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1、镁合金压铸技术总22页镁合金压铸技术(总22页)镁合金压铸技术发布日期：10-04-03 10:03:08 浏览人次：367 向柱，汽门盖，方向盘，仪表板总成，灯罩底座。离合器箱体，歧管盖，轮毂，保险杠 （2）摩托车类：曲轴箱，轮毂，汽缸罩，曲轴箱盖（3）自行车类：车架，前车架用镁合金AM60，AM50制成机车结构件和运动部件就可最大限度降低车的重量和能耗，提高整车加速制动性，降低行驶振动和噪声，提高驾驶舒适度。这些构件绝大多数用AM60， AM50经过压铸+微弧氧化即可使用电动工具，气动工具类外壳件对材料的设计要求1. 重量轻，刚性好，长期使用不变形2. 吸振性佳，耐冲击3. 散热性佳4.

2、易成型易加工5. 符合环保总结：用AM60，AM50合金，压铸+烤漆镁合金特性化学性能合金的化学性能是它们在各种介质中与其它元素起化学反应的能力，主要是耐蚀性。 机械性能合金的机械性能是指它抵抗外力作用而表现出来的特性，也称为力学性能，如强度，硬度，塑性，弹性，和冲击韧性，一般以抗拉强度，屈服强度，塑性，延伸率，断面收缩率，硬度来衡量和反映金属和合金的机械性能。 工艺性能合金的工艺性能是指它们是否易于加工成形的性能，它包括：可铸性，可锻性，可焊性，切削加工性，电镀性和热处理性等。合金的铸造性：流动性，收缩性，热裂，铸造应力。偏析，吸气，杂质。a. 流动性：指合金液充填型腔的能力；影响因素：浇注

3、温度，模具温度，压力，压射速度，铸件结构。b. 收缩性：合金从液态到凝固完毕直至常温过程中所产生的体积和尺寸的变化，总称为收缩，可分三个阶段：液态，收缩，凝固收缩和固态收缩。压铸件收缩的大小，主要取决于合金种类，化学成分，浇注温度，压射比压，持压及留模时间，模具温度及铸件结构等。c. 热裂：是指合金在高温状态形成的裂纹。影响因素：铸型阻力，铸件结构，浇注温度。d. 铸造应力：根据应力产生原因分热应力，相变应力和收缩应力。防止铸件产生 裂纹或变形，除铸件结构设计合理（即具有良好的压铸工艺性）外，在压铸工艺上应采取妥善措施，使合金同时结晶凝固，并尽可能使铸件壁厚均匀。避免合金局部积聚，转折处避免尖

4、角，选择合理的浇注系统和溢流系统，以减少铸件各部分的温度差。总的目的是减免铸造应力产生。e. 偏析：铸件化学成分不均匀的现象称为偏析。成分不一致势必会影响其机械及物理性能。f. 吸气：各种铸造有色合金都有吸收气体的特性，尤其在合金达到熔点时气体的溶解度剧烈增加。g. 气密性：合金的气密性是指铸件承受高压气体或液体的作用而不渗漏的能力，它通常反映着铸件内部的致密程度，一般规律是合金的凝固温度范围愈窄，铸件产生疏松的倾向愈小，因而气密性愈高。物理特性：性能单位AZ91AM60AM50AM20AS41AS21AE42密度G/cm31.811.801.771.751.771.761.79凝固温度598

5、615620638617632625融化温度420-435420-435420-435420-435420-435420-435590热膨胀Um/m.k26.026.026.026.026.126.126.1比热溶解Kj/kg370370370370370370370比热Kj/kg*k1.021.021.021.021.021.021.02导热系数W/k*m51616594688484导电系数Ms/m6.6nm9.113.1nm10.811.7机械特性：性能单位AZ91AM60AM50AM20AS41AS21AE42极限抗拉强度Mpa240225210190215175230拉伸屈服强度mpa

6、16013012590140110145延伸系数%3810126910剪切系数Gpa17硬度Hbs1/570656060605560冲击力j6171818455五、应用领域1、汽车零部件 采用镁合金制造汽车零部件，可显着减轻汽车整车重量，而汽车所用燃料的60%消耗于汽车自重，车重每减轻10%，可节约燃料5.5%，因此，国外近年来镁合金在汽车制造中的应用逐步增长。但我国在这方面的开发刚刚起步。2、通讯器材?如手机外壳、便携机外壳等3、高档建筑装饰材料?由于镁合金的许多独特性能比铝合金更优越，因此国外出现了采用镁合金制造高档豪华型建筑装饰材料的趋势，国内一些镁合金生产厂家强烈要求开发镁合金型材的成

7、型加工技术，国家科技部也希望尽快开发这方面的高新技术，并列为国家“十五”攻关项目。六、技术工艺路线工艺视不同产品略有区别，典型的镁合金压铸工艺流程如下图所示：七、热室压铸机和冷室压铸机压铸机是压铸生产的最基本的设备，是压铸生产中提供能源和选择最佳压铸工艺参数的条件，是实现高速高压压铸特点而获得压铸件的保证基础。压铸机分类及型号规格压铸机通常按压室的受热条件的不同分为冷室压铸机和热室压铸机两大类。冷室压铸机又因压室和模具放置的位置和方向不同分为卧式，立式和全立式三种。热室压铸机的主要特点是在压室和压射冲头浸在熔融金属液中.冷室压铸机的主要特点是压室内和压射冲头不浸在熔融的金属中,冷室压铸机的卧式

8、最为常见压铸机基本结构压铸机的基本结构由以下八个部分组成：1.合模机构；2.压射机构;3.液压传动系统；4.控制、操纵系统；5.机座与油箱；6.顶出器及液压抽芯器；7.冷却、润滑系统；8.安全防护装置。合模机构压铸机的开合模机构称合模机构，是带动压铸模式的动模部分，使模具分或合拢的机构，同时这一机构还具有锁紧模具的功能。近年来，在合模机构上发展了合模安全装置，合模力量示装置，合模力自动调节等腰新装置。压射机构压铸机的压射机构是将熔融金属推送进模具型号腔填充成形为铸件的机构，压射过程的压力、速度等主要工艺参数都必须是由安而产生。现代压铸机的压射结构的主要特点是三级压射。也就是低速排除压射室中的气

9、体，高速填充型腔机不间断地给出液态合金施以稳定的高压即两级速度一级增压。为实现三级压射的目的，对压射机构提出来出了如下的原则和要求：1 慢速压射速度应无级可调；2 快速压射速度应大于4米/秒（镁合金机应大于6m/s）；3 从慢速压射到快速压射的过渡转换距离应在3050毫米以下；4 建压时间应低于30毫秒；5 压射及增压压力冲击峰值不应超过额定压力的30%；6 各压射工艺参数应能独立调节器节而互不干扰。液压传动系统压铸机的运行是由液压传动系统来进行的，液压传动系统由动力设备及管路网等构成，其主要组成部分如下：1 动力设备-驱动电机、液压泵和贮能器等；2 压力控制器件-溢流阀、卸压阀、减压阀、顺序

10、阀以及压力继电器等；3 测量控制元件-节流阀、调速阀、行程阀等；4 方向控制元件-电磁换向阀、电液换向阀、手动换向阀；5 管路系统-液压管道、油箱、油缸等；6 净化装置-滤油器；7 冷却加热装置-冷却器、加热器等；8 安全保护器件-安全阀、压力继电器及温度控制器；9 传递介质-压力油。控制、操纵系统?压铸机的控制、操纵系统大都采用液压操纵与电器控制。其控制、操纵系统应能满足以下三个基本要求：1 保证压铸件的工艺规范得以顺利实施；2 机器及人身安全均有可靠的保证；3 操作方便、易于监视。压铸机的工作程序一般有：1.有点动调整程序 2.程序手动 3.半自动 4.全自动等。机座与油箱机座是整个压铸机

11、的各种机构和系统的支承体、合模机构和压射机构通过拉力柱连成一个牢固的整体，并一同固定在机座上。油箱是压铸机工作液（压力油）存置的容器。现代的压铸机为减小机器的体积，将机座设计成箱体式，机座箱体内部即构成贮油的油箱。顶出器和液压抽芯器压铸机的合模机构上都附有顶出铸件的装置，这一装置称为顶出器。为了满足铸件特殊部位抽芯的需要，压铸机的动型板和定型板上都附有液压抽芯器，以供压铸模具设计液压压插芯之间。冷却、润滑系统压铸机上都设有冷却和润滑系统。冷却系统由冷却水管和回水管等组成，它的作用是输送、冷却水供压铸模、型板冷却之用，同时也供给液压油冷却器冷却之用。润滑系统由润滑油泵、油压表、输油管、电器元件等

12、组成。其作用主要润滑曲肘机构中的回转副，减少摩擦。安全防护装置压铸机安全防护装置有：防护门、安全液压压力、滤油器堵塞、油温过高、报警等电气控制装置。压铸模压铸模式在生产中的作用。压铸模是压铸生产中的重要工艺装备，它对生产能否顺利进行，铸件质量的优劣合格率的高低、作业循环的快慢起着极为重要的作用。1 决定着铸件的形状和尺寸公差等级；2 其浇注系统（特别是浇口位置）决定了熔融金属的填充状况。3 溢流排气系统影响着熔融金属的溢渣排气条件。4 控制和调节压铸过程的热平衡。5 决定了铸件的表面质量及变形程度。6 模具的强度限制了压射比压的最大限度。7 影响生产效益。压铸模结构压铸模构成：压铸模式是由定模

13、和动模两个主要部分组成的，定模与机器压射部分连接，并固定于其上，浇注系统压室内相通。动模则安装在机器的动模型板上，并随机器型板的移动而与定模式合拢或分开。八、压铸原理1.压铸概念熔融金属在高压高速下充填铸型,并在高压下结晶凝固形成铸件.特征:高速,高压.2. 金属填充型腔的流态介绍三种填充理论 喷射填充填充分二个阶段:冲击阶段和涡流阶段a. 冲击阶段:在速度,压力保持不变的前提下,金属液进入内浇口后,仍保持着内浇口的截面形状,冲击到正对面的型壁处.b. 涡流阶段:向着内浇口反向填充这种理论比较适用于薄壁内浇口,高速填充的长方形铸件 全壁厚填充理论由德国学者在1937年提出,内浇口厚度值取0.5

14、2mm, 内浇口与铸件的厚度比值为f/F在0.10.6范围内.这种理论认: 金属液通过内浇口进入型腔后,即扩张到型壁,然后沿着整个型腔截面向前填充,直到整个型腔充满为止. 三阶段填充由英国学者1944年提出a. 第一阶段:液态金属射入型腔冲击型壁后,沿着型腔各方向扩展,在正常的传热条件下,与型腔壁面相接触的部位形成一层凝固层,亦即铸件的表面层.b. 第二阶段: 铸件表面成壳后，型腔继续受到液体金属的填充，凝固层逐渐增厚，此时合金的粘度亦增，而处于中心部位的液体金属，在第二阶段结束时，尚处于液态，除了继续得到液体金属的补充外，仍可承受来自压室的压射压力。c. 第三阶段: 金属液全部充满型腔，连同

15、浇注系统及压室形成一个封闭的水力系统，在这个系统中各处的压力均等，压射力仍可通过尚未凝固的内浇口作用于铸件，达到进一步增压的目的。3. 金属液在不同条件下的流态分析 不同厚度内浇口所出现的流态改变内浇口厚度与铸件厚度之比，除了影响填充的速度和时间外，也影响金属液在型腔内的流态。如下图： 内浇口开在型腔一侧的流态金属液沿侧壁填充向前，到达顶端后包围，聚集，向反方向填充，聚集处有旋涡包气。 薄壁型腔填充流态金属流的厚度接近型腔的厚度，金属流入是的飘动，与型腔一侧或两侧相接触。 型腔转角处的流态金属液入型腔转角处会产生旋涡（b） 圆弧面处的流态注：（1）金属液 （2）包气4. 压铸过程中的主要参数说

16、明5. 压铸过程中的主要参数说明1)起始阶段 金属液浇入压室,2)3)4)5)一般希望在系统压力建立以后立即增压，以便达到紧实铸件，压缩消除内部气孔和缩孔的目的，增压时间T4一般在0.010.03秒范围内为佳，增压延时（t2）过长或增压建立时间（t3）太长都会造成整个增压时间T4延长，这对铸件的质量十分不利。冲头行程，各行程压力，各行程时间等解说6. 压铸件的检验检验项目： 尺寸与形状 合金成分 表面质量 内部质量 渗漏九、研 磨研磨目的：为化成，烤漆作准备，包括去除毛刺，打圆角，清洗油污，表面抛光。 一. 研磨内容：毛刺，毛边去除 表面抛光 喷砂1. 毛刺，毛边去除方式：人工，机床冲切，喷砂

17、，振动研磨人工去除要注意：锉刀目数及大小选用顺序2. 抛光分：人工打磨和震动研磨人工打磨的效果较好二. 震动研磨工艺1. 工艺内容：震动速度，振幅，振动时间，磨石种类，磨石粗幼磨石形状，工件和磨石比例，磨液。2. 研磨机分类： 标准圆型：工件易相互碰撞 桶型：适合大件及较长件（此机振动强度大，要防止变形） 离心型：适合小件（工件少碰撞）3. 磨石分类：棕刚玉，石英砂，高铝瓷，氧化铝粗幼：棕刚玉石英砂150目，高铝瓷800目，氧化铝1000目形状：磨石形状的选择与工件形状有关4. 工件和磨石比例：工件和磨石混合比例对效率有极大影响磨石若太多，会引起工件碰撞，其比例应参考以下因素： 工件原料：如：

18、软质材料少量工件 需要效果：如：抛光效果少量工件 工件形状：如：是否会在工序中互相缠绕少量工件 工件重量，尺寸以下是由重量所计算出的比例，只作为参考：比例工 序1：2小工件快速研磨，去毛刺，清洁1：3大工件快速研磨，去毛刺，清洁1：4去毛刺，幼磨1：5幼磨1：6精细工序，磨光1：7钢珠抛光每100升容量的溶液可处理工件比例容量（公升）重量（公斤）重件重量（公斤）轻件1：1458034.51：2305523.51：322.54117.51：41832.5141：5152711.51：613229.51：711208.54. 磨液 功能：a.石和工件之间有一层液体作界面，以面磨石粉屑附在工件上b.

19、水溶性液体可以软化硬水，清洁磨石和工件，工件抛光，防腐蚀及除锈等 磨液选择遵循：a. 清洁磨石，工件表面.b.抑制工件氧化c.可循环使用 磨液浓度：每100公升容量的水 10公斤/小时的流量5. 时间：一般30分钟延长时间可令抛光和磨毛边效果改善，但会增加成本和工件碰伤的机会。三. 镁合金件表面喷砂1. 喷砂原理：将加速的磨料颗粒向金属表面撞击而达到除锈，去毛刺，去氧化层或作表面处理，改变金属表面光洁度和应力状态，及表面附着力2. 工艺因素：磨料种类，磨料颗粒，喷射距离，喷射角度及速度喷枪与工件距离150200mm，处理直径范围30mm 磨料分固体和流体两种。固体又分两种： 金属（黑色金属及有

20、色金属）非金属（矿物与有机合成类）高碳铸铁丸低碳钢丸氧化铝锌，铝切丝丸玻璃砂/陶瓷硬度60-68HRCHRC55大小直径0.05-2mm直径0.05-0.28mm柱状直径0.03-0.06mm用途清理去锈，氧化皮，除涂层应用最广，硬度适中适合表面粗化或喷涂前处理清理铝，镁合金压铸件提高工件的抗酸及防锈性能镁合金件的喷砂磨料选铝丸，玻璃丸，陶瓷砂及氧化铝（型腔材料尽可能不用钢板，用聚安只脂或橡胶内衫，避免产生静电或火花）。十、表面处理和涂装一 镁合金制品的前处理工程为实现防护与装饰的目的，涂装作为一种重要的表面处理手段（镁合金的表面处理主要有化学氧化，阳极氧化，皮膜化成，电镀，化学镀，涂装等方法

21、），广泛地应用于镁合金制品的加工制作过程。但因镁合金活性高，容易腐蚀，涂装的化成处理工程及其后喷漆工程中的涂料选择有较大的难度。目前德国的BONDER公司及日本的帕卡在前处理方面做的较好，日本的久保孝公司和日本油脂公司在涂料领域做得较好。下面以成熟的Gr系化成为例浅谈镁合金的化成处理过程。A 镁合金化成处理工艺流程B 各工程的作用预脱脂/脱脂：利用皂化反应和乳化作用，浸润清理制品表面的加工油；周转过程造成的脏污，打磨未清理干净的离型剂热水/冷水洗：清理工件表面的油污转化物（化学反应使不溶性的油脂转化为亲水物质）。表调：活化制品表面；清除前工程未清理干净的油污及离型剂；清除工件表面的氧化物化成：

22、形成化成皮膜，提高制品的防护性能；皮膜疏松多孔，可作为良好的涂层基底； 纯水洗：消除制品表面的电解质离子，提高制品涂镀层的防护性。C.化成皮膜的性能要求及测试方法1.耐盐雾性能(JIS9级以上)盐雾实验机2.阻抗（0.30.6）阻抗测试仪D化成工程中常见的问题点及解决对策常见问题点：1.耐盐雾性能差 2.阻抗太高 3.外观发花或结晶粗糙解决对策：分析槽液参数，调整到合理的工艺范围内二 镁合金制品的涂装工程从经验的角度来开，镁合金制品涂装的成功与否，和选择的涂料有较大的关系。底漆离型剂耐性好，和底材附着力好是最重要的条件。此外，面漆重涂性的好坏（rework不会影响附着力）也是一个较为重要的条件

23、。A 镁合金涂装处理工艺流程B.涂装各工程的作用遮蔽: 产品局部导电区域及装配boss的保护底漆：填平素材表面的轻微缺陷；提高产品的耐腐蚀性；二底：找平；填补缺陷；提高涂层的外观装饰性；刮灰：消除漆面缺陷，提高涂层的外观装饰性研磨：消除漆面缺陷；提高层间附着力；面漆：赋予产品清新亮丽的外观，增进销售；装饰与防护B 镁合金产品的涂装性能要求及测试方法涂层性能要求：1.光泽 2.色差 3. 附着力 4.硬度 5. 耐磨耗 6.耐酒精7.耐人工汗 8.高温高湿 测试方法：光泽计 色差计 附着力测试仪 硬度计 磨耗测试仪器 高温高湿实验机C 涂装工程常见的品质问题及改善对策1杂质 工件清洁不干净，喷房

24、环境差改善对策：A。加强打磨后的除尘工作B。加强上挂前的静电除尘作业2油点 空气过滤不好，涂料施工粘度偏低，裸手作业改善对策：A。涂装的整个流程严禁裸手触摸工件；B。检查油水分离系统的作业状态，以确保状态良好C。依据环境温度适当的调整施工粘度3积漆堆漆?治具欠合理，治具未按规定要求更换或清理改善对策：合理设计治具，严格遵守治具的更换周期4过磨 打磨（本工程或前工程）不当造成，改善打磨的方法5.刀痕 素材研磨，机械加工等工程造成。改善对策：加强来料检验，避免人工及材料的浪费；知会前工程并敦促其改善从同业的经验来看，镁合金产品涂的涂装较为困难（一次直通率不大于70%）。除本工程的问题外，其他工程对

25、涂装产生的影响也很多，如机械加工的过切，素材研磨的过磨，压铸工程的冷裂纹，缩陷，针孔等，而这些问题涂装工程是无能为力的。因此，只有压铸，机加，素材研磨，化成烤漆等工程共同努力，才能将镁合金产品做好。四、表面处理转化技术化学转化膜：金属表面与溶液界面发生化学反应或电化反应形成的薄膜，其特点是与底材结合良好，膜层薄、结晶细腻，拥有一定的孔隙，可与薄膜形成良好的结合。按膜的主要组成物的类型。化学转化膜可分为：氧化物膜，铬酸盐膜，磷酸盐膜和草酸盐膜等不同类别。化学转化膜作为金属制件防护层，其防护功能是依靠降低金属本身的化学活性，以提高它在环境介质中的热力学稳定性。化学转化膜的防护功效取决于下面的因素：

26、 受转化金属的本性。 膜的类型，组成和结构。 膜的性能（同基底金属的结合强度，孔隙率等） 环境条件电化学氧化（阳极氧化）：铝和铝合金在相应的电解液和特定的工艺?条件下，施加外加电流，在其表面上形成一层氧化膜的过程。阳极化膜的厚度约为315丝，经硫酸阳极化处理后零件尺寸稍有增大。零件表面粗糙度也稍受影响，如果阳极化前进行抛光处理，可以得到弥补。阳极化膜层多孔，孔隙率约为35%。为了提高阳极化膜层的耐蚀性，可以采用下述方法进行封闭处理，可提高耐蚀性。 沸水封闭：阳极化后，即进入9098水中进行封闭处理，可提高耐蚀性。 高压：蒸汽封闭，与热水封闭效果相当。 重铬酸盐封闭；由于膜孔中吸附了铬酸盐，具有

27、缓蚀作用，进一步提高了耐蚀性。 二次封闭；用含有镍盐或钴盐的重铬酸盐封闭后，再浸封聚合物，使阳极化膜具有极高的抗腐蚀能力。第二次封闭时所使用的封闭工艺不同，膜层耐腐蚀能力也不尽相同，用某些聚合物封闭后，阳极化膜的耐腐蚀性比单独重铬酸盐封闭的高几倍。铬酸氧化膜不透明，为浅灰色或乳白色，氧化膜厚度只有25丝，膜层软、弹性好、松孔率低、不易染色，经过铬酸阳极化的制件能保持原来的精度和表面粗糙度。氧化膜与基体有很好的结合力，但膜性脆，并随膜层厚度的增加而脆性加大，因此经硬质阳极化处理的铝合金零件，不能承受冲击、弯曲和变形。而且膜层超过一定厚度时，会使合金的疲劳强度降低。因此，承受疲劳载荷的零件采用阳极

28、化处理时应十分慎重。微弧氧化是零件在电解质水溶液中，置于阳极，利用电化学方法使铝、镁、钛、钽、镐或铌等材料的表面微孔中产生火花或微弧放电，在金属表面生成陶瓷膜层的表面该性处理技术。优点 ：耐蚀性能高，承受5%盐雾实验的耐蚀能力在1000h以上。硬度高、耐磨性好 电绝缘性能好 外观装饰性能好镁合金的阳极化镁合金的阳极化除对基体具有一定的防护作用外，而且是油漆的良好低层，经阳极化得到的转化膜，其耐蚀性、耐磨性和硬度一般都比化学法所得者高。其缺点是对复杂的制件难以得到均匀的膜层，膜的脆性较大。镁合金既可在酸性也可在碱性溶液中进行阳极化，镁合金在只含苛性碱的溶液中是十分容易阳极化成膜的，膜的主要组成为

29、氢氧化镁，但膜层结构疏松，同基底金属的结合力和防护性能都十分差，所以要在电解液中添加碳酸盐、硼酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氟化物以及某些有机物。其中，以氟化物为添加物的电解液已取得实际应用。镁合金阳极化所用的酸性溶液由铬酸盐、磷酸盐和氟化物等无机盐组成，所得的阳极化膜含有这些盐的酸根，其对应的镁盐在酸性介质中均相应稳定。十一压铸件的缺陷分析及检验16.1缺陷分类及产生原因：1） 几何缺陷：压铸件形状、尺寸与技术要求有偏离，尺寸超差、扰曲、变形等。2） 表面缺陷：压铸件外观不良，出现花纹、流痕、冷隔、斑点、缺肉、毛刺、飞边。3） 内部缺陷：气孔、缩孔、缩松、裂纹、夹杂等，内部组织、机械性能不符要求。A：产生原因及影响因素1） 压铸机引起：压铸机性能，所提供的能量能否满足所需要的压射条件：压射力、压射速度。锁模力是否足够。压铸工艺参数选择及调控是