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精密压铸加工模具的基本知识

压铸是用于大规模生产的,由铝,制成的零件成形工艺镁,和它们的合金。铸造过程在压铸机中进行,压铸机分为热室压铸机和冷室压铸机。

发表于2021-01-30 08:18:23,通过 cyanbat发布 | 点击数:0


压铸是用于大规模生产的,由铝,制成的零件成形工艺镁,和它们的合金。铸造过程在压铸机中进行,压铸机分为热室压铸机和冷室压铸机。主要区别在于,在热室铸造机中,装有熔融金属的容器位于机器内部,而在其他情况下,容器则置于机器外部。在两种类型的机器中,熔融金属都从铸造室通过一个或多个铸造通道被压入永久钢模具的型腔中,在该型腔中,其形状由模具确定并凝固。这些压铸模具由两半组成,以便可以从模具中取出铸件。进料侧半模安装在压铸机刚性侧的固定板上,而顶出侧半模安装在另一侧的可移动板上。在关闭之前,将两半喷涂脱模剂,这样以后就可以轻松地将铸件从模具中脱模,并且板不会过热。根据铸件的尺寸,每小时最多可进行300个铸造周期

极限负载

当模具关闭时,熔体在高达1200 bar的压力下被压入模具中,最大模具填充速度为150 m / s(540 km / h)[1]。高闭合力和夹紧力要求将半模彼此挤压并使模具保持闭合:在热室压铸机中最大为8,000 kN(800 t),在冷室压铸机中最大为45,000 kN(4,500 t)。通过使用如此大的力,可以制造大型铸件。关于材料和设计,用于此目的的模具必须设计成能够永久承受与大量熔体有关的载荷。金属凝固后,半模打开,铸件通过螺栓弹出或由机器人取下,然后进行进一步处理。

 

高性能钢

关于压铸工艺的中心问题是模具。它确定了必须传递到铸件的轮廓,并且还应使铸件尽快固化。这样,促进了细晶粒组织的形成,这对铸造质量有利。为了获得最佳的冷却效果,模具在某些部分进行了冷却。另一个效果是缩短了生产时间,这提供了经济优势。压铸工具的设计在标准DIN 16760-1 [2]中进行了描述。压铸过程中使用的工具不可避免地要承受高的热负荷和机械负荷,并且必须能够永久承受。例如,锌的模具压铸件的使用寿命达到500,000至200万次循环。为了达到这种性能,压铸工具除上述模具外还包括模具嵌件,型芯,滑块和顶出器,它们由高强度热加工钢如X40CrMoV5-1(1.2344)或特殊材料制成,例如硬质金属。在这些工具中起着非常重要作用的特性是高耐磨性,高延展性,高耐热性,高热撕裂性和热耐磨性以及良好的导热性。在选择材料时,必须考虑其技术性能,工具的设计,其热处理以及最后但并非最不重要的工具与待铸造金属之间的复杂相互作用。以此目的,

CAD / CAM系统

过去,压铸技术的工具是根据图纸制造的,如今,设计人员使用3D CAD数据并使用最先进的IT技术。在铸造模具的设计中,必须同时考虑铸造工艺(以及熔体流动和冷却)以及要制造的压铸件的几何形状和尺寸。铸件应具有均匀,细粒度的显微组织,高尺寸精度和尺寸稳定性以及高表面质量的特征。计算机辅助的模拟计算有助于使工具最适合压铸零件。工具制造商和模具制造商使用CAM系统进行制造。CNC控制的铣床以及下沉和切割侵蚀机用于将成型轮廓高精度地整合到成型材料中。模具的制造非常复杂,因此很昂贵。
 

模具成本约占铝压铸件总成本的20% [3]。但是,对于大批量生产组件,从一定批量开始,这比以其他方式(例如通过机加工)制造零件更具成本效益。另外,每个零件的制造时间更短。德国马格德堡大学机械设计研究所已经开发出一种标准化,省时的压铸模具设计程序[4]。

仍有很大潜力

压铸零件的设计多样性以及对它们的要求不断增长。因此,对用于压铸的工具钢的性能以及由这些钢制造的工具和模具的结构设计的要求也在增加。这些钢材,用于设计和仿真的软件程序以及加工系统的功能在不断发展。主题“数字化”(工业4.0)和“ 3D打印”正变得越来越重要。交易会正在响应这一趋势。EUROGUSS通过特别展览增材制造特别关注该主题通过使用数字技术,可以更有效地控制流程,并且可以更好地识别优化潜力。

借助3D打印工艺,可以制造出无法通过常规工艺制造的零件,例如,用于压铸模具的嵌件具有复杂的形状和集成的接近轮廓和弯曲的冷却通道。根据Dr.Ing。压铸机制造商Oskar Frech的总裁兼首席执行官Ioannis Ioannidis,铸造机械协会的主席以及德国机械和设备制造商协会VDMA的增材制造协会的理事会成员认为,在这一领域仍然存在很多模具制造潜力:“可以通过以下方式影响模具中的完整热管理,例如,更好地保护模具免受磨损 并且会影响铸造零件的质量。” 

铸造厂如何从附加3D打印工艺所提供的众多优势中受益?如今,只要有回报,创新的铸造厂还可以结合使用3D打印的型芯和常规生产的模具。除了打印砂模以外,越来越多的铸造厂也将3D打印机中的模型用于熔模铸造。有关更多信息,请查看青蝠科技案例研究。