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1、提高压铸铸冲头使使用寿命命的试验验研究摘要：从从冲头磨磨损的机机理分析析入手采用445号中中碳钢经渗硼硼处理，提提高表面面硬度和和韧性，可可使其使使用寿命命在原来来的基础础上提高高6-110倍。 压铸冲头头所处的的工况条条件十分分恶劣，使使用寿命命很低。少少数工厂厂采用耐耐热合金金钢冲头头，其使使用寿命命也只有有十余个个班次。而而采用球球墨铸铁铁作为冲冲头材料料其使用用寿命则则更低。由由此因停停机而造造成的经经济损失失，仅以以一个中中等生产产规模的的压铸单单位为例例，每年年就达数数万元，其其中尚未未计入如如材料、工工时及电电力消耗耗等损失失。本课课题所研研究的主主要目的的，从改改变原有有的冲头
2、头材料着着手，放放弃那些些性能不不够稳定定且又难难以及时时供应的的球墨铸铸铁，改改用来源源丰富、质质量有保保证、价价格合理理、规格格统一的的45号号中碳钢钢材料，通通过表面面强化处处理，提提高表面面硬度和和韧性，使使其寿命命在原来来的基础础上提高高6-110倍，从从而取得得了良好好的经济济效益和和社会效效益。 1 冲冲头磨损损的机理理分析 当两种种材料的的表面相相对滑动动时，由由于材料料表面原原子之间间存在着着吸力，在在其接触触表面会会出现粘粘着现象象。当两两个表面面紧靠且且又沿着着法向分分离或沿沿切向移移动时，原原子吸力力倾向于于将一个个表面材材料拉向向另一个个表面，而而形成磨磨屑，其其磨损
3、量量的大小小，可用用J. F. Arccharrd公式式加以表表达：磨磨损量（磨磨损体积积V)与与载荷LL及距离离X成正正比，而而与磨损损表面硬硬度P成成反比，即即： VV=KLLX33P （11） 式式中：KK为磨擦擦系数。KK与润滑滑条件、相相配的摩摩擦金属属有关。 此外，磨磨损体积积与构成成磨擦付付材料的的不同硬硬度之间间，存在在着平方方反比关关系。如如令Vss和Pss分别代代表磨擦擦付中较较软材料料的磨损损体积和和表面硬硬度；VVh和PPh代表表较硬材材料的磨磨损体积积和表面面硬度，则则其间的的关系，可可按下式式表达。 (VSSVhh) 22 = (PhhPSS) 22 (22) 从从
4、摩擦系系数K及及公式(2)中中得知：为了减减少粘着着磨损，在在选用材材料时应应注意：1)要要求减少少磨损的的表面应应选用硬硬的材料料；2)应选用用表面之之间相互互作用小小或不相相容的配配对材料料作摩擦擦付。 因此，我我们研究究工作的的重点放放在：为为了减少少粘着磨磨损，可可以通过过提高硬硬度和改改变配对对材料的的种类并并使用润润滑剂来来解决。 2 试试验条件件 21选择择试验用用的工件件材料的的依据 工件（冲冲头）采采用了445号中中碳钢，此此种钢种种属于调调质钢，最最适宜作作渗硼处处理。其其渗硼后后的组织织表面，可可以获得得锯齿状状的硼化化物，与与基体结结合牢固固，耐磨磨性好，而而且还可可以
5、通过过渗硼后后的淬火火、回火火来提高高基体强强度。445号中中碳钢的的淬火温温度都在在84008660范围，与与现有的的渗硼温温度接近近，使渗渗后的工工件可以以直接淬淬火，减减少加热热次数、节节约能源源、降低低成本。 222试验用用的渗剂剂材料 本试验验采用固固体粉末末渗剂，取取其操作作简单方方便，不不需添置置专用设设备，渗渗后容易易与工件件分离，便便于在生生产中推推广应用用等诸方方面的优优点。 粉末渗渗剂的主主要组成成物中计计有：碳碳化硼(B4CC），为为提供硼硼原子的的主要来来源，以以氟硼酸酸钾 (KBFF4）作作为活化化剂，可可加速催催渗过程程，以碳碳化硅(SiCC)作为为载体（填填充剂
6、）。 固体粉粉末渗硼硼原理属属于气态态催化反反应的气气相渗硼硼。氟硼硼酸钾是是活性很很高的成成分，在在5300 0CC就可分分解，到到8000 OCC即全部部分解，其其所分解解出来的的气态和和固态硼硼化物，都都是促进进渗硼的的重要物物质，是是提高渗渗剂活性性和参与与渗硼化化学反应应最重要要的气体体。在渗渗硼温度度下由KKBF44热分解解所形成成的气态态BF33的反应应式如下下： KKBF445330 00C KKF+BBF3 BBF3在在渗硼温温度下与与B4CC中因氧氧化而形形成的BB2033发生强强烈的还还原反应应而生成成低价的的次氧化化硼（BB2022)而促促进渗硼硼过程，即即： 22 B
7、2203 +2BBF3 =3BB2022+3FF2 此处处的B2202是是一种极极不稳定定的氧化化物，会会按下式式分解，形形成稳定定的B22C3同同时释放放出活性性硼原子子： 33B2003 =2B2203+2 B 氟硼酸酸钾热分分解生成成的BFF3可与与B4CC直接产产生下列列反应，析析出硼原原子和低低价的BBF2: 2BBF3+B4CC=3BBF2 +3 B +C 氟硼酸酸钾还与与B,CC在氧的的参与下下，直接接进行下下述化学学反应而而析出硼硼原子： 2KKBF44+B44C+002 =K200+4BBF2 +22B+COO 以上两两式的反反应产物物中均有有BF22生成，而而BF22又因不
8、不稳定而而分解，析析出硼原原子。由由此可以以确定，以以B4CC为供硼硼剂的渗渗剂活性性好、渗渗速快，这这也是我我们选用用渗剂的的理论基基础。 2. 3试验验的工艺艺参数 一般视视零件的的具体要要求来加加以选择择。凡是是要求变变形小而而渗硼层层较薄者者可在临临界点(ACll)以下下进行，反反之可再再提高渗渗硼温度度。本试试验中选选取的处处理温度度为90000CC，保温温时间取取4小时时。 224工工件试样样标准 本工件件试样选选用最常常用的JJ11113型压压铸机上上的440-00.055-0.08冲冲头作为为标准，见见图1。 2 55磨耗试试样标准准 本磨磨耗试样样采用国国家统一一标准。 3
9、试试验用的的设备规规格 试试验用的的加热设设备系采采用上海海实验电电炉厂生生产的系系列产品品SX-2-110-113000箱式电电炉。磨磨损试验验机的型型号为MMM-2200。 4 渗渗硼过程程中有关关工艺的的控制 4. 1渗硼硼层厚度度的控制制 渗硼硼层的厚厚度的取取得，主主要取决决子渗硼硼温度的的高低和和保温时时间的长长短，其其间存在在着线性性关系。以以本工件件为例，根根据其使使用条件件，并从从损坏的的零件中中分析出出其失效效的主要要形式为为粘着磨磨损，从从而得出出以提高高表面的的残余压压应力、增增加韧性性及改进进耐热疲疲劳性能能着眼，采采取平均均的渗硼硼厚度为为7080微微米的单单相Fe
10、e2B为为宜。FFe2BB为正方方晶体，含含硼量为为8. 3%，熔熔点为113899 0CC，硬度度约为HHV14400-20000。 4. 2 渗渗硼前后后工件尺尺寸变化化的规律律 对445号中中碳钢冲冲头渗硼硼前后尺尺寸变化化的规律律如表11所示，由由表可知知：1)冲头前前部的尺尺寸，渗渗硼以后后，其尺尺寸变化化较大；2)冲冲头后部部的尺寸寸，渗硼硼以后，其其尺寸变变化较小小；3)冲头渗渗硼前后后尺寸变变化的幅幅度一般般为0.0222毫米左左右。 判断445号中中碳钢经经磨削加加工后，渗渗硼前的的外径，要要根据原原球墨铸铸铁冲头头与压室室配合间间隙的要要求。在在室m下下，压室室内径取取40
11、0+0. 0227, 冲头外外径为(D 440龙器器，相互互之间的的间隙为为0. 07770. 1007毫米米，两者者皆受到到高温金金属作用用后，前前者直径径缩小，后后者外径径膨胀，其其热状态态下的间间隙大小小，无法法检测，只只能通过过理论计计算求得得。 根根据实际际使用情情况表明明，压室室材料按按原来的的3Crr2W88V钢，其其热处理理工艺不不变及尺尺寸变化化规律也也恒定。但但是冲头头材料及及热处理理工艺，由由于由球球铁改为为45号号中碳钢钢以后，其其热膨胀胀量皆起起了变化化。要使使45号号钢冲头头在受热热膨胀以以后的外外径恰好好与球铁铁冲头受受热膨胀胀后的外外径相等等，则必必须满足足以下
12、的的条件。即即当冲头头的工作作温度如如处在1180，两种种材料的的热膨胀胀系数分分别为： a 45钢钢122322 110-660CC （在在2020000C） a球铁铁=111855 110-660CC 由膨膨胀公式式可知： d=d。11a（tt-t。） 式中中：d最后的的直径，mm doo实物物的直径径，mmm a热膨胀胀系数 t工工作温度度， to室室温， 为了达达到原生生产所要要求的配配合间隙隙，则必必须使： 通过过以上计计算，说说明渗硼硼后的冲冲头外径径应为40-0.0053-0.0083。根根据实际际渗硼后后所得到到的数据据中可知知，经渗渗硼后的的冲头，其其外径膨膨胀了00.022
13、2毫米米左右，所所以冲头头在加工工时经过过最后一一道磨削削加工后后，其外外径应控控制在。40-0.0075-0.1105即即399.8995339.9925毫毫米范围围内，即即可满足足实际生生产的需需要。 4. 3 渗渗硼层表表面耐蚀蚀性 渗渗硼能提提高455中碳钢钢的耐腐腐蚀性能能，在硫硫酸、盐盐酸、柠柠檬酸及及醋酸的的稀释水水溶液中中分别提提高500, 660, 15及及4倍；在KOOH及NNaOHH的水溶溶液中分分别提高高4与33.6倍倍，在NNaCll水溶液液中提高高0.99倍。 对于渗渗硼表面面与熔融融的纯铝铝、铝硅硅合金及及锌合金金等相互互作用的的结果可可参见表表2 45钢渗渗硼表
14、面面与熔融融合金的的相互作作用 从以上试试验数据据中可知知，由于于渗硼层层表面具具有较好好的耐腐腐蚀性和和与合金金所产生生的亲和和力小，这这对冲头头寿命的的提高，是是有所助助益的。因因此，渗渗硼表面面只要在在7000 0CC以下的的条件下下工作，就就已可为为量大面面广的锌锌合金和和铝合金金的压铸铸生产创创造必要要的条件件。如果果冲头采采用水冷冷，其工工况条件件有所改改善，对对于寿命命的提高高更加有有所裨益益。 444 渗硼试试样与氮氮化试样样相对磨磨耗试验验结果 磨耗试试验中取取氮化后后及渗硼硼后的圆圆盘试样样，分别别代表压压室及冲冲头的实实际情况况，经成成对装机机后，在在受载550公斤斤下对
15、磨磨，每次次以测量量精度为为11100000的精精密天平平称其失失重量，以以检验其其磨耗程程度。经经22338899次转动动后称重重，氮化化试样总总失重量量为0.67882克，而而渗硼试试样为1134414克克，即渗渗硼试样样的磨损损比氮化化试样高高出一倍倍，解决决了压室室经使用用后是否否会先期期磨损的的顾虑，为为渗硼冲冲头的推推广应用用，打下下良好的的基础。乘用车发发动机铝铝合金缸缸盖的低低压铸造造技术基于成本本和力学学性能方方面综合合考虑，扩扩大铝合合金的应应用是目目前乘用用车轻量量化，降降低油耗耗的主要要手段，如如发动机机缸盖现现已全实实现铝合合金化制制造。尽尽管铝合合金缸盖盖的生产产方
16、法有有多种，但但主流的的制造工工艺则是是金属型型铸造和低低压铸造造，其中中欧洲和和中国以以金属型型为主，而而日本、美美国则更更多采用用低压铸铸造。 相对于于重力金金属型铸铸造，低低压铸造造由于是是在压力力下充型型和结晶晶凝固，因因而具有有成形质质量好、工工艺出品品率高等等优点，但但对于形形状复杂杂、性能能要求高高的缸盖盖铸件，则则存在着着工艺复复杂，控控制要求求高等技技术难关关。因此此本文着着重介绍绍了铝合合金缸盖盖的低压压铸造技技术及其其参数控控制要点点，以期期充分发发挥低压压铸造工工艺的技技术优势势，生产产高质量量的缸盖盖铸件。 2 缸盖盖的低压压铸造工工艺要点点 2.1 浇浇注系统统实例
17、 缸盖的的低压铸铸造工艺艺方案一一般为一一根升液液管，多多个浇口口即多权权分流的的形式。如如4缸缸缸盖，具具有代表表性的两两种浇注注系统即即在燃烧烧室侧是是设置22个或44个浇口口。图22为2个个浇口的的工艺示示意图，该该方案适适合于一一模一件件或一模模两件。 2.2合合金材料料及熔化化 铝合合金缸盖盖的材料料一般选选择AII-Sii-Cuu系合金金如ZLL1055和1007。如如果对延延伸率和和耐腐蚀蚀性有要要求，也也可以使使用ZLL1011和ZLL1044。为获获得高质质量的金金属液，标标准操作作应使用用Ar气气旋转吹吹气精炼炼并加入入Sr变变质及AAJ-TTi-BB细化晶晶粒。 2.33
18、 浇注注工艺 2.3.1模具具维护 模具的的定期清清理和保保养对于于稳定生生产高质质量的缸缸盖铸件件和延长长模具的的使用寿寿命是相相当重要要的。一一般应在在每生产产5000-7000件后后即进行行模具维维护，其其主要内内容是将将模具拆拆开，用用软刷清清理型腔腔表面涂涂料及清清除渗入入到顶杆杆间隙、排排气孔中中的铝屑屑、涂料料颗粒等等，确保保铸件外外形质量量、顶出出顺利和和排气顺顺畅。 2.33.2涂涂料 浇浇注前模模具预热热至2000左右喷喷涂料。缸缸盖的形形状复杂杂，应特特别注意意不同部部位的涂涂料厚度度不同。一一般部位位涂料厚厚度控制制在0.1-0.2mmm:精度度要求高高如燃烧烧室表面面
19、应采用用颗粒细细小的涂涂料，厚厚度为OO.OSSmn。左左右;而而对于浇浇口、冒冒口、内内浇道等等需要缓缓慢凝固固的位置置可适当当厚一些些，一般般为0.5-11 mmm左右。 2.33.3过过滤网 放置过过滤网的的目的是是防止升升液管中中氧化物物杂质进进入型腔腔及形成成层流充充填。可可采用价价格便宜宜效果良良好的镀镀锌金属属网，网网线直径径叨.44-0.66mm, 12214目目。 22.3.4温度度 铝液液温度对对缸盖内内部缺陷陷、外观观质量有有很大的的影响。浇浇注沮度度在6880-7730的的范围内内为宜，实实际操作作中温度度偏差应应控制在在20以内。 低压铸铸造的特特点是获获得良好好的顺
20、序序凝固，后后此报具具温度控控制在低低压铸适适中待别别重要。理理想的模模温分布布是从浇浇口到上上模逐渐渐降低，一一改具各各部具体体表度控控制范围围为获得得.上述述温度场场及提高高缸盖铸铸件性能能和缩短短生产周周期，必必须对上上模和侧侧模实施施强制冷冷却。一一般分为为水冷和和气冷，采采用多路路设置，每每路单独独自动控控制(流流量和压压力)。水水冷却采采用压送送式水泵泵，以解解决模具具内部因因高温汽汽化产生生气阻造造成水流流不畅的的难题，气气冷则是是通以压压缩空气气。 因因缸盖具具有多个个浇口，两两个浇口口之间的的距离近近会导致致位于浇浇口间的的铸件部部位温度度上升，使使浇口和和该部位位的凝固固顺
21、序相相反。因因此须在在此部位位设置局局部强制制冷却，以以得到所所需的温温度梯度度。 从从模具寿寿命和安安全性考考虑，冷冷却时应应以间接接冷却为为主，在在局部铸铸件厚度度较大处处可采用用直接冷冷却方法法。对于于冷却强强度有时时间控制制和温度度控制两两种方式式，时间间控制即即控制通通水或气气的时间间，该方方法简单单易行，但但精度不不高。温温度控制制则是在在冷却位位置出设设置热电电偶，根根据热电电偶测得得的温度度大小由由PC来来开启或或关闭冷冷却水或或气，控控制精度度相对较较高。 近年来来，凝固固数值模模拟技术术的发展展为缸盖盖的低压压铸造工工艺优化化提供了了很好的的参考依依据，它它可充分分把握不不
22、同条件件下的凝凝固测试试结果，强强化铸造造工艺过过程控制制，确保保铸件质质量。 2.33.5加加压时间间 从充充型到浇浇口凝固固的时间间称为加加压时间间，受温温度的影影响很大大。在稳稳定生产产条件下下，加压压时间虽虽然因缸缸盖的重重量不同同而有所所变化，但但一般控控制在22-8mmin。若若从提高高生产效效率的角角度考虑虑，可采采取一模模2件、22段加压压等方法法缩短时时间闭。 2.33.6起起模时间间 同加加压时间间一样，因因温度的的变化而而变化。时时间短时时铸件易易变形;时间过过长则铸铸件易卡卡在模具具内，取取不出来来。所以以一般控控制在加加压时间间的1/3左右右。为提提高铸件件冷却速速度
23、，起起模时可可先开脱脱模阻力力小的侧侧模，冷冷却一定定时间后后再开上上模。 2.33.7加加压曲线线 加压压压力直直接影响响到金属属液的流流动充填填性能和和补缩效效果，加加压曲线线是低压压铸造工工艺控制制中的重重要一环环。加压压压力可可由下式式算出: P=x(1+SS/A) x H x 110-22 上式中中P-压压力(MMPa), -铝液液比重(2.44-2.5) ,HH -铝铝液上升升高度(m), S-升液液管截面面积(mm2), A一一型腔截截面积(m2)o 冒冒口的补补缩压力力一般在在0.0005-0.001MPPa左右右。虽然然压力大大补缩效效果好，但但如果压压力超过过0.001 M
24、Mpa，会会导致涂涂料剥离离、铝液液堵塞模模具排气气孔及渗渗入到砂砂芯中。浇浇注过程程中及时时排出砂砂芯燃烧烧产生的的气体是是非常必必要的，但但因缸盖盖所用砂砂芯结构构复杂、数数最多，在在模具中中设置大大量的排排气孔很很困难。此此时，将将冒口补补缩压力力提高到到上限附附近，可可有效防防止气体体卷入到到铸件里里面。 柑塌内内的液面面高度变变化影响响到加压压曲线的的重复再再现性，因因此柑祸祸内的压压力应能能自动补补偿。对对于缸盖盖铸件，可可通过设设置传感感器，以以精确控控制加压压曲线的的零点II81。连连续工作作加压曲曲线示愈愈图如图图3所示示。 另外，若若升液管管下端与与柑拐底底部间的的间隔过过
25、短加压压时溶液液易产生生紊流流流动。因因此，在在不影响响溶液使使用的情情况下，升升液管下下端与柑柑锅底部部间的间间隔在2200mmm左右右为宜。 3 铸铸造缺陷陷与对策策 表11列出了了低压铸铸造常见见的缺陷陷及应采采取的暇暇止措施施。针对对缸盖这这样复杂杂的零件件，各种种参数的的细书波波动就可可能影响响铸件质质。因此此必须对对工艺方方案、奄奄具设计计、浇注注工艺等等各方面面进行细细致的分分析和调调查明确确缺陷产产生的各各种原因因，在此此基础上上来采取取相应白白解决措措施。 4 结束束语 迄迄今为止止铝合金金缸盖是是适合于于低压铸铸造的几几个有限限的汽车车零件之之一，因因此充分分发挥其其工艺出
26、出品率搞搞、内部部质量好好的优点点，扩大大国内低低压铸造造技术在在铝合金金缸盖的的生产应应用，以以适应我我国轿车车工艺快快速发展展。(镁合金压压铸工艺艺难成功功的原因因与新工工艺选择择镁合金压压铸工艺艺难成功功的原因因与新工工艺选择择 对铝铝合金材材料或铝铝合金压压铸工艺艺有所认认识的人人都知道道，铝合合金分含含硅高（约约10%）的“压压铸铝合合金”、含含硅中等等（约55%），适适合重力力铸造、低低压铸造造或金属属模铸造造的“铸铸造铝合合金”，以以及适用用于挤压压、锻压压等压力力加工，含含硅量很很少（11%-22%以下下）或基基本不含含硅的“变变形铝合合金”。 不少人以为，在铝合金或镁合金中加
27、硅，主要是为了增加合金的流动性，其实并不全面正确，且有认识的偏差与误导。 在合金中加硅，作用主要确有两项： 第一是增加流动性。但这主要是对重力铸造等很低的压强下充型而言的。检测与实践都表明，不加硅的合金与加了硅的合金，在超过1MPa的充型压强下充型，差异并不大。当今的压铸机与压铸工艺，充型压强可以超过100MPa，即使是最差流动性的合金（变形铝合金、变形镁合金等），都不存在充型不足的困难。 第二是减少“液固”相的相变体积收缩率这一项才是最重要与最关键的。有研究指，含硅量到20%左右的铝合金（如A390），相变体积可以基本不变。所以，用于高温场合的铝活塞，总是硅含量较高的合金。因为压铸工艺的本质
28、特性，属单方向的高压强充型铸造，不具有反向补缩功能，这是它与低压铸造、重力铸造具有反向补缩充型的工艺特性完全不同的地方。正是这个原因，行业上才特意配制相变收缩率比较低，含硅量尽量去到最高，专门为了压铸工艺不能反向补缩的铝合金牌号。 增加硅在合金中的含量会付出很大的代价：大幅削弱了合金的强度，并使合金变脆，延伸率显著降低。压铸铝合金（如ZL107、ADC12）普遍就比变形铝合金的强度低了一半甚至大半，约在200MPa范围。对比A356、6061（LY硬铝）、ZL101合金强度在400MPa，7075（LC超硬铝）强度达600MPa就可知了。硅还是非金属，不能阳极氧化与着色。故从本质上说，硅对合金
29、归属为一种有害的或杂质类的元素。 所以，我们一般都将压铸件称为“结构件”，很多功能上有要求，被称为“功能件”所用的地方，如有高强度、延伸率高（不脆）、耐高温、表面着色、耐冲击韧性要求等场合的，压铸合金基本就不能用了。 实践上，用压铸工艺生产含硅量在5%左右的铸造类合金（如生产铝合金轮毂的A356、ZL101牌号合金），毛坯合格率明显降低，缩孔缩松非常严重。原因在于，该类铸造合金的体积收缩率较大，本来就只适合于有补缩系统的铸造工艺的（如重力铸造、金属模铸造、低压铸造）。用没有补缩系统的压铸工艺生产，明显勉为其难，缩孔缩松缺陷又怎不明显增加呢。 现时的压铸机，能产生一定补缩作用的手段有两个： 一是
30、加快压射的速度，让熔体有一定的动能（加速），这会产生一定的补缩作用，却极不可靠，且实践上也是可笑的加大压射速度，不就更容易卷气产生气孔缺陷了吗？ 二是靠压射冲头的“加力”（几十年前所称的“精速密压铸”）。请注意，压射冲头的“加力”，本质上只是加了压强，而不是直接加力于毛坯体本身物理概念的做功（锻压）。这种“加力”，可理解为重力铸造或低压铸造中对一个位置的补缩这同时还要加大内浇道（所谓大水口）才能有效果。但对于需在多个位置进行补缩的毛坯，单靠压射冲头的作用显然生产不出合格产品。两者相比，以压射冲头的“加力”，作用远好于对熔体的“加速”充型。 现时的“多功能”低压铸造机，其实是将复杂的重力铸造充型
31、与补缩系统机械化，本质上已是“中低压铸造充型+多点挤压铸造补缩”，具有多工位补缩的工艺装备：即熔体的充型速度与压力，实现无级调节的机械化，同时具有对毛坯多个需补缩的位置的压力强制补缩。这种“低压铸造机”，其实就是用了多向连铸连锻、多向压铸模锻的工艺思路，只是缺了对毛坯主投影面进行锻压的功能而已。 回过头来看，就知道镁合金压铸为什么艰难：它与用压铸工艺生产A356、ZL101、ZL203等重力铸造铝合金毛坯，碰到的是同一类问题如何补缩的问题，却是难度甚高、极大的问题。因为现时的镁合金牌号，只有含硅量很低（1%-2%）、体积收缩率极大的“铸造镁合金”，而根本没有体积收缩率比较低的“压铸镁合金”。其
32、难度（主要是体积收缩率极大与变形合金所需的压力加工特性高位合金极易晶粒粗大与偏析），相当于用压铸工艺生产6061、6063合金，相当于挑战压铸工艺那不可思议的绝对禁区！ 这就得出两个极重要的结论： 一是现时的铸造牌号镁合金，只应适用于拥有多功能的具有复杂良好补缩系统的低压铸造装置生产，而基本不适合没有补缩能力的压铸工艺生产。别相信现时的所谓“镁合金压铸机”，因为它只是相对于传统压铸工艺仅提高了压射充型的速度，但这能起到的补缩作用却甚差，比以压射冲头的加力作用与“大水口”工艺还要差得多。 可以说，以传统压铸工艺，或所谓的“镁合金压铸机”生产镁合金压铸件，其“成功”只具有偶然性或特殊性，不具有普遍
33、性与工业性；以传统的压铸工艺（包括所谓的镁合金压铸机）搞镁合金压铸件生产，根本就是选错了装备走错了方向，工艺基本不可行，不具工业上的普遍适应性，更多的会以失败告终如同以压铸工艺生产6061、6063、5052、2024等变形铝合金材料一样的惨败告终。 二是改用具有多向强制补缩与多向锻压功能的多向压铸模锻、多向连铸连锻工艺与装备生产，直接生产出如压铸件一样结构复杂的镁合金锻压件。这项工艺，可生产完全不含硅的变形铝合金锻压件，也能生产完全不含硅的变形镁合金锻压件。 连铸连锻、压铸模锻工艺装备，源于强制锻压补缩的液态模锻工艺思维，是直接挤压铸造（液态模锻、熔汤锻造）与间接挤压铸造工艺相结合的技术，是
34、我国原创的发明专利技术，已相当成熟可靠，已在广东肇庆鸿银机电科技有限公司实现工业化生产。下盖压铸铸模的设设计和制制造摘要：本本文以下下盖铸件件为例详详细阐述述了两板板式侧浇浇口压铸铸模具的的结构设设计要点点与工作作过程。笔笔者结合合自己多多年实践践经验，通通过采用用华铸CCAE软软件进行行流动分分析，最最后得出出了一道道合理而而实用的的浇铸、排排溢系统统方案，使使得模具具的压铸铸缺陷大大大降低低，进而而提高了了铸件的的内在质质量和改改善其工工作性能能。 压压铸是近近代金属属加工工工艺中发发展较快快的一种种高效率率、少无无切削的的金属成成型精密密铸造方法法。与其其他铸造造方法相相比，由由于压铸铸
35、工艺的的生产流流程短、工工序简单单而集中中，不需需要繁多多的设备备和庞大大的工作作场所，且且铸件质质量优、精精度高、表表面光洁洁度好，所所以不仅仅可以节节省大量量的机械械加工工工序、设设备和工工时，而而且具有有金属工工艺出品品率高，节节省能源源、节省省原材料料等优点点，所以以压铸是是一种“好好、快、省省”的高高经济效效益的铸铸造方法法。目前前，压铸铸这种工工艺方法法已广泛泛应用在在国民经经济的各各行各业业中，如如兵器、汽汽车、摩摩托车和和航空航航天行业业的产品品零部件件，以及及电器仪仪表、无无线电通通信、电电视机、计计算机、农农业机具具、医疗疗器械、洗洗衣机、电电冰箱、钟钟表、照照相机、建建筑
36、装饰饰和日用用五金等等各种产产品零部部件的生生产方面面。 现现在我国国生产的的一些压压铸件，最最小的只只有几克克，最大大的铝合合金铸件件重达550kgg，最大大的直径径可达22m。一一些国家家则依靠靠技术进进步促使使铸件薄薄壁化、轻轻量化，因因而导致致以往以以铸件产产量评价价一个国国家铸造造技术发发展水平平的观念念发生了了根本性性的改变变，转而而用技术术进步的的水平作作为衡量量一个国国家铸造造水平的的重要依依据。而而铸件质质量的好好坏最终终取决于于压铸模模结构设设计、浇浇注系统统设计以以及排溢溢系统(包括抽抽真空)设计是是否合理理。 图图1所示示壳体属属于多筋筋类零件件，成型型非常困困难，因因
37、此对该该模具的的设计提提出了更更高的技技术要求求。在优优化该模模具结构构的基础础上，笔笔者通过过应用华华铸CAAE软件件进行模模拟流动动分析，最最后得到到了一个个合理的的流动设设计方案案，并在在此基础础上通过过采用溢溢流排气气系统来来减少压压铸缺陷陷，从而而保证了了铸件的的质量和和外观。 铸件一、铸件件工艺分分析 该该下盖铸铸件最小小壁厚=1.22mm，易易造成铝铝液填充充不良，成成型困难难，使铝铝合金熔熔接不好好，铸件件表面易易产生冷冷隔等缺缺陷，并并给压铸铸工艺带带来困难难。 该该零件材材料为铝铝硅合金金，除铝铝以外的的杂质总总量00.6%，抗拉拉强度3455MPaa，屈服服强度1800M
38、Paa，延伸伸率11.6%，硬度度HBSS1660，外外观铝锭锭为银白白色，产产品压铸铸成型后后表面应应平整光光洁，粗粗糙度达达到图样样规定的的要求，不不得有影影响该产产品外观观和装配配的变形形、裂纹纹和错边边，非加加工表面面不得有有严重的的流痕、拉拉伤、冷冷隔、缩缩陷、气气泡、飞飞边、欠欠铸和多多肉等工工艺缺陷陷。 该该零件斜斜度的作作用是减减少铸件件与模具具型腔的的摩擦，容容易取出出铸件，保保证铸件件表面不不拉伤，从从而延长长压铸模模使用寿寿命，故故将其脱脱模斜度度设定为为外表面面 (单单边) 3，内内表面(单边)4，芯芯销孔 (单边边)3。在压压铸件的的连接处处采用适适当的圆圆角(33)
39、 过过渡，避避免零件件上因没没有圆角角的存在在而产生生应力集集中导致致开裂，可可以延长长压铸模模的使用用寿命，不不因模具具型腔尖尖角的存存在而导导致崩角角或开裂裂。 为为了不影影响产品品外观，决决定采用用如图11所示的的侧浇口口进料，通通过排溢溢系统进进行抽真真空，加加快铸件件的完整整成型和和收集料料流前锋锋的杂质质和冷料料等，从从而大大大减少气气孔和夹夹渣等现现象的产产生，确确保铸件件成型质质量优良良及其外外观。 压铸成成型工艺艺条件为为：收缩缩率为00.555%，压压室直径径为955mm，每每模周期期为400s，低低速压铸铸速度为为(0.260.005)mm/s，高高速压铸铸速度为为(2.
40、100.2)m/ss，高速速压铸起起点位置置为(2260 200) mmm，铸铸造压力力为(667.771.9)MMPa，料料饼厚度度为(22055)mmm，汤温温为(666020)，留模模时间为为(1332)s，模模温为(1600200)。 二、模模具结构构设计 1.分分型面的的选择 分型面面是压铸铸模具动动模和定定模的接接合面，主主要根据据铸件的的具体结结构确定定。分型型面在铸铸件上会会留下痕痕迹，该该痕迹称称为分型型线。因因此在选选择分型型面时，要要充分考考虑一些些注意事事项，以以避免由由于分型型面的选选择不当当所造成成的不良良影响。在在综合考考虑铸件件顺利脱脱模、浇浇口布置置和模芯芯的
41、机加加工工艺艺性等几几方面因因素的前前提下，最最后决定定采用如如图2所所示的分分模设计计方法。 铸件分模模设计2.浇注注系统及及排溢系系统的设设计 该该模具采采用1模模1腔结结构，由由于铸件件正反面面都有加加强筋，成成型又非非常困难难，只能能开设33个大截截面侧浇浇口进料料，采用用分流锥锥导流，且且分流锥锥与浇口口套采用用6锥锥度研配配，料饼饼厚度约约为233mm。整整个浇注注系统是是由直浇浇道、横横浇道与与内浇口口三部分分组成，横横浇道截截面形状状大体为为扇形，根根部及角角落处需需倒圆角角以进行行更好地地引流。横横浇道和和内浇口口分别开开设在动动、定模模芯上，为为了保证证铸件成成型完全全，尽
42、量量采用较较大截面面的内浇浇口。通通过运用用华铸CCAE软软件进行行流动分分析，最最后得到到如图33所示最最佳的测测浇口数数量与位位置，合合理的流流道系统统形状和和排布位位置，并并对模芯芯尺寸、内内浇口尺尺寸和直直横流道道尺寸等等进行优优化设计计，最终终得到一一种切实实可行的的流动设设计方案案。 为为了改善善压铸件件内部组组织和减减少压铸铸缺陷，最最后决定定在产品品末端开开设溢流流槽(图图3)，其其后又开开设排气气槽并进进行抽真真空处理理，以便便能及时时排出型型腔中的的气体、气气体夹杂杂物、涂涂料残渣渣及冷污污合金等等，作为为保证铸铸件质量量和消除除某些压压铸缺陷陷的重要要措施之之一。排排气槽
43、设设在分型型面及溢溢流槽的的尾部，排排气槽深深度00.4mmm，宽宽度为110mmm，并且且采用曲曲折排气气槽进行行排气，以以防溢流流，同时时铸件还还可利用用模芯和和镶块的的配合间间隙以及及顶杆与与顶杆孔孔的配合合间隙进进行排气气。 下盖压铸铸模3.脱模模机构设设计 为为了顺利利顶出铸铸件，在在该模具具下端面面周向均均匀设置置顶杆进进行顶出出。整个个脱模机机构采用用复位杆杆(图33中244)进行行复位，通通过推板板导柱(图3中中28)和导套套(图33中299)进行行导向定定位。同同时，依依靠限位位螺钉(图图3中223)和和前限位位柱(图图3中226)进进行限位位，并且且加工时时必须保保证4个个
44、限位螺螺钉和44个前限限位柱分分别等高高，以保保证铸件件顶出时时平稳可可靠。 4.模模温调节节系统设设计 该该模温调调节系统统主要根根据动、定定模芯的的结构特特点以及及模具元元件的分分布来布布置水道道。为了了避免冷冷却水道道与相关关的模具具元件不不发生干干涉，且且不影响响其冷却却效果，决决定采用用如图33所示的的一进一一出的冷冷却水道道，以增增加其冷冷却效果果。水道道直径为为10mmm，并并在动、定定模芯进进水口与与出水口口处安装装铜制冷冷却水管管，而模模具上所所有冷却却水管全全部集结结在压铸铸机的钢钢制积水水包上。为为防止分分流锥处处热量过过于集中中，在分分流锥 上采用用如图33所示的的分流
45、锥锥嵌件(图3中中38)进行导导流冷却却处理。分分流锥(图3中中36)与浇口口套(图图3中333)的的冷却水水道直径径为8mmm，均均为一进进一出的的冷却水水路。同同时，合合模前压压铸机喷喷淋装置置会自动动喷冷却却液来冷冷却模具具。 55.模具具结构及及工作过过程 该该模具属属于两板板模，其其最大外外形尺寸寸为8000mmm8000mmm7000mmm，模架架定制。根根据锁模模力大于于胀型力力的设计计原则，以以压铸模模厚度和和允许开开模距离离为依据据，最后后决定选选用UBBE9000t压压铸机。模模具所有有活动部部分保证证定位准准确，动动作可靠靠，不得得有任何何歪斜和和卡滞现现象，固固定零件件
46、不得有有相对窜窜动，其其结构如如图3所所示。 模具工工作过程程为：动动、定模模合模，熔熔融铝液液通过汤汤勺(其其规格为为2.11Kg)注入模模具浇口口套(图图3中333)中中，通过过压铸机机的冲头头将铝液液压入密密封型腔腔内，经经保压、冷冷却后，开开模。开开模时，动动、定模模分开，到到达设定定开模行行程4000mmm后，压压铸机顶顶出油缸缸开始工工作，模模具顶出出机构在在装有油油缸的压压铸机顶顶杆带动动下将铸铸件从动动模芯(图3中中8)中中顶出，当当运动到到设定顶顶出行程程40mmm后取取出铸件件(含定定模侧的的流道、积积渣包及及气道中中的凝料料)。接接着压铸铸机喷淋淋装置会会自动喷喷冷却液液
47、来冷却却模具，随随之动、定定模合模模，压铸铸机顶出出油缸带带动模具具顶出机机构复位位，一个个压铸周周期也随随之完成成。 三三、压铸铸模选材材和热处处理要求求 在进进行压铸铸模具设设计时，选选材非常常重要，如如果模具具材料选选择得不不恰当，很很可能会会影响模模具的使使用寿命命和工作作效率，因因此，必必须严格格按照制制造工艺艺合理选选择模具具材料。材材料选择择好后还还必须制制订严格格的热处处理方法法和硬度度，如果果热处理理不当，很很可能导导致模具具寿命急急剧下降降，从而而影响公公司的正正常生产产，如表表所示。 四、模模具组装装技术要要求 压压铸件尺尺寸精度度的高低低主要取取决于模模具的组组装技术术要求，为为了生产产出优质质的压铸