【MINT】總結(jié)與分享--工藝--鋁合金高壓壓鑄

MINT · 發(fā)表于 2017-5-21 22:58:18

本帖最后由 MINT 于 2017-5-21 22:57 編輯

換了新的工作也快一年了,，雖說這里工作環(huán)境,、福利待遇,、人性化的管理模式、工作的內(nèi)容等都很好,，但有一點一直很煩惱,，人與人之間缺乏信任，那種完全敞開心胸的信任,。當(dāng)同事間請教或者討論問題的時候,，他會和你說一些但不多，一直這樣,，有時候我都分不清他是在保留還是真的理解的不深,。想到以前大家為一個問題爭的面紅耳赤，一起去找方法證明的時候,，那真叫一個暢快,。所以即使離職一年了，仍然和以前的同事聯(lián)系密切,。我喜歡當(dāng)初的那種感覺,，喜歡朋友之間毫無保留的探討哪怕是單方面的請教，這會是貫穿一生的一件有意義并且高興的事,�,；咎焯於紒砩鐓^(qū)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，正好目前在整理完善一些個人工作中用到的工藝,、理論計算,、表面處理、軟件,、有限元分析等方面的知識體系,，正好一并分享到社區(qū)來。
此文為筆者對鋁合金壓鑄工藝現(xiàn)有知識的回顧和總結(jié),，旨在作為今后工作的參考之一,，由于工作所限，此文深度只能得到筆者現(xiàn)有水平,，如能給看這篇文章的你提供一點幫助,，便深感榮幸。文章不會像教科書般從概念介紹一直講到產(chǎn)品設(shè)計,，而是從個人的角度,，也可以理解為從一個機械工程師的角度出發(fā)，在面對一個新的零件或產(chǎn)品時如何思考,，為什么選擇此工藝,，怎樣設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)，選定后的出圖,，面對缺陷如何處理,，達到什么狀態(tài)可以允許批產(chǎn)。

一,、什么情況下需要選擇壓鑄工藝

一般情況下,，圖紙上是不會強制要求寫上零件的成型工藝的，想想見過的圖框模板,，只有要求寫材料的,，沒見過有工藝欄，但是根據(jù)材料和標(biāo)準(zhǔn),，就可以基本確定采用什么工藝了,。比如相同的6082鋁合金，材料欄寫 EN AW-6082 DIN EN 485-2, 則說明用的是板材,；如果寫的是EN AW-6082 DIN EN 755-2, 則說明用的是管材,；如果寫的是EN AW-6082 DIN EN 573-3, 則說明是鍛造件。

工藝的選擇是由零件的結(jié)構(gòu)決定的,，在結(jié)構(gòu)比較簡單的情況下,，多種工藝都可以實現(xiàn)批產(chǎn),，則需要優(yōu)先考慮性能，性能達標(biāo)的前提下再比較價格,，最終定工藝,。對于壓鑄來說沒有太多相互競爭的工藝，一般情況下采用壓鑄的零件結(jié)構(gòu)都不會很簡單,，所以它的競爭對手基本就是它的兄弟重力鑄造,。

壓鑄的特點：特點是由原理決定的，每個特點都會在原理中找到解釋,。

1,、材料利用率高：壓鑄企業(yè)給的數(shù)據(jù)是50%--70%，教材上寫的是60%--80%

2,、組織致密,具有較高的強度和硬度,，同樣的對模具的要求也高，模具的材料一般是：

國產(chǎn)H13,、日本SKD61,、瑞典8407、法國ACD(材料是對壽命和成本最重要的影響因素)

*鑄件上靠近表層的金屬冷卻快,，可以獲得較細(xì)的晶粒,，組織致密，具有較高的硬度,、耐磨性和耐蝕性,，在有其它選擇的情況下不建議對鑄件進行加工處理。

*壓鑄件的抗拉強度比砂型鑄件高30%以上,，比澆鑄的高15-20%左右（參考數(shù)據(jù)）

3,、尺寸公差較高(CT4-7級),加工余量小：批產(chǎn)模的模具都是經(jīng)過精密加工的

4,、適宜批量生產(chǎn)薄壁,，特別是深腔薄壁件,形狀復(fù)雜的零件，鋁合金可以做到0.5mm厚

5,、表面粗糙度好,，一般可以達到Ra.8—Ra3.2，甚至可以Ra0.4

6,、可以有鑲嵌件

7,、高速+高壓
*高速：指充填階段，時間為0.01-0.04s,，壓鑄的4個階段分別是慢速封孔,、充填、增壓、持壓,，充填的時間是最短的

*高壓：高壓出現(xiàn)在最后兩個階段,，有時可達500MPa，這里涉及到壓鑄的一個很重要參數(shù)—鎖模力,，也是壓鑄行業(yè)實力的劃分標(biāo)準(zhǔn),，一般6300kN以上的都可以稱為大型壓鑄機了

MINT · 發(fā)表于 2017-5-21 22:59:36

二、如何設(shè)計壓鑄件的結(jié)構(gòu)更合理

1) 壁厚均勻

ž 有利于“充型”后的同時凝固,，避免產(chǎn)生鑄造應(yīng)力,、縮孔等缺陷

ž 不宜采用增加壁厚的方法來提高鑄件的強度

ž 消除厚壁的部位可采用加強筋或鑲嵌件的方法來提高機械、工藝性能

ž 壓鑄件的壁厚也不宜太薄,，否則會影響鑄造性能

ž 合適的壁厚為2-5mm（壓鑄企業(yè)數(shù)據(jù)）,，1-6mm（教材數(shù)據(jù)）

2) 筋的使用

ž 提高壓鑄件的強度和剛性

ž 防止或減少變形

ž 改善“充型”條件（作輔助流路）

ž 消除厚壁減輕重量。（筋的厚度小于壁厚）

3) 鑄造圓角

ž 有助于壓力的傳遞和金屬的流動,，減少渦流卷氣有利于成型

ž 分型面上不能有圓角,，動定模之間的錯差很容易造成臺階

ž 減少集中應(yīng)力，提高鑄件強度,。

ž 延長模具使用壽命

ž 圓角半徑不宜過大,，避免產(chǎn)生“熱節(jié)”

熱節(jié)：鑄造熱節(jié)，是指鐵水在凝固過程中,，鑄件內(nèi)比周圍金屬凝固緩慢的節(jié)點或局部區(qū)域

4) 拔模斜度（鑄造斜度）

ž 鑄造斜度的大小依合金種類,、鑄件壁厚、高度和深度而不同

ž 鑄件結(jié)構(gòu)必須考慮足夠的鑄造斜度（斜度：內(nèi)側(cè)大于外側(cè),、厚壁大于薄壁,、高熔點大于低熔點）

ž 鑄造斜度不計入公差范圍

ž 圖樣上應(yīng)規(guī)定斜度是增加材料，還是減去材料,，如果不規(guī)定好,，供應(yīng)商做反了，只能啞巴吃黃梨

ž 最小拔模斜度參考下表

5) 孔

ž 不要有相互交叉的不通孔,，對應(yīng)到模具上就是相互交叉的型芯,，即要求配合高有要求有抽芯裝置,，還有可能發(fā)生抽芯困難

ž 壓鑄件上一般的孔，可直接壓鑄出來,，孔的直徑與深度有密切的關(guān)系,，鑄件上的孔對應(yīng)到模具上就是細(xì)長的小圓柱，所以從模具壽命及強度方面考慮,，孔的深度不宜過大,，尺寸參考下表

鑄孔最小孔徑以及孔徑與孔深的關(guān)系（mm）
合金	最小孔徑d		深度為孔徑d的倍數(shù)
	經(jīng)濟上合理	技術(shù)上可行	不通孔		通孔
	經(jīng)濟上合理	技術(shù)上可行	d＞5	D＜5	d＞5	D＜5
鋅合金	1.5	0.8	6d	4d	12d	8d
鋁合金	2.5	2.0	4d	3d	6d	4d
鎂合金	2.0	1.5	5d	4d	10d	8d
銅合金	4.0	2.5	3d	2d	5d	3d

6) 文字標(biāo)志圖案

為了適應(yīng)模具制造的特點，建議采用凸紋,。如果是凹紋,，那對應(yīng)的模具部位就是凸起的，最直接的就是增加了模具材料的成本,，壓鑄模的模具材料還是很貴的,，其次在模具保養(yǎng)時有可能會不小心碰到凸起部位，就容易碰傷,。

MINT · 發(fā)表于 2017-5-21 23:00:59

三,、壓鑄件出圖公差的選擇

如果存在對手件需要相互配合使用時，需要參考對手件的公差來確定壓鑄部位的公差,。在無特殊要求的情況下,，壓鑄件的一般公差參考標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行

壓鑄的尺寸公差

國標(biāo)：GB/T 6414 鑄件尺寸公差與機械加工余量

(Castings—system of dimensional tolerances and machining allowances)

國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO 8062-3 鑄件的一般尺寸、幾何公差和機械加工余量

(General dimensional and geometrical tolerances and machining allowances for castings)

德標(biāo)：DIN 1688-1輕金屬合金鑄件毛坯砂鑄件總公差和加工余量

（Rough castings of light metal alloys produced by sand casting-- General tolerances and machining allowances）

1) 尺寸公差（以GB為例）

GB/T6414鑄件尺寸公差
大于	至	CT4	CT5	CT6	CT7
	10	0.26	0.36	0.52	0.74
10	16	0.28	0.38	0.54	0.78
16	25	0.30	0.42	0.58	0.82
25	40	0.32	0.46	0.64	0.90
40	63	0.36	0.50	0.70	1
63	100	0.40	0.56	0.78	1.1
100	160	0.44	0.62	0.88	1.2
160	250	0.50	0.72	1	1.4
250	400	0.56	0.78	1.1	1.6

*受分型面和模具活動部分的影響, 公差應(yīng)在CTX的基礎(chǔ)上增加一個附加量,分型面和活動部分的投影面積越大,，需要增加的附加量也就越大,，可參考下表執(zhí)行：

分型面投影面積cm2	活動部位投影面積cm2	附加量mm
≤150	≤50	0.1
150-300	--	0.15
300-600	50-100	0.2
600-1200	100-300	0.3
1200-1800	300-600	0.4

*自由角度和錐度尺寸公差&孔中心距尺寸公差

*高精度尺寸是特殊零上的個別尺寸，這類尺寸不僅要求在模具上消除分型面,、活動部位成型及收縮率選用誤差等的影響,，且要求在模具維修，壓鑄工藝尺寸檢測等方面嚴(yán)格控制,。所以特殊的重要尺寸不能位于分型面及活動部位上,。

2) 形位公差

基準(zhǔn)部位和被測部位是否處于同一半模具內(nèi)作為一個因素，是否運動作為一個因素,，參考公差如下：

平行度﹑垂直度﹑端面跳動公差
被測部位在量方向上的尺寸	被測部位和基準(zhǔn)部位在同一半模內(nèi)			被測部位和基準(zhǔn)部位不在同一半模內(nèi)
	二個部位都不動的	二個部位中有一個動的	二個部位都動的	二個部位都不動的	二個部位中有一個動的	二個部位都動的
	公差值
≦25	0.10	0.15	0.20	0.15	0.20	0.30
﹥25-63	0.15	0.20	0.30	0.20	0.30	0.40
﹥63-100	0.20	0.30	0.40	0.30	0.40	0.60
﹥100-160	0.30	0.40	0.60	0.40	0.60	0.80
﹥160-250	0.40	0.60	0.80	0.60	0.80	1.00
﹥250-400	0.60	0.80	1.00	0.80	1.00	1.20
﹥ 400-630	0.80	1.00	1.20	1.00	1.20	1.40
﹥630	1.00	-	-	1.20	-	-

同軸度對稱度公差
被測部位在量方向上的尺寸	被測部位和基準(zhǔn)部位在同一半模內(nèi)			被測部位和基準(zhǔn)部位不在同一半模內(nèi)
	二個部位都不動的	二個部位中有一個動的	二個部位都動的	二個部位都不動的	二個部位中有一個動的	二個部位都動的
	公差值
≦30	0.15	0.30	0.35	0.30	0.35	0.50
﹥30-50	0.25	0.40	0.50	0.40	0.50	0.70
﹥50-120	0.35	0.55	0.70	0.55	0.70	0.85
﹥120-250	0.55	0.80	1.00	0.80	1.00	1.20
﹥250-500	0.85	1.20	1.40	1.20	1.40	1.60
﹥500-800	1.20	—	—	1.60	—	—

3) 加工余量

為了保留強度較高的致密層,，機械加工余量應(yīng)盡量選用較小值，還記得剛工作時加工余量寫的都是1mm

MINT · 發(fā)表于 2017-5-21 23:06:39

四,、壓鑄�,；窘Y(jié)構(gòu)（簡單了解下）

1) 動模和定模組成，也叫公模和母模,，按照老師詼諧點的說就是男的動女的不動......

2) 分型面在選擇時要讓壓鑄件和動模一起出來,，有利于后續(xù)的頂出，也就是要讓動模的包緊力大于定模的

3) 為了獲得更高的精度和表面質(zhì)量，基準(zhǔn)面和分型面不要放在一起

4) 壓鑄件在模具里的尺寸和常溫尺寸是有區(qū)別的,，想像一下塑料或者橡膠在700℃和20℃時就可以很好理解了,，也就是熱脹冷縮了，所以壓鑄合金的收縮率也是需要考慮的,，這個影響因素較多,，也很難把控，多根據(jù)經(jīng)驗來

五,、壓鑄鋁合金的機械性能（常用材料,，內(nèi)部資料）

REGION	reference	Standard	Process type	Yield stress: Rp0,2 (MPa)	Tensile Stress: Rm (MPa)	Elongation: A%	Density: (T/mm3)
EUROPE	EN AC-46000	EN 1706	D-F	140	240	1	2.75 10-9
CHINA	EN AC-46000	EN 1706	D-F	140	240	1	2.75 10-9
*JAPAN ()**	ADC10	JIS H 5302	D-F	157	241	1.5	2.75 10-9
KOREA	ADC10	JIS H 5302	D-F	157	241	1.5	2.75 10-9
INDIA	EN AC-46000	EN 1706	D-F	140	240	1	2.75 10-9
NA	A380.0/A383.0	ASTM B85-B85M	D-F	160/152	325/310	3.5/3.5	2.76/2.70 10-9
SA	EN AC-46000	EN 1706	D-F	140	240	1	2.75 10-9

*其中EN AC-46000的實際屈服強度會比理論值高出一些，在眾多測試中,，46000的屈服最低可以達到170MPa,設(shè)計時可以以此為設(shè)計基準(zhǔn),，忽略標(biāo)準(zhǔn)。

*A380的機械性能明顯在46000之上,，但是在價格上幾乎沒有差異，所以在無明確要求時直接選用A380,。

*其余壓鑄材料供參考

總之,，想要設(shè)計出優(yōu)良的壓鑄件，需要設(shè)計出合理的結(jié)構(gòu),，選定合適的分型面,，合理的澆道、推出機構(gòu),，還要掌控好金屬在不同厚度時的收縮規(guī)律等等,，這樣才能達到客戶的精度要求，除了設(shè)計層面還需要模具壽命,、壓鑄機的選用,、材料的性能等方面，很多時候不能達到魚和熊掌兼得,，只能顧全大局,，有所舍棄。

一般的機械工程師并不能完全掌握壓鑄的工藝知識,，在設(shè)計完產(chǎn)品后最好是和工藝工程師一起檢查,，盡力做到材料少，強度高,，價格便宜,，精度高，結(jié)構(gòu)合理,，外形美觀……（反正都是溢美之詞）

平時不經(jīng)常發(fā)帖,，發(fā)現(xiàn)一層樓寫多了也不好，編輯的也不順手，如果有社友有需要,，可以把我的原稿發(fā)給你,，在整理的時候收集了一一些資料，如下：

MINT_04L_001 鋁合金壓鑄--Al alloy casting
MINT_04R_001_01 ALUMINUM DIE CASTING TRAINING REPORT
MINT_04R_001_02 鋁合金壓鑄--Al alloy castingCasting Aluminum For Use
MINT_04R_001_03 DIN ISO 8062_Castings-System of dimensional tolerances an machining allowances_08-1998
MINT_04R_001_04 DIE CASTING
MINT_04R_001_05 GB-T6414-1999 鑄件尺寸公差與機械加工余量
MINT_04R_001_06 壓鑄工藝及模具_賴華清
MINT_04R_001_07 壓鑄鋁合金的化學(xué)成分和力學(xué)性能表
& F* o9 d# j: {4 @

MINT · 發(fā)表于 2017-5-21 23:08:30

四,、壓鑄�,；窘Y(jié)構(gòu)（簡單了解下）

1) 動模和定模組成，也叫公模和母模,，按照老師詼諧點的說就是男的動女的不動......

2) 分型面在選擇時要讓壓鑄件和動模一起出來,，有利于后續(xù)的頂出，也就是要讓動模的包緊力大于定模的

3) 為了獲得更高的精度和表面質(zhì)量,，基準(zhǔn)面和分型面不要放在一起

4) 壓鑄件在模具里的尺寸和常溫尺寸是有區(qū)別的,，想像一下塑料或者橡膠在700℃和20℃時就可以很好理解了，也就是熱脹冷縮了,，所以壓鑄合金的收縮率也是需要考慮的,，這個影響因素較多，也很難把控,，多根據(jù)經(jīng)驗來

五,、壓鑄鋁合金的機械性能（常用材料，內(nèi)部資料）

REGION	reference	Standard	Process type	Yield stress: Rp0,2 (MPa)	Tensile Stress: Rm (MPa)	Elongation: A%	Density: (T/mm3)
EUROPE	EN AC-46000	EN 1706	D-F	140	240	1	2.75 10-9
CHINA	EN AC-46000	EN 1706	D-F	140	240	1	2.75 10-9
*JAPAN ()**	ADC10	JIS H 5302	D-F	157	241	1.5	2.75 10-9
KOREA	ADC10	JIS H 5302	D-F	157	241	1.5	2.75 10-9
INDIA	EN AC-46000	EN 1706	D-F	140	240	1	2.75 10-9
NA	A380.0/A383.0	ASTM B85-B85M	D-F	160/152	325/310	3.5/3.5	2.76/2.70 10-9
SA	EN AC-46000	EN 1706	D-F	140	240	1	2.75 10-9

*其中EN AC-46000的實際屈服強度會比理論值高出一些,，在眾多測試中,，46000的屈服最低可以達到170MPa,設(shè)計時可以以此為設(shè)計基準(zhǔn)，忽略標(biāo)準(zhǔn),。

*A380的機械性能明顯在46000之上,，但是在價格上幾乎沒有差異，所以在無明確要求時直接選用A380,。

*其余壓鑄材料供參考

總之,，想要設(shè)計出優(yōu)良的壓鑄件，需要設(shè)計出合理的結(jié)構(gòu),，選定合適的分型面,，合理的澆道、推出機構(gòu),，還要掌控好金屬在不同厚度時的收縮規(guī)律等等,，這樣才能達到客戶的精度要求，除了設(shè)計層面還需要模具壽命,、壓鑄機的選用,、材料的性能等方面，很多時候不能達到魚和熊掌兼得,，只能顧全大局,，有所舍棄,。

一般的機械工程師并不能完全掌握壓鑄的工藝知識，在設(shè)計完產(chǎn)品后最好是和工藝工程師一起檢查,，盡力做到材料少,，強度高，價格便宜,，精度高,，結(jié)構(gòu)合理，外形美觀……（反正都是溢美之詞）

MINT · 發(fā)表于 2017-5-21 23:11:21

平時不經(jīng)常發(fā)帖,，編輯的不好,，也不知道一層樓上多少比較好，一開始都放在一樓上,，預(yù)覽一看太長,，里面有好些圖片都沒顯示出來，如果有社友有需要,，可以把原稿和整理時的一些資料發(fā)給你們,。

MINT_04L_001 鋁合金壓鑄--Al alloy casting
MINT_04R_001_01 ALUMINUM DIE CASTING TRAINING REPORT
MINT_04R_001_02 鋁合金壓鑄--Al alloy castingCasting Aluminum For Use
MINT_04R_001_03 DIN ISO 8062_Castings-System of dimensional tolerances an machining allowances_08-1998
MINT_04R_001_04 DIE CASTING
MINT_04R_001_05 GB-T6414-1999 鑄件尺寸公差與機械加工余量
MINT_04R_001_06 壓鑄工藝及模具_賴華清
MINT_04R_001_07 壓鑄鋁合金的化學(xué)成分和力學(xué)性能表# L$ U) w/ K2 i& l

面壁深功 · 發(fā)表于 2017-5-22 02:55:37

學(xué)習(xí)，謝謝

xiaobing86203 · 發(fā)表于 2017-5-22 08:27:37

樓主不是干自動化設(shè)備的嗎,，怎么轉(zhuǎn)行做壓鑄了?

未來第一站 · 發(fā)表于 2017-5-22 11:15:37

樓主慢點,，看不過來了

MINT · 發(fā)表于 2017-5-22 12:15:34

xiaobing86203 發(fā)表于 2017-5-22 08:27
/ G5 s- K' ~" I( `3 i! m樓主不是干自動化設(shè)備的嗎，怎么轉(zhuǎn)行做壓鑄了?

沒干自動化設(shè)備,，也不是做壓鑄的，只是工作中會碰到壓鑄的零件,，就整理了點壓鑄的資料

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