壓鑄過程的參數(shù)選定

1、 壓鑄過程的參數(shù)選定一概述 以往很長一段時(shí)間人們都針對壓鑄件的成形和表面質(zhì)量要求來選定工藝參數(shù)。已往的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)就是表面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)但隨著壓鑄技術(shù)在復(fù)雜受力件、耐壓件、和耐沖擊件上的采用。對壓鑄件的內(nèi)在質(zhì)量要求日益嚴(yán)格而且量化了。所以如何科學(xué)地選定各項(xiàng)工藝參數(shù)，確保壓鑄件的內(nèi)外質(zhì)量都符合標(biāo)準(zhǔn)要求，提高生產(chǎn)效率，增加企業(yè)效益，已成為壓鑄生產(chǎn)不可回避的問題。 實(shí)踐證明，為了科學(xué)地選定各項(xiàng)工藝參數(shù)，不僅要搞清楚各項(xiàng)參數(shù)的作用、還要弄清楚它們之間的相互影響。而實(shí)際上這些參數(shù)在壓鑄過程中又都是不斷變化的。所以在生產(chǎn)中必須及時(shí)地監(jiān)測、調(diào)整、控制每項(xiàng)參數(shù)。才能滿足壓鑄件的質(zhì)量要求。才能保證壓鑄件質(zhì)量的一致性、可靠

2、性。（一） 理想的壓力速度圖譜： 圖一 V速度曲線。 P壓力曲線L慢沖頭以很慢的速度通過熔杯（壓室）的口部、防止合金液從熔杯口濺出。 L1沖頭以臨界速度或拋物線型的加速度將合金液填充熔杯達(dá)澆口處、并將熔杯中的氣體通過澆口、型腔和排氣槽排出。 P1L2沖頭以快壓射速度（112 m/s）將合金液通過澆口填充型腔。使合金液具有足夠的動(dòng)能填充到型腔各處，以求鑄件成形。所以L2是保證鑄件成形的。L3沖頭經(jīng)過L2將合金液填充型腔后，沖頭的運(yùn)動(dòng)受到阻礙，以快速降速同時(shí)壓射壓力急劇上升。將合金液以低速高壓的方式擠入型腔各細(xì)微處和內(nèi)部疏松處。將氣泡壓縮、冷隔焊合、合金的結(jié)晶細(xì)化等。所以L3是保證鑄件質(zhì)量的階段。

3、故稱之為二次充型。P壓力沖擊波的波峰值，P增壓后壓力的35%。V_沖擊波在波谷時(shí)鑄件內(nèi)氣孔膨脹，造成沖頭返回。發(fā)生在二次充型的最后一瞬間.此時(shí)合金正在冷凝，氣孔壁上產(chǎn)生發(fā)裂（疲勞源）。 所以沖擊波要小。（二）實(shí)際圖（合金到澆口處，受阻降速） 圖二 （三） 壓鑄過程中的壓力降。在流體力學(xué)里能量損失以壓力降來表示，（圖三） P2 圖三 h×P h為液體的水位高度。液體的比重。 P壓力。由此可見液體在流動(dòng)過程要消耗能量的。壓力降由h×降到h6×.這是沿程能量損失 P沿 阻力系數(shù)。液體流動(dòng)管道長度。d液體流動(dòng)孔的孔徑。V液體流動(dòng)速度。g重力加速度。合金通過內(nèi)澆口時(shí)因?yàn)榱鲃?dòng)

4、截面急劇縮小，有強(qiáng)大的局部能量損失，具體如下: P局 V充2/2g-1P局局部能量損失， 局部阻力系數(shù)。比重。V充 -合金液推入型腔時(shí)的速度,為充型速度，是個(gè)很大的數(shù)值，壓鑄過程用Q充充型流量， Q充= V沖×A1=V充×AV沖沖頭速度 A1沖頭面積 A澆口面積 V充= V沖×A1÷A例如，當(dāng)沖頭直徑為60毫米，沖頭面積A1為2827mm2 ，澆口面積為40×1.5=60 mm2 2827 ÷ 60 = 47， 若沖頭速度V沖 =2.5 m / s ， V充=117 m/s ， P局和V充2成正比，所以P局 十分巨大，當(dāng)然還有一些原因

5、，a. 如快壓射時(shí)合金液和熔杯壁的磨擦. b.氣瓶中液面太高. 壓射缸壁拉傷c.壓室內(nèi)外徑不同心.尤其是大模具. d.沖頭被切小(壓射桿慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)). e.涂料不合理。料溫太低。太高（穿鋁卡沖頭）。 其他引起降速原因，在此不提，說明：模具。工藝。機(jī)床。合金。四位一體。模具設(shè)計(jì)。要考慮流態(tài)。機(jī)床性能。二,壓鑄過程的能量分配航空部為了認(rèn)證310AMTY-51， 作了試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)了壓鑄過程有個(gè)能量分配問題，因而對機(jī)器進(jìn)行了全面設(shè)計(jì)和改進(jìn)， （一） 壓鑄過程中的各種能量損失（壓力降）: P3 圖四蓄能器中的液壓油推動(dòng)壓射活塞時(shí)，要經(jīng)過管道，閥門等液壓元件，就會發(fā)生沿程和局部能量損失，而這種損失和油的速

6、度U的平方成正比，壓射活塞推動(dòng)沖頭，將合金液推入型腔時(shí)產(chǎn)生V充 、Q充 。 所以U和V充之間只是一些面積之比的差值，比值是個(gè)常數(shù)， 因而 F=K1P機(jī)+K2P局+K3N-(2)F-蓄能器中的能量（壓強(qiáng)）。K1P機(jī)_機(jī)器所需能量。 K2P局_克服澆口阻力。K3N _ 合金液入型時(shí)的動(dòng)能和充滿后作用在合金液上壓強(qiáng)（能量），公式(2)表達(dá)了壓鑄過程蓄能器中的能量、消耗在以上各部分。它們以壓力降來分割能量。而主要是和U和V充的平方成正比。即和Q充的平方成正比所以設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)要盡量減少能量損失，閥要園滑而光潔，管道盡量短（泵房？！）。（二）。作P_Q 圖F=K1P機(jī)+K2P局+K3N 中的每一項(xiàng)都是二次方

7、。其方程式如下：P=Pmax(1- Q2/Q2max)-（3）為一條二次曲線（圖五） P4 把橫座標(biāo)Q的標(biāo)值定為平方。則得一直線。P_Q圖。（假設(shè)Q=Z、得PZ直線）我在美國看到，作圖十分科學(xué)，他們根據(jù)機(jī)床出廠時(shí)的性能指標(biāo)來作圖。 1 合金液充滿型腔的瞬時(shí)（尚未增壓）。 P機(jī)=P局=0 F= K3N _=Pmax(因?yàn)闆_頭不運(yùn)動(dòng)。所以合金液入型時(shí)的動(dòng)能為零。只有作用在合金液上的壓強(qiáng)) P= Pmax V充= 0 = Q充2全速空壓射因?yàn)閴鸿T時(shí)。沒有合金=0 P局=0。 所以N=0 作用在合金液上的壓強(qiáng)P=0 F= K1P機(jī)能量全用在克服機(jī)器的運(yùn)動(dòng)所需。所以：當(dāng) P=0 V充= V充max Q充

8、= Q充max (用公式（3）也可求得)美國以400噸機(jī)器為例。工作壓強(qiáng)為1500磅/吋壓射缸活塞面積為 A0=23.76吋 。 沖頭直經(jīng)為3吋 。 面積A1為7.07吋Pmax=1500×23.76÷7.07=5041磅/吋機(jī)器最大壓射速度為V沖max=107吋/秒。 Qmax=107x7.07=898吋/秒 。 機(jī)器的P_Q圖如下：它說明機(jī)器出廠時(shí)的性能。也是機(jī)床保養(yǎng)和維修的標(biāo)準(zhǔn)(機(jī)床動(dòng)了。心中無數(shù))。更是工藝參數(shù)選定的依據(jù)。 P5 圖五(三)能量分配圖 P局 V充2/2g P局（A2/ A2） V充2/2gQ/2gA2為P=f(Q)的二次曲線 A-澆口面積內(nèi)澆口面積分

9、別為0.3；0.4；0.5 吋2時(shí)，得到圖六中的一組二次曲線。 把橫座標(biāo)的標(biāo)值定為平方。則得一組直線（澆口阻尼線）。圖如下： 圖六0.3, 0.4, 0.5,- 澆口面積 吋2 。 -（澆口面積 等有關(guān)）。P6M-澆口面積 0.3吋2 時(shí)，不同的充型速度（流量）?？朔部谔幾枇λ枘芰俊Ａ硗鈱δ骋粋€(gè)充型流量q，在不同的澆口面積上，克服小澆口處所需能量就大。P1P2P3把阻尼線和機(jī)器的PQ2圖相合,其交點(diǎn)為能量平衡點(diǎn)。當(dāng)澆口面積 A=0.3吋則在生產(chǎn)中可實(shí)現(xiàn)的最大充型流量為660吋/秒。 圖七 圖八 P7生產(chǎn)中人為提高壓射速度。使充型流量為750吋/秒。 則能量分配就發(fā)生需求過大。只能降速為66

10、0吋/秒。所以選擇工藝參數(shù) 一定要以P-Q2圖為依據(jù)。(四)沖頭直經(jīng)對能量分配的影響沖頭直經(jīng)是十分敏感的影響因素。（小機(jī)器高比壓） 圖九看圖九(按圖說明)-不能克服能量需求和提供的矛盾只能降速為550吋/秒。 (五) 蓄能器（蓄壓器）壓力對能量分配的影響 圖十 P8目前國外壓鑄機(jī)隨著壓鑄廠家的要求向高能充型發(fā)展,國際壓鑄會議上.己有高能階梯分級速度充型法.來滿足高性能壓鑄的要求. 圖九表明充型流量隨著蓄能器壓強(qiáng)的升高而增大。（蓄能器的壓強(qiáng)在一定范圍內(nèi)是可以調(diào)節(jié)的）。(六) 閥門調(diào)速： 生產(chǎn)中不可能全速壓射 圖十一要降速。能耗在閥門。假定壓室沒有充滿50%。最好減小沖頭直徑。再閥門調(diào)速。(七)

11、局部阻力系數(shù) 與澆口阻尼線對能量分配的影響：當(dāng)澆鑄系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較合理。合金液沒有因?yàn)闈茶T系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理造成流動(dòng)過程中發(fā)生急劇變換速度和方向。合金熔液的溫度及成分和工人的操作等。都正常。如圖。當(dāng)以上情況發(fā)生變化。例如工人在澆鑄后。沒有馬上進(jìn)行壓射。合金熔液在熔杯中停留。流動(dòng)性降低。值加大。就加大到 1（如圖）。是一個(gè)在生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生的并且變化比較大的因素。P9 圖十二說明： 關(guān)于V充=Cd 公式中流量系數(shù)Cd。 Cd= Zn=0.4-0.8. Al=0.3-0.7=Mg選定一個(gè)值，作為驗(yàn)證計(jì)算的基礎(chǔ)，是不合適的。因?yàn)槲液兔绹性谡劇傲鲬B(tài)試驗(yàn)”時(shí)。他們給的0.3-0.8。是在典型的澆鑄系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)的

12、合金熔化參數(shù)（一定范圍的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)）下。Cd。Zn=0.6. Al=0.5=Mg才適用。 另外關(guān)于“窗口”的確定。可以有所區(qū)別的加以引用。我每次講課都加以說明。Cd=但：作為教材還是可以的，還是對壓鑄事業(yè)作了很好的貢獻(xiàn)的。 (八) 如何充分利用機(jī)床的能量。為滿足充型條件。保證鑄件質(zhì)量。所以要充分利用機(jī)床的能量。在滿足上述的分配情況下。如何選擇合適的機(jī)床。是很必要的。因?yàn)?P=Pmax(1-Q2/ Q2max) 。 P10 機(jī)床作的功是W=PQ 。 將上式乘以Q后為W=PQ=Pmax/Q2max(Q2maxQ-Q3)。令dW/dQ=0Pmax/Q2max(Q2max-Q)。Q=Q2max 所以

13、當(dāng)Q=0.58Qmax時(shí)。機(jī)床輸出的功率為極大值。 三, 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)：工藝參數(shù)的依托，澆、排系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，影響能量分配，充型，流態(tài)等。不論外購。自制或返修壓鑄模都必須防止出現(xiàn)“無法扭轉(zhuǎn)質(zhì)量低劣的局面”。*分析壓鑄件的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量要求來制訂工藝參數(shù)。選定（A1、Q充、T充、V充） *結(jié)合澆道、內(nèi)澆口的形狀與尺寸，了解合金液在型腔中的流態(tài)和進(jìn)入型腔的流向角。*要防止沖型腔，和產(chǎn)生化學(xué)親合。 （一） 流向角的計(jì)算：（光盤）內(nèi)澆口的法向速度V內(nèi)為120英尺/秒。 澆道內(nèi)的速度V道為100英尺/秒tan=100/120 tan-1（100/120） =400(流向角)。充型流量等于內(nèi)澆口面積 A乘內(nèi)澆

14、口處的法向速度V內(nèi)，也等于澆道截面積A道乘以合金液在澆道內(nèi)的速度V道 A道×V道A×V內(nèi) ； V道÷V內(nèi)A÷A道tan-1（A÷A道）=流向角=tan1（內(nèi)澆口面積÷澆道截面積） -（5）（簿膜）圖十三 流向角示意圖 P11 圖十四澆道和內(nèi)澆口面積比與流向角的關(guān)系 由此可見，只要a1和a的比值（內(nèi)澆口面積÷澆道截面積）不變，流向角也不會變. 反之改變澆道截面積或內(nèi)澆口的截面積都可改變流向角。 （二）用于選擇壓鑄工藝參數(shù)的“窗口” 美國培訓(xùn)教材的“窗口”。 由最佳充型速度范圍和最佳充型時(shí)間范圍構(gòu)成的。 是選擇（A1、Q充、T充

15、、V充）的依據(jù)。 分析可知“窗口”的觀點(diǎn)是有局限性的。它側(cè)重于保證壓鑄件的表面質(zhì)量。 鋅合金鋁合金鎂合金一般表面電鍍表面一般表面好的表面一般表面好的表面V充米/秒30603060V充米/秒30603060V充米/秒30603060T充毫秒402060304040P12 圖十五 充型速度圖； 充型時(shí)間圖； “窗口”示意圖。 圖十六 澆口面積0.250.4英寸2，在窗口區(qū)。d=0.3英寸2時(shí)比d=0.25的好。P13澆口面積（英寸2）Q充（英寸3/秒）V充（英尺/秒）T充（毫秒）0154202336402520217腐蝕5202560020045窗口區(qū)03660183410357051683804

16、74015436045（面積太大）76014135由圖十六看出。壓室直徑。閥門調(diào)速。機(jī)床工作液壓強(qiáng)都能影響澆口面積的確定。“窗口”的觀點(diǎn)是有局限性的。選擇“窗口”中的數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意，不要選擇過大的內(nèi)澆口。V充宜 大；t充要短，以保證鑄件成形良好，表面質(zhì)量也好。(受力,耐壓件除外)（三）切線形澆道和扇形澆道（綜合各種澆道的特點(diǎn)）：1對比： （簿膜8）切線形澆道 扇形澆道 澆 口 澆口寛，液壓效率高，占空間小。 澆口小于澆道長度。澆口不可大于45度流向角 單切線的一致40o30o面積比求 由中心向外為0 o 45o流態(tài) 單切線：開始端強(qiáng)，末端弱。 中間強(qiáng)。二側(cè)弱（0 o 45o） 雙切線：二側(cè)強(qiáng)，中

17、間弱切線形澆道和扇形澆道組合。 （簿膜8）2 扇形澆道。（1）設(shè)計(jì)原則迫使金屬從厚窄的澆道口，向?qū)埍〉臐部诹鲃?dòng)時(shí)，僅可能使寛薄的澆口全面的有金屬液通過。澆口小20%40% 。 不能超過 50% （澆道口澆口不能超過21）澆口寛的。40%澆口不寛的20% （簿膜9）（2）內(nèi)澆口二側(cè)的流向角45o 否則產(chǎn)生渦流 先（簿膜9）后（光盤） 可以加寛澆道口。或加大澆道長度。保證流向角45o（3）不論“喇叭型” 或“漏斗型” 澆口寛和澆道口寛之比為21或31。澆道長度大可以41。 （4）步驟：先作澆道澆口面積圖。 （簿膜9） 其次作澆道澆口深度圖。 P14最后由以上倆項(xiàng)求得澆道寛度曲線圖。 （自學(xué)綠皮書）

18、（5）扇型澆道的形式：（簿膜9） 鑿形（小件及輔助澆道）。 側(cè)向扇形。 喇叭型。 鉗形澆道（可充型腔深處）。 （簿膜9）（光盤） 多個(gè)扇形澆道 。 各個(gè)扇形澆口不一般寛（為了同時(shí)充滿）。（簿膜9） 3切線型澆道： （1）設(shè)計(jì)原則： 由澆道、三角區(qū)、緩沖包組成。 （簿膜11）澆道可直的，彎曲的，單個(gè)的，雙個(gè)的，但有一條，橫澆道截面積是收縮的。作為流量的補(bǔ)償否則流向角就變了。（2）澆道截面形狀 ：（美國標(biāo)準(zhǔn)） （簿膜11）（簿膜11B）（3）過渡面長度為0。06”（1.5mm） 不能太長以防局部能量損失太大。 澆口萬分敏感要把握好澆口深度和寬度。（求層流層）。（4）切線形澆道的形式： a.雙切線澆

19、道：（簿膜11）適用于距形鑄件 三角區(qū)為澆口寬度的25%為了凹的金屬液前沿的形成。三角區(qū)要認(rèn)真設(shè)計(jì)。b.不對稱雙切線澆道： （簿膜11）產(chǎn)品需要而設(shè)計(jì)的。它的澆口厚度是一致的。(5)幾種典型的充型方式： （簿膜11） 角部充型看圖。而多個(gè)型腔充型（切線和鑿形）。因?yàn)榱髁康难a(bǔ)償。有同時(shí)充滿的好處。（6）緩沖包和澆道的設(shè)計(jì)：為了防止?jié)驳乐袣怏w進(jìn)入型腔及金屬液的慣性影響流態(tài)。所以要緩沖包。其體積為澆道的1/401/20。 為園形可以用耒作頂料處。切向澆道（過渡段）面積(AT=AG×1.2)為澆口面積的1.2倍。（單切線例子中為0.135×1.2=0.162）。P15切線澆道末處面

20、積ae為(AT的1/10)。 ae=AT×0.1, 0.162×0.1=0.0162。 其斷面為矩形。每邊為ae1/2 =0.01621/2=0.127。 為0。127的矩形。緩沖包厚度為ts= ae1/2-0.127. 緩沖包直徑ds=厚度的4倍 。 4ts=4 ae1/2= 0.5。（7）三角區(qū)的設(shè)計(jì)：a.使金屬分左右二個(gè)切線澆道進(jìn)入型腔。 b.三角區(qū)不能斷流。c.不能有強(qiáng)大液柱由三角區(qū)進(jìn)入型腔。而減弱了切線澆道的流態(tài)控制。三角區(qū)的寬度為澆口的四分之一。小了要斷流。 三角區(qū)用園弧形成。當(dāng)位置小了的時(shí)侯可以用橢園形成。P16深度和澆口一樣。根部DD為澆口的1.5倍。 DD

21、加大三角區(qū)起充型作用。小心！ DD加大三角區(qū)充型為一個(gè)液流束。時(shí)間在0.02秒內(nèi)完成。四壓鑄工藝參數(shù)的選定：用戶的質(zhì)量要求永遠(yuǎn)是選定工藝參數(shù)的首要依據(jù)，要從企業(yè)的設(shè)備條件，合理搭配工藝參數(shù)，以盡可能低的成本生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。 實(shí)踐證明，選定工藝參數(shù)。要搞清楚各參數(shù)的作用、它們之間的相互影響。在壓鑄過程中的變化的。所以在生產(chǎn)中必須監(jiān)測、調(diào)整、控制每項(xiàng)參數(shù)。才能滿足壓鑄件的質(zhì)量要求。才能保證壓鑄件質(zhì)量的一致性、可靠性。前航空工業(yè)部由于產(chǎn)品的需要曾經(jīng)對下列五項(xiàng)工藝參數(shù)做過系統(tǒng)試驗(yàn)，即：a壓射比壓(Kg/cm2)： b。壓射速度(m/s)：c模具溫度（。C）： d。內(nèi)澆口的厚度（mm）e。合金液的澆注

22、溫度（。C）。為了防止試驗(yàn)中的人為誤差，試驗(yàn)過程做到了自動(dòng)澆注、模具溫度自動(dòng)控制、內(nèi)澆口厚度的無級調(diào)整、可監(jiān)測并記錄千分之一秒內(nèi)壓射比壓和壓射速度的變化。上述五項(xiàng)工藝參數(shù)是重要的又是可以量化的, 其中第五項(xiàng)-合金液的澆注溫度比較單純，易于監(jiān)測和控制，而前四項(xiàng)都是靠壓鑄機(jī)和模具來實(shí)現(xiàn)的?？刂坪辖鸪煞植⒆鹘饘傩驮嚢魴z測。現(xiàn)就前工藝參數(shù)對壓鑄件質(zhì)量的影響，作如下分析：(一)抗拉強(qiáng)度壓鑄鋁合金YZALSI12的抗拉強(qiáng)度因選用了兩組不同的工藝參數(shù)，分別達(dá)到290.9Mpa和210.8Mpa，同一合金上下差了80Mpa。 前者壓射比壓=100Mpa； 模具溫度=140； 合金溫度=720； 內(nèi)澆口厚度=2

23、.5mm； 充型速度為22.8m / s（其它從略）。這一組參數(shù)中的模 P16 具溫度低，合金溫度高（二者之間溫差約580。C）又用了高的壓射比壓，形成了良好的激冷條件，加之內(nèi)澆口厚，內(nèi)澆口處溫度較高，該處合金凝固較晚，有利于實(shí)現(xiàn)充分的二次充型（或稱為補(bǔ)壓）。也就是在壓鑄件凝固前能繼續(xù)進(jìn)行排渣、補(bǔ)縮、把氣孔壓縮等等。同時(shí)高的壓射比壓在補(bǔ)壓過程中緩慢地?cái)D壓合金，導(dǎo)致正在冷凝的合金內(nèi)部結(jié)晶產(chǎn)生滑移，細(xì)化了組織，所以提高了抗拉強(qiáng)度。 后者模具溫度=263； 合金溫度=640；二者之間溫差小，激冷效果欠佳。加上內(nèi)澆口厚度=1.15mm。（其它從略），不能充分地進(jìn)行二次充型。所以抗拉強(qiáng)度低。 由此可見，

24、同一種材料，同一個(gè)壓鑄件，在保證鑄件成形的前提下，當(dāng)采用厚的內(nèi)澆口，低的模具溫度，高的合金澆注溫度，高的壓射比壓時(shí)，有利于實(shí)現(xiàn)充分的二次充型，細(xì)化組織并獲得良好的激冷層。壓鑄件的抗拉強(qiáng)度高。反之則低。 前題是要壓好鑄件防止氣孔，夾渣，冷隔等存在。(二) 伸長率眾所周知，當(dāng)壓鑄件的金相組織細(xì)化時(shí)，其抗拉強(qiáng)度高，而伸長率降低。采用較高的模具溫度，壓鑄件表面激冷程度差，可提高伸長率。同樣道理當(dāng)合金的澆注溫度升高時(shí)。壓鑄件的伸長率也會提高。如圖十七： 圖十七A 伸長率-模溫-比壓 圖十七B伸長率-模溫合金溫度 P17(三) 氣密性（致密度）：前航空部的試驗(yàn)顯示內(nèi)澆口厚度較厚的情況下，致密度隨著壓射比壓

25、的提高而增加. 而內(nèi)澆口較薄的情況下，增加得比較少。如圖十八 圖十八致密度-模溫合金溫度 致密度內(nèi)澆口厚度比壓 這是因?yàn)樵诙纬湫蜁r(shí)合金液把氣泡壓扁、冷隔大部份得到焊合。在高比壓下補(bǔ)縮，排渣順利的結(jié)果 另外，高速充型及高的合金澆注溫度，對壓鑄件的致密度不利。而模具溫度升高對致密度有利。這方面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和特性曲線詳見“工藝參數(shù)對氣密性的影響”一文。 生產(chǎn)實(shí)踐說明，氣密性的好壞首先和合金液的品質(zhì)有關(guān)，當(dāng)合金液高速通過內(nèi)澆口時(shí)，合金液中的雜質(zhì)，會呈彌散狀進(jìn)入型腔。冷卻收縮時(shí)容易產(chǎn)生裂紋，肉眼不易察覺，壓鑄件往往發(fā)脆，耐壓試驗(yàn)時(shí)就會漏氣。所以合金液質(zhì)量一定要保證。 另一方面是澆注系統(tǒng)和壓室內(nèi)的氣體、涂

26、料的發(fā)氣和涂料的沉積物、或燃燒積炭物等被卷入合金液，都造成壓鑄件的氣密性下降。 再者，模具中澆注系統(tǒng)和排氣、排渣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，沒有很好地計(jì)算流向角、分析合金液流態(tài)。使氣體無法排出，集渣包壓得很漂亮，渣卻留在鑄件內(nèi)。(四)壓鑄件的尺寸精度近一時(shí)期關(guān)于壓鑄件的收縮率說法各異。有的文章說鋁合金收縮為百分之二，為此將試驗(yàn)情況介紹如下 P18 將工藝參數(shù)搭配成三十六種工藝方案。壓鑄了兩千多根拭樣測定了試樣尺寸求得了尺寸的回歸方程 試驗(yàn)證明壓鑄件的尺寸受模具溫度的影響較大，其次是合金液的澆注溫度。二者的溫度升高都使壓鑄件的尺寸增大。其它工藝參數(shù)對尺寸的影響較小，但是起主導(dǎo)作用的是模具溫度。現(xiàn)分析如下 壓鑄件

27、在型腔中冷卻收縮時(shí)，由于受到型腔的限制，開始階段產(chǎn)生塑性變形。隨著溫度的下降，靠近模具表面的某一厚度的合金層進(jìn)入彈性變形狀態(tài)時(shí)，壓鑄件尺寸即可固定。而厚壁的中心尚處在塑性變形溫度范圍內(nèi)，這時(shí)整個(gè)壁厚的平均溫度為定型溫度。（看薄膜圖說明定型溫度）試驗(yàn)顯示，模具溫度低，壓鑄件的定型溫度高，鑄件離開型腔后的收縮量就大。而且模具溫度低，其型腔尺寸就小。所以二者共同影晌的結(jié)果使壓鑄件的收縮量較大。 （L定 L）×104T定= + 20 -（6） L定×0.2 T定定型溫度 L定生產(chǎn)現(xiàn)場的型腔尺寸（毫米）L鑄件常溫下的尺寸L 小T定大所以生產(chǎn)中，知道加熱模具的型腔尺寸L 定。鑄件常溫下

28、的尺寸L。就可求出其定型溫度壓鑄件尺寸的正態(tài)分布 圖十九 壓鑄件尺寸的正態(tài)分布圖 P19從正態(tài)分布圖看其中出現(xiàn)機(jī)率較高的是139。26139。30毫米而計(jì)算所得到的均方根值139。28毫米就落在此范圍內(nèi)應(yīng)是出現(xiàn)機(jī)率的最高點(diǎn)該尺寸的收縮率如下 L%=(140139.28)/140=0.514%說明常用的鋁合金收縮率相一致這個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是可取的是切實(shí)可行 P20 試驗(yàn)中同一種材料，同一個(gè)壓鑄件，曾出現(xiàn)過最大的尺寸收縮率為0.67%；最小的僅0.33%。說明了工藝參數(shù)控制的必要性。所以在生產(chǎn)中要注意以下方面。？a. 每一壓射循環(huán)的時(shí)間盡量保持一致。 b. 對尺寸要求特別嚴(yán)格的部位的模溫要檢查調(diào)整及控制

29、（實(shí)時(shí)控制）。 c.嚴(yán)格控制涂料消耗定額。 d.嚴(yán)格控制其它工藝參數(shù)。(五)壓鑄件的表面質(zhì)量：大家的經(jīng)驗(yàn)都比較豐富，美國教材“窗口”一節(jié)里也已講到，本課不再重復(fù)。 隨著用戶對壓鑄件質(zhì)量要求的日益多樣化、復(fù)雜化和壓鑄件的大型化，實(shí)現(xiàn)壓鑄工藝參數(shù)的合理性（科學(xué)化）和實(shí)時(shí)控制也提到日程上來了（也日益尖銳化了）。發(fā)達(dá)國家在上個(gè)世紀(jì)后期通過不斷改進(jìn)壓鑄機(jī)性能，特別是提高壓鑄機(jī)的壓射性能-即實(shí)現(xiàn)了高能充型，大大擴(kuò)展了壓鑄技術(shù)的應(yīng)用范圍。而伺服系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的引進(jìn)更把壓鑄生產(chǎn)的高科技內(nèi)涵和壓鑄件的可靠性提到一個(gè)新的水平。五，其他提高機(jī)器性能的 最經(jīng)濟(jì)的辦法。（目前機(jī)床動(dòng)向） P20 圖二十 小機(jī)器。一般來

30、說生產(chǎn)鑄件以小件為多。澆口面積也比較小。所以蓄壓器壓力應(yīng)當(dāng)高為好。大機(jī)器一般來說生產(chǎn)鑄件以大件為多。為充分利用機(jī)器能量。所以盡量采用，有高速快壓射的機(jī)器為好。（一）生產(chǎn)現(xiàn)場的的注意點(diǎn)a.防止沖型腔。防止化學(xué)親合。 b.注意 流向角。防止卷氣。 c.流態(tài)。流向角設(shè)計(jì)要精心設(shè)計(jì)。保證排氣系統(tǒng)合理設(shè)計(jì)。 d.為保證鑄件各處成形。可用二個(gè)以上澆道來滿足不同部位的要求。但要保證各處成形，充滿度同步。 e.二個(gè)以上澆道和組合澆道。可能產(chǎn)生澆口面積加大。Q充加大. 氣槽中產(chǎn)生激波。(日本-澆口面積的1.52)（二）,高能充型的應(yīng)用a,國外壓鑄件的技術(shù)水平日益提高薄壁復(fù)雜的大件。沒有足夠的充型速度是不可能成形

31、的。而這類鑄件很薄。澆口不可能很厚。澆口處的阻力很大。所以克服這一阻力是非高能所不極。 B,大型受力。耐壓的壓鑄件。需要很大的壓強(qiáng)。這些鑄件生產(chǎn)時(shí)更要很大的壓射能量。 瑞士有一種機(jī)器采用大的壓射缸直徑。而不采用增壓系統(tǒng)。但要實(shí)現(xiàn)高的充型速度就較困難。 P21 C,所以采用高的工作液壓力是一個(gè)好辦法。可以只對快壓射過程提供這一高壓油。這樣可以使高壓密封問題易于解決。其他如合模。一二級壓射。還是采用普通常壓來工作。d,高能充型是實(shí)現(xiàn)階梯實(shí)時(shí)壓鑄(根據(jù)鑄件不同部位的要求，進(jìn)行相應(yīng)的充型速度)首要條件。另外有了高能而不去進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。那么就沒有充分發(fā)揮高能充型的作用。所以如將高能充型和詞服系統(tǒng)相結(jié)合。

32、那么在每個(gè)壓鑄過程中。非但可以保證合金在充型時(shí)以各種特定的速度充填型腔各部份。而且可以使沖擊波于以消除。保證了二次充型。（但是充型時(shí)的P局 不可能太高，當(dāng)大于40pa 合金的粘度加大）E.可以用在精.速.密壓鑄.進(jìn)而實(shí)現(xiàn)擠壓鑄造.在工藝設(shè)定上。大大提高鑄件機(jī)械性能及精度。（三）伺服閥看圖介紹（四）,幾點(diǎn)意見 近二十年.我國壓鑄機(jī)技術(shù)水平的提高不大。主要努力于追求產(chǎn)量。這樣就很難適應(yīng)壓鑄件發(fā)展的要求。目前。面對汽車行業(yè)的發(fā)展。國外汽車企業(yè)紛紛來華辦廠。高標(biāo)準(zhǔn)的壓鑄件。再也不能外購。尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等的壓鑄，事在必行。生產(chǎn)高性能機(jī)器不盡是市場所需。更是壓鑄技術(shù)趕上世界水平,為我國壓鑄機(jī)打入國際市場

33、所必需。六,目前國外壓鑄動(dòng)態(tài)。(具體單項(xiàng)) *由于汽車摩托車等工業(yè)的發(fā)展。以及耐壓受力件的需要。壓鑄技術(shù)發(fā)展很塊。世界上有實(shí)力的壓鑄機(jī)廠有60多家。有影響的約16-20家。生產(chǎn)2500噸以上的有美國。瑞士。德國。日本。意大利。斯洛伐克等。他們各有特長。*國外壓鑄件的精加工成本高。所以要求壓鑄件造成精加工的廢品量。不能大于3%。再加上鑄件要求高的原因。十年前已經(jīng)生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制壓鑄機(jī)。P22國外壓鑄機(jī)制造各有各的優(yōu)勢。例如。*我在美國HPM看到滾壓螺紋可達(dá)M500。 *雙柱加工中心可加工5個(gè)面，刀庫有100把刀，加工光度為1.6 精度為31米長度上誤差不大于0.25mm。*上海乾通進(jìn)一臺1100噸機(jī)

34、器。要求V沖max達(dá)6 m/s。當(dāng)時(shí)美方達(dá)不到。將壓射缸徑減小。加大增壓缸徑。廠方驗(yàn)收后。壓不好鑄件. .大會上我公開說了。 最近我和HPM交談。他們說現(xiàn)在改進(jìn)了。900噸壓鑄機(jī)V沖=9m/s 壓射力為50噸 *HPM和美國Thixomat(申殼曼脫)公司研制的鎂合金螺旋擠壓法。使生產(chǎn)工藝發(fā)生本質(zhì)變化。如圖。金屬尺寸為1mmx1mmx2mm 或 1x2 目前在研究鋁合金螺旋擠壓法1.球化 2,產(chǎn)生切變應(yīng)力 3,低速擠壓 4,氣孔被解決 這個(gè)工藝一旦成功.將對壓鑄技術(shù)發(fā)生重大變革.高速流體.被半固態(tài)擠壓所替代. *我看到美國肯尼迪壓鑄廠。他的機(jī)器全部是真空壓鑄，氣孔很少，建壓慢。壓鑄件精度高，*

35、Kinetic(肯的克)的伺服閥流量和靈敏度都較先進(jìn)。*美國3000噸以上的機(jī)器不多，1000-2500噸的機(jī)器多,十年前已經(jīng)采用石墨軸套。 P23*宇部的分型面上壓鑄，也有其特色. 看圖介紹. 近年他們用比例閥控制壓射系統(tǒng).靈敏度達(dá)十毫秒左右,想替代伺服閥*模具溫度控制十分重要。它嚴(yán)重影響壓鑄件精度高，和機(jī)械性能，肯定為壓鑄廠所需。航空部組織一部分單位。進(jìn)行了工藝參數(shù)和鑄件質(zhì)量的研究，并有華羅庚數(shù)學(xué)研究小組參加。現(xiàn)將回歸方程列出： L=L/140（138.1399+0.0805% TL +0.1117% TM +0.0411%P）TL-合金澆鑄溫度615725。 TM-模具溫度140300。

36、P-壓強(qiáng) 300-1000 Kg/cm2 。 V充- 3-60m/s。V沖 =240mm/s-1000mm/s 。 1-澆口厚度 0.82.4mm。 (試棒的澆口寬為10mm。所以 V充- 3-60m/s)。b=7.1841TL%-60.5375+TM%(37.9262-3.27TL %-2.81TM%-0.87P%)+P%(4.5642-0.3151V%-0.2071P% +0.48821）+1(1.3341-0.4792V%)+1.6448V% t充 = Tlg澆鑄溫度。 Ts固相線 P24Tm模溫 H鑄件平均壁厚F合金固化率。 1040%（壓鑄）。 6080%（液態(tài)模鍛）。 80100%

37、（半固態(tài)） 用鑄件重量.體積。除以 t充得 Q充。由 P_Q 圖的 Q充。就可選定一些澆口面積A。最后制定A。V充 。 t充。和 Q充。 隨后求取澆道形式和流向角等?？梢钥础笆謨浴钡摹癙147” *用PQ 美國阻尼線求得Q除體積得t充P25 圖二十一 PQ 阻尼線求阻尼線 鑄件，渣包共2.5磅 A380的比重為0.093磅/吋3 第一種：只測定V充=1550吋/秒 V=cd(768P/) 1/2 1550=0.5（768P/0。093）1/2 Al的cd=0.5P=1165磅/吋2 (作圖如下) 當(dāng)內(nèi)澆口面積為0.3吋2時(shí)。Q=1550×0.3=465吋3/秒（由465和1165交點(diǎn)

38、得“0。3” 阻尼線。同理得其它各線）？！體積為2.5/0。093=26.88吋3 T充=26.88/465=0.057秒 P26 圖二十二 求阻尼曲線將阻尼曲線和PQ2圖相加求得Q值及V ，TAQVT0251021363V=200英尺以上太快0.2560020054A=0.250.4在“窗口”內(nèi)0.3660182490.35700167460.4730148440.4576012643澆口太大第二種：若測定 V充。 P 求cd。求得阻尼曲線。可以知道你們企業(yè)的各臺機(jī)床上。在某一澆口能夠達(dá)到的V充 。 Q充 。*用鑄件重量.體積。除以 選的t充 或求的t充 得Q充。按

39、本企業(yè)的情況選設(shè)備。由 P_Q 圖的 Q充。就可選定一些澆口面積A（適當(dāng)調(diào)整到。“窗口”）。最后制定A。V充 。 t充。和 Q充。 隨后求取澆道形式和流向角等。 *t充 =0.03H(TlgTsF)÷/ (TlgTm)Tlg澆注溫度。 Ts固相線 Tm模溫 H鑄件平均壁厚F合金固化率。 1040%（壓鑄）。 6080%（液態(tài)模鍛）。 80100%（半固態(tài)） P27定型溫度LT1模溫300壓鑄件剛出型時(shí)的尺寸（毫米）。L T2模溫140壓鑄件剛出型時(shí)的尺寸（毫米）。T1模溫300剛出型時(shí)的壓鑄件溫度。 (本試驗(yàn)為350)T2模溫140剛出型時(shí)的壓鑄件溫度。 (本試驗(yàn)為230)Lt1壓鑄

40、件由T1降到室溫后的尺寸（毫米）Lt2壓鑄件由T2降到室溫后的尺寸（毫米）1鋁合金的線膨脹系數(shù)0.2×10-4 / LT1 - Lt1(T1 20) ×L×1 （應(yīng)當(dāng)是Lt1）。LT2 - Lt2(T2 20) ×L×1 （應(yīng)當(dāng)是Lt2）。（LT1 LT2）) - （Lt1- Lt2 ）(T1 T2) ×L×1 -（3）L=139。28毫米（2000根試樣常溫均方根值）（Lt1- Lt2 ）=L 鑄件常溫下尺寸差(本試驗(yàn)為0。16毫米)T1 T2 =T出 鑄件剛出型時(shí)溫度差（350-230） （LT1 LT2）)=0.494

41、 0。22（實(shí)測兩種模具溫度下型腔尺寸的差） L=L定 L =(T定-20) ×L 定×0.2×10-4 L 定定型溫度時(shí)的尺寸。即加熱模具的型腔尺寸（L定 L）×104T定= + 20 L 小T定大 L定×0.2所以生產(chǎn)中，知道加熱模具的型腔尺寸L 定。鑄件常溫下的尺寸L。即可求得定型溫度T定。 （薄壁件鑄件定型溫度T定不變）正態(tài)分布線看薄膜圖 流體力學(xué) 動(dòng)力粘度（絕對粘度）=Ae×PE/KbT （=ac/(tC)2用在油上）運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)（公尺2秒）=10000斯（公分2秒）=/ 絕對粘度系數(shù)=（單位oE恩格列爾度) 密度106=oE7.61-1/E 當(dāng)oE10時(shí) 106=oE7.6 P28 壓力和粘度 p=o ebp P(壓力) b(壓力系數(shù))一般液壓油為0.0020.003 P 當(dāng)P=50Mp p e（2.71）倍 P充不可太高。常用公式：P=（1+0。001 P） 當(dāng)P=50Mp P1.5倍 P充不可太高。壓力和體積 PV 減少的體積V=V P V V（體積壓縮系數(shù)） 一般液壓油為V =0。000062( 很小) 十萬分之六潘文 Mg 630>340線收縮2.22%