一压铸工艺参数分析.doc

一、压铸工艺参数分析
为了便于分析压铸工艺参数,下面示出如图5-1和图5-2所示的卧式冷室压铸机压射过程图以及压射曲线图。压射过程按三个阶段进行分析。
第一阶段(图5-1b):由0 -Ⅰ和Ⅰ-Ⅱ两段组成。0 -Ⅰ段是压射冲头以低速运动,封住浇料口,推动金属液在压射室内平稳上升,使压射室内空气慢慢排出,并防止金属液从浇口溅出;Ⅰ-Ⅱ段是压射冲头以较快的速度运动,使金属液充满压射室前端并堆聚在内浇口前沿。
第二阶段(图5-1c):Ⅱ-Ⅲ段,压射冲头快速运动阶段,使金属液充满整个型腔与浇注系统。
第三阶段(图5-1d):Ⅲ-Ⅳ段,压射冲头终压阶段,压射冲头运动基本停止,速度逐渐降为0。
a)
c)
图5-1 卧式冷室压铸机压射过程图
图5-2 卧式冷室压铸机压射曲线图
s--冲头位移曲线 P
0--压力曲线 v--速度曲线
1、压力参数
(1)压射力压射冲头在0-Ⅰ段,压射力是为了克服压射室与压射冲头和液压缸与活塞之间的摩擦阻力;Ⅰ-Ⅱ段,压射力上升,产生第一个压力峰,足以能达到突破内浇口阻力为止;Ⅱ-Ⅲ段,压射力继续上升,产生第二个压力峰;Ⅲ-Ⅳ段,压射力作用于正在凝固的金属液上,使之压实,此阶段有增压机构才能实现,此阶段压射力也叫增压压射力。
(2)比压比压可分为压射比压和增压比压。
在压射运动过程中0-Ⅲ段,压射室内金属液单位面积上所受的压射力称为压射比压;在Ⅲ-Ⅳ段,压射室内金属液单位面积上所受的增压压射力称为增压比压。比压是确保铸件质量的重要参数之一,推荐选用的增压比压如表5-1所示。
表5-1 增压比压选用值(单位:MPa)
(3)胀型力压铸过程中,充填型腔的金属液将压射活塞的比压传递至型(模)具型腔壁面上的力称为胀型力。主胀型力的大小等于铸件在分型面上的投影面积(多腔模则为各腔投影面积之和),浇注系统、溢流、排气系统的面积(一般取总面积的30%)乘以比压,其计算公式如下
F主=APb/10
式中 F主-主胀型力(KN);
A-铸件在分型面上的投影面积(cm2);
Pb-压射比压(MPa)。
分胀型力(F分)的大小是作用在斜销抽芯、斜滑块抽芯、液压抽芯锁紧面上的分力引起的胀型力之和。
(4)锁型(模)力锁型(模)力是表示压铸机的大小的最基本参数,其作用是克服压铸填充时的胀型力。在压铸机生产中应保证型(模)具在胀型力的作用下不致胀开。压铸机的锁型(模)力必须大于胀型力才是可靠的,锁型(模)力和胀型力的关系如下:
F锁≥K(F主+F分)
式中 F锁--压铸机应有的锁型(模)力(KN);
K--安全系数,;
F主--主胀型力(KN);
F分--分胀型力(KN)。
在压铸生产过程中,锁型(模)力大小的选择直接反映到压铸分型面处有否料液飞溅、铸件内组织的密度、有否气孔、成形是否完整、有否飞边及毛刺等。调整时,在保证铸件合格的前提下尽量减小锁型(模)力。
为简化选用压铸机时各参数的计算,可根据压铸机具体的工作性能作出“比压、投影面积与胀型力关系图”,参见图5-3。在已知型(模)具分型面上铸件总投影面积∑A和所选用的压射比压Pb后,能从图中直接查出胀型力。
图5-3 比压、投影面积与胀型力关系图
2、速度参数
速度的表示形式分为压射速度(即冲头速度)和填充速度(即内浇口速度)两种。压铸过程中的速度直接影响压铸件质量。
(1)压射速度压射室内冲头推动熔融金属液的移动速度,又称压射冲头速度,以m/s表示。在压射运动中,压射速度分为慢压射速度和快压射速度。
1)慢压射速度压射冲头在压射运动的第一阶段(0-Ⅰ和Ⅰ-Ⅱ段)的移动速度。速度大小与压射室或冲头直径有关,压射室内径越大,速度值较低些;金属液充满度越高,速度值也低些。0-Ⅰ~;Ⅰ-Ⅱ~ m/s 。
2)快压射速度压射冲头在压射运动的第二阶段(Ⅱ-Ⅲ段)的移动速度。快速压射速度的大小直接影响金属液的填充速度,其速度大小与型腔容积、型腔数、冲头直径、填充时间有关。其计算公式如下
v压=4V/πD2t
v压--快速压射速度(m/s)
V --型腔容积(m3)
D --压射冲头直径(m)
t --填充时间(s)
(2)填充速度金属液在压力作用下,通过内浇口进入型腔的线速度,又称为内浇口速度,由于型腔形状的多变性和复杂性,通常描述和设定的内浇口速度均指填充时段内的平均线速度。
过高的内浇口速度,会使铸件组织内部呈多孔性,力学性能明显降低,故对铸件内在质量、力学性能和致密性要求高时不宜选用高内浇口速度,而对于结构复杂并对表面质量要求高的薄壁铸件,可选用较高的冲头速度及内浇口速度。压射速度与填充速度的关系可以根据等流量连续流动原理(在同一时间