鋁合金壓鑄模具參數(shù),鋁合金壓鑄成型參數(shù)表
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本文目錄:
- 1、各位在設計壓鑄模流道時是如何計算截面積的。
- 2、鋁合金輪轂模具是什么模具
- 3、壓鑄模具在生產(chǎn)中一般模溫有多少
各位在設計壓鑄模流道時是如何計算截面積的。
壓鑄模澆道的設計是整個壓鑄模成功與否的關鍵,流道分為直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口等幾個部分。以冷室壓鑄機的鋁合金壓鑄模具為例,直澆道的選擇與生產(chǎn)的鑄造壓力選擇有關、與壓室的充滿度有關,充滿度通常選擇在30%~70%之間,而沖頭的直徑則要看鑄件的總的投影面積及現(xiàn)有壓鑄機的鎖模力大小而定,直澆道的厚度經(jīng)驗選1/3~1/2沖頭直徑,當然也有例外的時候,根據(jù)鑄件的不同而形式也不同。橫澆道的截面積設計原則是根據(jù)從直澆道至內(nèi)澆口逐步縮小的原則,也就是通常所說的增速澆道設計原則。對于特殊壁厚零件,也有選擇減速澆道設計原則的,但這是特例。計算經(jīng)驗公式為A1=(3~4)A2;D=(5~8)T;W=A1/D+tg@D;其中A1為橫澆道面積;A2為內(nèi)澆口面積;D為橫澆道厚度;T為內(nèi)澆口厚度;W為內(nèi)澆口寬度;@取10~15;內(nèi)澆口的面積設計公式有很多,較常用的是A2=Q/vt;其中Q為通過內(nèi)澆口的金屬液的質(zhì)量(g);為金屬液的密度(g/cm3);v為內(nèi)澆口處金屬液的速度(m/s);t為型腔的充填時間(s);內(nèi)澆口的速度選擇原則為:鋁合金20~60;鋅合金30~50;鎂合金40~90;銅合金20~50;充填時間的選擇是根據(jù)壓鑄件的平均壁厚來選擇,這個要靠經(jīng)驗,一般在0.01~0.3s不等。由于充填速度及充填時間都要根據(jù)鑄件的特性及經(jīng)驗去選擇,往往設計選擇不準確,這樣的話很多場合就會用到另一個經(jīng)驗公式,即日本的尾關公式:A2=(3~5)倍√總重量(g);這里的總重量為通過內(nèi)澆口的金屬液的總質(zhì)量。為了保證模具不會因為內(nèi)澆口因過大而要燒焊處理,一般情況都會采用可修原則,及內(nèi)澆口先小后大??傊疂驳赖脑O計不是一成不變的,需要理論及實際經(jīng)驗相結合才能設計好,當然現(xiàn)在有很多模擬軟件,可以在設計好之后進行模擬充填以判斷澆道設計的合理性。
鋁合金輪轂模具是什么模具
是鋁合金壓鑄模具.
鋁合金車輪擠壓鑄造工藝
上海交通大學 洪慎章 曾振鵬
摘 要 采用擠壓鑄造代替壓力鑄造生產(chǎn)鋁合金車輪,不僅克服了壓鑄件內(nèi)部容易形成氣孔和氧化夾雜的缺陷,而且提高了成品率及材料利用率。介紹了鋁合金車輪擠壓鑄造的模具結構及設計參數(shù),分析了擠壓鑄造的工藝參數(shù)及選擇依據(jù)。
關鍵詞:鋁合金車輪 擠壓鑄造 模具結構
目前,國內(nèi)卡丁車(類似碰碰車)都從國外進口,其中鋁合金車輪是一個重要零件。過去,國外采用壓力鑄造生產(chǎn)該鑄件,鑄件質(zhì)量差,且成品率低,勞動強度大。針對該鑄件的結構特點和性能要求,如何提高其產(chǎn)品質(zhì)量、降低原材料消耗、節(jié)約能源、提高勞動生產(chǎn)率及降低鑄件成本,是當前生產(chǎn)中的關鍵。從研制的情況可知,采用擠壓鑄造代替壓力鑄造是今后制造鋁合金車輪行之有效的工藝。
1 車輪材料、要求及鑄件設計
圖1所示為鋁合金車輪零件圖。車輪不僅有較高的性能要求,而且形狀十分復雜。
圖1 車輪零件圖
車輪材料的化學成分(質(zhì)量分數(shù))為:1.5%~3.5%的Cu,10.5%~12.0%的Si,<0.3%的Mg,<1.0%的Zn,<0.5%的Mn,<1.3%的Fe,<0.5%的Ni,<0.5%的Sn,其余為Al。力學性能要求:b>276 MPa,s>115 MPa,>4.4%,HB>92。
該車輪內(nèi)外形的尺寸精度較高,都應加放加工余量及余塊。按擠壓鑄造工藝的要求,把形狀復雜的車輪零件圖設計如圖2所示的鑄件圖。由該圖可見,為便于從鑄件內(nèi)孔脫出及簡化模具加工,把原來的階梯軸孔設計成圓柱形中心孔,其直徑為?30 mm,內(nèi)壁斜度為3〔1〕。
圖2 車輪鑄件圖
2 模具結構及設計參數(shù)〔1〕
2.1 擠壓鑄造模具結構
鋁合金車輪擠壓鑄造的模具結構如圖3所示。它主要有凸模、右凹模、頂桿鑲塊和左凹模組成所要求的型腔。左凹模和右凹模分別固定在左凹模定模板和右凹模動模板上,左凹模定模板用螺釘緊固在下模板上,右凹模動模板經(jīng)過側缸在導柱上實施開啟及閉合。
圖3 車輪擠壓鑄造模具
1.上模板 2.凸模固定板 3.凸 模 4.導 柱 5.右凹模 6.右凹模動模板
7.墊 板 8.下模板 9.頂桿鑲塊 10.左凹模 11.左凹模定模板
采用2000 kN油壓機改裝進行擠壓鑄造,其工作過程是:將定量的合金熔液澆入型槽后,固定在活動橫梁上的凸模以一定速度向下擠入型腔,壓力達一定數(shù)值后保壓;鋁合金凝固后卸壓,凸模通過工作缸的回程向上移動,頂桿鑲塊通過下頂缸從鑄件內(nèi)向下退出,直到全部脫離鑄件之后,再用側缸開啟右凹模,取出鑄件。
2.2 模具設計的主要參數(shù)
(1) 間隙 凸模與左、右凹模之間的間隙要適當。過小則因凸模與凹模的裝配誤差而相碰或咬??;過大則合金熔液通過間隙噴出,造成事故;或者在間隙中產(chǎn)生縱向毛剌,減小加壓效果,阻礙卸料。合理的間隙與加壓開始時間、加壓速度、壓力大小、工件尺寸及金屬材料有關。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗,單邊間隙取0.1 mm。
(2) 脫模斜度 合金熔液在凸模壓力下凝固成鑄件,冷卻后緊包在凸模及頂桿鑲塊上。為了便于凸模及頂桿鑲塊脫出,故在凸模及頂桿鑲塊上設有3的脫模斜度。由于鑄件外形呈圓狀,且分在左、右兩片凹模,只要右凹模向右移動一定距離,鑄件就易從左凹模取出,故不必設置脫模斜度。
(3) 排氣 在左、右兩片凹模完全閉合后,合金熔液因緩慢地澆入型腔,型腔中氣體可基本排出。擠壓鑄造時,留在凸模導向部分的少量氣體,通過凸模與凹模之間的間隙排出。
(4) 模具材料 擠壓鑄造是在一定的壓力和一定的溫度下進行的,不存在像壓鑄模那樣受到金屬液的沖刷。工作壓力比壓鑄時高,只要求模具在高溫下有一定的抗壓強度即可。另外,為了防止與合金熔液接觸的模具表面產(chǎn)生熱疲勞裂紋,左右凹模、凸模及頂桿鑲塊均采用3Cr2W8V合金模具鋼制造,熱處理后硬度為HRC48~52,型腔表面進行軟氮化處理。
3 擠壓鑄造的工藝參數(shù)
擠壓鑄造是鑄鍛結合的工藝,其生產(chǎn)工藝過程是:合金的熔化、模具的準備(清理、預熱、噴涂潤滑劑)、金屬的澆注、液態(tài)金屬的加壓、壓力的保持、壓力的去除及鑄件的取出等。
為保證鑄件質(zhì)量,須合理選擇工藝參數(shù)〔1~2〕。
(1) 比壓 壓力大小對鑄件的物理力學性能、鑄造缺陷、組織、偏析、熔點及相平衡等都有直接影響。所以確定成形必須的單位壓力是很重要的。如果比壓過小,鑄件表面與內(nèi)在質(zhì)量都不能達到技術指標;比壓過大,對性能的提高不十分明顯,還容易使模具損壞,且要求較大合模力的設備。擠壓鑄造試驗是在2 000 kN油壓機上進行的。試驗證明,適合于本鋁合金車輪擠壓鑄造的比壓應在50~60 MPa范圍內(nèi)選取。
(2) 加壓開始時間 從車輪擠壓鑄造試驗的結果來看,其加壓開始時的間隔時間過長,鑄件的強度及伸長率降低?,F(xiàn)用的開始加壓時間是3~5 s,較為合適。
(3) 加壓速度 擠壓鑄造要求一定的加壓速度,在可能情況下,以加壓速度快一點為好。加壓速度快,則凸模能很快地將壓力施加于金屬上,便于成形、結晶和塑性變形。但也不宜過快,否則會使部分合金熔液的表面產(chǎn)生飛濺及渦流,使鑄件產(chǎn)生缺陷,以及在凸、凹模之間的間隙中流出過多的合金熔液,形成難以去除的縱向毛刺。因此,必須使凸模緩慢地壓入液態(tài)金屬中。由于使用的油壓機工作進給速度較慢,故利用工作行程的速度進行壓制。
(4) 保壓時間 壓力保持時間主要取決于鑄件厚度,在保證成形和結晶凝固條件下,保壓時間以短為好。但是保壓時間過短,則鑄件內(nèi)部容易產(chǎn)生縮孔,如果保壓時間過長,則會延長生產(chǎn)周期,增加變形抗力,降低模具使用壽命??紤]本車輪的壁厚情況,擠壓鑄造的保壓時間選用12 s左右。
(5) 模具預熱溫度 模具若不預熱,合金熔液注入型腔后會很快凝固,導致來不及加壓;但預熱溫度也不能過高,否則會延長保壓時間,降低生產(chǎn)率,同時也不利于噴涂潤滑劑。對本車輪擠壓鑄造模具的預熱溫度為200~300℃,通常是用煤油噴燈進行加熱。
(6) 合金澆注溫度 澆注溫度過高或過低都對合金成形有明顯影響。過低,合金極易凝固,所需單位壓力大;過高,易產(chǎn)生縮孔。必須指出,擠壓鑄造合金的澆注溫度要比砂型澆注溫度高。一般希望把澆注溫度控制在比較低的數(shù)值,因為擠壓鑄造時希望消除氣孔、縮孔和疏松。在澆注溫度低時,氣體易于從合金熔液內(nèi)部逸出,極少留在金屬中,易于消除氣孔。此外,也可減少縮孔形成機會,同時由于澆注溫度較低,金屬溢出較少,可減少毛刺。對本車輪擠壓鑄造的澆注溫度選用720~740℃為最合適。
(7) 潤滑劑 潤滑劑的作用是保護模具,提高鑄件表面質(zhì)量和便于從模具內(nèi)取出鑄件。采用機油石墨潤滑劑,即5%的200~300目的石墨粉加入到95%機油中,攪拌均勻即可。用噴槍噴涂在模具型腔表面上,其厚度為0.05~0.1 mm,過厚會影響鑄件表面質(zhì)量。
(8) 冷卻 擠壓鑄造卸壓后,一般應立即脫模,故鑄件的出模溫度較高。為了防止高溫的鑄件空冷時在薄壁與厚壁的交界處產(chǎn)生裂紋,應將出模后的鑄件立即放入砂堆中,待冷卻到150℃以下時再取出空冷。
4 結 論
在汽車、摩托車及自行車等交通工具零件生產(chǎn)中,世界各國逐漸用鋁合金代替鋼質(zhì)材料的系統(tǒng)工程研究是今后長時間需要解決的問題。鑄造技術和熱鍛技術有機結合,形成先進的擠壓鑄造成形工藝,在技術上和經(jīng)濟上明顯優(yōu)于壓力鑄造工藝。它特別適合于形狀復雜、帶有多孔或臺階形狀類零件的成形,是一種具有較寬的適用性、較大推廣價值及很有發(fā)展前途的工藝。
壓鑄模具在生產(chǎn)中一般模溫有多少
這個沒有固定的,需要看鑄件的結構、大小及復雜程度在生產(chǎn)中確定最佳的模具溫度,一般來講,鋁合金壓鑄模具的正常生產(chǎn)溫度在180~250℃,鎂合金在220~280℃。薄壁件模具溫度要高些,厚壁件需要模具溫度控制的低些,需要經(jīng)驗來確定。
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