恩创精密五金-铝合金压铸件成型原理及设计要求

返回列表 来源: 行业动态 发布日期: 2022.02.17 浏览量: 359

      一位优秀的压铸件设计人员,应熟悉压铸型的制造工艺和压铸件的生产工艺,以便使设计的压铸件符合制型最简单、生产操作最方便的要求。压铸件设计是保证压铸件质量的最根本环节,其结构设计和工艺的合理性直接决定模具制作、产品尺寸精度、压铸工艺参数、生产安装效率等高低难易程度。归纳铝合金压铸件在设计过程中的注意要点来提高压铸件设计质量,为更多结构设计师提供一定的参考依据。

 

      铝合金压铸件具有生产效率高、加工成本低、生产过程中易实现机械自动化、铸件尺寸精度高、表面质量好、整体力学性能好等优点;但在铸造成型过程中易产生气孔、流痕、擦伤、凹陷、裂纹、欠铸等缺陷,这些缺陷使得压铸件外观质量和机械性能下降。为避免在压铸成型过程中出现以上问题,结构设计师需要在压铸件结构设计环节提前进行方案评估,并在零件结构设计上合理布局,通过优化结构将缺陷缩小到最小范围。

铝合金压铸件

        1、铝合金压铸件成型原理

        铝合金压铸件必须有模具成型,与压铸机、铝合金组合加以综合运用的过程。压铸工艺原理是利用高压将金属液高速流入一精密金属模具型腔内,金属液在压力作用下冷却凝固成铸件。冷、热室压铸是压铸工艺的两种基本方式。冷室压铸中金属液由手工或自动浇注装置浇入压室内,然后压射冲头前进,将金属液压入型腔。在热室压铸工艺中,压室垂直于坩埚内,金属液通过压室上的进料口自动流入压室。压射冲头向下运动,推动金属液通过鹅颈管进入型腔,金属液凝固后,压铸模具打开,取出铸件,完成整个压铸形成工艺过程。

        2 铝合金压铸件设计要点

        压铸件设计的合理性关系到整个压铸成型工艺的进行,在进行压铸件设计时,应充分考虑压铸件的结构特点、压铸的工艺要求,尽量减少设计的压铸件在压铸成型工艺过程中缺陷的发生,以最优的设计方案从最大程度上提高压铸件质量。

        2.1 合理设计压铸件壁厚

        铝合金压铸件结构设计时要充分考虑壁厚问题,壁厚是压铸工艺中一个具有特殊意义的因素,壁厚与整个工艺规范有着密切的关系,如填充时间的计算、内浇口速度的选择、凝固时间的计算、模具温度梯度的分析、压力(最终比压)的作用、留模时间的长短、铸件顶出温度的高低及操作效率;设计壁厚太厚会出现缩孔、砂眼、气孔、内部晶粒粗大等外表面缺陷,使得机械性能下降,零件质量增加导致成本上升;设计壁厚太薄会造成铝液填充不良,成型困难,使铝合金溶解不好,容易出现铸件表面填充困难、缺料等缺陷,并给压铸工艺带来困难;压铸件随气孔的增加,其内部气孔、缩孔等缺陷增加,故在保证铸件有足够强度和刚度的前提下,应尽量减小铸件壁厚并保持截面的厚薄均匀一致。

        2.2 合理设计压铸件加强筋

        对于大平面或壁薄的压铸件,其强度、刚性较差,易变形,这时利用加强筋可以有效防止压铸件收缩、断裂,消除变形,增强压铸件的强度与刚性,对过高的柱、台等结构,可以利用加强筋改善应力分布状况,防止根部断裂,同时加强筋可以辅助熔化金属的流动,提高铸件的填充性能。加强筋的根部厚度不大于此处壁的厚度,一般厚度设计为0.8~2.0mm;加强筋的脱模斜度一般设计为1°~3°,高度越高设计脱模斜度越小;加强筋根部需添加圆角,以避免零件截面急剧变化,同时辅助熔化金属流动,减小零件应力集中,提升零件强度,圆角一般接近与此处壁厚;加强筋高度一般不超过其厚度的5倍,加强筋厚度一般要求均匀,若设计太薄,加强筋本身易断裂,若太厚,则易产生凹陷、气孔等缺陷。表1为加强筋厚度和压铸件壁厚关系。

铝合金压铸件

        2.3 合理设计压铸件出模斜度

        压铸件出模斜度的作用是减少铸件与模具型腔的摩擦,容易取出铸件;确保压铸表面不拉伤,同时可以延长模具寿命。出模斜度与压铸件的高度有关,高度越大,则出模斜度越小。一般情况下,压铸件的外表面出模斜度约为内腔出模斜度的1/2,但在实际设计中,可以将压铸件内外表面出模斜度设计为一致,以保持壁厚均匀,简化结构设计。

        如表2为各种合金压铸件的最小出模斜度参考值,表3为各压铸件内腔出模斜度与深度的关系。

        2.4 合理设计加工余量

        铝合金压铸件设计时应尽量避免机加工,机加工会破坏零件表面的致密层,影响零件机械性能;会使压铸件的内部的气孔暴露,影响表面质量,同时也会增加零件成本。压铸件无法避免机加工时,应尽量避免切削量较大的设计,结构设计尽量便于机加或减小机加面积,减小机加成本。

        压铸件上部分尺寸精度要求较高,或某些平面表面粗糙度要求高,压铸工艺很难达到要求,这时候就需要进行后续加工,对这部分结构,设计时应尽量预留加工余量。压铸件表面的强度,硬度比内部高,机加工时要注意保留表面的致密度,所以机加工的余量也不能余量过度,机加过多很可能会产生气孔,外表面缺陷。表4为机加余量预留参考。

        2.5 铝合金压铸件喷涂设计

        压铸件表面喷涂设计一般采用喷粉工艺,其原理为静电喷粉:主要通过电极将涂料极化,再将要喷涂的物体带相反的电荷,在电场力的作用下粉料均匀的附着在物体表面。喷粉工艺特点:粉末静电喷涂不会造成大气污染,粉末可以回收降低材料的消耗成本,涂膜性能耐酸、耐碱、耐腐蚀性能好。


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