东莞锌合金压铸是一种利用高压将液态锌合金注入压铸模具型腔中,使其快速凝固成型的铸造方法。它是压铸工艺的一种,主要用于制造形状复杂、尺寸精度要求较高、表面质量良好的锌合金零部件。
压铸工艺参数优化
调整压射压力和速度:
原理:压射压力和速度是锌合金压铸过程中的关键参数。如果压射压力过大或速度过快,液态锌合金在高速冲击模具型腔时,可能会对型腔表面产生过度的冲击,进而导致铸件表面出现压痕。适当降低压射压力和速度,可以使液态锌合金更平稳地填充模具型腔。
操作方法:根据铸件的形状、尺寸和壁厚等因素,逐步调整压射压力和速度。对于薄壁铸件,压射压力一般控制在 30 - 50MPa,压射速度在 2 - 4m/s;对于厚壁铸件,压力可适当提高到 50 - 70MPa,速度在 3 - 5m/s。在调整过程中,需要通过试模来观察铸件表面质量,找到最佳的参数组合。
优化填充时间和保压时间:
原理:填充时间决定了液态锌合金填充模具型腔的快慢。如果填充时间过短,可能会导致液态锌合金没有完全填充型腔就开始凝固,产生冷隔等缺陷;而填充时间过长,可能会使液态锌合金在型腔中停留时间过长,增加产生压痕的风险。保压时间也很重要,适当的保压可以使铸件在凝固过程中得到足够的压力补充,减少缩孔和变形,从而间接减少表面压痕。
操作方法:通过试验和经验来确定合适的填充时间和保压时间。一般来说,填充时间根据铸件的复杂程度和大小而定,小型简单铸件的填充时间可以控制在 0.5 - 1.5 秒,大型复杂铸件的填充时间可能需要 2 - 4 秒。保压时间通常在 5 - 15 秒之间,具体要根据铸件的壁厚和结构进行调整。
模具优化设计与维护
改进模具型腔表面质量:
抛光处理:对模具型腔表面进行精细的抛光可以降低表面粗糙度,使液态锌合金在填充过程中能够更顺畅地贴合型腔表面,减少因表面不平整而产生的压痕。抛光后的模具型腔表面粗糙度(Ra)应达到 0.2 - 0.4μm。可以采用机械抛光、电解抛光等方法,机械抛光适用于一般的模具表面,电解抛光则可以对复杂形状的模具型腔进行更均匀的抛光处理。
涂层处理:在模具型腔表面涂上一层耐高温、耐磨的涂层,如氮化钛(TiN)涂层、类金刚石(DLC)涂层等。这些涂层可以提高模具表面的硬度和耐磨性,减少液态锌合金对模具的摩擦和冲击,从而降低压痕产生的可能性。涂层的厚度一般在 1 - 5μm 之间,通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等方法进行涂覆。
优化模具结构设计:
浇口和流道设计:合理设计浇口和流道的位置、形状和尺寸,确保液态锌合金能够均匀、平稳地进入模具型腔。浇口位置应尽量选择在铸件壁厚较大的部位,使液态锌合金能够按照合理的顺序填充型腔。流道的形状可以采用梯形或半圆形,其尺寸要根据铸件的大小和液态锌合金的流量来确定,以避免液态锌合金在流道中产生紊流和压力损失。
顶出系统设计:优化模具的顶出系统,确保铸件能够顺利脱模而不会对铸件表面造成损伤。顶出针的位置要合理选择,尽量分布在铸件壁厚较大的部位,并且顶出针的头部要进行适当的设计,如采用圆形、半球形等形状,以减小顶出时对铸件表面的压强。同时,可以考虑采用推板顶出或斜顶等方式,根据铸件的具体形状来选择最适合的顶出方法。
模具维护与保养:
定期清理和检查模具:在压铸过程中,模具型腔可能会积累一些锌合金残渣、氧化皮等杂质。定期对模具进行清理,可以采用高压空气吹洗、化学清洗等方法,去除这些杂质。同时,要定期检查模具的磨损情况,如发现模具型腔表面有磨损、拉伤等情况,要及时进行修复。
模具的冷却和润滑:合理的模具冷却可以控制铸件的凝固顺序,减少因热应力导致的铸件变形和压痕。要确保模具冷却系统的畅通,定期检查冷却管道是否堵塞。此外,适当的润滑可以减少液态锌合金与模具之间的摩擦。可以使用专用的压铸模具润滑剂,在每次压铸前对模具型腔进行喷涂,注意润滑剂的用量要适中,避免过多的润滑剂进入型腔影响铸件质量。
原材料质量控制与处理
确保锌合金质量:
纯度和成分控制:锌合金的纯度和成分对压铸过程和铸件质量有很大影响。确保锌合金原料的纯度符合要求,尽量减少杂质含量。同时,要严格控制合金元素(如铝、铜、镁等)的比例,因为不同的合金成分会影响锌合金的流动性、收缩率等性能。例如,合适的铝含量可以提高锌合金的流动性和强度,减少铸件表面缺陷。
原料预处理:在压铸前,对锌合金原料进行预处理。可以采用精炼等方法去除原料中的气体和杂质。例如,通过吹气搅拌或添加精炼剂等方式,使锌合金中的氢气等气体逸出,减少压铸过程中因气体析出而产生的气孔和压痕。
控制原材料温度:
熔化温度控制:在锌合金熔化过程中,严格控制熔化温度。温度过高可能会导致锌合金氧化加剧,增加杂质含量,同时也会使液态锌合金的粘度降低,增加对模具的冲刷力,产生压痕。温度过低则会使锌合金熔化不完全,影响流动性。锌合金的熔化温度一般控制在 400 - 450℃之间,并且要使用精确的温度测量设备进行监控。
浇注温度调整:浇注温度是指液态锌合金进入模具型腔时的温度。合适的浇注温度可以使锌合金具有良好的流动性,同时减少对模具的热冲击。浇注温度一般比熔化温度略低,通常在 400 - 430℃之间。根据铸件的复杂程度和壁厚等因素,可以适当调整浇注温度,对于复杂薄壁铸件,浇注温度可以稍高一些,以确保液态锌合金能够完全填充型腔。