一步提升表面硬度和抗粘模性能涂层厚度2-8μm,可使模具寿命延长50-200%,并改善铸件表面质量模具结构设计要点浇口系统设计冷却系统布局顶出机构设计直浇道、横浇道、内浇口的合理布局是保证均匀高效的冷却对控制铸件质量和缩短生产可靠的顶出系统确保铸件顺利脱模,不损伤金属流动顺畅的关键周期至关重要铸件•内浇口位置应使金属液能均匀充满型腔,•冷却水道距离型腔表面15-25mm,保证•顶杆分布均匀,数量充足,避免铸件变形避免涡流和冲击传热效果•顶杆直径和长度根据铸件形状设计,保证•内浇口厚度通常为铸件最厚处的30-50%•水道直径8-12mm,确保水流充分循环强度•截面积逐渐递减,避免湍流和卷气•热节区域加强冷却,防止缩孔缩松•复杂形状使用滑块、斜顶等辅助脱模机构•浇口设置凝料区,便于后续切除•使用隔热板控制模具温度分布•顶出力均衡,避免局部应力集中造成裂纹合理的浇口系统能有效减少气孔、冷隔和充温度控制在180-250°C,避免过热导致粘模和型不足等缺陷变形,过冷导致充型不足顶出系统还需考虑易于维护和更换模具维护与保养定期清理模具型腔1每生产500-1000模次后,清除型腔表面积累的金属氧化物、积碳和脱模剂残留使用专用清洗剂和软毛刷,避免损伤型腔表面2疏通冷却水道保持型腔清洁能有效防止铸件表面缺陷和粘模现象冷却水道容易积累水垢和杂质,影响冷却效果每月使用除垢剂正确使用脱模剂3或高压水清洗水道,保持水流畅通监测进出水温差,异常时及时检查良好的冷却系统能延长模具寿命30%以上选择合适的水基或油基脱模剂,均匀喷涂在型腔表面喷涂量不宜过多,避免积累和铸件表面污染定期清理喷嘴,防止堵塞脱4监控模具磨损与修复模剂不仅帮助脱模,还起到冷却和保护模具表面的作用定期检查模具型腔尺寸、表面粗糙度、裂纹等磨损情况使用三坐标测量仪和显微镜检测发现超差及时进行焊补、抛光、补料等修复建立模具履历卡,记录维修历史,预测使用寿命预防性维护比事后修复更经济高效良好的模具维护能使模具寿命从5-10万模次提高到15-30万模次,显著降低生产成本第七章高压铸造缺陷及控制常见缺陷类型气孔缩孔缩松/铸件内部或表面的圆形或不规则孔洞,由卷入的气体或合金中析出的气金属凝固收缩时,厚大部位因补缩不足形成的空洞或疏松组织体形成冷隔裂纹两股金属液未能完全熔合,形成明显的接痕或裂纹状缺陷铸件内部或表面的线状或树枝状裂缝,由应力过大或材质脆化引起飞边毛刺变形/金属液从模具分型面或滑块间隙溢出,形成薄片状多余材料铸件脱模或冷却后发生翘曲、扭曲,尺寸超出公差范围粘模夹杂铸件与模具型腔粘连,脱模困难,表面撕裂或拉伤铸件中混入氧化皮、渣子等异物,影响性能和表面质量缺陷成因分析与预防措施气孔缺陷的控制成因分析预防措施•慢速压射速度过快,卷入气体•优化慢速压射速度

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0.3m/s,平稳封口•排气不良,型腔气体无法排出•增加排气槽深度

0.02-

0.05mm和数量•合金含氢量高,凝固时析出•熔体除气处理,降低含氢量至

0.1ml/100g•模具温度过低,气体来不及逸出•适当提高模具温度至200-250°C缩孔缩松的控制成因分析预防措施•增压不足,无法补偿收缩•提高增压压力至80-150MPa,延长保压时间•厚大部位冷却过快或过慢•优化冷却系统,热节部位加强冷却•内浇口位置不当,金属液凝固后失去补缩通道•调整内浇口位置,确保最后凝固区能得到补缩•壁厚均匀设计,避免厚大截面冷隔缺陷的控制成因:充型速度过慢,金属液在汇合前部分凝固措施:提高高速压射速度4-6m/s,提高浇注温度提高20-30°C,提高模具温度,优化浇口位置使金属液流程最短裂纹的控制成因:铸件应力过大,材质脆性高,脱模过早或方式不当措施:优化铸件结构避免尖角,控制冷却速度减少热应力,适当延长保压时间,改善脱模方式使用斜顶或滑块,合金成分控制如降低铁含量综合控制策略:采用计算机仿真技术CAE在设计阶段预测缺陷,优化浇口、冷却和工艺参数建立过程监控系统,实时采集压力、速度、温度数据,及时发现异常引入统计过程控制SPC,持续改进工艺稳定性第八章高压铸造自动化与未来趋势自动化设备应用自动浇包机自动取件与顶出系统采用伺服控制的机械臂自动从保温炉中舀取定量熔融金属,精确浇入压室集成机械手或吸盘装置自动夹取或吸取铸件,移至冷却区或下道工序顶出相比人工浇注,浇注量误差从±5%降低至±1%,避免人为因素影响,提高稳系统与开模动作协调,确保铸件完全脱模后再取件避免人工取件的烫伤风定性和安全性配备温度监测,确保每次浇注温度一致险,提高生产节拍,可实现15-30秒/件的高速生产自动喷涂脱模剂系统生产线智能监控与数据采集使用多轴往复式喷涂机器人或固定喷嘴阵列,按预设程序均匀喷涂水基脱模建立MES制造执行系统,实时采集压铸机的压力、速度、温度、模次等数剂喷涂量、喷涂时间、喷涂路径精确控制,确保每个模次脱模剂用量一致据通过传感器网络监控设备状态,预测性维护数据上传至云平台,进行相比手工喷涂,节省脱模剂30-50%,并改善工作环境,减少烟雾污染大数据分析,优化工艺参数,识别质量趋势操作员通过中控室大屏实时监控多台设备,实现少人化生产自动化水平的提升使单条生产线人员从8-10人减少至2-3人,产能提高20-40%,不良品率降低50%以上未来发展方向模具数字化设计与仿真优化超大型压铸机与一体化成型利用CAD/CAE软件进行模具设计和铸造过程仿真,在虚拟环境中预测金6000-12000吨级超大型压铸机的应用,实现新能源汽车车身一体化压铸属流动、温度场、应力分布通过拓扑优化和参数化设计,快速迭代,找到传统车身由300-400个零件焊接而成,一体化压铸可减少至1-2个大型铸件,最优方案增材制造3D打印技术用于制造随形冷却水道,提升冷却效率大幅降低重量、成本和装配时间特斯拉、蔚来等车企已率先应用,未来30%以上数字化设计缩短模具开发周期50%,降低试模成本将成为行业主流绿色制造与节能环保新型合金材料开发推广真空压铸、挤压铸造等低气孔工艺,减少废品率采用电加热代替燃开发高强铝合金、耐热镁合金、免热处理合金等新材料,满足更严苛的性气加热,降低碳排放废料回收再利用,建立循环经济体系优化冷却系统能要求纳米增强复合材料提升强度和韧性环保型合金减少稀土和有和保温措施,降低能耗20-30%符合国家双碳目标,实现可持续发展毒元素使用材料创新与工艺优化相结合,推动压铸件向高端化、轻量化方向发展掌握高压铸造驱动制造未来,理论与实践结合深入理解高压铸造的基本原理、工艺流程、材料特性和设备结构,是成为技术专家的基础通过不断的生产实践,积累经验,解决实际问题,才能真正掌握这门技术持续创新与学习制造业正经历工业

4.0的深刻变革自动化、数字化、智能化成为趋势只有不断学习新技术、新工艺,勇于创新,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地追求卓越品质高压铸造不仅是技术,更是艺术追求每一个铸件的完美,对每一道工序精益求精,是工匠精神的体现提升铸造品质与效率,为客户创造价值,是我们的使命成为技术推动者站在制造业转型升级的前沿,运用所学知识推动企业技术进步,培养更多专业人才让我们共同努力,成为高压铸造领域的技术专家和行业推动者,为中国制造2025贡献力量!。