压铸工艺是一种比较常见的散热器的成型工艺,在散热器的各种成型工艺中,占据着一席之地。特别是通过壳体来说散热的一些部件,以及LED灯具的散热。
机械工程师在选择压铸材料时,应当根据产品的作用性能、工艺性能、生产条件、经济性以及压铸材料的特点等各种因素,合理选择正确的压铸材料。常用的机械零件压铸材料包括铝合金、锌合金和镁合金等。
铝合金是目前应用最多的压铸材料,广泛应用于汽车工业、摩托车工业、航空航天等。
铝合金的特点如下:
(1)铝合金的密度较小,仅为铁、铜、锌的1/3左右,比强度和比刚度高是其突出优点。
(2)铝合金具有良好的导电、导热性能。
(3)铝合金抗氧化腐蚀性能好。在空气中,铝的表面容易生成一层致密的三氧化二硫氧化膜,能阻止进一步被氧化。
(4)铝合金具有良好的压铸性能。铝合金压铸工艺简单,成形及切削加工性能良好,具有较高的力学性能及耐蚀性,是代替钢铁铸件最具潜力的合金。
(5)铝合金的高温力学性能很好,在低温下工作时同样保持良好的力学性能。
(6)铝合金的缺点是容易在最后凝固处产生大的集中缩孔。此外,铝合金与铁有很强的亲和力,易粘模,应在冷室压铸机上压。
锌合金也比较常见,锌合金的特点如下:
(1)锌合金具有优良的铸造性能、力学性能、韧性,在传统的机械件、五金件、锁具、玩具等行业应用很广。
(2)锌合金具有优良的电和热传导性能、良好的振动阻尼特性、良好的电磁屏蔽性能’在电子、电信、家电产品上应用不断增长。
(3)锌合金是一种通用、可靠、低成本的材料,易于压铸生产。锌合金具有良好的压铸性能,因此更容易压铸形状复杂、薄壁、尺寸精度高的产品。由于锌合金的薄壁铸造性能,可实现产品轻量化和降低成本的要求。
(4)与铝合金和镁合金相比,锌合金具有较高的抗拉强度、屈服强度、冲击韧度和硬度、较好的伸长率。
(5)锌合金压铸件表面非常光滑,可不作表面处理直接使用,同时也比较容易进行各种表面处理,如抛光、电镀、喷涂等,以获得更佳的表面质量。
(6)锌合金熔点低,在385℃熔化,相比于铝合金和镁合金,锌合金最容易压铸成形。
(7)耐蚀性差。当锌合金成分中杂质元素铅、镉、锡超过标准时,将会逐渐老化而发生变形,表现为体积胀大、力学性能(特别是塑性)显著下降,时间长了就会破裂。
(8)时效性。使用时间过长,锌合金压铸件的形状和尺寸会稍有变化。
(9)锌合金不宜在高温和低温的工作环境下使用。锌合金在常温下具有良好的力学性能,但在高温下抗拉强度和低温下冲击性能都显著下降。锌合金容易老化,这是锌合金的应用范围受到限制的主要原因。锌合金的工作温度范围较窄,温度低于一1 0℃时,其冲击韧度急剧降低,温度升高时,力学性能下降,且易发生蠕变,因此,受力零件的温度一般不超过lOOC。严格控制锌合金原材料的纯度和熔炼工艺过程,在锌合金中添加少量的Mg和适量的Cu,可以减轻或消除老化现象及改善切削加工性能。
还有一种就是镁合金,镁合金的特点如下:
(1)镁合金被称为“2 1世纪的绿色工程材料”,其密度为铝合金的2/3、钢铁的1/4,但比强度和比刚度均优于铝合金和钢铁,远远高于工程塑料,是一种优良、轻质的结构材料。
(2)镁合金具有良好的能量吸收及振动吸收特性,用于产品外壳可以减少噪声传递,用于运动零部件可吸收振动,延长零件使用寿命。
(3)具有良好的电磁屏蔽性,可以提供电子产品的防电磁辐射性。
(4)刚性好,耐冲击。
(5)延展性好,易成形,可使产品设计具有灵活性,提升产品档次。
(6)镁合金熔点低,使得低温变形小,尺寸精度高,有利于一次开模成形;与铁的亲和力小,对模具的粘附现象小,有利于提高生产率和模具寿命;而且镁合金良好的流动性能有利于复杂件和细小件的生产。
(7)机械加工性能最好,所需切削力小、切削效果好、刀具使用寿命长。
(8)散热性好,仅次于铝合金。
(9)尺寸稳定性好,环境温度和时间变化对尺寸的影响小。
(10)可100%再生。
(11)镁合金在空气中易氧化,镁合金压铸件成形后必须经过表面处理,提高耐蚀性,改善零件表面质量。常用的表面处理方法包括电镀、喷涂、阳极氧化等。同理镁合金有高温脆性大、热裂倾向大的缺点。
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常见问题及解决办法:
1、【锤头卡死】
要想避免锤头卡死,可以从两方面着手:1、在生产中,常测量温度,避免锤头、司筒温度过高造成锤头卡死;2、材料的使用,应选择优质的合金材料,避免杂质的渗入,在投放回料的时候,也要注意不要让杂质混入,这样才能避免杂质黏着在锤头上,造成锤头卡死。
2、【压射头卡在鹅颈】
遇到锤头卡死的问题,首先等到设备都处于常温状态,尝试转动锤头。如果转不动,那就采用换司筒的方式解决问题,将锤头取出。如果想很快地解决卡死问题,最快的办法就是换料壶。
3、【压铸机打料时,常常会出现打几十模,料就打不出的情况,常要等几分钟后方可打料】
一般遇到这类情况,应该是射咀头或咀身堵住了。这时,观察下料头顶端是否没有亮点,如果全是断面灰色,就说明堵咀了。解决方案如下:1、将射咀温度适应调高;2、打离咀情况时间调低0.1到0.2秒;3、定模冷却水稍稍关小点。
4、【压铸薄壁件产品时易开裂】
可以从以下几点去分析:
1>材料可能有问题,压铸件材料的使用,尽量控制废料的比例不要超过30%:
2>模具开设不好,一是顶出力不平衡;二是冷却水的开设不合理导致模具温度不均衡,三是充填流动不合理。
3>工艺参数选择不当,工艺参数问题主要在留模时间和顶出延时时间上出错,留模时间不宜长,每mm壁厚3s左右;顶出延时不能长,一般0.5-2s。
5、【ADC14材料压铸加工时反馈材料偏硬,易磨损刀具的情况】
解决这个问题,可以从以下几点看入:
1>最关键是材料的成分内不容许有杂质产生,也就是说硬质点,最好全部用新的原始材料配比,不能用再生材料,特别是S1元素的品质要好;
2>应该采用专门为这些比较硬的合金而生产的宝石刀片,一般使用寿命有7天左右。
6、【疑惑为啥有些铝压铸件在磨光时会有黑斑?】
原因有几种:可能是氧化矽或氧化铝锭解决问题。但最大可能性来自于脱模剂,喷太多脱模剂或脱模剂的有机物含量过高。这些有机物在热溶铝的温度下,有些被还原成碳元素,有些变成有机大分子聚合物。碳分子和聚合物混合,在铝铸件形成时,被包含在表层成为我们看见到的黑斑。所以减少喷涂剂的浓度,改用别的喷涂剂;或加长喷涂后的吹风时间。
7、【在压铸过程中,有时出现金属外溅的情况】
为什么有时出现金属外溅的情况?原因可能有几种:动、定模间合模不严密,两者的间隙较大;或锁模力不够造成金属外溅;或是压铸机动、定模安装不平行造成;或是支板跨度大,压射力致使套板变形,产生喷料。碰到以上原因可以通过以下调试解决外溅的情况:重新安装模具;加大锁模力:调整压铸机,使动、定模安装板相互保持平行;在动模上增加支板,增加套板的刚度。
8、【铝压铸的孔内加工,为什么不能超过0.25mm?】
为了适合压铸,人们在压铸用的铝合金内加了很多硅。铝合金在模具内凝结时,这些硅会浮到表面上,形成一层硅膜硬度非常硬、非常耐磨,一些OEM设计师就利用这个特性,将压铸件的孔内表面直接设计为轴承面。这个硅表面层,一般只有0.2到0.9mm的厚度。加工太多,这个轴承面的寿命就会缩短。
9、【压铸件阳极氧化后有花纹产生的原因有哪些?】
1>目前主要还是喷涂、压射油散布不均匀,在局部聚齐,而导致表层铝合金成分异常或出现冷隔花斑,所以出现了氧化后花纹的现象;氧化花纹的纹路与压铸件上的纹路基本上是一致。
2>因为高速切换位置不适当,导致产生欠铸,氧化后会有花纹。
3>教科书上说氧化槽铜离子含量过高,也是产生花纹,但这种情况很少见。
10、【压铸模具粘料】
压铸模具粘料了怎么办呢?
1>首先检查模温是否正常,降低合金液浇注温度和模具温度;
2>检查脱模剂配比是否异常,尝试更换脱模剂,调试喷涂位置表面进行抛光,对已氮化过的模具,慎重抛光,防止破坏掉表面的氮化层,形成越抛越粘的情况;
3>改进浇注系统设计结构,避免合金液持续冲刷型腔壁或型芯;
4>修改模具冷却系统;
5>调整压铸工艺参数,适当降低压射速度,缩短二速行程。