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【MINT】总结与分享--工艺--铝合金高压压铸

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MINT
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1#
发表于 2017-5-21 22:58:18 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 MINT 于 2017-5-21 22:57 编辑 2 E' A: c- N* S& ]; B, K. x9 ?0 d3 {

& E; {" K/ c' Q  V
    换了新的工作也快一年了，虽说这里工作环境、福利待遇、人性化的管理模式、工作的内容等都很好，但有一点一直很烦恼，人与人之间缺乏信任，那种完全敞开心胸的信任。当同事间请教或者讨论问题的时候，他会和你说一些但不多，一直这样，有时候我都分不清他是在保留还是真的理解的不深。想到以前大家为一个问题争的面红耳赤，一起去找方法证明的时候，那真叫一个畅快。所以即使离职一年了，仍然和以前的同事联系密切。我喜欢当初的那种感觉，喜欢朋友之间毫无保留的探讨哪怕是单方面的请教，这会是贯穿一生的一件有意义并且高兴的事。基本天天都来必威体育网址转转，正好目前在整理完善一些个人工作中用到的工艺、理论计算、表面处理、软件、有限元分析等方面的知识体系，正好一并分享到必威体育网址来。$ B+ K# C6 O6 I0 }, F) `+ s8 n
    此文为笔者对铝合金压铸工艺现有知识的回顾和总结，旨在作为今后工作的参考之一，由于工作所限，此文深度只能得到笔者现有水平，如能给看这篇文章的你提供一点帮助，便深感荣幸。文章不会像教科书般从概念介绍一直讲到产品设计，而是从个人的角度，也可以理解为从一个机械工程师的角度出发，在面对一个新的零件或产品时如何思考，为什么选择此工艺，怎样设计合理的结构，选定后的出图，面对缺陷如何处理，达到什么状态可以允许批产。% o- a% t0 u. K/ L; F! m6 N9 V, o
一、 什么情况下需要选择压铸工艺
    一般情况下，图纸上是不会强制要求写上零件的成型工艺的，想想见过的图框模板，只有要求写材料的，没见过有工艺栏，但是根据材料和标准，就可以基本确定采用什么工艺了。比如相同的6082铝合金，材料栏写 EN AW-6082 DIN EN 485-2, 则说明用的是板材；如果写的是EN AW-6082 DIN EN 755-2, 则说明用的是管材；如果写的是EN AW-6082 DIN EN 573-3, 则说明是锻造件。
    工艺的选择是由零件的结构决定的，在结构比较简单的情况下，多种工艺都可以实现批产，则需要优先考虑性能，性能达标的前提下再比较价格，最终定工艺。对于压铸来说没有太多相互竞争的工艺，一般情况下采用压铸的零件结构都不会很简单，所以它的竞争对手基本就是它的兄弟重力铸造。
压铸的特点：特点是由原理决定的，每个特点都会在原理中找到解释。
1、 材料利用率高：压铸企业给的数据是50%--70%，教材上写的是60%--80%
2、 组织致密,具有较高的强度和硬度，同样的对模具的要求也高，模具的材料一般是：
国产H13、日本SKD61、瑞典8407、法国ACD(材料是对寿命和成本最重要的影响因素)
*铸件上靠近表层的金属冷却快，可以获得较细的晶粒，组织致密，具有较高的硬度、耐磨性和耐蚀性，在有其它选择的情况下不建议对铸件进行加工处理。
*压铸件的抗拉强度比砂型铸件高30%以上，比浇铸的高15-20%左右（参考数据）
3、 尺寸公差较高(CT4-7级),加工余量小：批产模的模具都是经过精密加工的
4、 适宜批量生产薄壁，特别是深腔薄壁件,形状复杂的零件，铝合金可以做到0.5mm厚
5、 表面粗糙度好，一般可以达到Ra.8—Ra3.2，甚至可以Ra0.4
6、 可以有镶嵌件
7、 高速+高压
3 j( q! w; ^  Y# ^  s/ H*高速：指充填阶段，时间为0.01-0.04s，压铸的4个阶段分别是慢速封孔、充填、增压、持压，充填的时间是最短的
*高压：高压出现在最后两个阶段，有时可达500MPa，这里涉及到压铸的一个很重要参数—锁模力，也是压铸行业实力的划分标准，一般6300kN以上的都可以称为大型压铸机了

! n$ O" }8 i$ W) J* [
铝合金

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MINT
2#
 楼主| 发表于 2017-5-21 22:59:36 | 只看该作者
二、 如何设计压铸件的结构更合理
1) 壁厚均匀
ž 有利于“充型”后的同时凝固，避免产生铸造应力、缩孔等缺陷
ž 不宜采用增加壁厚的方法来提高铸件的强度
ž 消除厚壁的部位可采用加强筋或镶嵌件的方法来提高机械、工艺性能
ž 压铸件的壁厚也不宜太薄，否则会影响铸造性能
ž 合适的壁厚为2-5mm（压铸企业数据），1-6mm（教材数据）
2) 筋的使用
ž 提高压铸件的强度和刚性
ž 防止或减少变形
ž 改善“充型”条件（作辅助流路）
ž 消除厚壁减轻重量。（筋的厚度小于壁厚）
3) 铸造圆角
ž 有助于压力的传递和金属的流动，减少涡流卷气有利于成型
ž 分型面上不能有圆角，动定模之间的错差很容易造成台阶
ž 减少集中应力，提高铸件强度。
ž 延长模具使用寿命
ž 圆角半径不宜过大，避免产生“热节”
热节：铸造热节，是指铁水在凝固过程中，铸件内比周围金属凝固缓慢的节点或局部区域
4) 拔模斜度（铸造斜度）
ž 铸造斜度的大小依合金种类、铸件壁厚、高度和深度而不同
ž 铸件结构必须考虑足够的铸造斜度（斜度：内侧大于外侧、厚壁大于薄壁、高熔点大于低熔点）
ž 铸造斜度不计入公差范围
ž 图样上应规定斜度是增加材料，还是减去材料，如果不规定好，供应商做反了，只能哑巴吃黄梨
ž 最小拔模斜度参考下表
5) 孔   
ž 不要有相互交叉的不通孔，对应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装置，还有可能发生抽芯困难
ž 压铸件上一般的孔，可直接压铸出来，孔的直径与深度有密切的关系，铸件上的孔对应到模具上就是细长的小圆柱，所以从模具寿命及强度方面考虑，孔的深度不宜过大，尺寸参考下表
铸孔最小孔径以及孔径与孔深的关系（mm）
合  金
最小孔径d
深度为孔径d的倍数
经济上合理
技术上可行
不  通  孔
通    孔
d＞5
D＜5
d＞5
D＜5
锌合金
1.5
0.8
6d
4d
12d
8d
铝合金
2.5
2.0
4d
3d
6d
4d
镁合金
2.0
1.5
5d
4d
10d
8d
铜合金
4.0
2.5
3d
2d
5d
3d
6) 文字标志图案  
为了适应模具制造的特点，建议采用凸纹。如果是凹纹，那对应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，压铸模的模具材料还是很贵的，其次在模具保养时有可能会不小心碰到凸起部位，就容易碰伤。

0 m% g+ {" p7 |  t/ l: O6 s4 E
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MINT
3#
 楼主| 发表于 2017-5-21 23:00:59 | 只看该作者
三、 压铸件出图公差的选择
如果存在对手件需要相互配合使用时，需要参考对手件的公差来确定压铸部位的公差。在无特殊要求的情况下，压铸件的一般公差参考标准执行
压铸的尺寸公差
  国标：GB/T 6414  铸件尺寸公差与机械加工余量
(Castings—system of dimensional tolerances and machining allowances)
  国际标准：ISO 8062-3 铸件的一般尺寸、几何公差和机械加工余量
(General dimensional and geometrical tolerances and machining allowances for castings)
  德标：DIN 1688-1轻金属合金铸件毛坯砂铸件总公差和加工余量
（Rough castings of light metal alloys produced by sand casting-- General tolerances and machining allowances）
1) 尺寸公差（以GB为例）
GB/T6414铸件  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
*受分型面和模具活动部分的影响, 公差应在CTX的基础上增加一个附加量,分型面和活动部分的投影面积越大，需要增加的附加量也就越大，可参考下表执行：
分型面投影面积cm2
活动部位投影面积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
*自由角度和锥度尺寸公差&孔中心距尺寸公差
*高精度尺寸是特殊零上的个别尺寸，这类尺寸不仅要求在模具上消除分型面、活动部位成型及收缩率选用误差等的影响，且要求在模具维修，压铸工艺尺寸检测等方面严格控制。所以特殊的重要尺寸不能位于分型面及活动部位上。
2) 形位公差
基准部位和被测部位是否处于同一半模具内作为一个因素，是否运动作为一个因素，参考公差如下：
平行度﹑垂直度﹑端面跳动公差
被测部位在量方向上的尺寸
被测部位和基准部位在同一半模内
被测部位和基准部位不在同一半模内
二个部位
都不动的
二个部位中
有一个动的
二个部位
都动的
二个部位
都不动的
二个部位中
有一个动的
二个部位
都动的
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
-
-
同轴度对称度公差
被测部位在量方向上的尺寸
被测部位和基准部位在同一半模内
被测部位和基准部位不在同一半模内
二个部位
都不动的
二个部位中
有一个动的
二个部位
  都动的
二个部位
都不动的
二个部位中
有一个动的
二个部位
都动的
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
为了保留强度较高的致密层，机械加工余量应尽量选用较小值，还记得刚工作时加工余量写的都是1mm
; p# X$ q' M% M% _  r
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MINT
4#
 楼主| 发表于 2017-5-21 23:06:39 | 只看该作者
四、 压铸模基本结构（简单了解下）
1) 动模和定模组成，也叫公模和母模，按照老师诙谐点的说就是男的动女的不动......
2) 分型面在选择时要让压铸件和动模一起出来，有利于后续的顶出，也就是要让动模的包紧力大于定模的
3) 为了获得更高的精度和表面质量，基准面和分型面不要放在一起
4) 压铸件在模具里的尺寸和常温尺寸是有区别的，想像一下塑料或者橡胶在700℃和20℃时就可以很好理解了，也就是热胀冷缩了，所以压铸合金的收缩率也是需要考虑的，这个影响因素较多，也很难把控，多根据经验来

* z5 w6 T6 Z% W6 ?
五、 压铸铝合金的机械性能（常用材料，内部资料）
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的实际屈服强度会比理论值高出一些，在众多测试中，46000的屈服最低可以达到170MPa,设计时可以以此为设计基准，忽略标准。
*A380的机械性能明显在46000之上，但是在价格上几乎没有差异，所以在无明确要求时直接选用A380。
*其余压铸材料供参考
总之，想要设计出优良的压铸件，需要设计出合理的结构，选定合适的分型面，合理的浇道、推出机构，还要掌控好金属在不同厚度时的收缩规律等等，这样才能达到客户的精度要求，除了设计层面还需要模具寿命、压铸机的选用、材料的性能等方面，很多时候不能达到鱼和熊掌兼得，只能顾全大局，有所舍弃。
一般的机械工程师并不能完全掌握压铸的工艺知识，在设计完产品后最好是和工艺工程师一起检查，尽力做到材料少，强度高，价格便宜，精度高，结构合理，外形美观……（反正都是溢美之词）

; B9 A1 {3 A# W1 b
平时不经常发帖，发现一层楼写多了也不好，编辑的也不顺手，如果有社友有需要，可以把我的原稿发给你，在整理的时候收集了一一些资料，如下：
  • MINT_04L_001 铝合金压铸--Al alloy casting
  • MINT_04R_001_01 ALUMINUM DIE CASTING TRAINING REPORT
  • MINT_04R_001_02 铝合金压铸--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 铸件 尺寸公差与机械加工余量
  • MINT_04R_001_06 压铸工艺及模具_赖华清
  • MINT_04R_001_07 压铸铝合金的化学成分和力学性能表3 M$ v9 w+ y) b' P9 ?
' P" K2 V. |. g* {. e2 f
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MINT
5#
 楼主| 发表于 2017-5-21 23:08:30 | 只看该作者
四、 压铸模基本结构（简单了解下）
1) 动模和定模组成，也叫公模和母模，按照老师诙谐点的说就是男的动女的不动......
2) 分型面在选择时要让压铸件和动模一起出来，有利于后续的顶出，也就是要让动模的包紧力大于定模的
3) 为了获得更高的精度和表面质量，基准面和分型面不要放在一起
4) 压铸件在模具里的尺寸和常温尺寸是有区别的，想像一下塑料或者橡胶在700℃和20℃时就可以很好理解了，也就是热胀冷缩了，所以压铸合金的收缩率也是需要考虑的，这个影响因素较多，也很难把控，多根据经验来
五、 压铸铝合金的机械性能（常用材料，内部资料）
REGION
reference
Standard
Process type
Yield stress:
Rp0,2 (MPa)
Tensile Stress:
Rm (MPa)
Elongation:
A%
Density:
(T/mm3)
EUROPE
EN AC-46000
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D-F
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CHINA
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KOREA
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INDIA
EN AC-46000
EN 1706
D-F
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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的实际屈服强度会比理论值高出一些，在众多测试中，46000的屈服最低可以达到170MPa,设计时可以以此为设计基准，忽略标准。
*A380的机械性能明显在46000之上，但是在价格上几乎没有差异，所以在无明确要求时直接选用A380。
*其余压铸材料供参考
总之，想要设计出优良的压铸件，需要设计出合理的结构，选定合适的分型面，合理的浇道、推出机构，还要掌控好金属在不同厚度时的收缩规律等等，这样才能达到客户的精度要求，除了设计层面还需要模具寿命、压铸机的选用、材料的性能等方面，很多时候不能达到鱼和熊掌兼得，只能顾全大局，有所舍弃。
一般的机械工程师并不能完全掌握压铸的工艺知识，在设计完产品后最好是和工艺工程师一起检查，尽力做到材料少，强度高，价格便宜，精度高，结构合理，外形美观……（反正都是溢美之词）

0 W2 O( ~1 m% u. S
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MINT
6#
 楼主| 发表于 2017-5-21 23:11:21 | 只看该作者
平时不经常发帖，编辑的不好，也不知道一层楼上多少比较好，一开始都放在一楼上，预览一看太长，里面有好些图片都没显示出来，如果有社友有需要，可以把原稿和整理时的一些资料发给你们。/ \1 ~6 p2 E6 [# m8 C
  • MINT_04L_001 铝合金压铸--Al alloy casting
  • MINT_04R_001_01 ALUMINUM DIE CASTING TRAINING REPORT
  • MINT_04R_001_02 铝合金压铸--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 铸件 尺寸公差与机械加工余量
  • MINT_04R_001_06 压铸工艺及模具_赖华清
  • MINT_04R_001_07 压铸铝合金的化学成分和力学性能表, V6 V- J6 r$ N; D* o& K- b
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面壁深功
7#
发表于 2017-5-22 02:55:37 | 只看该作者
学习，谢谢
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xiaobing86203
8#
发表于 2017-5-22 08:27:37 | 只看该作者
楼主不是干自动化设备的吗，怎么转行做压铸了?
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未来第一站
9#
发表于 2017-5-22 11:15:37 | 只看该作者
楼主慢点，看不过来了
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MINT
10#
 楼主| 发表于 2017-5-22 12:15:34 | 只看该作者
xiaobing86203 发表于 2017-5-22 08:27
* T; [4 H8 e2 @4 v2 k楼主不是干自动化设备的吗，怎么转行做压铸了?
! l6 e$ {5 V- U' R6 A7 a: [( T
没干自动化设备，也不是做压铸的，只是工作中会碰到压铸的零件，就整理了点压铸的资料
* Q  i6 q3 Z" y' k0 w
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