压铸质量

2024-10-08

压铸质量（精选8篇）

压铸质量篇1

1 引言

“压铸机压铸质量实时诊断装置的研制”项目是由广州市光机电技术研究院承担的2007年度广州市科技攻关计划科技攻关引导项目。设计中采用了DSP芯片2407A为核心,构成了装置的嵌入式硬件系统。本文介绍了此装置硬件系统的设计。

2 设计要求

2.1 功能要求

接收压铸机的两个输出信号。一是旋转编码器输出的方波脉冲信号,信号脉冲频率范围为0~40kHz,脉冲个数为0~10000;二是压力变送器输出的标准电信号,为0~10V或0~20MA。对以上两个电信号进行采样、数据处理,得出压铸机压铸过程中冲头的压力-时间、位移-时间、速度-时间的曲线组,在触摸屏上进行显示,并且能与标准曲线组进行比对,得出一个符合度的判定。此外,要能存储采样数据,并在PC机上建立压铸工艺数据库,可对历史数据进行分析统计。

2.2 价格要求

硬件成本不高于500元(人民币),包括嵌入式系统的机械外壳,但不含触摸屏。

3 硬件电路方案确立

3.1 基于硬件成本

因为该装置需要对采样的原始数据进行大量的数据处理,为了达到系统的实时性要求,初步选择采用ARM或DSP芯片作系统的硬件核心。考虑到硬件成本的控制,并衡量了系统的实时性性能后,选定了2407A芯片作为硬件系统核心。

3.2 基于研发周期

该装置需要对每一个压铸周期的采样数据进行存贮,以便在PC机上进行压铸工艺参数数据库的建立,因此需要具有外部移动存贮功能。为了缩短研发周期,在衡量了硬件成本的基础上,采用了南京沁恒电子有限公司的USB读写模块作为系统的外部移动存贮功能的扩展。该USB模块用块写的方式,把每一压铸周期采集的25k数据写入二进制文件,所需时间最小可达到5s以内,基本达到使用的要求。

3.3 基于系统性能

该装置的应用场所是压铸件生产企业,使用环境比较恶劣,装置接收的压铸机输出信号必须进行信号调理,才能防止装置硬件系统受到干扰。因此对压力信号,采用了深圳顺源科技的直流信号隔离放大器进行了信号隔离,对脉冲信号,采用了高速光电隔离6N136进行了信号隔离。

另外,为了能达到实时显示曲线组的要求,采用了欧姆龙的NS8系列触摸屏作为显示、输入装置。原来考虑采用价格低廉的EVIEW触摸屏,但在实际试验中发现,其显示数据的传输速率远远低于欧姆龙,传输1.5k的数据竟然需要5s以上,满足不了系统的要求。

4 DSP硬件系统的设计

系统主要分为三大部分,输入调理电路、USB模块接口电路和最小DSP硬件系统。

4.1 输入调理电路

压力输入信号是标准的0~10V或0~20MA电信号,采用深圳顺源科技的直流信号隔离放大器模块,把信号隔离并转换为0~2.5V的直流电压信号,以匹配DSP芯片的AD转换模块的要求。2407A芯片的工作电压为3.3V,为了简化电路,采用此电压作为AD模块的基准电压。

脉冲信号的最大频率是40kHz,一般的光电隔离芯片是达不到这样的速度的,必须采用高速光电隔离芯片。6N136的理论速度可以达到500kHz以上,完全可以满足要求。

4.2 USB模块接口电路

该接口电路主要需要注意信号线的上拉或下拉电阻的配置问题。如模块的SDO信号线,就必须要接一个20kΩ的下拉电阻到信号地,否则该脚的信号在逻辑低时,其电压还有2.5V以上,DSP芯片很容易误判为逻辑高。该问题在实际调试中被发现,而USB模块的附带资料中没有说明,应该与DSP芯片的I/O口硬件结构有关系,在51芯片系统的应用中没有发现这一问题。

4.3 最小DSP硬件系统

在一些关于DSP硬件的技术书籍上,对最小DSP硬件系统都有描述,但在本项目的实际硬件设计中,发现大多有不同的遗漏,以下是在项目研发中总结出的经验,与大家分享。

在该装置中,具体的I/O口分配如表1所示。

根据以上的分配,最小系统主要需注意的问题如下。

1)需要偏置的管脚:BIO、ENA_144、READY、PDPINTA、PDPINTB、XINT1、XINT2、VISOE、XF,以上9个管脚需要与VDDO之间各自串接一10kΩ电阻。

2)需要预留选择跳针的管脚:一是MP/MC脚,在系统处于仿真调试时,需接高电平,使系统的程序运行于程序扩展空间,否则就需要接低电平;二是VCCP脚,只在需要向片内FLASH存储器写入程序时,才需接到+5V电源上,否则需接地。

3)片外程序、数据扩展:为了能进行系统的仿真开发,片外程序区扩展是必须的,系统仿真运行时,其程序是运行在程序扩展区内的。最方便且实用的一种做法是,采用两片IS61LV6416L来扩展程序区及数据区。这样可以把整个扩展空间覆盖,节省了译码的CPLD芯片。

4)A/D转换模块的基准电压:为了简化电路及匹配,采用了系统电平VDDO作为基准电压。

5)其他不用的I/O口:最理想的方式是把他们都设置成输入管脚,且都接到地,这样可以防止系统产生或受到干扰,并可降低系统的功耗。在本装置中,由于无需进行功耗的考虑,并且线路板的大小要求不严格,因此都把不用的I/O管脚悬空了。

5 结束语

该装置调试成功后,已经交付给客户试用,在实际使用过程中系统稳定可靠,性能完全满足客户的要求,得到了客户的好评。

摘要：本文介绍了某压铸机压铸质量实时诊断装置以DSP为核心的硬件系统设计,阐述了硬件电路方案确立时需要考虑的问题和解决方法,以及系统设计的具体内容。

关键词：压铸机,压铸质量,实时诊断装置,DSP硬件设计

参考文献

[1]Texas Instruments.TMS320LF/LC240xA DSP Controllers Ref-erence Guide[DB/OL].http://focus.ti.com.cn/cn/general/docs/techdocsabstract.tsp芽abstractName=spru357c,May2006.

[2]赵世廉.TMS320X240x DSP原理及应用开发指南[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.

[3]张雄伟,曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用(第2版)[M].北京:电子工业出版社,2000.

压铸质量篇2

谈到管理课题,琳琅满目,科目众多,ISO质量管理体系、16949、14001、精细化管理等等，但许多工厂在执行后却收效甚微，其原因在哪里？笔者认为，主要是忽视了最基础的管理，现根据本人多年的管理经验，浅谈一下自己的一些看法；

一、绩效挂钩；企业不是老板的企业，是众多精英通力合作、共同奋斗的战场；如何才能让他们把工厂的事当作自己的事来做？关键是要让其持股分红，让其成为工厂真正的主人。本人在山东威海一压铸厂任总经理时，创业之初，老板信誓旦旦，谈到工厂一旦有发展，定与诸创业精英共享，众参与者齐心协力，不计工资高低，使工厂第二年就实现了盈利，年终老板告知说贷款未还清，分红之事来年再谈；一而再，再而三，至到第五年，工厂以二百万的投资实现年纯利润一百五十余万时，已成为公司顶梁柱的创业者仍然只能拿到微薄的工资；无奈之下，众人先后离开了自己倾注心血的地方；因人员的前后衔接问题，加之后来人员仅领一点微薄工资，对工厂感情薄弱，根本没有创业者的激情，最后工厂问题百出、效益逐步下滑；老板又与已离职人员联系，许之以诺，但已不复让人信任，无人肯再回去。但持股分红不要盲目，要尽量掌握以下原则，不然会弄巧成拙。

1、先分红，后持股；人的综合能力不可能在短期内得以体现，但身居高职，也不可只拿薪水，因此，就需要先参予公司分红，待公司考察其能力、品德足以在公司长期任职时，再付以股份。

2、分红持股额度要掌握适中；太少，提不起积极性，太多，后期工厂发展了，还会新增加不少主力，会影响老板的收入。一般小规模工厂总分配数控制在20%以下。

3、工资低点，分红高点；工资太高，会导致分红失去吸引力；一般分红要占到年工薪30%以上。

4、建立各主要骨干的岗位责任制度，将分红形成百分制考核办法，每次有违反或有成绩时做出公示，分红时兑现奖惩。

二、执行力差；有令不行,令行不止,一个好的举措,明眼人都能看出能给公司带来好处的,但在其落实中却阻碍重重,最终不是不了了之,就是改颜换貌,画虎类犬,不伦不类。什么原因呢？笔者分析如下：

1、求才不授权；楚汉相争，刘邦求将，“择良日，斋戒，设坛场，具礼”。韩信为将后，求刘邦赐一监军，次日稍迟，斩以立

威，众将服。做老板的，多数是外行，直接管理，必然形成“奴大欺主”的状态，求一总经理，首先要正名，召开正式职工大会宣布此事，“名不正则言不顺，言不顺则事不达”。然后正式授权给对方，什么权利呢？那就是老板跑到幕后去，由其全权代表

老板行使权力；其遇到阻力时，做老板的要跳出声援，无论对错，切忌拖后腿；错了可以改正，但威信有损再想挽回就困难了。

如疑心过重，至多设一亲近之人管财务就是了，并应叮嘱其只管份内事，不可多生事端。至于其他职务，也是如此，我只给你订

几项考核指标，只要你达到就可以，至于怎么操作，那是你的事，我做领导的不管。

2、任人唯亲；用人之原则，在于用人唯贤，不管你是亲人还是旁人，只要你能称职，就可启用；但对于自己的亲人，要尽量不

用，用也严格约束，不准其越权；但凡老板亲人，不论其上级下级，在外人的眼里，那是代表老板存在的，可以直接与老板对话的，或者说是老板相信的人，因此本身就会对其顾忌三分，做老板的再不作约束，就会形成权力泛滥,以至于工作中不是乱指挥 ,就是置领导安排于不顾,留之无用,弃之不能,比鸡肋还鸡肋;因工作关系，笔者先后去过数十家压铸厂，也有在工厂担任厂长、经理的经验，深有感触的是：‘用人唯亲，弊多利少’。

3、站位不正，高级领导（或老板）一竿子插到底；对于公司各负责人，定要明细其职责范围，做领导的，非自己直辖的，有反

映问题的，未经其直接负责人的，一概退回其直接负责人处理。

笔者初到东莞工作时，在一五金厂任厂长，因感觉其管理涣散，遂对各种规章制度进行了修正，并出台了一些举措；未想引起了

个别工人的反感，撺动反对制度执行，并找到了老板，老板与工人进行了会谈,并表示对其中严格的部分进行修改(其实此制度是

本人以前用了多年的,也是大众化制度),.后来了解到,此现象此前屡有发生,都是由老板出面解决,解决方式无非安慰、更改；了解情况后，向老板作了汇报,请求其不能直接插手员工矛盾,要按程序依次解决;对工人进行了逐一调查，清查出其中的煽动人员，予以开除;并提出规定,工人有事情需要反映的,由低到高,不能解决的向上反应；未经程序或煽动众人参予的给予重罚。对于员

工提出的问题，不论对错，两周内必须给予最终答复，各环节不能拖延。此后，未发生类似情况。

因此，不论是老板还是公司的高级领导，要严格按程序做事，不宜直接插手下面事情，只需考察好自己的管理人员即可；否则，长此以往，将置基层管理人员于无用之地，无威信可言，执行力自然也就差了。

4、职责不明，工作中互相推诿扯皮；主要存在以下现象：（1）、公司管理过于粗放，无明确的责任划分，致使出现问题时相互推诿，无从追究。（2）、程序化管理控制过于死板，致使相关负责人责任意识下降；笔者曾经历一事，首件确认无误，工件出现严重的钻孔倾斜，致使报废数千件，这明显属于加工和巡检的责任；但讨论时，加工主管说，工程部在此未作详细规定；总经理欲问及工程部，笔者插言：也没有规定你睡觉时睡床上，你怎么不睡地上。此事谈来可笑，但也说明一个问题：质量属于质保，但不是单纯依靠

质保能抓好的，需要提高各生产人员的责任感才能有成就；其他亦然。（3）、管理制度过于繁琐，可操作性差；管理制度的完善是根据公司发展状况来制订的，公司规模越大，管理制度也就越精细，但相关管理费用也就越高，这是一个循序渐进的过程；但对于一些中小型企业，在员工综合素质偏低的情况下，生搬硬套只能会让员工感觉无从做起。“五十人以下的工厂主要靠人看，50-100人的要有自己的管理制度，100-500人的要有自己的指导思想，500人以上要有自己的企业文化”，这句话是很有道理的。

曾见一小公司制订各主管岗位职责，大大小小近四十条，规定很细，就差没说上厕所要用什么纸了，但操作起来呢，束手束脚，几乎没起到什么作用；笔者根据其公司情况，对其进行了修改，仅保留了关于机器保养、生产效率提高、技术改进、人员流动、质量控制、生产安全等十条奖罚措施，启用后效果良好（此制度已发表在中国压铸网共享文件里）。

5、员工控制过差，未能体现工厂强势；在来广东之后，笔者发现了一个怪现象：员工对领导的缺乏根本的尊重，有时甚至不服从工作安排；而工厂对此也没有作严厉的处理。这在笔者以前的经历中是不可思议的。对员工的管理，令行如一是最基本的标准，在很多日资、韩资企业里能更好的体现出这一点；是什么原因造成这种现象呢？笔者分析，估计与广东地区工厂过多，员工招

工困难有关；孰不知越是疏于管理，员工稳定性也就越差。可以从三个方面考虑解决：（1）、进一步强化基层管理人员的职权，对员工的奖罚、任用，要以基层管理人员意见为主导，上层领导要做好对基层管理人

员的维护，非特殊情况，不得随意更改基层管理人员的决定。（2）、进一步强化公司基本管理制度，加强对员工的约束，特别是在招工时，凡进厂员工要将公司相关规定告知，无论合法于

否（尽可能符合《劳动法》之规定，但更要切合工厂实际），让工人熟悉签字后上岗。（3）、将‘服从’写入公司制度，凡首次出现的，予以重罚，再次出现的，直接开除。

三、管理不够精细，相关的质量、数量及费用情况无明细；任何一个工厂，对于总的生产数量及费用情况都会作统计的，但不明

细出来，想要在管理中进一步精细与提高是不现实的。对于一般压铸厂来讲，笔者认为，以下几个数据要坚持统计并做好审核的。

1、物料使用及消耗情况；（1）、铝锭：建议每月月底做一次集中熔炼，将废料、残渣熔化成铝锭，然后汇总未入库产品核算期末铝重；以期初铝重减去期末铝重，得出当月铝锭的总用量（注意期初期末核算工厂各个环节的铝都要统计在内，不要有漏项）。以各产品单重*各入库产品的数量得出产品当月实际用量。两数字相减，就是当月的铝损耗；通常铝的损耗率在3-5%左右；如数字有差异，就应查找生产过程中是否存在烧损过重或流失现象。（2）、燃料（或电）消耗：1吨煤可以熔化多少公斤铝?熔化的铝液能生产多少模次的产品?实际生产多少模次?中间的差额就是燃

料的多余消耗；对于此类与费用直接相关的数据，许多公司却没有统计分析，当然燃料是否存在浪费也就无从从抓起了。建议以每批燃料为一个核算周期，将此周期内压铸的所有的各种规格的机显数量*单重核算出每吨燃料熔铝的有效用量(此数据虽然不够精准 ,但可作为参考依据)，核算每天的最高值与最低值，总结分析其中的浪费环节。（3）、脱模剂、冲头颗粒（或油）、冲头、喷枪、钻头、刀具等低值易耗品的使用：依据公司的机器、模具、材料等综合情况，参考科学数据，核算出其标准用量，每月进行一次汇总审核，核算其使用正常情况。

2、生产数量及质量控制情况；（1）、生产数量：依据标准参数核定出各种规格的产能，建立日报表制度，对其生产数量与产能做比较，分析出生产环节中存在的无效工时及其他浪费环节，予以改进。（2）、生产质量：建立《生产质量跟踪控制表》，从生产的第一环节跟踪到最后环节，每个环节产生的废品一一登录，每周一次统

计分析，核算成品率情况，并将各环节产生的户口反馈给各主管，从记工上予以扣除，降低成品件之外的附加费用；对于产生废品量不合理的分析解决处理。

做好做细以上内容，可以使生产环节的数量、质量、材料消耗等清晰明了，是否有问题一目了然，从而予以分析改进，达到精细化管理的目的。

四、缺少定期的工厂诊断，对公司自身存在的问题认识不足；

1、公司在发展到一定时期后，明显问题得以解决，生产效益得以稳定，就会产生一种“岳母看女婿，越看越满意”的心态，难以发现自身存在的问题，这种情况就需要利用外界专业人士的力量，对公司的主要问题作出诊断。??

2、管理程序建立后，公司未建立相应的监督控制系统，未成立公司诊断领导小组，未定期定时的进行确诊，从而导致形成一种

‘有程序无执行或半执行’的不伦不类的工作状态，此类管理程序，有不如无。

3、发现问题不解决，不了了之；曾见一公司例行周会，每次开会时，参会人员积极发表意见，主要领导也将发现的问题一一陈

述，但却没有安排落实，没有具体到责任人；等到下次开会时，上周讨论的问题解决如何？没有总结，然后又开始讨论，如此周而

复始，屁用没用；公司诊断也是如此，诊断之后，立即落实解决方案，限定时间，限定责任人，一抓到底，落实为止。

五、无销售意识或措施；众所周知,一个企业里有两大骨干部门,一是生产,一是销售;这是维系公司正常运转与发展主要环节;但

笔者发现许多小型工厂，建厂多年了，始终还是原有的老板凭关系拉来的几家客户，完全没有自主开发能力。

1、不重视宣传；在网络纵横交错的今天，宣传途径比比皆是，中国压铸网、中华压铸网、阿里巴巴、各专业群等，可以说，即

使不用投资，只需有人每天打打广告，浏览一些相关信息，也会有意想不到的收获。?

2、舍不得投资；订几种专业网站的会员，一年投资也不过五六千元，即使五年能招揽一家客户，投资也不过两三万元，但带来的收益呢？可能仅需要一两个月就能收回成本，但一些工厂，要么无心考虑，要么急功心切，半途而废。?

3、无业务员；一个小的加工厂，可能没有实力来培养一些专职的业务员，但是，招募一些兼职业务人员，给予高提成，不给工资的方式还是可取的，此方式对工厂有百利而无一害，又何乐而不为呢。

?? 中小型工厂存在的问题还有很多，以上所述都是笔者根据自身感触总结的一些常见问题，也是基础问题，不解决这些，工厂难以取得质的飞跃。遂写出来，以供参考，也为自己此后的求职增加一些筹码。

优先采用砂型铸造据统计

在全部铸件产量中，60～70％的铸件是用砂型生产的，而且其中70％左右是用粘土砂型生产的。主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。所以象汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件都是用粘土湿型砂工艺生产的。当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤，而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。

一般来讲，对于中、大型铸件，铸铁件可以用树脂自硬砂型、铸钢件可以用水玻璃砂型来生产，可以获得尺寸精确、表面光洁的铸件，但成本较高。

当然，砂型铸造生产的铸件精度、表面光洁度、材质的密度和金相组织、机械性能等方面往往较差，所以当铸件的这些性能要求更高时，应该采用其它铸造方法，例如熔模（失腊）铸造、压铸、低压铸造等等。铸造方法应和生产批量相适应

例如砂型铸造，大量生产的工厂应创造条件采用技术先进的造型、造芯方法。老式的震击式或震压式造型机生产线生产率不够高，工人劳动强度大，噪声大，不适应大量生产的要求，应逐步加以改造。对于小型铸件，可以采用水平分型或垂直分型的无箱高压造型机生产线、实型造型生产效率又高，占地面积也少；对于中件可选用各种有箱高压造型机生产线、气冲造型线，以适应快速、高精度造型生产线的要求，造芯方法可选用：冷芯盒、热芯盒、壳芯等高效制芯方法。

中等批量的大型铸件可以考虑应用树脂自硬砂造型和造芯。

单件小批生产的重型铸件，手工造型仍是重要的方法，手工造型能适应各种复杂的要求比较灵活，不要求很多工艺装备。可以应用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、有机酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、树脂自硬砂型及水泥砂型等；对于单件生产的重型铸件，采用地坑造型法成本低，投产快。批量生产或长期生产的定型产品采用多箱造型、劈箱造型法比较适宜，虽然模具、砂箱等开始投资高，但可从节约造型工时、提高产品质量方面得到补偿。

低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法，因设备和模具的价格昂贵，所以只适合批量生产。3 造型方法应适合工厂条件

例如同样是生产大型机床床身等铸件，一般采用组芯造型法，不制作模样和砂箱，在地坑中组芯；而另外的工厂则采用砂箱造型法，制作模样。不同的企业生产条件（包括设备、场地、员工素质等）、生产习惯、所积累的经验各不一样，应该根据这些条件考虑适合做什么产品和不适合（或不能）做什么产品。4 要兼顾铸件的精度要求和成本

各种铸造方法所获得的铸件精度不同，初投资和生产率也不一致，最终的经济效益也有差异。因此，要做到多、快、好、省，就应当兼顾到各个方面。应对所选用的铸造方法进行初步的成本估算，以确定经济效益高又能保证铸件要求的铸造方法。1 优先采用砂型铸造据统计

一般来讲，对于中、大型铸件，铸铁件可以用树脂自硬砂型、铸钢件可以用水玻璃砂型来生产，可以获得尺寸精确、表面光洁的铸件，但成本较高。

当然，砂型铸造生产的铸件精度、表面光洁度、材质的密度和金相组织、机械性能等方面往往较差，所以当铸件的这些性能要求更高时，应该采用其它铸造方法，例如熔模（失腊）铸造、压铸、低压铸造等等。2 铸造方法应和生产批量相适应

低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法，因设备和模具的价格昂贵，所以只适合批量生产。3 造型方法应适合工厂条件

压铸模型芯加工技术研究篇3

压铸模型芯模具生产的制品所表现出来的高效率、低耗能、高一致性、高精度和高复杂程度, 是其它任何加工制造方法所不及的。压铸模型芯模具作为特殊终形与近似终形最有效的、最好的成形方法, 它有较好的经济指标和制造效益, 因此这也使许多的压铸件在工业制造行业得了非常广泛的应用, 从而促使了它的快速发展。

一、当前我国压铸模型芯的发展现状

随着现代制造技术的快速发展和现代建设的需求, 工程设备、家用轿车、电子仪器、家用电器等许多产品都涉及到压铸件, 因此压铸模型芯制造质量的高低直接决定着我国工业发展的快慢程度, 目前世界各国都在不断地开发压铸模型芯模具的新型材料。通常压铸模型芯金属材料主要有:锌合金、镁合金、铜合金和钢铁等四大类, 除此之外如DIEVARADC3H13等高性能材料也正在被广泛地使用。而加工压铸模型芯的机床主要有KURA-KI、OKUMA、FIDIA, 还包括五轴立卧高速五轴钻铣等其它高级数控机床, 从而使其变得更加符合当代生产要求, 造福于人类。随着制造技术的不断发展, 材料的表面处理技术也被重视起来, 通过改进其强硬化热处理新工艺和表面强化处理新技术来改善材料的使用性能, 另外在压铸模型芯加工的机床选择和改善方面也有较明显的进步。

二、压铸模型芯加工技术要求及其影响因素

1. 压铸模型芯加工技术要求

通常所有模具的型芯以及型腔结构往往都是由各种自由的曲面和不规则的形面所组成的, 因此对于具有型芯的产品加工, 适合用数控机床上来进行各种加工。压铸模型芯作为现阶段的比较常见且有极为重要的加工产品, 自然对其加工技术有着较高的要求: (1) 型芯的尺寸精度要高; (2) 要具有较好的互换性能; (3) 要具有比较好的脱模性能; (4) 型芯的材料要耐热疲劳和导热性及其它性能。

2. 影响压铸模型芯加工质量的因素

由于压铸模型芯自身结构的独特和使用环境的特殊, 因此对其加工质量的影响因素主要有: (1) 加工材料的性能没有达到设计要求, 加工时出现问题; (2) 加工方法选择的不够合理, 最终达不到理论设计要求; (3) 加工环境对其质量有非常大方的影响, 高温时会使压铸模型芯材料的性能发生巨大的变化, 使其失去了原有的性能要求; (4) 在加工时机床的设备精度也会对其尺寸精度有着较大的影响。

三、现阶段国内压铸模型芯加工技术存在的问题

压铸模型芯模具工作时与高温的液态金属接触, 这易使压铸模型芯腔长时间受热, 同时也会承受着很高的压力, 而且还会受到压铸模型芯腔内部反复受到加热和冷却以及金属液流的高速冲刷, 进而产生磨损和腐蚀。然而在现阶段许多生产者却轻视了铸模型芯加工技术事项, 其主要表现在: (1) 压铸模型芯材料选择不够合理, 很多的压铸模设计制造研究人员未能针对各种不同的型芯进行不同的分析, 致使在选择加工材料时不能很好的满足使用性能的要求。 (2) 型芯热处理和表面处理不够恰当, 通常压铸模型芯表面的热处理和强硬化处理对其使用性能有较好的强化作用, 但是目前许多厂家为了追求个人利益却忽视了它的加工处理, 缩减了它的使用寿命。 (3) 型芯加工技术方法的选取和分析不够准确, 许多加工设计者对其加工技术总是一概而论, 缺少系统合理的总结分析, 胡乱的进行型芯加工。 (4) 型芯压铸过程所受冲击力计算不够准确, 当前许多的设计计算都只是基于理论条件下的计算, 缺少实际生产经验的参数计算, 最终达不到相应的要求。

四、改善影响加工质量的有效措施

针对这些问题必须要有合理的解决方法才可以使其变得满足加工质量要求, 目前解决这些问题的主要措施有:

(1) 在压铸模型芯加工材料方面进行准确的控制, 要合理的选择合理的、优质的、高性能的工具钢。要做到对于不同的型腔加工必须要用不同的材料。另外在选择材料时要根据型芯使用功能和材料的基本性能两方面来进行分析、比较选取。

(2) 型芯热处理和表面处理是一项非常重要的工序, 因此在进行型芯热处理的时候要准确无误地将硬度控制在46HRC左右, 不可太硬, 太硬容易脆断, 但也不可以太软, 太软难以达到使用要求。

(3) 对于型芯加工技术选取和分析要准确无误。通常在压铸模型芯的加工过程中, 前端角不能太利, 通常倒角为R0.25左右, 型芯的根部也不能有利角。另外在其比较容易折断或是应力集中易断裂的地方要有合理的改善, 可先通过绘图软件模拟后在进行加工处理。 (4) 在进行型芯压铸过程受冲击力计算时, 要充分的将理论和实践经验结合起来考虑, 以保证所得结果是符合实际生产要求的, 这样才可以保证设计的型芯能够得到高质量的型芯, 延长其使用寿命。

结束语

近些年来我国压铸模具行业结构调整取得了很大的成绩, 正在向着合理化的发展方向发展。另外由于压铸型芯特殊性能的要求, 新型压铸材料也得到了广泛的研究与发展, 也取得了显著的进步, 同时也在提高压铸型芯质量和缩压铸型芯设计加工制造周期等方面做出了贡献。更重要的是对它的完善不仅具有理论扩展意义, 逐步促使我国工业技术快速向国际化和标准化方向发展。

参考文献

[1]汪晶;压铸模型芯加工技术[J];模具制造, 2012年11期.

[2]张明;压力铸造过程数值仿真分析及应用研究[D];天津大学, 2012年.

换向塔压铸缺陷分析及工艺优化篇4

压铸以产品质量高和生产效率高已成为铸造中较有发展前景的一种工艺。近年来, 我国的压铸行业迅速发展, 尤其在汽车制造业中更为突出, 汽车零件的压铸机已整个压铸份额的75%, 此比例在逐步增加。鉴于压铸的高压和高速的充填成型特点, 常用于生产形状复杂和薄壁深腔的铸件。由于金属熔体在型腔内的流动与冷却凝固过程十分复杂, 在实际压铸生产中, 因金属模具的不透明性, 无法对压铸的整体过程作出视觉评估, 导致废品率的上升。运用数值模拟技术对铸件充型及凝固过程进行仿真分析, 预测成形缺陷, 结合工艺参数优化设计, 实现高品质铸件研制, 且缩短开发周期, 降低生产成本[1]。

本文运用Anycasting铸造软件, 分析模拟了换向塔压铸过程中, 压铸速度、充填时间、凝固时间工艺参数对成形质量的影响, 最后设计了一组合理优化的工艺参数, 为实际生产提供借鉴。

1 压铸分析数学模型

压铸件的充型过程数值模拟就是采用一定的数值计算方法, 在一定的铸造工艺条件下, 根据金属液充型流动的特点来模拟分析金属液充型过程中各因素对铸件成型的影响, 从而预测缺陷的种类、位置等, 为进一步优化提供合理的依据[2]。

由于金属液在充型过程的流动方式为紊流, 因此在压铸成型模拟过程中多采用k-ε双方程紊流模型, 对于近壁粘性层, 采用壁面函数法对近壁的网格点的动能和紊动耗散率进行修正。在直角坐标系下, 可将压铸充型过程中紊流对流换热的控制方程、k-ε紊流模型中的动能k和耗散率ε以及处理自由表面的体积函数方程用统一的传输方程表示如下:

式中, Xi为坐标分量 (i=1, 2, 3) ;Ui为向上的速度分量;ρ为金属液密度;为通量;Γϕ为传输系数;Sϕ为源项;t为时间。

在凝固过程模拟计算中, 金属与模具之间的导热、金属与模具间隙中气体的导热、表面间的热辐射等都同时存在着, 主要通过金属铸型界面换热系数hi来处理这种换热条件, 表达式为:

式中, T为温度;λ1为铸件的导热系数;w1为铸件表面;w2为铸型表面;Tw1为铸件表面温度;Tw2为铸型表面温度;n为表面的法线方向。

目前在压铸件的缩孔缩松预测中主要采用经验性公式和判据。较为广泛应用的是Niyama判据:

式中, G为临界状态下的温度梯度;R为临界状态下的冷却速度;K为常数。

2 初始工艺方案

2.1 工艺特点分析

汽车换向塔是整个汽车变速器的骨架, 对内安装各种零部件, 提供相应的运动空间及冷却剂和润滑油所需的通道;对外则封装变速器的传动机换挡机构并与整机联接, 是汽车动统的关键部件;压铸得到的成型件需保证其组织致密性、满足气密性且有一定的强度。换向塔铸件的质量为1.2kg, 外形尺寸为218mm×155mm×85mm, 铸件的最大厚度为18mm, 最小厚度为5mm, 平均厚度为9.5mm, 属于中厚壁复杂件。鉴于铸件壁厚不均, 推断出在成形过程中易形成缩松缩孔、冷隔等压铸缺陷。铸件的材料为ADC12, 其性能参数如表1所示, 模具的材料为SKD61, 在DC1600D (三基1600T) 压铸机上生产。

2.2 铸件及工艺问题分析

影响压铸件质量的因素包括浇注系统的设计、溢流系统的设计和工艺参数的选取。浇注系统是引导金属液进入型腔的通道, 对金属液的流动方向、溢流排气条件、压力的传递、充填速度等各个方面起着重要的控制与调节作用;排溢系统是容纳最先进入型腔的冷无金属液和混入其中的气体与氧化夹杂, 防止压铸件产生冷隔、气孔和夹渣;主要的工艺影响因素是充型速度、浇注温度、模具温度等。充型速度过高易包卷气体形成气孔和加速模具磨损;充型速度低导致铸件致密性降低。浇注温度过高, 会使得铸件收缩大, 晶粒粗大, 还会粘模;过低时, 易产生冷隔、浇不足等缺陷。模具温度过高, 会使液态金属粘模, 铸件冷却缓慢;模温过低会产生欠铸等缺陷。

图1所示为原工艺压铸出的零件直观看到的缺陷, 图2为通过切削加工端面处发现的气孔缺陷, 除此之外还有少许的硬点、拉伤、欠铸缺陷。经过理论分析得知缺陷有下列原因导致:1) 浇注系统设计不合理, 不能使得金属液在较短的时间内, 快速充型, 也是产生欠铸及冷隔的原因。2) 模具的预热温度低, 使得金属液收缩大, 出现冷隔裂纹缺陷。3) 充型速度过高, 金属液以紊流方式充型, 高速的金属液产生涡旋, 裹住空气产生气孔。4) 溢流槽设计位置不当和体积偏小, 不能有效地排出冷污金属, 产生欠铸缺陷。

3 优化方案

3.1 优化工艺

经过多次理论分析和大量的正交模拟实验, 确定了解决上述缺陷的最佳浇注系统、排溢系统设计和优化的压铸工艺参数。在浇注系统方面, 为保证压铸件表面质量要求、提高组织致密性和保证最终静压力的传递作用[3], 采用较厚的内浇口, 其次横浇道的截面形状改为扁梯形, 金属液在浇道内得到稳定的流动, 金属液的热量损失少;排溢系统方面, 增加溢流槽的数目且开设排气槽, 有利于调节模具的温度场分布、改善模具的热平衡状态[4];以金属液进入型腔体积的5%开始进行高低速切换。

运用三维实体造型软件Solid Works对换向塔、浇注系统、排溢系统进行建模而后导入到Anycasting软件中的ANYPRE模块装配在一起, 定义装配的各部分的属性和位置, 如图3所示。由于铸件的不规则性, 对其进行可变网格划分, 总的网格数量为1968120。

3.2 优化结果分析

3.2.1 充型过程

充填模拟计算完成后, 利用后处理模块读取针对充填过程模拟的计算结果, 并通过动画形式直观的再现充型时金属液进入型腔的整个过程, 可观察是否存在液体飞溅和气体卷入的现象。为能够准确观测出各个时间段的充型状态, 用色谱进行云图设置, 如图4、图5所示。

换挡塔的充型过程包括两部分:低速充型阶段和高速充型阶段, 充型过程模拟如图4、图5所示, 整个充型过程持续时间为0.1854s。图4为低速刚结束时的充型状态, 随即转换为高速充型状态, 金属液沿着铸件散开;图5为充型过程即将结束时刻的充型状态, 只有与内浇口相对应的型腔末端尚未充型。从两图中可看出, 金属液的充型过程为顺序充填, 型腔内的气体被顺序的排出, 降低了金属液包裹气体的倾向性和出现液体飞溅现象, 几乎没有气孔, 充填效果比较理想, 也符合全壁厚充填理论, 充填过程与实际情况比较相符。

3.2.2 凝固过程

数值模拟凝固过程时能动态的显示其过程, 以便预测铸造缺陷可能出现的位置和大小, 此铸件的凝固状态如图6、图7所示。

从图中可以看出, 铸件的凝固时间为13s左右, 能够满足工厂所要求的15s冷却时间, 但是整体凝固时间约为30s, 实际生产中在浇注系统附近增加了水管冷却装置解决了凝固时间长的问题;另从7可看出在红圈位置出现孤立液相区, 在此位置我们采取了“点冷”工艺措施来提高冷却速度, 此缺陷也得到解决。

3.2.3 缺陷预测

本文采用Anycasting软件中的probabilistic Defect parameter (概率缺陷参数) 缺陷预测的分析模块, 由残余熔体模数 (Retained Melt Modulus) 控制的缺陷预测判据, 可得与实际比较吻合的结果。

在残余熔体模块中, 设置补缩率为0.9, 潜在缺陷参数为0.005, 而后得出概率缺陷参数如图8所示, 显示铸件产生缩松缩孔的概率在0.5以下, 出现的可能性极小。在实际压铸中得到的铸件也未发现明显缺陷如图9所示, 与预测的结果相吻合。

4 结论

运用数值模拟软件Anycasting能动态的分析压铸过程中充型、冷却凝固预现象, 有效地预测出铸件成形时产生的缩松缩孔等缺陷及位置, 为改善浇注、排溢系统和优化工艺参数提供了理论依据, 有助于加快产品生产周期和降低开发试制成本。

摘要：运用三维制图软件UG8.0建立换向塔的型腔、浇注系统、排溢系统导入到铸造模拟仿真软件Anycasting中, 对其进行充型过程、凝固过程进行数值模拟, 预测出缺陷的类型并分析其原因;进而对原工艺方案进行了优化, 获得了一组可靠的优化工艺参数, 进而指导工厂的实际生产。

关键词：换向塔,压铸,Anycasting,优化

参考文献

[1]吴菲.铝合金壳型件压铸过程表面缺陷数值模拟[J].热加工工艺, 2010, 39 (11) :82-84.

[2]蒋永, 张云鹏.铸件充型数值模拟的研究进展[J].热加工工艺.2006, 35 (1) :70-72.

[3]许琳.金属压铸工艺与模具设计[M].清华大学出版社.2011, 88-94.

压铸质量篇5

近年来,随着压铸工业不断快速发展,国内压铸企业在引进国外先进技术的同时,也在不断地进行技术创新,提高压铸机的工作性能。机器和结构部件的失效大多数是由于发生疲劳造成的[1,2,3],而压铸机为动载工况下的加工机械,其零部件80%以上为疲劳破坏[4],因此,对于压铸机的疲劳分析及寿命估计是至关重要的。

头板是压铸机最重要的零件之一,在工作中受到交变载荷的作用,在开合模运动过程中不断产生冲击,经过一定的循环次数以后容易产生疲劳破坏[5]。

本研究基于Solidworks Simulation软件对头板进行疲劳分析,预测头板的疲劳寿命并改进头板结构,实现头板的优化设计。

1 理论基础

Solidworks Simulation是一款基于有限元(即FEA数值)技术的设计分析软件,它能直接在二维建模界面里完成其设计方案的分析工作,为用户得到高质量分析结果提供简单而高效的方法,同时满足高端用户在简单的FEA软件中实现完全的分析控制的需求[6]。Simulation一般包括前处理,求解和后处理3个部分,即几何模型的建立、定义材料属性、加载、网格的划分、求解和结果分析[7]。它基于应力-寿命(S-N)的方法进行疲劳分析,其中含有一些有限元基本理论:

(1) 单轴应力-寿命:

(2) 单轴应变-寿命曲线:

式中 σf′—疲劳强度系数;εf′—疲劳延展系数;b—疲劳强度指数;c—疲劳延展指数;E—弹性模量。

(3) 单轴应力的应变-寿命:

(4) Von Mises应变:

2 三维模型的建立

本研究建立了160t型号压铸机头板的三维几何模型,如图1所示,并忽略头板上一些对整体受力影响不大的小孔,对其进行简化[8,9]。

3 静态分析

在进行结构疲劳分析前,必须对头板进行静态有限元分析。

(1) 定义头板材料为45钢,其中弹性模量E=205

GPa,泊松比为0.29,屈服强度和张力强度分别为355 MPa和600 MPa,选取材料的疲劳S-N曲线(如图2所示),插值选择双对数,应力比率R=-1;

(2) 设置边界条件:

对底板螺栓处进行完全固定约束,对4个台阶孔X和Y方向固定,限制其X和Y方向的自由度,而Z方向的自由度由头板的4个圆孔限制,对3个支撑杆凸台完全固定约束;

(3) 加载条件:

头板受到模具施加的反作用力大小为1 600 kN,模具受力面积为1 344 cm2,4个哥林柱拉杆由于变形而产生锁模力,故对每个台阶孔施加400 kN的作用力;

(4) 网格划分:

模型使用高品质单元创建网格,网格整体单元大小为44.993 mm,单元数为31 724个,节数为49 272个(如图3所示);解码器采用FFEPlus算法,对模型进行静态分析。求解结果如图4(应力图解)和图5所示(合位移图解)。

从图4中可以看出,压铸机最大的等效应力Von Mises[10]为242.7 MPa,发生在支撑杆凸台处,小于材料的屈服强度355 MPa,有一定的安全系数,故模型是安全的。

4 疲劳分析

疲劳寿命是指疲劳失效以前所经历的应力或应变循环次数。疲劳破坏的过程是:零部件在循环载荷作用下,在局部的最高应力处,最弱及应力最大的晶粒上形成微裂纹,然后发展成宏观裂纹,裂纹继续扩展,最终导致疲劳断裂。目前,疲劳分析的方法主要有3种:名义应力法、局部应力应变法和损伤容限设计法[11]。名义应力法以名义应力为设计参数,从材料的S-N曲线出发,考虑各种因素影响,得出零件的S-N曲线,并根据零件的S-N曲线进行疲劳设计,主要用于对弹性变形居主导地位的高周疲劳。局部应力应变法是一种高/低周疲劳都适用的用于估算疲劳寿命的方法。损伤容限设计是以断裂力学理论为基础,以无损伤检测技术和断裂韧性与疲劳裂纹扩展速率的测定技术为手段,以有初始缺陷或裂纹零件的剩余寿命估算为中心,以断裂控制为保证,确保零件在使用期内能够安全使用的一种疲劳设计方法[5]。

SolidWorks Simulation软件对于单个零件疲劳分析是基于名义应力法的,其分析过程首先根据载荷谱确定零件危险部位的应力谱;而后采用材料的S-N曲线,经过计算结构危险部位的应力集中系数,结合材料的疲劳极限图,通过插值将材料的S-N曲线转化为零件的S-N曲线;最后再由载荷谱确定的应力谱根据Miner线性损伤累积规则计算零件的寿命[11,12,13]。

创建疲劳算例,添加事件中循环周期输入150 0000,相关联事件为上述已经分析过的静态分析,比例为1。在疲劳属性窗口中,确定恒定振幅事件交互作用为随意交互作用,计算交替应力的手段设定为对等应力(von Mises),平均应力纠正为无,最后运行疲劳分析,损坏图解和生命总数图解分别如图6、图7所示。

由图7可以看出,头板经过1 500 000次承载循环后,其最大生命周期为1.000×1015,而最小生命周期为1.239×105,发生在支撑杆凸台处。

5 有限元分析

利用Solidworks Simulation软件对压铸机头板进行疲劳分析,头板上支撑杆凸台在频繁的开/合模过程中产生应力集中,最容易发生疲劳破坏。故在设计中应当考虑降低应力集中问题,对其结构优化改进,在头板上侧对称分布两个凸台,与中线距离为186 mm,使用圆角过渡,用来减小应力,重新进行有限元分析,以提高其疲劳寿命。改进后的三维实体模型,如图8所示。

对模型进行静力结构分析和疲劳分析,得出损坏图解(如图9所示)和生命图解(如图10所示)。

由图10可知,头板的最小生命图解为6.679e+007,可以看出通过结构优化后头板寿命显著增加了。

6 结束语

本研究通过有限元软件Solidworks Simulation对压铸机头板进行疲劳分析,得出头板的对等应力以及生命周期等相关数据,得知头板凸台处为薄弱区,对其进行结构改进后,重新进行有限元分析,提高了头板的生命周期。

研究结果表明,该研究为压铸机头板的优化设计及安全评估提供了一定的理论依据,在实际工程应用上具有一定的指导意义。

铝合金压铸行业节能评估要点剖析篇6

本文结合笔者在实际工作中所遇到的问题，以天津某企业为例，对铝合金压铸行业节能评估的要点进行剖析。

1 样本概况

该项目属于扩建项目，以YL113型压铸铝合金锭为原材料，主要采用压铸工艺进行汽车安全带收缩器用铝合金压铸件生产，主要消耗能源品种为天然气与电力，工艺流程图详见图1。

2 节能评估要点

2.1 技术方案节能评估

该项目属于扩建项目，生产工艺与现有项目相同，由于现有项目已经投产多年，工艺成熟。

铝合金熔化包括机边熔化和集中熔化两种方式。本项目采用机边熔化的方式，每台压铸机配备一台熔解保温炉。该方式省去了铝合金液的输送环节，避免了集中熔化方式中将铝合金液从熔化区输送至压铸区过程中带来的运输成本、保温成本、人力成本高，能源损耗、环境污染大等问题，适宜于进行批量化生产[1]。

目前，城乡建设部在原JBJ14-2004《机械行业节能设计规范》基础上颁布了GB50910-2013《机械工业工程节能设计规范》。节能评估过程中应对照该规范进行技术方案的合理性分析。

该项目产品为铸铝件，采用专业化生产。在每台压铸机旁设一台熔解保温炉及一台切边机，形成一个独立的工作岛，并配备自动定量浇注装置、自动取件机械手、自动切边机、风冷流水线等先进配套设备，机械化和自动化程度高，有利于降低能耗。每个工作岛平行工作，并采用三班连续生产，符合GB50910-2013《机械工业工程节能设计规范》3.0.1款的要求。

该项目采用压力铸造的方式，所得铝合金铸件尺寸精度高（一般可达6级～7级），表面粗糙度低，铸件仅经过简单机加工即可使用；同时，铸件强度和硬度较高，提高了铸件的使用寿命，因而具有节材省能的优点，符合JBJ14-2004《机械行业节能设计规范》3.0.15款第4条和GB50910-2013《机械工业工程节能设计规范》3.0.2款第3条的要求。

该项目产品采用铸态铸件，省去了热处理工序，有利于降低能耗，符合JBJ14-2004《机械行业节能设计规范》3.0.20款和GB50910-2013《机械工业工程节能设计规范》3.0.20款的要求。

2.2 主要工艺耗能设备节能评估

根据项目用能情况，该项目主要耗能设备为熔解保温炉和压铸机。

2.2.1 熔解保温炉

熔解保温炉的节能评估，应结合所拟采用的炉体结构、保温材料、燃烧器形式、温度控制等方面进行分析[2]。

炉底、炉壁、保温室顶盖、耐火材料、熔解保温室门等均应相应采取不同的保温措施；炉衬应按不同的部位采用不同的高强不定型浇注料及优质绝热保温材料，在充分考虑熔池的结构强度的前提下，以最大限度减少炉衬的蓄热和散热损失为目的。同时，应经常维护和检修燃烧器，使其始终保持正常燃烧状态和规定的消耗水平。

该项目拟采用的保温溶解炉采取了必要的炉体结构保温措施，减少燃烧器空气过剩系数，采用烟气余热预热铝块，设置自动控制系统等节能措施，符合GB/T3486-93《评价企业合理用热技术导则》及GB/Z 18718-2002《热处理节能技术导则》的要求。

2.2.2 压铸机

节能评估过程中应依据压铸压力、填充速度、浇注温度和压型工作温度等工艺参数及铸件的批量、结构、品种等进行压铸机选择合理性分析[3]，避免了出现“大马拉小车”的现象，从源头上杜绝能源的浪费。

2.3 主要附属耗能设备节能评估

空压机为该行业主要的附属耗能设备。由于其能耗较大，相应热量损失较大。为了充分利用空压机余热，应尽量将空压机余热进行回收利用。空压机余热利用属于该类项目节能评估过程中需考虑的重点节能工程，应从技术、经济可行性分析角度进行分析[4]。

2.3.1 技术可行性

空压机余热利用技术是在不改变空压机原有工作状态的前提下合理利用空压机余热，通过水泵把冷却水经过冷热交换器把空压机的热油（润滑油温度通常冬季80℃，夏秋季97℃）迅速冷却下来，将这部分余热经过热量回收装置转化为热水进行采暖。同时优化空压机油降温的效果，实现主机节能。

压缩机所耗电能所转变的热量大部分被压缩后的油气混合物带走，这些混合物经分离，分别在各自的冷却器中被冷却介质带走。理论上，除2%的辐射热和4%被气体带走的热量外，94%的热量可被回收。一般空压机热回收率在72%以上。

目前，空压机余热利用已经广泛应用于车间采暖、锅炉、职工生活淋浴、生产工艺等用热水，技术成熟。

同时，应分析空压机所能利用的余热，是否能够满足项目所需采暖区域的热负荷。按照空压机热回收率一般可达72%、空压机负荷率可达70%。

2.3.2 经济可行性

首先，应估算项目的节能量。可根据CJJ34-2010《城镇供热管网设计规范》中的采暖年耗热量计算公式，核算若采用市政热力采暖情况下的年耗热量，即项目的节能量。

然后，根据空压机余热利用工程投资改造费用及采用区域市政采暖能耗量、单位能耗费用，计算该节能工程的投资回收期。

3 结论与建议

(1）技术方案节能评估是铝合金压铸行业节能评估的核心环节，应主要从熔化方式选择角度进行分析。（2）对于该行业主要耗能设备，熔解保温炉应结合所拟采用的炉体结构、保温材料、燃烧器形式、温度控制等方面进行分析；并从压铸压力、填充速度、浇注温度和压型工作温度等工艺参数及铸件的批量、结构、品种等进行压铸机选择合理性分析。（3）铝合金压铸行业应充分考虑空压机余热利用，实现节能。

摘要：节能评估对能够从源头上杜绝固定资产投资项目能源浪费、提高能源利用效率。本文结合天津某铝合金压铸项目节能评估实例,提出应从熔化方式选择角度进行技术方案评估分析,针对主要耗能设备熔解保温炉、压铸机进行合理性分析;并应充分考虑空压机余热利用。

关键词：铝合金压铸,节能评估,空压机余热利用

参考文献

[1]叶继都.汽车行业铝合金压铸车间工程设计[J].工程建设与设计,2012,(8).

[2]影响熔铝炉热效率的因素探讨[J].2008重庆铸造年会论文集,2012.

[3]张国干.关于压铸机节能的新技术[J].铸造技术,2012,(9).

太原地区建立压铸生产基地的建议篇7

20世纪90年代,中国有色金属压铸技术及压铸工业发展令人惊叹,已成为一个新型产业群。据资料统计,全国共有有色金属压铸企业300余家,产品产量从1995年的26.6万t上升至2006年的87.0万t,年递增13%,其中铝合金压铸件所占产量比重为3/4,镁合金、锌合金产量比重占1/4。同时,压铸技术及相关产业也发生了巨大变化。

1 压铸技术的发展情况

20世纪60年代,压铸三段式压射工艺(慢压射、快压射、增压工艺)得到普遍应用,20世纪70年代,出现了抛物线压射系统,20世纪80年代,无飞边压射系统得到发展,20世纪90年代,无飞边压射系统进行了突破性的工艺改进,进入21世纪,随着计算机技术的快速发展,过去由人工调控的压力、压射速度等机器操作工序由计算机自动控制。

近年来,为解决压铸件内部存在气孔、缩孔等问题,生产出高精度、高致密度,可以热处理,可以焊接的新型压铸件,我们采用了以真空压铸技术为主的压铸新工艺。

1)真空压铸技术是将压铸模具型腔内的气体抽空,或部分抽空,在压力作用下利用镁溶液充填型腔,以获得致密压铸件。排除型腔内空气主要有两种方法:一是从模具中直接抽气;二是置模具于真空箱内除气,此方法的关键是排气位置设计、排气抽出时间、排气量、真空度的精确选择[1]。

2)充氧压铸技术是在压铸前将O2充入型腔取代其中的空气。当金属液进入型腔时,一部分O2从排气槽中排出,使残留的O2和金属液发生反应,生成氧化物散粒,形成型腔中的瞬间真空,从而获得无气孔压铸件。此技术的关键在于充氧量的控制、降低型腔压力和保证生产安全[2]。

3)半固态压铸技术。半固态压铸是在液态金属凝固时进行搅拌,在一定冷却速度下获得约50%甚至更高固相组分的浆料,然后通过压铸使浆料成形的技术。

4)挤压压铸技术。挤压压铸又称“液态金属模压技术”,铸件致密度高,力学性能好,且无浇口冒口,是一项前沿性的新技术[1]。

2 镁合金的应用

目前,镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料,具有密度小,强度高,阻尼性、切削加工性和铸造性能好等特点,减震性、电磁屏蔽性也很好,并且易回收利用,广泛应用于汽车、通信、航空、航天等行业。我国镁合金压铸件平均年增长率达到18%,生产主要集中在珠江三角洲、长江三角洲等汽车工业生产发达地区,镁合金压铸企业形成了一定规模[2]。

3 太原地区建设铝镁合金压铸基地的条件

1)铝及铝合金。山西作为有色金属能源大省,储量分布地区多,矿藏丰富,加工能力位于全国前列。据资料统计,2007年原铝生产超过100万t。山西还集中了中国铝业山西分公司、山西省关铝股份有限公司等上市股份制企业,太原市的新东方铝业有限公司也迈入全国大型铝加工企业行列。

2)山西作为全国主要的镁及镁合金能源大省,原镁产量占全国总产量的80%。山西的镁业具有全球竞争力,现有镁企业70多家,总资产约10亿元,从业人员1.3万人,镁锭、镁粉、镁粒等90%出口,运销40多个国家和地区。

3)有色金属压铸生产能力。太原地区有色金属压铸(主要是铝合金)生产主要集中在国防企业,一些中、小企业也有一定压铸和低压铸造能力。近年来,中国台湾富士康集团入驻太原,以其先进的压铸技术、压铸设备、熔炼工艺、熔炼设备在世界镁合金加工中占有领先位置。

4)太原地区原镁生产能力居全国第一,已达到年产10万t以上,通宝镁业、同翔镁业、恒特镁业、易威镁业等企业年产原镁都在万吨以上。镁的加工能力除富士康集团已形成一定规模,太原同翔镁业镁合金型材加工能达6万t,压铸件1 200 t;风华镁业铸造产品品种达120种。相对太原市原镁产能,镁合金加工还未形成一定产业,镁合金本身价值没有得到充分发挥。

4 打造世界最具竞争力的镁产业基地

1)丰富的资源优势。我国是世界上镁资源最为丰富的国家之一,以皮江法炼镁的原料白云石资源遍布全国,主要集中在山西、宁夏、河南、吉林、青海及贵州等省区。其中,支撑全国原镁产能一半以上的白云石矿地处山西五台,其矿石品质得到冶炼企业的一致认可。此外,太原市焦炉煤气产量丰富,主要用于金属镁冶炼、煤气发电及化工产品等,特别是正在实施天然气代替焦炉煤气计划,将使更多的煤气用于金属镁生产[3]。

2)突出的产业优势。太原是我国最早发展镁产业的城市之一,是山西最大、全国重要的产镁地区。2006年,全国原镁产量前10名企业中,山西省占8家,其中,太原市占5家。随着世界级压铸企业富士康的落户,太原市一跃成为全球最大的3C产品制造基地[3]。

3)一定的研发优势和政策优势。“十五”期间,山西省被国家科技部确定为“国家级镁及镁合金产业化基地”,山西省也将镁及镁合金基地作为“十一五”重点建设的三大基地之一。在研究开发方面,太原市拥有以中北大学、太原理工大学等为代表的镁及镁合金研发机构和研发人才。随着我国振兴老工业基地和中部崛起战略的实施,国家将从政策、资金、重大建设布局等方面给予老工业基地和中部地区大力支持。山西省是全国著名的老工业基地,太原市是山西省能够享受老工业基地改造优惠政策的4个城市之一,太原镁产业主要基地之一阳曲县还可享受西部大开发政策,太原完全可以抓住机遇大力发展镁产业[3]。

4)太原地区模具制造业及机器材料制造业已形成一定规模并具有一定技术优势,模具新材料应用、数字化加工技术为提高压铸模具的制造精度提供了技术人才支撑。富士康太原科技园不断引进国外先进的模具制造加工技术,促进了模具制造业的发展。

5 建设太原地区有色合金压铸基地的方案

1)利用清徐、阳曲两地现有的原料生产基地,扩建生产厂房,整合调入太原地区现有的加工资源进行改造,有计划的引进国内外先进的压铸设备、熔炼配套设施,对原料就地就近组织生产。

2)依托富士康太原工业园和太原市现有的铝镁合金加工强势单位,对太原市现有加工企业进行整合,利用现有设备进行技术改造,增加加工能力。根据订单,分门别类的进行生产,提高各种铝镁及合金产品的附加值。

参考文献

[1]崔红卫,赵鹏.镁合金的应用及发展动态[J].铸造技术,2002(7):7-9.

[3]刘奎立,杜远东.关于镁合金及成形技术研究[J].周口师范学院学报,2003,20(5):88-91.

浅析压铸铝合金机械的加工性能篇8

一、合金的开发及应用

传统压铸铝合金件不宜进行热处理, 这制约了压铸铝合金力学性能的提高。目前, 压铸铝合金已广泛应用于汽车结构件的生产, 但对于车体等对力学性能要求高的压铸件, 仅靠现有压铸铝合金尚难满足需要。为提高压铸铝合金的力学性能, 扩大压铸铝合金的应用范围, 国内外研究人员一直在进行新型压铸铝合金的开发, 主要包括两个方面:一是通过合金成分优化或添加合金元素的方法对现有合金系优化;二是新型压铸铝合金系的开发。

二、试件准备

在ZL102铝合金的基础上, 加入Bi, 研制出一种易机械加工压铸铝合金。对研制的易机加压铸铝合金和ZL102合金在同样的电阻炉中熔炼后, 用J1113A型压铸机压铸试样。压室直径40 mm, 浇注温度650~700℃, 压铸出同样的两种铝合金试样, 供进行对比测试。

三、两种试件合金性能的检测

1、机械加工性能

主要进行车加工和钻加工试验, 车加工和钻加工均在普通设备上进行。表面粗糙度用2201型表面粗糙度检测仪测试。

2、压铸工艺性能

主要检测合金流动性、出型性和充型性, 流动性采用砂型螺旋试样测定其长度。出型性主要检验出型后压铸件表面是否粘型。充型性主要观察压铸件充填情况, 检查是否有欠铸、冷隔等压铸缺陷。

3、耐腐蚀性能

(1) 高低温交替试验

将试样放在40~45℃的保温炉中经过3 h取出, 在室温放置2 h, 重复以上试验, 一次为一个周期, 经过20个周期试验后, 观察两种合金试样表面有无变化。

(2) 耐腐蚀试验

将试样表面涂上一层腐蚀剂在室温下放15 d, 观察两种试样有无变化。

(3) 腐蚀产物称量

将ZL102、易机加压铸铝合金两种试样磨光、磨平和洗净, 称其质量, 然后用体积分数分别为3%和1%的Na Cl和H2O2水溶液腐蚀, 每24 h观察一次, 72 h取出后用体积分数为5%的HNO3水溶液去除合金上的腐蚀沉积物, 清洗干净后称试样质量。

四、试验结果及分析

1、金相组织

ZL102合金的共晶硅粗大且呈针片状, 易机加压铸铝合金的共晶硅细化, 呈团状或粒状。

2、机械加工性能

在不加切削液的条件下, 采用硬质合金刀具进行粗车, ZL102合金的车屑较长, 不易断裂, 多呈厚薄不均的卷曲状;而易机加压铸铝合金的车屑较短, 易断裂, 多呈厚薄均匀的不太卷曲碎片。ZL102合金的钻屑厚薄不均, 而易机加压铸铝合金的钻屑均匀。最后用高速钢刀具精车, 并测其两种合金试样的表面粗糙度, 其结果是:ZL102合金的表面粗糙度Ra=2.8~3.2μm, 易机加压铸铝合金的表面粗糙度Ra=1.21μm。易机加压铸铝合金比ZL102铝合金机加性能好, 其主要原因如下:

(1) 在ZL102铝合金的基础上加入适量的有利于改善切削性能和力学性能的Cu, Pb, Bi, Mg等合金元素。使合金组织中出现了Cu Al2, Mg2Si相, 铝合金的共晶硅呈团状或粒状, 所以机械加工性能得到提高。但是, Cu和Mg的加入量应控制在2%左右, 过多将使合金变脆。ZL102合金的共晶硅呈粗大针片状, 严重的割裂了Al的基体, 在Si相的尖端和棱角处引起应力集中。机械加工时, 破碎的Si晶粒从加工表面被剥落, 使加工表面粗糙。

(2) 易机加压铸铝合金的抗拉强度和硬度比ZL102合金高, 而伸长率低, 使合金塑性降低, 改善了机械加工性能。

3、压铸工艺性能

(1) 流动性砂型螺旋试样ZL102合金平均长度为1 125 mm, 易机加压铸铝合金平均长度为985 mm, 易机加压铸铝合金的流动性不如ZL102合金好。

(2) 出型性两种合金各压铸100件, 宏观观察均未产生粘型现象。各抽检5件, 测其表面粗糙度, 平均值均在1.6~3.2μm范围内。

(3) 充型性两种合金各压铸50件同样的薄壁零件, 0.5 mm薄壁处, 成形均完好, 均未产生冷隔或欠铸缺陷。

易机加压铸铝合金的流动性不如ZL102合金好, 但因压铸是在高压、高速下充型, 与重力铸造相比, 流动性显得不那么重要。出型性和充型性试验已表明易机加压铸铝合金可以满足压铸工艺性能的要求。

4、腐蚀性能

(1) 两种合金试样的高低温交替试验20个周期, 表面均无变化。

(2) 两种合金涂腐蚀剂, 室温下放置15 d, 两种合金试样均无变化。

(3) 两种合金经腐蚀后, 减少质量的平均值, 易机加压铸铝合金, 易机加压铸铝合金的耐腐蚀性能和ZL102合金比较相差甚小。

五、结论

1、易机加压铸铝合金比ZL102金相组织细化, 共晶硅由粗大的针片状变为细化的团状或粒状。