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压铸——练习题参考答案及实训项目提示
第1章 压铸原理及工艺参数选择
一、判断题
（ × ）1. 巴顿认为：充填过程的第一阶段是影响压铸件的表面质量；第二阶段是影响压铸件的强度；第三阶段是影响压铸件的硬度。
（ √ ）2. 压铸成形技术参数中的两个温度指标是合金温度和模具温度。
（ × ）3. 压铸模在生产时合金温度越高越好，这样合金不容易在压室内凝固。 （ √ ）4. 压铸模是压铸生产三大要素之一。
（ √ ）5. 当压铸件体积确定后，充填时间与充填速度和内浇口截面积之乘积成反比。 （ × ）6. 对于厚壁或内部质量要求较高的压铸件，应选择较高的充填速度。 （ √ ）7. 一般在保证压铸件成形和使用要求的前提下选用较低的比压。
（ × ）8. 留模时间是从持压终了至开模推出压铸件的这段时间，它设置得越短越好。 二、选择题
1. 铝合金压铸模在生产过程中，模具温度一般保持在__B __左右。
A. 120℃ B. 220℃ C. 350℃ D. 500℃ 2. 充填压铸模具型腔时金属液流动的状态有： ABCD
A．喷射及喷射流 B. 压力流 C. 再喷射 D. 补缩金属流 3. 最有发展前途的压铸新工艺是： C
A．真空压铸 B. 充氧压铸 C. 半固态压铸 D. 精速密压铸
三、思考题
1. 何谓压射比压？可以通过哪些途径来改变压射比压？选择压射比压应考虑哪些因素？ 压射比压是充模结束时压射冲头作用于压室内单位面积金属液面上的压力。 通过调整压射力和压室的内径可以控制压射比压的大小。
压射比压的选择应根据压铸件的形状、尺寸、复杂程度、壁厚、合金的特性、温度及排溢系统等确定。
1）选择合适的压射比压可以改善压铸件的力学性能
一般情况下，随着压射比压的增大，压铸件的强度亦增加。
但随着压射比压的增大，压铸件的塑性指标将会下降，比压的增加有一定限度，过高时不仅使伸长率减小，而且强度也会下降，使压铸件的力学性能恶化。
2）提高压射比压可以提高金属液的充模能力，获得轮廓清晰的压铸件
在一般情况下，压铸薄壁铸件时，内浇口的厚度较薄，流动阻力较大，故要有较大的压射比压；对于厚壁铸件可以选用较小的压射比压。
3）过高的压射比压会降低压铸模的使用寿命
过高的压射比压会使压铸模受熔融合金流的强烈冲刷及增加合金粘模的可能性，加速模具的磨损，降低压铸模的使用寿命。高比压还会增加胀模力，如果锁模力不足会造成胀模和飞边，严重时会造成金属液喷溅。
因此，应根据压铸件的结构特点、合金的种类选择合适的比压。一般在保证压铸件成形和使用要求的前提下选用较低的比压。
2. 何谓压射速度和充填速度？充填速度的高低对压铸件质量有何影响？ 压射速度是指压铸机压射缸内的液压推动压射冲头前进的速度；
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充填速度是指液体金属在压射冲头压力作用下，通过内浇道进入型腔的线速度。 充填速度过小会使压铸件的轮廓不清，甚至不能成型；
充填速度选择过大则会引起压铸件粘型并使压铸件内部组织中的气孔率增加，使力学性能下降。 3. 压铸温度规范包括哪几个主要参数？它们对压铸件质量及压铸模寿命会产生哪些影响？ 1）合金浇注温度
合金浇注温度是指金属液从压室进入型腔的平均温度。由于对压室的液体金属温度测量不方便，通常用保温炉内的温度表示，一般高于合金液相线20~30℃。
浇注温度过高，合金收缩大，使压铸件容易产生裂纹，压铸件晶粒粗大，还能造成脆性； 浇注温度过低，易产生冷隔、表面流纹和浇不足等缺陷。
因此，浇注温度应与压力、模具温度及充填速度同时考虑。经验证明：在压力较高的情况下，应尽可能降低浇注温度，延长压铸模使用寿命；减少产生涡流和卷入空气；减少金属在凝固过程中的体积收缩，以使壁厚处的缩孔和缩松减少。
2. 压铸模具的温度
压铸模在使用前要预热到—定的温度，在生产过程中要始终保持在一定的温度范围内。压铸模预热的作用有三个方面：
（1）避免高温液体金属对冷压铸模的“热冲击”而导致过早热疲劳失效，以延长压铸模使用寿命；
（2）避免液体金属在模具中因激冷而很快失去流动性，使压铸件不能顺利充型，造成浇不足、冷隔、“冰冻”等缺陷，或即使成形也因激冷增大线收缩，引起压铸件产生裂纹或表面粗糙度增加等缺陷；
（3）压铸模中间隙部分的热膨胀间隙应在生产前通过预热加以调整，不然合金液会穿入间隙而影响生产的正常进行。
在连续生产中，压铸模温度往往会不断升高，尤其是压铸高熔点合金时，温度升高很快。温度过高除产生液体金属粘型外，还可能出现压铸件因来不及完全凝固、推出温度过高而导致变形、模具运动部件卡死等问题。同时过高的压铸模温度会使压铸件冷却缓慢，造成晶粒粗大而影响其力学性能。
第2章 压铸合金
1．压铸合金应具备哪些性能？
根据压铸的工艺特点，用于压铸的合金应具有以下性能： （1） 具有足够的高温强度和塑性，且热脆性小，以满足零件的力学性能要求。 （2） 在过热温度不高时具有较好的流动性，便于填充复杂型腔，以获得表面质量良好的压铸件。 （3） 结晶温度范围小，防止压铸件产生过多缩孔和疏松。 （4） 线收缩率和裂纹倾向尽可能小，以免影响压铸件的尺寸精度和产生裂纹。 （5） 与型腔壁之间产生的物理-化学作用倾向小，以减少粘模和相互合金化。 （6） 具备良好的可加工性能和耐蚀性，以满足机械加工要求和使用环境要求。 2．常用压铸合金有哪些？试比较它们的特点。 1）压铸锌合金的特点
锌合金具有结晶温度范围小、熔点低、填充成形容易、不易产生疏松、不易产生粘模、可延长压铸模寿命的特点。锌合金力学性能较高，可压铸各种复杂、薄壁铸件，其铸件可以进行各种表面处理，特别具有良好的电镀性，并具有良好的常温使用性能。
锌合金在压铸成为铸件后，会发生尺寸的收缩，而合金成分对尺寸变化的影响较大，不含铜的锌合金铸件其尺寸较为稳定，一般锌-铝合金铸件的尺寸变化不大。锌合金工作范围较窄，温度低于
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0℃时，其冲击韧性急剧地降低，而温度超过100℃时，力学性能显著下降。锌合金易老化，老化现象表现在体积涨大、强度降低、塑性降低。
2）压铸铝合金的特点
铝合金密度小、强度大，其抗拉强度与密度之比为9~15，在高温或低温下工作时，同样保持良好的力学性能。铝合金具有良好的耐蚀性和抗氧性，大部分铝合金在淡水、海水、浓硝酸、硝盐酸、汽油及各种有机物中均有良好的耐蚀性。铝合金的导热性、导电性、切削性能较好。
铝合金压铸时易粘模，压铸铝合金铁的含量一般控制在0.8%~0.9%范围可减轻粘模现象。铝合金线收缩较小，故具有良好的填充性能，但体收缩较大，易在最后凝固处生成大的缩孔现象。
3）压铸镁合金的特点
镁合金是最轻的金属结构材料，纯镁密度为1.74g/cm3，镁合金密度为1.75～1.90 g/cm3。有很高的比强度，其抗拉强度与密度之比为14~16，在铸造材料中仅次于铸钛合金和高强度结构钢。
镁合金具有良好的刚度和减震性，在承受冲击载荷时能吸收较大的冲击能量。铸镁在低温下（达-196℃）仍有良好的力学性能。
镁合金在压铸时，与铁的亲和力小,粘模现象少,模具寿命较铝合金长。压铸件不需退火和消除应力就具有尺寸稳定性能。在负载的情况下，又具有好的蠕变强度。镁合金具有良好的抗冲击和抗压缩能力，能产生良好的冲击强度与压缩强度。
镁合金压铸件具有良好的切削性能，以镁合金的切削功率为1，则铝为1.3，黄铜为2.3，铸铁为3.5，碳钢为6.3，镍合金为10。加工时可不必添加冷却剂与润滑剂。镁合金还具有高导热率、无毒性、无磁性、不易破碎等优点。
镁的标准电极电位较低，并且它表面形成的氧化膜是不致密的，因而抗蚀性较低。镁易燃，镁液遇水即起剧烈作用而导致爆炸，而且镁的粉尘亦会自燃。
4）压铸铜合金的特点
铜合金的力学性能高，其绝对值均超过锌、铝和镁合金。铜合金的导电性能好，并具有抗磁性能，常用来制造不允许受磁场干扰的仪器上的零件。铜合金具有小的磨擦系数，线膨胀系数也较小，而耐磨性、疲劳极限和导热性都很高。铜合金密度大、价格高、其熔点高。铜合金在大气中及海水中都有良好的抗蚀性能。
压铸铜合金多采用质量分数为35%~40%的锌（Zn）黄铜，它们的结晶间隙小，流动性、成型性良好，其中添加少量的其他元素如：Pb、Si、Al，又将改善压铸件的切削加工、耐磨性及力学性能。
5）压铸铅合金和锡合金
铅（Pb）合金和锡（Sn）合金是压铸生产中最早使用的合金，用来制造印刷用铅字。这类合金的特点是比重大、熔点低，铸造和加工性能好，但力学性能不高。适用于力学性能要求不高的各种复杂的小零件，目前很少使用。
3．硅、铜、镁、锌、铁对压铸铝合金性能有何影响？ 元 素 Si Mg Cu 含量 变化 增加 增加 增加 对铸造性能的影响 流动性提高，产生缩孔、热裂倾向性小 对铝镁系合金，流动性提高,热裂倾向增大 流动性提高 对铝锌系合金、铸造对力学性能的影响 对抗蚀性能的影响 抗拉强度提高，但伸长率下降 抗拉强度提高，但伸长率下降 抗拉强度、硬度提高、但伸长率下降 对铝锌系合金抗腐蚀性降低 提高抗腐蚀性能 对铝锌系合金，抗蚀性提高 — 抗蚀性降低 对其他性能的影响 切削性变坏，高硅铝合金对铸铁坩埚熔蚀较大 对铝硅系合金可改善切削性，但粘型性增加 改善切削性能 Zn Mg 增加 性能提高，但热裂倾向增抗拉强度提高，但伸大 长率下降 — 提高强度 — 对铝硅系合金可以抵消铁≤0.5% 3
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的有害作用 Fe 增加 流动性降低，热裂倾向大 力学性能明显下降 抗腐蚀性能下降 对铝硅系合金可减轻粘型，在高硅合金中切削性变坏
第3章 压铸机
1. 说明各类压铸机的工作过程，并比较热、冷压室压铸机的优缺点。 参考教材P61-63.
2. 压铸机的主要组成机构有哪些？其作用是什么？ 1）合模机构
带动压铸模的动模部分使模具分开或合拢。由于压射填充时的压力作用，合拢后的动模仍有被胀开的趋势，故这一机构还要起锁紧模具的作用。
2）压射机构
将金属液推送进模具型腔，填充成形为压铸件的机构。不同型号的压铸机有不同的压射机构，但主要组成部分都包括压室、压射冲头、压射杆、压射缸及增压器等。它的结构特性决定了压铸过程中的压射速度、压射比压、压射时间等主要参数，直接影响金属液填充形态及在型腔中的运动特性，因而也影响了压铸件的质量。
3）推出机构
推出机构是将成形的压铸件和浇道凝料从模具中脱离。目前普遍采用液压推动油缸活塞杆来带动推杆运动。其推出力、速度、时间和行程均可以调节。
4）动力、传动系统
动力系统用于提供各机构运动的动力。目前常用液压系统来提供动力，由压力控制阀和方向控制阀等来调节压力、流量和方向。传动系统借助动力系统提供的动力，通过液压或机械传动完成压铸过程中的各种运行动作。
5）控制系统
控制系统的作用在于按预定的动作程序要求发出控制信号，使压铸机按设定的运行程序工作。目前常用的压铸机控制系统是计算机控制方式，压铸机的工作状况和工艺参数都显示在屏幕上，便于人机交互和监控。先进的压铸机带有参数检测、故障报警、压铸过程监控、计算机辅助的生产信息的存储、调用、打印及其管理系统等。
压铸机的结构还包括零部件及机座，所有零部件经过组合和装配，构成压铸机整体，并固定在机座上。有时还需有关辅助装置，根据自动化程度配备浇料、喷涂、取件等。
3. 选用压铸机时需要计算或校核哪些参数？ 1）锁模力的校核 2）压室容量的估算 3) 开模行程的核算 4) 其他参数的核算
5）估算所需的开模力和推出力，并要求其小于所选压铸机的最大开模力和推出力 6）核算压铸机的推出行程是否足以使压铸件推出模具； 7）压铸机的基本结构与压铸模设计有关的内容，包括：
(1) 压铸机的模具安装尺寸，包括压室的偏心距离、推杆和推杆孔的直径及相互间的尺寸、紧固压铸模的螺钉直径及相互间的尺寸等。
(2) 立式冷室压铸机喷嘴的规格尺寸。
(3) 安装液压抽芯器的支架和连接型芯用的结合器的规格尺寸等。
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第4章 压铸件设计
一、判断题
（ × ）1. 为便于压铸成形，压铸件的壁厚应尽可能加大。
（ √ ）2. 一般来说，压铸件的表面粗糙度Ra值与模具型腔表面无关。 （ √ ）3. 压铸模的脱模斜度的作用是便于压铸件顺利出模。
（ × ）4. 压铸件的尺寸精度一般按机械加工精度来选取，在满足使用要求的前提下，尽可能选用较高的精度等级。
（ × ）5. 确定公差带时，待加工的尺寸，孔取正值，轴取负值。
（ √ ）6. 压铸件的表面粗糙度取决于压铸模成型零件型腔表面的粗糙度。 （ √ ）7. 压铸件表面有表面层，由于快速冷却而晶粒细小、组织致密。 （ √ ）8. 同一压铸件内最大壁厚与最小壁厚之比不要大于3:1。
（ √ ）9. 压铸件上所有与模具运动方向平行的孔壁和外壁均需具有脱模斜度。 （ √ ）10. 要提高薄壁压铸件的强度和刚度，应该设置加强肋。 二、填空题
1. 在保证压铸件有足够强度和刚度的前提下，合理的壁厚应设计成 薄壁 和 均匀壁厚 。 2. 当压铸件的尺寸精度与形位公差达不到设计要求而需机械加工时，应优先考虑 精整加工 。 3. 在填充条件良好的情况下，压铸件表面粗糙度一般比 模具成形表面的粗糙度精度等级 约低两级左右。
4. 消除压铸件内应力的方法是 退火 、 时效处理 。
5. 加强肋的方向应与 金属流充填流动 的方向一致，否则会搅乱金属流，产生内部缺陷。 三、思考题
1. 压铸工艺对压铸件结构的要求主要有哪些？
要 求 要能方便地将压铸件从模具内取出 要尽量消除侧凹、深腔 要尽量减少抽芯部位 要消除模具型芯出现交叉的部位 壁厚要均匀 要消除尖角 说 明 一切不利于压铸件出模的障碍，应尽量设法在设计压铸件时就预先加以消除 内部侧凹和深腔是脱模的最大障碍。在无法避免时，也应便于抽芯，保证压铸件能顺利地从压铸模中取出 每增加一处抽芯，都使模具复杂程度提高，增添了模具出现故障的因素 型芯交叉时，不但使模具结构复杂，而且容易出现故障 当壁厚不均匀时，压铸件会因凝固速率不同而产生收缩变形，并且会在厚大部位产生内部缩孔和气孔等缺陷 减少铸造应力 2. 嵌铸的主要作用及其设计要求有哪些？ 1）嵌铸的主要作用
（1）消除压铸件的局部热节，减小壁厚，防止产生缩孔。
（2）改善和提高压铸件局部性能，如强度、硬度、耐蚀性、耐磨性、焊接性、导电性、导磁性和绝缘性等，以扩大压铸件的应用范围。
（3）对于具有侧凹、深孔、曲折孔道等结构的复杂铸件，因无法抽芯而导致压铸困难，使用嵌铸则可以顺利压出。
（4）可将许多小铸件合铸在一起，代替装配工序或将复杂件转化为简单件。 2）嵌铸的设计要求
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