锌合金压铸时,首先要根据锌合金压铸件的结构特征、技术要求、生产批量、生产条件等因素,确定压铸工艺方案。其主要内容包括浇注位置、分型面、压铸工艺参数(机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率、芯头等)的确定,然后用规定的工艺符号或文字绘制成压铸工艺图。压铸工艺图是指导锌合金压铸的技术文件,也是验收锌合金压铸件的主要依据。
一、浇注位置的确定
浇注时锌合金压铸件在铸型中所处的位置称为浇注位置。铸件的浇注位置对铸件的质量、尺寸精度、造型工艺的难易程度都有很大的影响。通常按下列基本原则确定浇注位置。
(1)铸件的重要工作面或主要加工面朝下或位于侧面。浇注时金属液中的气体、熔渣及铸型中的砂粒会上浮,有可能使铸件的上部出现气孔、夹渣、砂眼等缺陷,而铸件下部出现缺陷的可能性小,组织较致密。如图所示机床床身的浇注位置,应将导轨面朝下,以保证该重要工作面的质量。如图所示的卷扬筒,其圆周面的质量要求较高,采用立浇方案,可使圆周面处于侧面,保证质量均匀一致。
(2)铸件的大平面朝下或倾斜浇注。由于浇注时炽热的金属液对铸型的上部有强烈的热辐射,引起顶面型砂膨胀拱起甚至开裂,使大平面出现夹砂、砂眼等缺陷。大平面朝下或采用倾斜浇注的方法可避免大平面产生铸造缺陷。
(3)铸件的薄壁朝下、侧立或倾斜。为防止铸件的薄壁部位产生冷隔、浇不到缺陷,应将面积较大的薄壁置于铸件的下部,或使其处于侧壁或倾斜位置,如图所示。
(4)铸件的厚大部分应放在顶部或在分型面的侧面。主要目的是便于在厚处安放冒口进行补缩。
二、分型面的选择
分型面是铸型组元间的接合面。为便于起模,一般分型面选择在铸件的最大截面处。分型面的选定应保证起模方便、简化铸造工艺、保证铸件的质量。确定分型面应遵循如下原则。
(1)分型面应选择在模样最大截面处,以便于起模。
(2)尽量减少分型面。分型面少则容易保证铸件的精度,并可简化造型工艺。对机器造型来说,一般只能有一个分型面,。当然在单件生产时,采用手工造型时,为减少工装的制造,二个分型面也是合理的。
(3)尽量使分型面平直。为了使模样制造和造型工艺简便,不应采用弯曲的分型面,而应采用平直的分型面。
(4)尽量使铸件的全部或大部分位于同一砂箱中。铸件处于同一砂箱中,既便于合型,又可避免错型,以保证铸件的精度。使基准面与加工面位于同一砂箱中,铸件的精度易保证。
(5)尽量使型芯位于下箱,并注意减低砂箱的高度。这样可简化造型工艺、方便下芯和合型、便于起模和修型。使型腔和型芯大部分处于下箱中,便于起模、下芯、合型。
三、压铸工艺参数的选定
(1)机械加工余量和公差
机械加工余量是指锌合金压铸件加工面上预留的、准备切除的金属层厚度。加工余量取决于铸件的精度等级,与铸件材料、铸造方法、生产批量、铸件尺寸、浇注位置等因素有关。
铸件的尺寸公差CT,其精度等级从高到低有1、2、3......16共16个等级;加工余量等级MA,从精到粗可分为A、B、C、D、E、F、G、H、J共9个级别。
铸件的公差等级和加工余量等级确定后,加工余量数值可根据GB/T11350-1989选取;公差的数值可按GB6414—86选取。
为简化铸造工艺,铸件上的小孔和槽可以不铸出,而采用机械加工。一般铸件上直径<30mm、特殊铸件上直径<40mm的孔可以不铸出。
(2)起模斜度
起模斜度为使模样(或型芯)易从铸型(或芯盒)中取出,在模样(或芯盒)上与起模方向平行的壁的斜度称为起模斜度,可用角度α或宽度a表示,提倡使用宽度a。模样的起模斜度可采用增加壁厚、加减壁厚、减小壁厚三种取法。对于需要机械加工的壁必须采用增加壁厚法。
起模斜度需要增减的数值可按有关标准选取,采用粘土砂造型时的起模斜度可按JB/T5105—1991确定。一般木模的斜度α=0.3°~3°,a=0.6~3.0mm;金属模的斜度α=0.2°~2°,a=0.4~2.4mm。模样越高,斜度越小。当铸件上的孔高度与直径之比小于1(H/D<1)时,可用自带芯子的方法铸孔,用自带芯子的起模斜度一般应大于外壁斜度。
(3)收缩率
为补偿铸件在冷却过程中产生的收缩,使冷却后的铸件符合图样的要求,需要放大模样的尺寸,放大量取决于铸件的尺寸和该合金的线收缩率。
(4)铸造圆角
铸造圆角模样壁与壁的连接和转角处要做成圆弧过渡,称为铸造圆角。铸造圆角可减少或避免砂型尖角损坏,防止产生粘砂、缩孔、裂纹。但铸件分型面的转角处不能有圆角。铸造内圆角的大小可按相邻两壁平均壁厚的1/3~1/5选取,外圆角的半径取内圆角的一半。
(5)芯头
芯头是指砂芯的外伸部分,用来定位和支承砂芯。如图所示。芯头有垂直和水平芯头两种。芯座是指铸型中专为放置芯头的空腔。芯头和芯座尺寸主要有芯头长度L(高度H)、芯头斜度α、芯头与芯座装配隙s等,其数值与型芯的长度(高度)和直径有关,应查阅相关资料后确定。
四、浇注系统
浇注系统是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。
(1)浇注系统的组成与作用 通常有浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道和冒口等组成。合理地设计浇注系统,可使金属液平稳地充满铸型型腔;控制金属液的流动方向和速度;调节铸件上各部分的温度,控制冷却凝固顺序;阻挡夹杂物进入铸型型腔。冒口起补缩、排气和集渣作用。
(2)浇注系统的类型 按金属液导入型腔的位置,浇注系统可分为底注式、顶注式、中注式、阶梯式等。
五、铸件图
铸件图是反映铸件实际尺寸、形状和技术要求的图形,是铸造生产验收和检验的主要依据。铸件图应在完成铸造工艺图的基础上绘制。