压铸机的历史

压铸技术的发展现状与展望

摘要：本文简述了压铸工艺的特征及工艺的发展历程。简要介绍了国外的最新压铸工艺发展状况，并与国外的先进技术进行比较，从压铸设计、工艺、设备、模具等几个方面进行了总结。本文主要阐述了压铸、固态压铸、加氧压铸和真空压铸等几种新的压铸技术。本文主要阐述了计算机技术在铸造工艺中的应用，以及CIMS的应用。并对今后的发展方向进行了预测。

关键词：压铸工艺；压铸设计；模具；真空压铸；发展方向

1.压铸技术的特点与发展历史

1.1压力铸造技术的特点

在加压过程中，通常对原材料施加20-200 MPa的压力，填充时的初始速度是15-70米/秒，填充时只有0-01-0.20秒。正是因为这种特殊的注塑方法和凝固方法，才使它有了自己的特色。（1）能够得到具有复杂形状和薄壁但外形清楚的铸件。铸件的壁厚度一般为1至6毫米，较小的铸件可能较薄，较大的铸件可能较厚。对于复杂部件或者其它铸造工艺不能生产的部件，可以采用压力浇铸工艺。（2）铸造精度高，尺寸稳定，加工余量少，表面光洁。加工余量通常为2~5毫米。采用压铸工艺生产的铸件具有良好的可互换性。通常情况下，只需要稍加加工即可组装，而有些部件则可以不经过任何加工就可以组装起来。（3）铸件组织致密，机械性能好。铸件在加压下凝固，得到了细小的颗粒，因此铸件的组织非常紧密，并且具有很高的强度。此外，在铸造过程中，激光冷却会使铸件表面发生硬化，从而使铸件具有较好的耐磨性能。（4）高效的生产。该工艺具有较短的生产周期，且一次运行周期为5~3分钟，适合大规模生产。（5）采用嵌铸法进行压力浇铸，可以减少组装过程，简化生产过程。镶嵌材料一般为钢，铸铁，铜，绝缘材料等。采用嵌铸工艺可以生产出具有特定需求的铸件。

1.2压铸技术的历史 自1855年 Mergenthaler将活塞压射圆筒浸泡在熔化合金中，制成条形活字铸件至今已有153年。1869年，巴巴奇使用了“锌加强铅锡合金压铸工艺”制造了部分部件。1872年，人们开始在留声机上制造铅锡合金的手工小压铸机。1904年， H. F. Franklin公司铸造了一种汽车连杆轴承，使得新兴的汽车业代替了印刷业，成为了压铸件的主要使用者。1905年，道勒发明了一种既可以制造铅锡合金，也可以用来铸造锌合金的压铸机。H. H. Doehler在1914年采用压力将金属液体沿着流动通道向上填充的压铸机。20世纪20年代，美国 Kipp公司发明了一种自动化的热室压铸机，但是由于铝合金液体会腐蚀压铸机的钢材零件，因此，在热室压铸机上，铝合金的生产受到了一定的制约。C. Roehri发明了一种冷腔式压铸机，它使铝合金和黄铜合金的压铸技术取得了巨大的进展。20世纪五十年代，大型压铸机的问世，开辟了压铸业的新领域。压铸工艺和润滑剂等技术的发展，压铸合金由铅发展到锌、铝、镁、铜、铁，再到铁合金。

压铸工艺

压铸是压力铸造的简称。它是将液态或半液态的金属或合金液浇入压铸机的压射室内，然后使压铸机的压射活塞（冲头）以高速高压将其压入压铸模（压铸型）的浇注系统及模（型）腔内，并在一定的压力下使其结晶凝固而成形，然后打开压铸模（型）而获得铸件的一种金属快速成形方法。

最早的压铸是在1838年人们为了制造活字印刷的模具发明了压铸设备。第一个与压铸有关的专利颁布于1849年，它是一种小型的，用来生产印刷机铅字的手动机器。1885年奥托·默根特勒发明了Linotype排字机，这种机器能够将一整行文字压铸成一个单独的铅字，它给印刷界带来了前所未有的革新。在印刷业进入大规模工业化后，传统的手压字模已经被压铸取代。1900年左右，铸字排版进入市场使得印刷业自动化技术进一步提高，因此有的时候在报社内能看见十多台压铸机。随着消费产品的不断增长，奥托的发明获得了越来越多的应用。人们可以利用压铸大批量地制造零部件产品。1966年，通用动力发明了精速密压铸工艺，这种工艺有时也被称作双冲头压铸。

压铸工艺流程：

压铸工艺过程是指压铸生产的各工序和步骤。传统压铸工艺主要由四个步骤组成，或者称做高压压铸。这四个步骤包括模具准备、填充、注射以及落砂,它们也是各种改良版压铸工艺的基础。

压铸工艺特点：

（1）金属或合金液是在高压下充填铸模并在一定的压力下结晶凝固，常用压力为数兆帕~数十兆帕，最高达200MPa，从而可使铸件的质量高，力学性能和气密性能好。 （2）金属或合金液充填铸模的速度很快，常用压注速度在10~30m/s之间，最高达80m/s，因而浇注充型的时间极短（在0.001~0.2s），使其生产率极高。

（3）铸模的热容量大，导热迅速，这就使压铸件的组织致密、结晶细小，力学性能好，耐磨和耐蚀性好。

（4）由于有以上特点，就允许金属或合金液可在较低的温度下甚至可用半液态的流体来压铸，并可获得薄壁的形状结构很复杂的铸件。

冷室压铸机操作规程

一：安全注意事项

1操作人员必须接受安全教育和操作培训后方可上岗。

2机器运作时确认安全门完全关闭，以防模具分型面金属液飞溅伤人。

3给汤部分各定位工作点位置参数，不可随意更改，定位传感器位置不可随意变动！

4机器在安装压铸模具时，应使用【手动慢速】进行调整。

5调整模薄模厚时，千万不要在模具处于合模状态下开动调模马达，否则会损坏调模机构。

6试生产时，不允许使用较快的压射速度及较高压射压力，否则将造成危险。

二：压铸准备

1检查安全机制、安全门是否正常。

2为导轨及需润滑部分加注润滑油。

3模具安装：·按作业及模具安装要求进行操作。

4压铸机系统工艺参数：按生产工艺要求进行设置或调取。

5打手动检查给汤机是否正常。

6手动运行机床开合模、抽插芯（注意抽插顺序）、顶料、压射是否正常。

7检查锁模力：曲肘打直，受力适度，指示灯亮。

8确认射出速度设置在低速上（关掉快速阀门，关掉增压压力阀门）。

9检查急停开关是否正常。

三：开始压铸

1用铝汤对压室进行2次以上预热。

2打开冲头及压室的冷却水阀。

3动、定模浇口处，特别是易粘模的地方和细长型心、滑块型心上，均匀涂上防粘模剂。

4开始给汤，采用低速压铸，压铸10—15秒，铸件基本成形。

5铸件成形后，逐渐打开快速，增加压力至工艺要求，确定铸件完全成形，再开增压压力。

6根据第5条快压达到工艺要求后，应逐步打开模具冷却水（进口、出口），以保持模具温度基本稳定。

四：在压铸过程中暂时停机的操作

1关闭上述6条的冷却水（保持模具温度）。

2给汤机勺子中的铝水倒回炉中，并保持勺子在汤面上（大于150mm）预热。

3将模合拢（曲臂不能伸直）。

4停机、停泵、关闭电源。

五：压铸过程中停机时的再启动

1在动定模具浇口处少量防粘模剂。

2确定模温度是否可以启用快速、增压（模温在50—60C以下时，需对模具预热，执行三款中的第4条）。

3铸件成形后，逐渐打开快速，增加压力至工艺要求，确定铸件完全成形，再开增压压力。

压力铸造

1.引言

1.1 压铸技术的起源

压铸技术最早用于泥制备青铜生活器具、钞票币等，后来进展了金属型制备简单的武器，如青铜箭头。金属型的大量使用在印刷机械中显现制备铅字以后，国外在1872年发明了世界上第一台最简单的手动小型压铸机，并于1920年制造出了冷室压铸机，1927年发明了立式冷室压铸机。

1.2 我国压铸技术的进展

我国的压铸件工业化生产开始于20世纪50年代，那时靠仿制原捷克斯洛伐克和前苏联生产的500KN和1000KN卧式冷室压铸机和进口他们的立式压铸机和卧式冷室压铸机；进展到今天国内现在的压铸机厂家可生产最大的280000KN卧式冷室压铸机和4000KN以下热室压铸机及3150KN以下立式冷室压铸机。

1.3 近几年国际压铸技术的进展

⑴ 压铸运算机模拟技术分析压铸过程有了大的理论突破。

⑵ 压铸机和辅助设备方面有了专门大的进展。

⑶ 压铸产品检测方面，专门是内部缺陷的无损检测：如X射线、荧光、超声波探测等得到了进展。

⑷ 压铸模具材料和寿命的进展。

⑸ 快速成型设计及制造技术在压铸生产中得到应用。

⑹ 压铸材料的进展，如镁合金及金属基复合材料。

⑺ 压铸新技术的开发，如真空压铸、充氧压铸、局部加压压铸等

2.压铸特点和应用范畴

2.1 压铸工艺过程

压力铸造（简称压铸）是在高压作用下将液态或半液态金属快速压入铸型中，并在压力下凝固而获得铸件的方法。

压铸所用的压力一样为30~70MPa，充型速度可达5~100m/s，充型时刻为0.05~0.2s。金属的压力铸造广泛用于汽车、冶金、机电、建材等行业。目前90%的镁铸件和60%的铝铸件都采纳压力铸造成型。 金属液在高压下以高速填充铸型，并在压力下冷却，是压铸区不于其他铸造工艺的重要特点。

压力铸造的要紧工序可分为：合型、压射、顶出三个时期。压铸机的要紧结构简图如图2-1所示。

图2-1 压铸机要紧结构简图