学文网压铸模具篇1
[关键词]压铸模设计；教学改革；课程设计
中***分类号：H319.1
一、 前言
在机械类专业中，模具设计与制造是一个重要的专业方向，其中《压铸工艺与模具设计》是模具的专业课之一。国内的压铸行业虽然属于新兴的行业，但是起点低，基础差，直到上世纪八十年代，全国也只有几家单位有1000吨以下的压铸机，国内只能制造最大630吨压铸机，并且大部分压铸机合模机构还是全液压的，非常落后。但是随着八十年代末起，摩托车生产的快速发展，尤其是二十一世纪汽车工业的大发展，压铸行业得到了高速发展，压铸模具也向高精度、高可靠性方向发展。作为参与压铸行业的未来生力***，高校培养的模具方面的人才，必须与企业的技术岗位要求相适应，除了掌握压铸生产的基础知识之外，还应该紧跟压铸技术的发展潮流。因此，在此课程的教学上也应该做出相应的调整，使学生尽快掌握压铸生产的必要技能，具备快速上岗的技术能力。本文主要探讨压铸模设计教改的几点思路。
由于与注塑模具同为型腔类模具，模具结构方面与注塑模有很多相似的地方，因此都参照注塑模的教学形式进行授课，在课程设计时，很容易按照注塑模的方法照搬照套，显然会出现与实际生产要求相脱节的情况。在设计模具结构时，经常不考虑压铸工艺的特点，对模具的要求主要集中在模具精度方面，对其他的技术要求往往考虑不多。
二、 教学改革几个主要途径
1、 重视压铸生产工艺的教学
要获得高质量、高水平的压铸件，特别是使薄壁而形状复杂的压铸件达到光洁、轮廓清晰、组织致密、强度高的要求、压铸过程中各影响因素的协调统一，压铸工艺参数的控制是关键。压铸生产的最终目的是得到合格的压铸件，虽然压铸件的外形尺寸主要是靠压铸模具的型芯和型腔尺寸来保证，但是压铸件的质量问题更多体现在工件是否存在内部缺陷或者缺陷的严重程度。
常见的压铸件内部缺陷，如气孔、缩孔、疏松等，与压铸工艺参数的关系很大。脱离工艺参数设计的模具结构及模具各个系统的形状尺寸，都很容易造成各种缺陷。相对于注塑生产来说，压铸生产的工艺更加复杂，对模具的影响更大。比如对模具使用寿命的影响因素来说，从合金材料的成分到压铸工艺参数都有很大的影响。因此在满足成形情形下，尽量使用比较低的低速压射速度和高速压射速度。充填速度过高会造成粘模、冲蚀、龟裂；当低速压射速度较高使金属液包裹较多的气体时，气体在高速压射进入型腔中的低压区会膨胀，气体膨胀产生爆破，气体带动铝液以很高的速度冲击、侵蚀型腔表面，造成型腔表面气蚀缺损被气蚀的表面也会有裂纹产生。
因此，应该重视压铸工艺的合理设计，只有正确选择和调整这些因素，使之协调一致，才能获得预期的效果。学生应该充分认识压铸生产的主要参数如压射压力、充填速度、压铸温度、压铸时间、充填特性等概念的含义，了解这些参数对合金液充填型腔并压铸成形的影响规律，才能更合理的设计模具结构，正确选取模具工作尺寸。
2、 使用压铸模拟提高教学效果
采用传统教学中的方法讲授压铸模设计这类的课程，很难让学生理解模具设计的要求，只能靠想象去猜想模具结构零件的的形状及位置。结合实验课，拆装真实的模具去理解课程中的模具***无疑是必须的环节。而对于压铸模具课程设计，参考设计资料上的***例及设计参数是必不可少的，但是要合理地设计模具，可以参照企业的设计步骤。为了减少设计的周期，提高设计的可靠性，采用模拟仿真来辅助设计模具是有效的方法。
目前有很多适合压铸模流分析软件，比如PROCAST、MAGMA、FLOW-3D及华铸CAE等。压铸生产中合金氧化物的产生是不可避免的，这些氧化物杂渣缺陷会在填充过程中无法排出模具型腔外部而留在铸件内部，Flow-3D可以追踪氧化物的形成和运动轨迹。此外，填充过程的卷气最终会形成内在气孔，Flow-3D也可以显示气孔的形成和运动轨迹。压铸件在填充时的温差会产生冷流，在冷却过程中会产生缩孔，Flow-3D的热场仿真可以找出冷隔或缩孔形成的位置，是模具设计人员决定合适的冷却系统。
在教学实践中，压铸模拟还可以增强学生对压铸过程的理解，通过模拟，可以让学生明白各种不同的浇注系统对充填质量的影响。对学生来说，分清不通不同形状的压铸件、内浇口的位置和形状的合金溶液流向，仅仅凭书本上的叙述是很难理解的。模拟可以让学生看到压铸时模具内部的真实流动和凝固情况，从而优化模具设计和工艺看到内浇口位置和形状改变后合金溶液的流动充填状况，以及产生压铸缺陷的大小和位置。经过改动工艺参数及模具结构，看到不同的充填效果，优化设计后，能设计出更合理的模具。
3、 教学内容要与生产发展相适应
压铸模设计教学中，讲得对多的往往是最基本的概念及最简单的模具结构，一般要求学生更多的是保证产品形状及精度等。但是现在的压铸生产已经不仅仅满足于是把产品做出来即可。因此教学中应该让学生的思维跟上行业生产的形势需要，要与生产发展相一致。
由于近几年压铸模具企业的装备水平、检测设备的引进以及加工软件的应用，模具加工精度普遍有所提高，对于浇排系统对压铸产品的质量影响也有所认识。对于压铸厂来说，设计制造大型复杂压铸模是技术高低的体现，因此对于模具结构、模具强度计算、模具冷却水路的布置等影响模具压铸生产成品率、模具可靠性、生产效率、模具寿命的因素，都必要同时考虑率，以免模具在使用时经常出现质量问题，模具的可靠性也影响到生产效率，直接影响了压铸企业的生产、质量和效益。
比如说模具材料的选用，国内的教科书基本上都是介绍国产模具钢，而实际上国内很多压铸厂都广泛使用各国生产的模具用钢，学生设计时都按照书本上介绍的国产模具钢牌号选模具零件材料，对国际牌号却不甚了解，这直接导致了不能学以致用。再比如对传统教学都把重点放在模具结构的设计上面，对模具温度的控制及冷却水道的设计，教材上多讲述水道的布置形式等最基本的知识，而现代压铸模已经重点关注模具温度场的变化，对模具冷却水的控制要求作为压铸工艺上的重点关注对象，要求冷却水必须到位，并且在试模过程中并加以调整，以满足全自动生产为验收标准。
4、 抓好课程设计的质量
课程设计是学好压铸模设计这门课的必要实践环节，目的是训练学生综合运用学过的专业知识设计压铸模具的能力。课程设计可以使学生进一步了解压铸工艺各项技术参数对压铸成型的影响，工艺参数应该与模具设计相结合，从最基本的保证压铸件的形状成型及消除或减少压铸缺陷，灵活运用所学的压铸模设计的基本知识，到更高层次的从压铸生产的方面考虑，提高设计、制造水平，关注模具细节，提高模具使用的可靠性，提高模具使用、维护的方便性，提高压铸生产效率，从客户的要求着想，提高模具的档次。
课程设计的内容应该尽量取自生产实例，设计步骤按企业实际规范进行，不宜太拘泥于教科书的形式。设计中考虑的问题要根据实际生产分清主次，制***规范在应用国家标准的前提下，结合企业的实际情况做适当修改。对于一些术语的名称，应该把教科书上的术语与企业实际通用的术语有机联系在一起，既要掌握教材上的概念，也应该了解企业里约定俗成的叫法，这样才能更加快捷适应以后的工作岗位。
压铸模具篇2
铝合金连接套压铸件三维***，其形状特点是圆筒形零件，零件上部外形最大直径Φ99mm、长28mm处最大壁厚3mm有11处。最小壁厚仅1mm共有10处，约12mm宽，28mm长。这样的压铸件在顶出时极易顶碎，顶出极困难。零件中部有12个方孔，需要12个侧抽芯。下部最大壁厚6.25mm，在内孔Φ93mm与Φ80mm孔台阶处有12处小平台上设有顶杆。E-E剖视***中设在零件中部尺寸25处。此处上部外形由11段Φ99mm和12段Φ95mm圆弧构成），下部外形由12段Φ93.5mm和12段Φ92.6mm圆弧构成。12个方孔内40°斜面内孔、槽宽42.5mm和槽宽12.5mm及槽宽8.2mm由动模型芯成形[3-4]。
2模具设计结构及原理
2.1模具结构
模具结构如***3所示。此模具是安装在J1116压铸机上，模具厚度320mm、宽度580mm、高度520mm。动模把模板1通过8个长螺钉2将支撑块3与中板15连接，中板与动模框16通过8个短螺钉37将动模镶件14和动模型芯29连接。通过导向轴4将调整垫5、导向套6、复位杆8、顶杆9、顶杆压板10、推管11、顶杆固定板12连接并导向。螺钉13连接顶杆压板10和顶杆固定板12。动模框16上分别安装12对限位块21、斜滑块22、侧型芯23。侧型芯与定模上的斜导柱18配合。定模框25、斜导柱18、定模镶件27、浇口套28、直导柱33和定模把模板30由螺钉24连接固定。模具分型面在动模镶件14和定模镶件27之间合模接触平面上。
2.2工作原理
***3为模具合模状态，压铸机锤头压射、铝液充满型腔、凝固冷却、开模。开模瞬间由于斜导柱18和斜滑块22孔上面有间隙，所以定模先脱模，然后斜导柱带动斜滑块及侧型芯23脱模。在侧型芯完全脱模后，动模在开模的过程中2个顶出轴7对顶杆压板10有作用力同时传递给顶杆9和推管11将零件顶出，然后检查清理铸件、模腔、喷涂料、合模。
3零件顶出的设计
零件的顶出用推管11和12个Φ4mm顶杆9同时顶出零件，见***3连接套压铸模装配***的顶出结构。推管顶在零件的11段Φ99mm壁厚3mm的端面上，12个顶杆分别顶到Φ93mm底部的12个小平台上，平台的壁厚6.75mm，确保零件不断裂、不变形。
4型芯力、零件受力分析及强度校核
零件的上部Φ93mm深28mm最薄弱，截面如***4。在11段Φ99mm处用推管顶出，在Φ93mm孔底部12个小台阶处用Φ4mm顶杆顶出，零件的顶出力应克服最大抽拔力1700.3kN。由于推管和顶杆同时将零件顶出，所以推管的顶出力为850.2kN。每段3mm壁厚处受力F1为77.3kN，每个顶杆的顶出力为F2，每段1mm壁厚处零件铝合金YL117的抗剪切强度为210kN/mm。推管顶出部分1mm壁厚截面积13mm2，能承受最大剪切力为2730kN。远大于77.3kN。所以此顶出方案可行。
5容易出现的问题及应对措施
连接套压铸模具结构复杂，共有12个侧型芯，通过斜滑块及斜导柱控制抽芯，并用推管和推杆的联合作用实现零件的推出，模具结构新颖，但模具制造精度要求高，压铸件在脱模时容易产生裂纹甚至破碎，最大的难点是零件顶出问题的解决。采取具体措施如下：
（1）首先要保证模具主要配合零件的尺寸精度在0.01mm以内；
（2）要对侧型芯、动模镶件、定模镶件、动模型芯零件表面进行等离子喷涂处理，使侧型芯表面有一层厚度为小于0.005mm高强度的镀层有利于型芯脱模、防止型芯拉伤、粘铝、减少零件受力；
（3）严格控制开模顺序：以保证首先抽拔侧型芯时，模具的其它零件在高精度状态下对压铸件起到支撑和保护作用；侧型芯完全脱模后，再精确顶出压铸件；
压铸模具篇3
【关键词】CAD/CAE/CAM技术 压铸模具 设计影响
与传统压铸模具设计方法相比，CAD/CAE/CAM技术在设计与制造环节上都有较大的差别，改变了压铸模具设计的实现形式。新型CAD/CAE/CAM集成技术的产生与应用大大缩短了模具的设计与制造周期，借助CAE模型分析使得压铸模具设计在效率提升的同时实现了质量的同步提升，是现代社会经济条件下实现压铸件模具设计发展和完善的关键技术。因此对CAD/CAE/CAM技术对压铸模具设计影响的探讨具有鲜明的现实意义。
1 CAD/CAE/CAM集成系统在压铸模具中的建立
CAD/CAE/CAM集成系统主要包括CAD/CAM软件、CAE仿真软件和一个压铸专业软件系统包。其中CAD/CAM软件是系统的主要设计结构，当前应用CAD/CAE/CAM集成系统进行压铸的模具其压铸件的结构和形状都较为复杂，所以系统对CAD/CAM软件三维实体造型和制造能力的要求较高。压铸件CAE模拟技术是压铸模具加工活动中的关键环节，具体的技术解决方案主要有限差分法的流体动力学和传热方程，或者有限元法[1]。在模具的模型分析活动中金属液体在模具内的流动和凝固过程都可以借助计算机技术实现模拟。
2 CAD/CAE/CAM集成系统在压铸模具中的应用
2.1模具的CAD建模和设计的技术方案
CAD建模和模型设计是CAD/CAE/CAM集成系统在压铸模具中应用的重要环节，这一活动以三维实体造型开始，根据新型零部件的实际结构情况进行三维实体造型，形成的造型结构借助CAD/CAM软件进行三维建模，建模的内容主要涉及到加工活动的工作余量、收缩率和锥度等具体加工中量化要求的细节。
借助集成系统中的专业软件系统包，设计主体可以实现对压铸工艺技术方案的设计，包括注射压力、注射冲头速度、注射速度和填充时间在内的压铸工艺技术方案内容都可以根据压铸件的强度和质量要求进行自主设计。在使用CAD/CAE/CAM集成系统进行压铸模具的设计活动中，设计方案往往还能够囊括浇注系统，包括浇注活动中溢出和冷却通道的设计、型腔内表面积和模具整体的热平衡等浇注过程中的技术，都在CAD/CAM软件系统的设计范畴之内，能够为压铸模具设计工作提供全方位的设计和制造支持[2]。
2.2 CAE模型分析
油泵是压铸件生产活动中经常面对的复杂压铸体，这种压铸体本身的结构为复杂、壁厚不均匀，且对密封性能的要求极高，使用传统的浇注方法容易产生气孔和缩孔的现象。借助CAE模型分析技术能够清楚地发现传统浇注工艺和浇注系统进行油泵制造中产生气孔和缩孔的原因。使用传统的浇注系统进行浇注，浇注过程中压射冲头的压力不均衡会导致浇注金属液体的飞溅及空气不能及时排出等问题，这种浇注问题现象是导致油泵出现气孔和缩孔问题的主要原因。以CAE模型分析为基础对浇注系统和浇注工艺进行改进，主要的改进内容是提升了浇注系统对浇注压力和浇注速度的控制精度，在浇注活动开展的初期尽量选择较低的浇注压力和较高的浇注速度进行浇注。同时在保证填充时间的前提下，注意控制压射冲头的加速度以调节合适的注射速度，这样一来填充后形成的增压就能够对因为热节而出现的缩孔进行补缩，保证压铸件的质量[3]。
2.3 CAM的应用
CAM的应用是在压铸模具型腔三维实体造型的数据基础上实现的，设计人员在三维实体造型数据的基础上新建一个加工空白页，并附加一个包括加工余量、刀具、刀具路径在内的加工工艺表。在一些加工细节问题的分析上还可以对刀具的工作路径进行模型检测和瞬时加工工艺的观察，在其基础上再对加工数据进行修正。在数控切割过程中的铣刀数据文件是可以进行修改的，设计人员可以结合加工的实际情况反复试验来对铣刀数据进行实时的修正，直到最终达到一个满意的结果。在所有数据加载和调制工作完成以后，CAM软件会将这些数据进行简单的应用处理并将其上传到数控机床的代码库中[4]。
3集成系统的应用总结
与传统的压铸模具设计相比，CAD/CAE/CAM集成系统在压铸模具设计活动中应用的突出特点是集成性，所有的设计和加工过程都是基于同一个三维模型完成的。所以一些加工步骤可以同步进行，以多个工作面同时加工的方式进一步提升了模具设计和制造的效率，极大缩短了设计制造周期。同时CAE模拟软件在加工活动中的应用，最大限度的提升了设计和制造主体对模具内部、模具浇注活动的认知程度，指导设计和制造主体对压铸工艺的技术方案和工艺参数进行改进和完善，能够实现压铸件加工质量短时间内的大幅度提升。以上文中提到的油泵加工为例，在使用CAE进行模拟分析以后，压铸件油泵的产品合格率在短时间内由60%提升到90%[5]。
4结语
CAD/CAE/CAM技术是压铸模具设计领域的一种新兴技术，是基于现代虚拟现实技术和数控机床技术形成的，完美的将压铸模具的模型设计和制造结合在一起，为压铸模具设计、制造和加工过程提供了一个规范的、科学的指导系统，对现代压铸模具设计产生了变革性的影响，因此对CAD/CAE/CAM技术对压铸模具设计影响的探讨具有鲜明的现实意义。
参考文献：
[1]***.基于Web技术的压铸模具协同设计原理与应用系统研究[D].四川大学，2005.
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[3]段慧珍.铝合金压铸工艺及虚拟工艺优化研究与应用[D].集美大学，2013.
压铸模具篇4
关键词：压铸；品质；压铸机；工艺；密封；模具
1 引言
压铸是金属加工中一项常见的切削工艺技术，使用装好的模具，增大压铸机的压力，把液态的铜、铝等金属浇入压铸机的入料口，铸出一定规则形状的零件，这些压铸件的应用范围较广，如压铸汽车配件、压汽车发动机管件或压铸壳体等。但是它的过程相对复杂，非常容易出现不良品，严重制约着行业的发展。随着压铸机的装备水平不断提高，压铸制造的零件种类不断广泛，零件精度更高。本文通过压铸机、压铸工艺参数、压铸模具结构等对压铸件的影响进行分析。
2 压铸设备性能对铸件品质影响
要确保能够得到高质量的压铸件，就需要选择适当型号、性能优越的压铸设备。目前压铸机的压射机构使用的是三级压射方式，通过高速填充型腔不间断地给液态合金提供稳定的高压。我国目前绝大多数企业都是采用人工手动的压铸机设备，给压铸工艺的规范执行造成了一定的困难，对于压铸件的品质保证产生了一定的影响。在使用压铸机时，要通过定期维护与保养不断提高压铸设备的运行性能，避免设备因素造成压铸件质量受到过多的影响。[1]对于每个周期在设备检修过程中发现的问题要及时进行解决，避免设备带病操作。通过制定的完善、维护技术的提高可以有效提高压铸件的制成质量。
3 压铸工艺参数对铸件品质的影响
压铸是一个涉及到多个工艺过程的处理流程，在压力、冲头速度、温度与时间等因素综合影响下，压铸件的质量很可能会发生一些明显的变化，只有选择正确的工艺参数，才能获得预期的质量效果，从而不断提高质量与性能。
首先模具的温度对于压铸工艺的影响较为重要。一般模具的预热温度为160度左右，通过煤气火焰加热。提高模具的温度可以有效促进金属液在模具内的填充，提高铸件的力学性能。但如果模具的温度过高，将会造成合金液体的冷却速度降低，压铸件的表面有可能会产生凹陷或气泡，强度也就随之下降，另外也将会给脱模带来困难。[2]模具温度过低的话，将会造成铸件冷隔问题。其次，快压射行程因素也是影响压铸件质量的一大因素。对于快压射行程的选择要坚持一定的原则，要以浇入压室内的铝液在压射活塞向前推进到铝液充满到内浇口时为佳。第三，增压大小也是影响质量的一大因素。对于其参数的大小，可以通过旋动调节增压的单向阀来进行调节，并非增压越大越好，增加过大很容易造成分型面披缝加剧、滑块咬死。但如果增压过低，铸件补缩不够，铸件的内部将会产生一定的缩孔。除此之外，铝锭熔炼温度、浇注温度、开模时间与顶出时间等同样也会对压铸件的质量产生直接的影响。只有选择合理的工艺参数，才能确保得到高质量的压铸件。[3]
4 压铸模结构对铸件品质的影响
压铸工艺的完成离不开模具，模具在设计时重点会对铸件的开头与尺寸精度进行规划，在模具试模之后完成浇注系统与溢流排气系统的设计。传统的模具结构中，模框与座板都是采用分开式的，这种结构适用于无滑块机构模具，但对于抽芯滑块，或者滑块较大时，铸件侧面成型都是通过滑块上的模具形成，在强度与刚度方面存在着一定的问题。一些模具模框结构不合理，锁紧斜面后端存在悬空的现象，受力占在着力后强度低，力量不平衡，容易造成滑块拉毛或咬死的问题。需要不断进行改善，才能真正做到压铸件的高质量。[4]
压铸模的影响主要体现在以下几个方面。首先是压铸模决定着铸件的形状与尺寸公差等级；其次压铸模的浇注系统决定了熔融金属的填充状况；三是溢流排气系统将会对熔融金属的溢渣排气条件；另外压铸模将会控制与调节压铸过程中的热平衡，模具的强度也将会对压射比压的最大限度进行限制，直接影响着操作生产的效率。压铸件的质量除了受到模具质量的影响外，还与工艺、生产操作有着密切的联系。
4.1模具机械设计
模具在进行设计时首先会注意到压铸件的形状与尺寸精度，但对于模具的强度却没有引起足够的重视。在进行模具设计时，要充分了解用户的使用要求与工作条件，根据使用环境选择合适的材质，但是需要注意在满足使用要求的基础上，要尽可能地使压铸件的结构简单。[5]要保持模具的壁厚均匀，留出必要的出模斜度，避免压铸件出现气孔、欠铸与变形等缺陷，尽可能地消除侧面凹凸与深腔。内部侧面的深腔是脱模的最大问题之一。模具进行机械设计时，尽可能地保证铸件能够从压铸模具中顺利地取出。模具上采用抽芯机构很常见，在设计时，要尽可能地减少抽芯结构，可以有效降低模具使用故障率，在进行设计时，要消除模具型芯出现交叉的部位，消除尖角来减少铸造的应力。
4.2模具材料选择
铝合金的熔点为580-740度，所以在操作铝合金的熔体温度要控制在650-720度，在未对模具进行预热的情况进行压铸，型腔表面的温度从室温快速升高至熔体温度，型腔表面的承受拉应力非常大。[6]在开模顶件时，型腔表面受到极大的压应力。在使用多次后，模具表面将有可能会产生裂缝等缺陷。所以压铸模具不但能够在高温、高压下使用，在急热与急冷条件下同样适用。模具的材料选择需要具有冷热疲劳抗力、高热稳定性的热作模具钢。模具材料选择不当或热处理达不到相关的要求，将会造成型腔表面加速损坏，从而对压铸件的质量造成影响。
另外压铸工艺过程中的密封性、压铸模的表现处理等，都与压铸件的形成质量有着重要的影响。
5 结语
压铸件的质量影响因素较多，除了压铸工艺过程中的工艺参数外，压铸模的设计、处理等都对压铸件的质量有着重要的影响。在进行压铸技术改进时，要从这些影响因素入手，对工艺流程涉及到的相关因素进行深入分析，确定压铸件质量不高的根本原因，从而进行有针对性地改善，不断提高压铸件的质量。随着现代技术的应用、设计水平的提高、压铸设备的不断先进，我国的压铸行业水平不断提升，为我国工业经济的发展起到重要的推进作用。
参考文献：
[1]王宏霞，朱芬芳，左德荣.浅谈影响压铸件品质的主要因素[J].特种铸造及有色合金，2009，10：921-923+878.
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[4]朱旭中.铝合金分段式倾斜板法半固态压铸工艺及性能研究[D].昆明理工大学，2012.
压铸模具篇5
[关键词]温度 控制方法
中***分类号：TG249.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0336-01
1 引言
在制造轻量化的要求下，铝合金压铸产品在航空、汽车及动力机械等领域得到广泛应用。压力铸造是一种将液态或半固态金属在高速高压下充入压铸模型腔内，并使其在压力下凝固形成铸件的方法。高温合金液体压入温度较低的压铸模，金属液与模具之间会产生各种形式的热交换，金属液体温度降低，模具温度升高。整个压铸成型过程中，温度会影响模具的寿命和产品质量。
2 铝合金压铸过程对温度要求
金属液的浇注温度和模具工作温度是压铸过程的热因素。为了提供良好的填充条件，控制和保持这两个热因素的稳定性，必须保证金属液温度和模具温度符合工艺规范。
2.1 合金浇注温度
合金的浇注温度对充填状态、成型效果、压铸件的强度、成型的尺寸精度、模具的热平衡状态等方面都起着重要的作用。
提高浇注温度可以提高金属液的流动性，有利于铸件表面质量的改善，但随着温度的升高，气体在金属液内的溶解度及合金液体的氧化增加，反而使铸件产生欠铸和汽泡现象、增加铸件的收缩率；同时，较高的浇注温度会促进模具加速氧化和龟裂，使压铸模具的寿命减短，产生裂纹以及粘模等缺陷。因此，金属液温度不宜过高，其过热温度应该控制在50℃以下。
低的浇注温度会增加金属液的粘度，降低金属液体的流动性，从而使排气受到限制，可以采用增大排气槽深度来改善排气条件，因温度较低，可减少压铸件飞边和毛刺的产生；由于低温的金属液在压射过程中产生涡流、包气的可能性减小，铸件内在的质量提高；在冷却凝固过程中收缩率减小，铸件的尺寸精度更易保证；减小了因壁厚差而在壁厚处产生缩松以及气孔的可能性，同时减少了金属液对模具的溶蚀及粘模，使铸件容易脱模，从而延长了模具使用寿命。但是，过低的合金浇注温度，会降低其流动性，使铸件提前冷却凝固，影响铸件外观及完整性，产生欠铸、疏松、冷隔等缺陷，降低铸件性能，增加压射困难。
铝合金浇注温度参考表1。
2.2 模具温度
模具温度分为模具的预热温度和模具的工作温度两类。
①模具预热温度。模具的预热温度对压铸生产也极为重要，合适的预热温度可以保证合金液在模具型腔中良好的流动性，如果温度过低，合金会在型腔中因温度下降而流动性降低，不能够顺利充型，即便能够成型，但由于过低的模具温度而导致收缩变大，导致铸件表面质量下降，出现冷隔、欠铸、留痕等缺陷，模具局部温度过低会使铸件产生凹陷。压铸时，如果铝合金液体温度较高，模具温度较低，高温合金液体直接冲击模具，使模具呈周期性变化，若模具温度变化过大，模具热应力也会相对增加变化的幅度，从而使模具提前产生龟裂现象，降低模具的使用寿命。对此，在正常压铸生产前，需要对模具进行预热处理，现有预热方法如下：
a.使用热介质加热。采用模温机系统，以油或高压水作为介质，对模具进行生产前预热，此种方法可通过模温机系统对模具温度实时监测，一般对温度控制在±10℃，在中大型设备上得到广泛使用；
b.使用燃气加热。燃气加热适合型腔较小的模具，可用液化气点火对模具型腔及其他部位进行均匀加热；
c.使用电加热装置加热，如电阻、电感或红外线加热器等；
d，使用金属液体直接烫模加热，此方法一般用于小型产品，是加速模具升温的一种方法。
模具预热已经成为压铸生产中不可缺少的关键工艺步骤，正确掌握模具预热温度，可有效降低废品率，减低产品缺陷。
②模具工作温度。在连续压铸过程中，模具应达到热平衡状态，使模具各个部位的温度保持在适当的工艺范围内，因压铸过程中模具不断接触合金溶液，会不断吸收热量，这需求在压铸生产过程增加模温调节系统，以获得合理的温度场分布，达到顺序凝固的要求。在大中型或壁厚较大的铸件中，应设置冷却系统，以带走热量，保持模具温度场平衡状态，现有模具冷却方法主要有两种：
a.风冷。利用压缩空气对模具或开模后的型腔表面进行风冷，适用于较小模具或结构简单铸件；
b.水冷。水冷作为大中型模具的通用冷却方法，能高效提供冷却效果，冷却水道可分布在型腔内温度较高、热量集中的区域，对于异型镶件，可使用点冷或超级点冷进行冷却。
随着压铸产品复杂程度不断提高，冷却系统已普遍应用到大中型模具中，合理设计和使用冷却系统，可有效保证模具温度场平衡，保证生产需求。
3 结束语
铝合金的浇注温度和模具温度组成压铸生产中重要的工艺参数，合理的浇注温度可为压铸生产提供初始优质条件，在生产过程中金属液体温度调节差异较小；模具冷却系统占据更多的调控功能。保持模具的热平衡，可促进更高效、产品质量更优化生产。
参考文献
压铸模具篇6
关键词：高强度 铝合金 热处理
中***分类号：TG14 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0090-02
High Strength Die Casting Aluminum Alloy and Its Heat Treatment
HUANG Caijiang CAO Zhicheng LIU Yang
（Huomeihongjun Aluminum and Power Co. Ltd， Tongliao， Neimenggu， 029200 China）
Abstract：With the rapid development of science and technology，China's alloy industry is constantly moving forward， research and high-strength aluminum alloy die-casting alloy heat treatment on the significance of a major industry.The development of aluminum industry， promote the development of automobile industry，but due to the development of automobile and other industries has increased the demand for aluminum and，therefore，in turn，promote the development of the aluminum industry.However， the current aluminum casting technology is difficult to meet the needs of such a large number of markets.In this study，the author describes a high strength aluminum die-casting by its heat content，analyzes the influencing factors and the factors affecting the testing process and test of high-strength aluminum die-casting process optimization， test results and high strength die-cast aluminum heat treatment optimization the test results provide a reference for the development of alloys industry.
Key words：High strength；Aluminum alloy；The heat treatment
高强度压铸的铝合金强度较大、抗蚀性能和铸造性能都比普通的铝合金要好，因为它具有优良的性能被广泛应用于电器工业、汽车、航空航天等领域。铝合金行业的发展促进了汽车等工业的发展，但由于汽车等行业的发展加大了对铝合金的需求量，因此，又反过来促进了铝合金行业的发展。但是目前的铝合金铸造技术很难满足这么大量的市场需要。那么，研究高强度压铸铝合金及其热处理的优化迫在眉睫。
1 关于高强度压铸铝合金及其热处理
顾名思义，高强度压铸铝合金是一种通过高温高压的方式来压铸铝合金材料的过程，这是一种节约能源和改善环境的材料铸造方式，是人类生产生活和社会可持续发展的必然成果。高强度压铸铝合金可以通过热处理的方法强化铸件的性能，是现有的所有材料成型的方法中最为经济实惠又可靠的处理方法。高强度压铸的铝合金由于其轻量化的结构优势以及材料密度小、塑性好、易加工、导电及导热性能较好、强度比较高等优点在工业如机械制造业、航空航天业、兵器工业以及船舶业中被广泛应用。高强度压铸的铝合金的使用量仅次于钢，普通的重力铸造等合金的铸造成型方式铸成的材料的经常会出现缩孔疏松、晶粒过大等不足，但高强度压铸铝合金结合了铸造和锻造特点的液态成形技术，不仅能够减少缩孔疏松现象，还能够细化晶粒，所以，铸造出的铸件有比较优良的力学性能。与此同时，高强度的铸造方式能提高流动性小的材料的充型能力，能够将材料制造成形状比较复杂的铸件，而且高强度铸造过程中材料的利用率比较高，制造出的零件表面比较理想，不需要再次加工。
2 高强度压铸铝合金优化研究
2.1 高强度压铸铝合金优化的影响因素
高强度压铸铝合金的材料成型方法对铸件的微观和宏观部分都有比较大的影响，所以，找到高强度压铸铝合金优化的影响因素是保证零件质量的关键。优化高强度压铸铝合金的主要影响因素包括：金属材料的熔体质量、比压的大小、浇注时的温度、浇注模具的预热温度以及施压的时间间隔和保压的时间间隔等。比压就是单位面积铝合金熔体所承受的压力。高强度铸造方式区别于普通铸造的最明显特点是铝合金熔体在很高的压力条件下结晶，而比压就是零件组织和力学性能最大的影响因素。现在，绝大多数学者认为比压对于铸件组织和力学性能有影响是由于加大了铝合金液的过冷度，使其形核率增大；或者是由于比压能够减小零件与浇注模具之间的气隙，零件与浇注模具的界面换热率加大，铝合金的凝固速度加快。此外，当比压大小适宜时，零件的微观组织能够明显得到改善，且高强度压铸时铝合金液在高压力下凝固，凝固时高压对铝合金材料有强制补缩作用，可以高效的缩孔缩松，提高铸件质量。高强度压铸过程中，如果比压过小，零件的质量达不到标准要求；如果比压过大，对铝合金的力学性能的增强效果变差，还极易损坏浇注的模具，如浇注模具出现裂纹或者毛刺，这会增加零件脱模的难度，加大了零件成型过程中的能量消耗。所以，选择比压时，不仅要满足铸件的力学性能，还要考虑加工过程中对设备的消耗和成型加工成本。浇注温度是高强度压铸铝合金过程中的又一优化影响因素，液态铝合金浇注进模具型腔时的温度对于零件的质量和模具的使用寿命都有很大的影响。当浇注温度过低时，铝合金液的流动性小，充型能力低，尤其是在浇注形状比较复杂的铸件时，很容易发生充型不足和零件表面冷隔的次品；当浇注温度高于标准温度时，铝合金液在转移过程中容易氧化，冲头在高压下易发生熔体喷溅，零件的厚大部分会发生热节或缩孔缩松。此外，过高的浇注温度对于浇注模具的冷热冲击也很大，浇注模具非常容易发生破裂。模具的预热温度对于高强度压铸过程中的界面热交换率有很大的影响，不适当的模具预热温度会破坏零件的微观组织和力学性能。当浇注模具的预热温度低于标准温度时，模壁附近的铝合金液激冷会造成铸件表面冷隔，使形状复杂的铸件充型不足，降低零件的铸件合格率，浇注模具的热应力也会受到损坏，容易过早失效；当浇注模具的预热温度高于标准温度时，零件会发生热节和缩孔缩松，浇注模具与零件之间容易粘合，降低浇注模具的使用寿命。一般情况下，铸造过程中的保压时间应控制到零件完全凝固为止。如果保压时间太长会加大脱模的难度，加长生产周期，加大对模具和设备的消耗，增加生产成本；如果保压时间太短，零件的厚大部位还没有完全凝固，会发生零件补缩不足、表面不光洁的现象，降低零件的质量。
2.2 试验过程及结果
试验分析不同的影响因素对于高强度压铸铝合金优化的影响时，这里选择采用单因素分析法。试验比压对于铝合金的微观组织和力学性能的影响时，控制比压在0～74兆帕之间，观察铝合金的抗拉能力、屈服能力和伸长率，结果发现铝合金的抗拉能力、屈服能力和伸长率都随着比压的加大而增加，当实验时控制压力超过74兆帕时，发现铝合金的抗拉能力、屈服能力和伸长率没有明显变化，说明压力超过74兆帕时比压对于铝合金的力学性能的影响减小。其他条件相同，控制浇注温度，随着浇注温度的升高，铝合金铸件的质量先升高后下降，当浇注温度为铝合金的最高结晶温度1 000摄氏度左右时铸件质量最优。所以，铝合金的浇注温度应该选择合金的最高结晶温度。控制其他条件相同，改变模具的预热温度，观察铸件的质量和模具的反应，铝合金的高强度浇注过程中模具的预热的最适宜温度一般为2 000～3 000摄氏度。此外，压力试验时我们还发现：当加大压力且铝合金液体的温度超过铝合金液相线很大时，这种压力会使得晶粒的尺寸加大，而当铝合金液体的温度与铝合金液相线基本等同时，这种压力会对铝合金液体过冷有非常明显的作用，能够得到比较优质的微观组织，当铝合金液体的温度小于铝合金液相线时，能够得到尺寸比较微小的零件微观组织。试验研究铝合金液体温度时，应该控制其他条件相同，改变铝合金的液体温度，结果显示：对于高强度压铸铝合金，稍大于6 800摄氏度时对于提高零件顶部的性能有帮助，而稍小于6 800摄氏度时，对于零件底部的性能有帮助，因此，液态铝合金的最适宜温度大约为6 800摄氏度左右。
3 高强度压铸铝合金热处理优化研究
3.1 高强度压铸铝合金热处理优化的影响因素
高强度压铸铝合金热处理优化的影响因素包括以下几点：固溶温度、固溶时间、时效温度、时效时间、淬火速度以及微量元素的添加等。在高强度压铸铝合金热处理过程中，相同的固溶温度和固溶时间条件下，高强度压铸铝合金比普通压铸方法中的晶间第二相溶解更加充分。高强度压铸合金在热处理过时效后具有更优良的稳定性，这主要是由于高强度压铸合金的晶粒细，弥散沉淀颗粒小且数量多的缘故。在高强度压铸铝合金热处理时添加钪对于铝合金液体的沉淀行为有及时、强化的作用。当固溶温度为5 400摄氏度时，熔体中的钪化三铝能够基本固溶进铸件内，并且在之后的均匀沉淀强化中，可以使铝合金铸件强化的有效晶体颗粒间的距离明显减小，很大程度上增强铸件的力学性能；当固溶温度为5 000摄氏度时，熔体中的绝大多数钪化三铝还没有溶解到铸件内，这会导致时效过程中钪化三铝直接在铸件表面上弥散析出，钪化三铝的均匀沉淀被抑制，从而使得铸件的力学性能降低。此外，固溶时间控制在12h是比较合适的时间，>12h的固溶时间就不会再提高铸件的力学性能。对于拉伸后的铝合金的沉淀强化，当1 900摄氏度的时效后6～10h铝合金铸件的硬度值达到最大，如果继续时效铸件的硬度会下降；而1 500摄氏度的时效下，铝合金铸件会时效后48时候出现斜方晶系的沉淀，即铝合金铸件的硬度进入第二阶段的强化。硫相是铝合金铸件进入第二阶段强化的主要因素，硫相在铝合金铸件硬度最大时会在铝合金铸件表面形成密集的沉淀组织。当时效温度大约在2 500摄氏度时，铝合金熔体的时效响应速度也比较大，但是由于析出相的改变，这个温度下铸件的峰值强度要比1 650摄氏度时效温度下的铝合金铸件峰值强度要小很多，这说明高温时效会抑制铸件沉淀析出；相比之下短时间的人工时效对于铝合金铸件的高温持久性能可能更有利一些。此外，在对铝合金铸件进行固溶处理时，随着固溶温度的增大，铝合金铸件的力学性能会先增加后下降，相对于固溶温度来讲，固溶时间对于铝合金的微观组织和力学性能的影响不是很明显。
3.2 试验过程及结果
试验分析不同的影响因素对于高强度压铸铝合金热处理优化的影响时，这里选择采用单因素分析法。将铝合金的热处理过程控制其他条件相同，单一因素不同，如不同的固溶温度、不同的固溶时间、不同的时效温度、不同的时效时间、不同的淬火速度条件下以及加入不同的微量元素下分别进行热处理，观察铝合金移位中沉淀的发生情况、最终铸件的力学性能以及模具等设备的反应情况等。试验结果发现：当固溶温度为5 400摄氏度、固溶时间为12h、时效温度约1 700摄氏度、时效时间为8h时所采用的优化热处理所制造的铝合金力学性能最优。此外，试验发现在高强度压铸铝合金热处理时添加钪对于铝合金液体的沉淀行为有及时、强化的作用，铝合金铸件的硬度会增大。在铝合金熔体中加入适量的银，添加银的铝合金铸件中沉淀的析出相明显多于没有添加银的铝合金；而且添加0.6%的银的铝合金在热处理状态下可以大量的沉淀析出，这样，铝合金铸件的硬度更大，而加入0.9%的银的铝合金在热处理状态下也可以大量的沉淀析出，但是沉淀析出不多，铝合金铸件的硬度也没有那么大，结果表明添加0.6%的银的铝合金铸件质量最优。
4 结语
该研究采用单因素分析法试验了不同的影响因素对于高强度压铸铝合金及其热处理的影响并得出最优的处理条件。在高强度压铸铝合金时用最佳的压铸条件可以很大程度上改善原合金的力学性能并有效保护模具等加工设备。在经过适当的热处理后，也能够有效提高压铸铝合金的力学性能。总之，应该不断地运用先进的科学技术去探究高强度压铸铝合金及其热处理的优化，使铝合金的综合力学性能达到最好，进而带动其他行业的发展。
参考文献
压铸模具篇7
关键词：热室压铸机；锌合金；压铸技术；卫浴产品
引言
压力铸造技术作为机械行业非常重要的铸造方法在最近的二三十年里发展速度十分惊人， 其效率高且少切屑、无切削加工等特点使其受到了普遍的关注，并且极大地扩大了压铸件的应用领域。利用该技术生产出来的产品具有表面质量好和较高的致密度的优点，使其在航空、汽车、电器、仪表等各个工业门类都得到了广泛应用。而作为压铸生产过程中不可缺少的基础技术装备，压铸机与压铸工艺的关系是相互依存，不可分离的，只有拥有匹配的或者新型的压铸机才能为改进的新的压铸工艺提供技术支撑。在压铸技术迅猛发展的同时，压铸机以其大型化、自动化、单元化和柔性化的特点直接推动了技术更新，压铸机所担当的重要角色使其跟随技术得到了快速发展。热室压铸机是一种生产高品质铸件的专业机械设备，融合了高效率、少切屑、无切削加工以及高机械化程度的热加工成型新型工艺技术，其生产的产品已经在五金、玩具、电器、制锁等轻工业和摩托车、汽车制造等重工业领域开拓了广阔的市场和应用前景。
1．热室压铸机的工作循环
压力铸造首先是打造精密金属的模型腔，然后利用高压作用，将熔融的金属以极高的速度瞬间将腔体充满，从而获得轮廓清晰、表面整洁的压铸件。这种生产方法效率快且产品质量高，已经成为大多数企业所追求的目标。
按照操作方式可将其工作流程分为手动、半自动或全自动三种。三个过程每循环一次就是一个工作压铸周期。主要环节如下：
（1）锁模
锁模即压铸时将模具有效锁紧，其目的是射料过程中防止高温金属液飞溅给操作人员造成伤害。现代生产都要求高效能，短周期，因此操作要快，但同时为了能够使机器平稳地运行以及降低合模冲击对机器的磨损，又不能太快。热室压铸机设计成快速锁模过程、慢速到低压锁模过程、慢速到高压锁模过程三段锁模来有效解决上述矛盾。
（2）扣咀
扣咀即射料过程中，要保证模具进液口和射咀紧密扣合，从而使金属液不喷溅且顺利进入腔体。该操作要求动作平稳以减少冲击，增加对咀口的保护。
（3）压射
作为压铸的关键操作，热室压铸机的压射主要分为三个阶段，即慢速射料、快速射料和保压阶段。生产出高质量的压铸件的关键就是能够做到快速压射。该动作危险较大，操作时应注意关闭前、后安全门。
2．锌合金热室压铸机及压铸技术
锌合金热室压铸机是针对锌合金的理化性质和压铸工艺特点设计的，所生产的锌合金产品多用于浴室配件、玩具，拉链、装饰物、减压阀、拉手、汽车配件，熔点较低385°C，熔炉中金属料液温度大概430-450°C。
锌合金热室压铸机对压铸技术要求较高，需要注意控制以下几个问题。
（1）控制合金成分从采购合金锭开始，合金锭必须是以特高纯度锌为基础，加上特高纯度铝、镁、铜配制成的合金锭，供应厂有严格的成分标准。优质的锌合金料是生产优质铸件的保证。
（2）新料与水口等回炉料配比，回炉料不要超过50%，新料：旧料=70：30。连续的重熔会使合金中铝和镁逐渐减少。
（3）热室压铸机在卫浴产品中的应用
现代殷实的物质生活激发了越来越多的人追求健康的生活理念。卫浴空间因为具有“贴身性”的使用功能成为了人们提高生活质量，提升生活健康度的着眼点。卫浴产品在人们生活中是与个人卫生清洁、沐浴相关的产品。随着人们生活观念的进步，其涵盖面从简单的桶、脸盆不断拓展到浴缸、浴房、各式便器等多种类别。
基于上述原因人们对卫浴行业的标准越来越高，此外外部经济形势的改变和国家对能耗等方面的硬性限制，也给卫浴行业的发展带来了严峻的考验。激烈的市场竞争要求高端舒适的卫浴产品。因此在产品的铸造工艺上提出了更高的要求以增强自己的竞争实力，热室压铸机在这一方面取得了较好的效果。一方面卫浴产品（水龙头、挂钩之类的）一般体积较小，用热室机压铸效率比较高，另一方面，高要求的卫浴产品一般要求有较高致密度，此外在外观工艺上也具有较大的改善。在压射比压较高的应用前提下，锌合金热室压铸机在生产出的产品工艺中，内部材质的密度较大，并且质感的光滑程度增加。在这种操作工艺流程中，不需要进行其他工序的处理，在其生产工艺流程中，稍加改善工序便有较大的改善效果。这种产品主要用于对外观要求比较高的场合。
在压铸产品过程中要求有更高的压射比压，为此，在热室压铸机常规的一速和二速压射动作外，还增添了一个增压动作。对于目前主流的热室压铸机的结构，增加机械增压机构难以实现，主要通过电机带动双泵来传感动力，大泵用于系统各常规动作的供油；小泵则专门用于压射过程的增压动作供油，通过双泵供油，增压时压射比压比正常压射比压增加了1/3左右，加上对锁模动作、液压油路等方面的持续优化，对于提高产品的致密度效果明显。这样压铸出来的卫浴产品，拥有更精细的铸造晶粒；尺寸精度可高达6~7级，甚至可达4级；表面光洁度一般在5~8级；强度和硬度也比较高，只需稍加处理并进行电镀处理就可以得到光洁度很高且镀层不易脱落、高强度的高品质产品，满足人们对于高品质产品的追求。
3.结论
本文介绍了热室压铸的工作原理和热室压铸机循环的主要环节，重点阐述了锌合金热室压铸造机的发展及压铸技术，并为该技术应用于卫浴产品提供了理论指导和建议。
4.参考文献
[1]刘斐．现代卫浴产品的设计研究[D]．同济大学．2006
压铸模具篇8
关键词：压铸；计算机模拟；软件
随着计算机及相关科学的发展，计算机模拟技术在压铸生产中的应用越来越受到关注。
压铸理论的研究途径不外乎传统的试错法等试验研究法和计算机模拟仿真法。相比之下，计算机模拟不但可以帮助人们掌握铸造缺陷的形成机理，优化铸造工艺参数，确保铸件的质量，而且能缩短试制周期，降低生产成本。近年来，计算机模拟有了长足发展，其在压铸技术方面的应用越来越受到人们的关注，在模拟软件的开发及其应用方面也有较多的研究。
1 模拟软件
铸造模拟软件作为一个系统分析软件，在铸造成型技术方面有广阔的应用前景。开发此类软件的国家主要有美国、德国、法国、日本等工业国家，近10年来，我国在这方面的研究也取得了一定成果。
美国流体科学公司研发的FLOW3D是一款三维流体动力学和传热学分析软件，主要分析充型过程中金属流体的速度场、压力场、温度场、自由表面变化以及铸型的温度场；精确描述凝固过程、计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的适应，给出用宏观变量温度梯度、凝固速度和凝固时间表达的微观缩松准则函数，预测可能发生缩松、缩孔缺陷的主要位置。该软件能分析多种金属的多种铸造过程，已有用于镁合金压铸生产的例子。法国ESI公司开发的ProCAST铸造过程模拟软件，除了能进行流场、温度场的模拟外，还能进行热应力模拟、微观结构模拟，通过设置不同的参数，可以模拟多种铸造工艺，包括砂型铸造、金属型铸造、精密铸造、低压铸造、压力铸造等。德国MAGMA公司研究开发的MAGMASOFT软件能分析压铸过程的传热和流体的物理行为，凝固过程中的应力及应变，微观组织的形成，可以准确地预测铸件缺陷。该软件可以模拟多种金属的常见铸造工艺过程，并能模拟压铸过程的应力应变。此外还有法国的SIMULOR、芬兰的CASTCAE、西班牙的FORCAST、瑞典NOVACAST、日本的CASTEM和JSCAST、韩国的AnyCAST等软件。从功能上看，这些软件可以对压铸等多种工艺进行温度场、流场、应力场的数值模拟，也可以预测铸件的缩孔、缩松、裂纹等缺陷以及铸件各部位的组织。
在国内，北京中铸创业科技有限公司的HZCAE/InteCAST软件，以充型过程、凝固过程数值模拟技术为核心，对铸件进行铸造工艺分析，主要分析冷却凝固过程、流动充型过程、充型换热耦合过程；能预测夹渣、卷气、冷隔、浇不足、缩孔、缩松等缺陷。可用来分析铸钢、球铁、灰铁、铸铝、铸铜、铸镁等各种铸造合金的金属型、精铸、低压铸造、压铸等。北京北方恒力科技发展有限公司开发的CASTsoft/CAE软件集三维造型文件接口、有限差分网络自动剖分、铸造过程仿真、铸造缺陷预测、热应力计算、工艺优化及结果显示为一体，对铸件形成过程中的流场、温度场、热应力场进行模拟，预测铸造缺陷。该软件用于铸钢、铸铁和有色金属的差压铸造、低压铸造、金属型铸造和精密铸造等。华中科技大学研究开发的“华铸CAE”铸造工艺分析软件，以铸件充型、凝固过程数值模拟技术为核心，对铸件的成型过程进行工艺分析和质量预测，适用多种铸造合金和铸造方法。国内软件在镁合金压力铸造方面应用较少，这与国内镁合金及镁合金压铸技术起步晚有一定关系。
2 模拟数学物理模型
常用的数值模拟算法有有限差分法（FDM）、直接差分法（DFDM）、控制体积法（VEM）、有限元法（FEM）和边界元法（BEM）等，目前涌现出了无单元法（EFM）、并行计算技术等。这些算法中，以有限差分法和有限元法应用较多。
铸造充型模拟过程中，将金属液看作不可压缩的流体，其流动服从质量和动量守恒，其数学形式是连续性方程和Navierstocks方程，压铸件充型过程中金属液的流动通常是紊流流动，常用涡粘性模式中的kε双方程模型来描述充型过程的紊流现象。凝固过程包括热量传递、动量传输、质量传输和相变等一系列过程的耦合，由于压铸生产的时间短，一般只计算温度场。在温度场计算中对结晶潜热有不同的处理方法，常用的有温度回升法、等效比热和热焓法，Procast软件采用的是热焓法。
3 数值模拟研究方向
目前，对压铸过程的数值模拟研究主要有：模具与压铸件的温度场、型腔充型过程的流场、模具与压铸件应力场，凝固过程微观组织等，这些模拟对优化工艺参数，合理设计浇注和排溢系统，预测铸件缺陷，提高压铸件力学性能有一定的指导意义。但未形成有普遍指导意义的规律或准则；另外，针对特种合金的新压铸技术模拟研究的报告较少，可以开展这方面的工作以促进镁合金新压铸技术的发展。
结束语
计算机模拟为直观了解压铸过程的规律和理论提供了便利，随着计算机和信息技术的发展，产品设计、性能分析、制造和生产管理等的关系越来越密切，这对软件的集成化要求越发显得重要。因此，软件开发既可以走大集成化的路子，也可以走小集成化多接口的路子；模拟镁合金压铸成型并得到有普遍意义的结论对镁合金压铸成型的研究有重要价值。
参考文献
压铸模具篇9
关键词：消失模铸造；砂型铸造；工艺研究；成效
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.019
0 引言
消失模铸造与砂型型铸造工艺是当今铸造业的两大工艺其有缺点也有优点，在当今制造技术迅猛发展下，我们需要对这两大工艺加以改良、改进、扬长避短，为铸造业发挥出各自的贡献。
1 消失模铸造工艺、成效及远景
（1）什么叫消失模铸造工艺：消失模铸造工艺被称之为实型铸造、汽化模制造，由美国史洛尔发明并于1958年取得专利，期初该工艺用于工艺美术铸件的生产，50年代末西德最先将消失模铸造工艺用于工业铸件的生产。从此以后，世界各国铸造行业都竞相研究，研发出了无粘结剂的干砂法，使该工艺进入了以物理造型为特征的新实型铸造时期。其特点是采用无粘结剂的干砂造型，高频低幅振动紧实，成型后无需取出模样。浇注时泡沫塑料在金属的作用下气化分解。泡沫塑料分解后的空间位置被金属液体所取代，金属凝固后就是所要的铸件。
（2）消失模铸造工艺成效特点：首先泡沫塑料在制作的过程中无需整体完成，可分块制作再粘接成所需的的形状，造型时不需起模，能生产出传统造法无法生产的复杂铸件，当然铸件尺寸精度和表面光洁度与泡沫塑料件的制造精度是成正比的，已经达到了趋于稳定的熔模铸造的铸件，大量减少了毛坯的机械加工量。其次是优化简化了工艺，造型时已不用砂芯不用分型，不需起模与合箱，砂处理不需混砂，落砂简单方便，还可以有效消除水、粘结物和附加物所造成的铸造缺陷。再次就是易于实现自动化、机械化生产。且旧砂的回收率可达到90%以上，能耗成本节约率在15%左右，铸件成本降低30%左右。得利于生产工序的大规模的简化，设备的简化，人工物料成本的降低，可以有效的为企业节省大笔资金。
（3）消失模铸造工艺的研究方向：首先是消失模模型材料及制模技术的研究，消失模铸造是使熔化的液态金属取代塑料模型而实现铸件的生产工艺，因此，模样材料及成型质量直接影响铸件产品的质量。所以铸造用模型的材质要求是发气量要少，密度小，其强度能得以抵抗型砂压力还有外力引起的变形。目前消失模T造所采用的的EPS材料其缺点是用于铸钢、铸铁类铸件生产就容易出现表面皱皮，表面增碳等缺陷，且EPS模由于密度低在生产过程中容易造成损坏。国外的EPMMA可以有效解决铸钢件的增碳，但价格昂贵。我国这方面研究欠缺，都是从国外进口EPS粒子，国内没有生产EPS的厂家。这就需要我国相关领域的工作者及相关行业的研究机构研发出高质量的模样材料，以便于更好的提高模样的制作质量。
其次是要研究新型的的铸造用材料：因与传统工艺不同，消失模铸造是将涂料涂于模样待其干燥好方可埋入砂中进行浇注，所以说对涂料的要求是保证较高的强度和良好的透气性，以便使气体快速的溢出，此外涂料还起到控制金属液的流动速度，保持了金属液与汽化膜之间合适的压力，因此对涂料的要求超过传统的空腔铸造所需涂料，要研制高品质的涂料，还有很多工作要做，再次就是消失模在干砂研究：消失模铸造工艺给造型工艺带来了一场彻底的变革。加大了其应用范围，并为自动化、机械化大量生产带来了便利，在干砂震动方面，日本和美国走在了世界的前列。我国在这方面还有所欠缺，还需要加大研究力度。
2 砂型铸造工艺及成效
（1）砂型铸造工艺：是有造型、造芯、烘干、合型、浇注、落砂、清理等工序组成的铸造体系。砂型铸造工艺所铸造产品的区别是砂型铸造是名副其实，用这些产品模型和其它工艺装备制成“砂型”再将熔化的液态金属充填到砂型中，待其冷却就得到所需的铸件；砂型铸造不受数量多少的限制，适用于各种不同铸件的铸造，工序较多，因此砂型铸造更为复杂。
（2）砂型铸造工艺成效特点：其优点是砂型铸造工艺所造出的砂型模具与其它模具比工作温度不超过300℃，工作压力不超过1.5Mpa，其模具材料选用范围广，使用寿命长，模具使用费用成本低。其缺点有三方面；首先是尺寸精度不稳定的问题，因为铸件是依模而作。模的尺寸无一例外会受铸件影响。特别是一些复杂铸件，由于采用多个模具制造，其累计的误差已严重影响铸件尺寸，由此可见砂型铸造，要想追求零误差，那是不现实。
其次铸件表面粗糙，砂型模具无可避免的有一些粗糙的地方，所以想得到外表光亮洁净的铸件很难。再次就是铸件有缺陷，大部分的铸件缺陷来自于铸模质量不佳所造成的，如铸模表面弯曲不平或倾斜。会导致模型不好，破损的模型表面会造成产品有缺陷；在安装的过程中安装偏差会导致挤箱、砂眼；浇注系统不规范或随意安装导致金属液流动偏离工艺要求，进而造成缩陷、产生气孔。这些因素导致了砂型铸造工艺产品的所铸造的产品不稳定。
（3）砂型铸造工艺的前景：随着社会经济的发展，铸造行业不断的进步，砂型铸造工艺的高紧实造型法（包括高压造型、射压造型、气冲造型）会得以广泛应用。其特点是在运箱、合箱、浇注的过程中，损坏少，变形少，其生产出的铸件尺寸精度高，表面质量大幅提高，且废品少。在高压造型法问世以来砂型的大幅回弹引起了一些学者和铸造科研人员的关注，一些铸造工作者对此指出：回弹会随着压实比压增加而增大，大的回弹会引起铸型型腔的变化，影响铸件尺寸精度。但是国内外对砂型的回弹问题都处于静态测量，缺乏有力的依据我们还需对其不断的加深探讨，现今高紧实度砂型好，但是高紧实砂型又制约工艺铸件提高的更上一层楼。与国外相比我国的铸造业水平还有很大差距，很多不足。这需要我们转换思维、转换机制，不断摸索，不断学习来壮大祖国的铸造行业。
参考文献：
压铸模具篇10
【关键词】铝合金；轮毂；制造工艺；汽车
引言
随着社会经济的发展，人们对汽车节能降耗的需求越来越高，汽车轻量化成为现代汽车发展的必然趋势。铝合金轮毂不仅强度高、质量轻、价格合理、成型度好、回收率高，而且还能使汽车的自重降低，油耗减少，降低了汽车对环境的污染。由此可见，对铝合金轮毂制造工艺及特点的探究对汽车工业发展具有重大的现实意义。
1.铝合金轮毂的市场行情
近年来，我国汽车工业飞速发展。2009年，我国的汽车产量已达到1379万辆，其中轿车产量为747万辆，汽车产量与2005年同比增长24.7%，轿车产量同比增长26.1%。随着汽车工业的发展，使得铝合金轮毂的需求量越来越大。根据相关资料显示，2010年我国对铝合金轮毂的需求量在3000万只以上，预计到2015年，我国对铝合金轮毂的需求量将达到5500万只以上。
从铝合金轮毂的应用情况看，轿车对铝合金轮毂的需求较高，大中型客车和货车对铝合金轮毂的需求较低。但随着科技水平的进步，汽车的性能也在逐步提升，大中型客车和货车对铝合金轮毂的需求量也将提升。尽管我国大中型客车和货车的铝合金轮毂应用还在起步阶段，但随着铝合金轮毂的市场需求逐渐增大，铝合金轮毂的发展前景大为可观。
2. 铝合金轮毂的优势
铝合金轮毂因为其质量轻、成型度好和回收率高等优势，将逐步取代钢轮毂。铝合金轮毂外观优美，提升了车的档次和品位。目前，轻型汽车和新型轿车基本上都采用铝合金轮毂，另外还有不少车主把旧车上的钢轮毂换成铝合金轮毂。对于高速行驶的汽车而言，轮毂很容易因制动、变形等原因而造成制动性能差、爆胎等情况发生，而铝合金的散热效果比钢铁要好的多，使得汽车的制动性能有所加强，对轮胎的寿命有所提高，从而确保汽车行驶的安全。
与钢轮毂相比，铝合金轮毂主要有以下几个优势：一是有效的提高了制动系统冷却效果。因为铝合金的导热性能好，使得采用铝合金轮毂的汽车能够迅速释放热量，使得因高热而导致汽车失灵的情况有所降低。又因为铝合金轮毂的可塑性能好，使得汽车可以采用气流导人到制动系统的造型，有效的降低了汽车的温度；二是使汽车的制动性能和加速性能有所改善。车轮等旋转部位的惯性减小，改善了汽车的加速性和制动性；三是有效的降低了非载荷质量。非载荷质量的降低，使得抓地性有所提高，因为路面震动与转向力对非载荷质量很敏感，所以铝合金轮毂具有良好的转弯性能和精确的转向动作；四是刚性有所增强。在汽车过弯路时，轮胎轮毂容易倾斜，而铝合金轮毂的高硬度有效的减少轮毂的倾斜程度，使汽车安全行驶有了更大的保障。
3.铝合金轮毂制造工艺及特点分析
铝合金轮毂性能的好坏直接取决于它的制造工艺，制造工艺有铸造、锻造和和旋压。下面对这几种制造工艺及特点进行详细的分析：
3.1铸造法
铸造法是铝合金轮毂生产中最为普遍的一种方法，具有品种多样、适应性强和生产成本较低等优点。在全球80%的铝合金轮毂都采用铸造法生产，工艺方法有压力铸造、低压铸造、重力铸造和挤压铸造等。
3.1.1压力铸造法
压力铸造法是指在高压的情况下，液态金属以较高的速度填充压铸型腔形成铸件的工艺方法。采用压力铸造法得到的铸件具有表面光洁度好、尺寸精度高、产品性能稳定等特点。而且，压力铸造法因压铸机的生产效率高，不需要经过大量后续加工便可直接使用，有效的减少了加工设备的使用、节省了材料。但对于复杂的铸件，尤其是内凹型的铸件，压力铸造法生产较为困难，很容易产生气孔。
3.1.2低压铸造法
低压铸造法是指在压力作用下，金属液体充填型腔形成铸件的工艺方法。因为需要的压力不大，所以叫做低压铸造法。低压铸造法分为以下几个步骤，熔化、低压铸造成型、机加、热处理和涂装。采用低压铸造法的铝合金轮毂具有铸件成型好、液体金属充型平稳、表面光滑、机械性能高、铸件致密和最终成型的轮廓清晰等特点。而且，低压铸造法需要的设备简单，易实现自动化生产。
3.1.3重力铸造法
重力铸造法是指在自身重力的作用下，金融熔融状态注入模具中形成铸件的工艺方法。重力铸造法分为以下几个步骤，制芯、浇铸和整理。每一步骤都需要有严格的工艺参数才可以进行。重力铸造法具有工序简单、生产效率高、机械性能高、铸件缺陷少等特点，易实现自动化生产。
3.1.4挤压铸造法
挤压铸造法是综合了传统挤压铸造和普通压铸造的优势而提炼出来的一种工艺方法，有效的弥补了两种技术的缺陷。挤压铸造法采用传统挤压铸造补缩和普通压铸充型的工艺方法，铸造成的铸件具有高力学性能。产品有精铸件一次精密成形的高精度和高效率，还有与锻件接近的优良力学性能，且造价要比采用低压铸造法的低。
3.2锻造法
锻造法是指在压力或冲击力的作用下，金属变成所需尺寸形状的锻件，形成的一种工艺方法。主要分为常规锻造法和半固态模锻法。
3.2.1常规锻造法
常规锻造法是指以挤压锭坯或铸造圆锭坯为坯料的一种工艺方法。常规锻造法分为以下几个步骤，热处理、热锻、机械加工、表面处理，检验合格后才能成为成品轮毂。采用常规锻造法生产的铝合金轮毂具有韧性好、强度高和抗疲劳强度高等特点，和铸造工艺相比较，常规锻造法还有尺寸精确、抗抗腐蚀性和加工方便等优点。常规锻造法的缺点就是制造工艺过于复杂，生产成本偏高。
3.2.2半固态模锻法
半固态模锻法是指把液态与固态金属融合到一起成形的一种工艺方法。与挤压铸造、压力铸造相比，半固态模锻法的力学性能要高很多。采用半固态模锻法生产的铝合金轮毂，具有成品率高、机械性能好、生产效率高、材料利用率高、能源消耗小和机械加工量低等优点。但是半固态模锻法对技术、锭坯组织结构都有很严格的要求，并且采用这种工艺的模型结构非常复杂，对于生产及设计人员的要求非常高。半固态模锻法属于新兴的铝合金轮毂制造工艺技术，实际应用的还不多，有待于进一步的研究与开发。
3.3旋压法
旋压法是指综合了挤压和锻造的工艺特点，根据材料本身的塑性而设置合理的工艺参数，对毛坯连续变形的工艺方法。旋压法是一种先进的铝合金轮毂生产工艺方法。采用旋压法的铝合金轮毂具有轻便耐用、使轮毂的动平衡和使金属保持较高的致密度等优点。旋压有两种方式：一是普通旋压。普通旋压可以使坯料的形状发生改变，但壁厚不变或少变的一种工艺方法，普通旋压具有工序紧凑、制模周期短和制品范围广等优点；二是强力旋压。强力旋压可以改变壁厚也可以改变坯料形状，和普通旋压相比较，生产效率高、适用范围广。铝合金轮毂旋压具有安全性好、不收尺寸限制和节省材料等优点，多应用在在高端产品中。
4.总结
铝合金轮毂以其优良的特性在汽车工业占有非常重要的地位，随着汽车行业的发展，铝合金轮毂的需求量也在逐渐加大。虽然我国在铝合金轮毂的生产上已经初具规模，但是铝合金轮毂的制造工艺仍需要加强，只有根据产品特点选择合适的制造工艺，才能使铝合金轮毂在汽车行业得到长足的发展。
参考文献：
[1]郭勇.铝合金轮毂制造工艺及特点分析[J].科技致富向导，2012，12.
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