壓鑄件設(shè)計(jì)原則及常見問題分析

一、壓鑄件的設(shè)計(jì)涉及四個(gè)方面的內(nèi)容：

a、即壓力鑄造對(duì)零件形狀結(jié)構(gòu)的要求；

b、壓鑄件的工藝性能；

c、壓鑄件的尺寸精度及表面要求；

d、壓鑄件分型面的確定；

壓鑄件的零件設(shè)計(jì)是壓鑄生產(chǎn)技術(shù)中的重要部分，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下問題：模具分型面的選擇、澆口的開設(shè)、頂桿位置的選擇、鑄件的收縮、鑄件的尺寸精度保證、鑄件內(nèi)部缺陷的防范、鑄孔的有關(guān)要求、收縮變形的有關(guān)要求以及加工余量的大小等方面  

二、壓鑄件的設(shè)計(jì)原則是：

a、正確選擇壓鑄件的材料，

b、合理確定壓鑄件的尺寸精度；

c、盡量使壁厚分布均勻；

d、各轉(zhuǎn)角處增加工藝園角，避免尖角。  

三、壓鑄件按使用要求可分為兩大類，一類承受較大載荷的零件或有較高相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的零件，檢查的項(xiàng)目有尺寸、表面質(zhì)量、化學(xué)成分、力學(xué)性能（抗拉強(qiáng)度、伸長率、硬度）；另一類為其它零件，檢查的項(xiàng)目有尺寸、表面質(zhì)量及化學(xué)成分。 在設(shè)計(jì)壓鑄件時(shí)，還應(yīng)該注意零件應(yīng)滿足壓鑄的工藝要求。壓鑄的工藝性從分型面的位置、頂面推桿的位置、鑄孔的有關(guān)要求、收縮變形的有關(guān)要求以及加工余量的大小等方面考慮。合理確定壓鑄面的分型面，不但能簡化壓鑄型的結(jié)構(gòu)，還能保證鑄件的質(zhì)量。  

壓鑄件零件設(shè)計(jì)的要求   

一、壓鑄件的形狀結(jié)構(gòu)要求：

a、消除內(nèi)部側(cè)凹；

b、避免或減少抽芯部位；

c、避免型芯交叉； 合理的壓鑄件結(jié)構(gòu)不僅能簡化壓鑄型的結(jié)構(gòu)，降低制造成本，同時(shí)也改善鑄件質(zhì)量

二、鑄件設(shè)計(jì)的壁厚要求： 

壓鑄件壁厚度（通常稱壁厚）是壓鑄工藝中一個(gè)具有特殊意義的因素，壁厚與整個(gè)工藝規(guī)范有著密切關(guān)系，如填充時(shí)間的計(jì)算、內(nèi)澆口速度的選擇、凝固時(shí)間的計(jì)算、模具溫度梯度的分析、壓力（最終比壓）的作用、留模時(shí)間的長短、鑄件頂出溫度的高低及操作效率；

a、零件壁厚偏厚會(huì)使壓鑄件的力學(xué)性能明顯下降，薄壁鑄件致密性好，相對(duì)提高了鑄件強(qiáng)度及耐壓性； 

b、鑄件壁厚不能太薄，太薄會(huì)造成鋁液填充不良，成型困難，使鋁合金熔接不好，鑄件表面易產(chǎn)生冷隔等缺陷，并給壓鑄工藝帶來困難； 壓鑄件隨壁厚的增加，其內(nèi)部氣孔、縮孔等缺陷增加，故在保證鑄件有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡量減小鑄件壁厚并保持截面的厚薄均勻一致，為了避免縮松等缺陷，對(duì)鑄件的厚壁處應(yīng)減厚（減料），增加筋；對(duì)于大面積的平板類厚壁鑄件,設(shè)置筋以減少鑄件壁厚

三、鑄件設(shè)計(jì)筋的要求：

筋的作用是壁厚改薄后，用以提高零件的強(qiáng)度和剛性，防止減少鑄件收縮變形，以及避免工件從模具內(nèi)頂出時(shí)發(fā)生變形，填充時(shí)用以作用輔助回路（金屬流動(dòng)的通路），壓鑄件筋的厚度應(yīng)小于所在壁的厚度，一般取該處的厚度的2/3~3/4 

四、鑄件設(shè)計(jì)的圓角要求：

壓鑄件上凡是壁與壁的連接，不論直角、銳角或鈍角、盲孔和凹槽的根部，都應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角，只有當(dāng)預(yù)計(jì)確定為分型面的部位上，才不采用圓角連接，其余部位一般必須為圓角，圓角不宜過大或過小，過小壓鑄件易產(chǎn)生裂紋，過大易產(chǎn)生疏松縮孔，壓鑄件圓角一般取：1/2壁厚≤R≤壁厚； 圓角的作用是有助于金屬的流動(dòng)，減少渦流或湍流；避免零件上因有圓角的存在而產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致開裂；當(dāng)零件要進(jìn)行電鍍或涂覆時(shí)，圓角可獲得均勻鍍層，防止尖角處沉積；可以延長壓鑄模的使用壽命，不致因模具型腔尖角的存在而導(dǎo)致崩角或開裂 

五、壓鑄件設(shè)計(jì)的鑄造斜度要求：

斜度作用是減少鑄件與模具型腔的摩擦，容易取出鑄件；保證鑄件表面不拉傷；延長壓鑄模使用壽命

鋁鑄件缺陷及分析

 一 氧化夾渣缺陷

特征：氧化夾渣多分布在鑄件的上表面，在鑄型不通氣的轉(zhuǎn)角部位。斷口多呈灰白色或黃色，經(jīng)x光透視或在機(jī)械加工時(shí)發(fā)現(xiàn)，也可在堿洗、酸洗或陽極化時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生原因：

1．爐料不清潔，回爐料使用量過多 

2 . 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良 

3．合金液中的熔渣未清除干凈 

4．澆注操作不當(dāng)，帶入夾渣 

5.精煉變質(zhì)處理后靜置時(shí)間不夠防止方法： 1．爐料應(yīng)經(jīng)過吹砂，回爐料的使用量適當(dāng)降低 2．改進(jìn)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高其擋渣能力 3.采用適當(dāng)?shù)娜蹌┤ピ?4．澆注時(shí)應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)并應(yīng)注意擋渣 5．精煉后澆注前合金液應(yīng)靜置一定時(shí)間 

二 氣孔 

氣泡缺陷特征：鑄件壁內(nèi)氣孔一般呈圓形或橢圓形，具有光滑的表面，一般是發(fā)亮的氧化皮，有時(shí)呈油黃色。 表面氣孔、氣泡可通過噴砂發(fā)現(xiàn)， 內(nèi)部氣孔 氣泡可通過X光透視或機(jī)械加工發(fā)現(xiàn)氣孔 氣泡在X光底片上呈黑色。 

產(chǎn)生原因：

1．澆注合金不平穩(wěn)，卷入氣體 

2．型(芯)砂中混入有機(jī)雜質(zhì)(如煤屑、草根 馬糞等) 

3．鑄型和砂芯通氣不良 

4．冷鐵表面有縮孔 

5．澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良。 

防止方法 ： 

1．正確掌握澆注速度，避免卷入氣體。

2．型(芯)砂中不得混入有機(jī)雜質(zhì)以減少造型材料的發(fā)氣量

3．改善(芯)砂的排氣能力 

4．正確選用及處理冷鐵 

5．改進(jìn)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 

三 縮松缺陷

特征：鋁鑄件縮松一般產(chǎn)生在內(nèi)澆道附近飛冒口根部厚大部位、壁的厚薄轉(zhuǎn)接處和具有大平面的薄壁處。在鑄態(tài)時(shí)斷口為灰色，淺黃色經(jīng)熱處理后為灰白淺黃或灰黑色在x光底片上呈云霧狀嚴(yán)重的呈絲狀縮松可通過X光、熒光低倍斷口等檢查方法發(fā)現(xiàn)。 

產(chǎn)生原因： 

1．冒口補(bǔ)縮作用差 

2．爐料含氣量太多

3．內(nèi)澆道附近過熱

4．砂型水分過多，砂芯未烘干 

5．合金晶粒粗大 

6．鑄件在鑄型中的位置不當(dāng)

7．澆注溫度過高，澆注速度太快

防止方法： 

1．從冒口補(bǔ)澆金屬液，改進(jìn)冒口設(shè)計(jì) 

2．爐料應(yīng)清潔無腐蝕 

3．鑄件縮松處設(shè)置冒口，安放冷鐵或冷鐵與冒口聯(lián)用 

4．控制型砂水分，和砂芯干燥 

5．采取細(xì)化品粒的措施 

6．改進(jìn)鑄件在鑄型中的位置降低澆注溫度和澆注速度  

四 裂紋缺陷

特征 : 

1．鑄造裂紋：沿晶界發(fā)展，常伴有偏析，是一種在較高溫度下形成的裂紋在體積收縮較大的合金和形狀較復(fù)雜的鑄件容易出現(xiàn) 

2．熱處理裂紋：由于熱處理過燒或過熱引起，常呈穿晶裂紋。常在產(chǎn)生應(yīng)力和熱膨張系數(shù)較大的合金冷卻過劇�；虼嬖谄渌�冶金缺陷時(shí)產(chǎn)生

產(chǎn)生原因：

1．鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，有尖角，壁的厚薄變化過于懸殊

2．砂型(芯)退讓性不良 

3．鑄型局部過熱 

4．澆注溫度過高 

5．自鑄型中取出鑄件過早

6．熱處理過熱或過燒，冷卻速度過激

防止方法: 

1．改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免尖角，壁厚力求均勻，圓滑過渡 

2．采取增大砂型(芯)退讓性的措施 

3．保證鑄件各部分同時(shí)凝固或順序凝固，改進(jìn)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 

4．適當(dāng)降低澆注溫度 

5．控制鑄型冷卻出型時(shí)間 

6．鑄件變形時(shí)采用熱校正法 

7．正確控制熱處理溫度，降低淬火冷卻速度