壓鑄過(guò)程原理及壓鑄工藝參數(shù)確定-課件

第2講壓鑄過(guò)程原理

及壓鑄工藝第2講壓鑄過(guò)程原理

及壓鑄工藝1引言壓鑄機(jī)、壓鑄模具及壓鑄合金是壓鑄生產(chǎn)的三大要素。但要生產(chǎn)出合格壓鑄件，沒(méi)有正確的壓鑄工藝是不可能的。壓鑄工藝規(guī)定三大要素的工作方式。換言之，如果壓鑄機(jī)、壓鑄模具及壓鑄合金是壓鑄生產(chǎn)的硬件，那么壓鑄工藝就是壓鑄生產(chǎn)的軟件。引言壓鑄機(jī)、壓鑄模具及壓鑄合金是壓鑄生產(chǎn)的三大要素。22.1壓射過(guò)程與壓射過(guò)程曲線壓力和速度是壓射過(guò)程的兩個(gè)重要參數(shù)。記錄壓射過(guò)程中壓力和速度動(dòng)態(tài)特性的曲線，稱為壓射過(guò)程曲線。冷室壓鑄（1）小型壓鑄機(jī)三級(jí)壓射，即為兩級(jí)速度，一級(jí)增壓。（2）中大型壓鑄機(jī)雙回路控制的四級(jí)壓射系統(tǒng)，即慢壓射、一級(jí)快壓射（也較慢）、二級(jí)快壓射、增壓。熱室壓鑄，主要以兩個(gè)階段壓射為主（一速升液和二速填充）。2.1壓射過(guò)程與壓射過(guò)程曲線壓力和速度是壓射過(guò)程的兩個(gè)重要3一、壓射過(guò)程壓鑄機(jī)的壓射過(guò)程從壓射沖頭開始移動(dòng)至型腔充滿保壓（熱室壓鑄機(jī)），或者至增壓結(jié)束（冷室壓鑄機(jī)）為止。壓射過(guò)程中，隨著壓射沖頭的位移，速度和壓力都是按設(shè)定的模式變化。一、壓射過(guò)程4壓鑄過(guò)程原理及壓鑄工藝參數(shù)確定-課件5階段進(jìn)程描述I起始位置：從壓射沖頭起始位置至越過(guò)澆料口位置參數(shù)：壓射速度v1（沖頭），壓射壓力p1（動(dòng)態(tài)）特征：低壓低速，運(yùn)行平穩(wěn)說(shuō)明：低速推進(jìn)，防止金屬液從澆料口溢出，有利于氣體排出。壓力主要用于克服系統(tǒng)摩擦阻力，只有小部分用于推動(dòng)金屬液II起始位置：從壓射沖頭越過(guò)澆料口位置至金屬液充滿至內(nèi)澆口處參數(shù)：壓射速度v2，壓射壓力p2（動(dòng)態(tài)）特征：壓力增大，壓射沖頭速度加快說(shuō)明：壓射沖頭通過(guò)澆料口，壓射壓力提高，壓射沖頭速度加快，金屬液充滿壓室至澆注系統(tǒng)。該階段應(yīng)注意防止卷氣，并盡量避免金屬液提前進(jìn)入型腔III起始位置：從金屬液充滿內(nèi)澆口處至型腔完成充滿參數(shù)：壓射速度v3，壓射壓力p3（動(dòng)態(tài)）特征：壓射壓力再次升高，壓射速度略有下降，充型速度最快說(shuō)明：金屬液流經(jīng)內(nèi)澆口充填型腔。由于內(nèi)澆口處截面積大幅縮小，流動(dòng)阻力劇增，壓射速度略有下降，但此時(shí)充型速度最快。要保持足夠的充型速度，需更高的壓射壓力，用于克服澆注系統(tǒng)主要是內(nèi)澆口處的流動(dòng)阻力。IV起始位置：充型結(jié)束參數(shù)：壓射速度迅速減至零，增壓壓力p4建立特征：壓射沖頭停止運(yùn)動(dòng)，壓力劇增，達(dá)到全過(guò)程的最高值說(shuō)明：金屬液完成充滿型腔。增壓壓力對(duì)凝固中的金屬液進(jìn)行壓實(shí)，壓射沖頭可能稍有前移。金屬液凝固后，增壓壓力撤除，壓射過(guò)程結(jié)束。通過(guò)增壓使壓鑄件密度增加，獲得清晰壓鑄件階段進(jìn)程描述I起始位置：從壓射沖頭起始位置至越過(guò)澆料口位置I6說(shuō)明：壓射階段的劃分來(lái)源于長(zhǎng)期的壓鑄實(shí)踐，但并非必須完全遵循，根據(jù)壓鑄件及壓鑄工藝的具體狀況設(shè)定。發(fā)展歷程：不變化-二階段-三階段（或四階段）最新進(jìn)展：突破了傳統(tǒng)的三階段壓射，可以根據(jù)工藝需要，多點(diǎn)設(shè)置速度和壓力，可以非常靈活地設(shè)定壓射過(guò)程；某些壓鑄機(jī)還具備壓射沖頭運(yùn)動(dòng)優(yōu)化程序，根據(jù)壓室參數(shù)、金屬液充滿度等參數(shù)，計(jì)算最佳壓射模式，減少卷氣現(xiàn)象。壓射模式應(yīng)根據(jù)壓鑄件及壓鑄工藝的具體狀況設(shè)定，并非采用哪一種固定模式。說(shuō)明：壓射階段的劃分來(lái)源于長(zhǎng)期的壓鑄實(shí)踐，但并非必須完全遵循7二、壓射過(guò)程曲線—壓射過(guò)程分析的重要線圖1、壓射階段理論上，壓射壓力與壓射速度的平方成正比，一定的速度對(duì)應(yīng)一定的壓力，或者說(shuō)使用一定壓力才能達(dá)到一定的速度壓射曲線中的上升斜線，表示壓力和速度處于上升之中，起始點(diǎn)為速度或壓力的切換點(diǎn)壓射曲線中的平臺(tái)，表明該階段的速度和壓力沒(méi)有變化，一個(gè)穩(wěn)定的平臺(tái)可以理解為一個(gè)階段（冷室壓鑄出現(xiàn)三個(gè)壓射階段I、II、III）在IV階段（增壓階段），壓力迅速上升出現(xiàn)高壓平臺(tái)，但速度值迅速降為零，這是增壓階段的特征，表明充型結(jié)束，增壓形成。二、壓射過(guò)程曲線—壓射過(guò)程分析的重要線圖8二、壓射過(guò)程曲線2、壓力和速度值正常情況下，壓力值和速度值相對(duì)應(yīng)如果曲線異常，出現(xiàn)壓力過(guò)高而速度偏低，表明壓射系統(tǒng)可能出現(xiàn)問(wèn)題，如壓射沖頭阻滯、澆道堵塞，或液壓管路問(wèn)題等如果壓力曲線偏低，速度無(wú)法上升，表明壓力沒(méi)有建立，應(yīng)檢查壓力設(shè)置是否合適或是存在泄壓之處二、壓射過(guò)程曲線9二、壓射過(guò)程曲線3、壓力和速度切換狀況各階段的切換起始點(diǎn)至結(jié)束點(diǎn)，或者說(shuō)切換處曲線斜率，反映了從低速切換至高速，或從低壓切換至高壓的響應(yīng)速度。切換時(shí)速度和壓力應(yīng)該同步響應(yīng)為佳，以反應(yīng)迅速為佳。二、壓射過(guò)程曲線10二、壓射過(guò)程曲線4、建壓時(shí)間建壓時(shí)間表示增壓壓力的響應(yīng)速度，建壓時(shí)間是反映壓鑄機(jī)性能的重要指標(biāo)。增壓壓力必須在金屬凝固之前建立，否則將大大影響增壓效果。理論上講，建壓時(shí)間越短越好，可以在金屬液凝固之前對(duì)其進(jìn)行高壓壓實(shí)，有效減少內(nèi)部缺陷，增加壓鑄件的致命性。目前先進(jìn)壓鑄機(jī)的建壓時(shí)間已達(dá)10ms以下。二、壓射過(guò)程曲線11二、壓射過(guò)程曲線5、壓力峰值壓力峰值指的是快壓射結(jié)束時(shí)（充型結(jié)束），迅速增壓形成的壓力沖擊或水錘現(xiàn)象。在第III階段結(jié)束后，壓射沖頭運(yùn)動(dòng)突然停止及壓力快速切換，造成了壓力瞬間升高，并伴有壓力振蕩現(xiàn)象。壓力峰值雖是瞬態(tài)行為，但對(duì)壓鑄工藝非常不利。壓力峰值可以引起脹形，造成泄壓，影響壓鑄件成形質(zhì)量，使壓鑄產(chǎn)生飛邊、毛刺等?，F(xiàn)代壓鑄機(jī)都把消除壓力峰值作為一項(xiàng)重要內(nèi)容。目前許多壓鑄機(jī)增加了反壓措施，使壓射沖頭在充型結(jié)束前瞬間減速，從而大大減輕了水錘現(xiàn)象，縮小了壓力峰值。二、壓射過(guò)程曲線122.2壓鑄工藝參數(shù)及其確定方法一、壓鑄壓力壓鑄壓力是壓鑄工藝的基本特征，金屬液的充型和壓實(shí)都是在壓力作用下完成的，分為動(dòng)態(tài)壓射力和增壓壓射力。壓鑄過(guò)程中的壓力是由壓鑄機(jī)的壓射機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的壓射機(jī)構(gòu)通過(guò)工作液體將壓力傳遞給壓射活塞然后由壓射活塞經(jīng)壓射沖頭施加于壓室內(nèi)的金屬液上2.2壓鑄工藝參數(shù)及其確定方法一、壓鑄壓力13一、壓鑄壓力（兩種表現(xiàn)形式）1、壓射力：來(lái)源于高壓泵，通過(guò)壓射沖頭對(duì)金屬液施加壓力，施加壓力的大小用比壓表示。2、壓射比壓：指壓射過(guò)程中，壓室內(nèi)單位面積上金屬液所受到的靜壓力式中P——壓射比壓（MPa）；F——壓射力（N）；A——壓射沖頭截面積（近似等于壓室截面積）（mm2）；D——壓室直徑（mm）。2.2壓鑄工藝參數(shù)及其確定方法一、壓鑄壓力（兩種表現(xiàn)形式）式中P——壓射比壓（MPa）14一、壓鑄壓力3、壓射比壓的取值范圍冷室壓鑄機(jī)的動(dòng)態(tài)壓射比壓一般在30～90MPa之間，增壓壓射比壓一般在50～300MPa之間熱室壓鑄機(jī)提供的壓射比壓可達(dá)到20～50MPa使用壓鑄機(jī)提供的最小壓射沖頭才能得到最大壓射比壓一、壓鑄壓力15機(jī)器噸位/kN30005000800012000動(dòng)態(tài)壓射力/kN140210300480增壓壓射力/kN3505507201120壓射沖頭直徑/mm4080601007012080140動(dòng)態(tài)壓射比壓/MPa11127742678269531增壓壓射比壓/MPa27869194701876422372表1部分壓鑄機(jī)的壓射力及壓射沖頭尺寸與壓射比壓的關(guān)系機(jī)器噸位/kN30005000800012000動(dòng)態(tài)壓射力/16一、壓鑄壓力4、選擇合理的壓射比壓一、壓鑄壓力17比壓也可以根據(jù)壓鑄件的某一特征進(jìn)行選取，表2列出了冷室壓鑄推薦的壓射比壓參考值。在快壓射階段，一般優(yōu)先壓射速度調(diào)整，動(dòng)態(tài)比壓隨之確定。合金一般壓鑄件耐壓壓鑄件大平面薄壁件/表面質(zhì)量要求高受力壓鑄件鋅合金3030～4040～60鋁合金30～4080～10040～6040～80鎂合金30～4060～10040～6040～80表2冷室壓鑄推薦的壓射比壓（增壓參考值）（單位：MPa）

比壓也可以根據(jù)壓鑄件的某一特征進(jìn)行選取，表2列出了冷室壓鑄推18二、壓鑄速度壓射速度：是壓射沖頭推動(dòng)金屬液移動(dòng)的速度，也成為沖頭速度。充型速度：金屬液通過(guò)內(nèi)澆口進(jìn)入型腔的速度，也稱為內(nèi)澆口速度。二、壓鑄速度壓射速度：是壓射沖頭推動(dòng)金屬液移動(dòng)的速度，也成為191、沖頭速度在壓射起始階段，或低速壓射階段，金屬液尚未達(dá)到內(nèi)澆口，所以只考慮沖頭速度。在這一階段，沖頭速度一般都控制在0.1～0.4m/s之間。冷室壓鑄金屬液的充滿度高，沖頭速度可取低些。一般技術(shù)資料中給出的壓射速度推薦范圍都很寬，應(yīng)權(quán)衡各種因素選取，冷室壓鑄機(jī)最大壓射速度可達(dá)10m/s.二、壓鑄速度沖頭速度過(guò)高時(shí)液態(tài)金屬的波面1、沖頭速度二、壓鑄速度沖頭速度過(guò)高時(shí)液態(tài)金屬的波面20二、壓鑄速度2、充型速度高速壓射階段，金屬液充填型腔。充型速度對(duì)金屬液的充型模式及壓鑄件成型具有重要作用，在選擇時(shí)必須十分小心。充型速度過(guò)高容易引起紊流、卷氣、氧化及粘模等現(xiàn)象，還會(huì)加速模具的磨損。在保證壓鑄件質(zhì)量的前提下，充型速度應(yīng)盡量選低。充型速度與壓射壓力相關(guān)，相同的壓鑄條件下，要達(dá)到高的充型速度，需要的壓射力大。二、壓鑄速度2、充型速度21二、壓鑄速度平均壁厚/mm1.02.03.04.05.06.07.08.0充型速度/（m/s）46～5542～5038～4634～4232～4030～3728～3426～32表4基于壓鑄件壁厚的冷室壓鑄充型速度合金種類鋁合金鋅合金鎂合金銅合金充型速度/（m/s）20～6030～5040～9020～50表3不同合金種類常用的冷室壓鑄充型速度二、壓鑄速度平均壁厚/mm1.02.03.04.05.06.22二、壓鑄速度3、充型速度和沖頭速度的關(guān)系在冷室壓鑄機(jī)中，壓室、澆道和壓鑄模型腔相連，成為一個(gè)密閉系統(tǒng)，因而它們之間具有連續(xù)方程的關(guān)系，即因此，充型速度確定后，根據(jù)內(nèi)澆口和壓射沖頭面積核算沖頭速度。二、壓鑄速度3、充型速度和沖頭速度的關(guān)系因此，充型速度確定后23二、壓鑄速度4、速度切換位置A．給湯完了狀態(tài)壓射時(shí)間內(nèi)，溶湯安定后，開始?jí)荷銪．低速壓射，壓室充填設(shè)定防止空氣卷入的速度注意無(wú)溶湯飛濺，沖頭的卡住等的影響。C．低速壓射，澆道充填多段壓射的機(jī)器另外可以設(shè)定，一般情況下，以加速度的勻加速進(jìn)行設(shè)定。D．高速切換位置一般來(lái)說(shuō)以溶湯到達(dá)澆口的位置為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)產(chǎn)品前后調(diào)整切換位置來(lái)決定最佳的位置?！鶑娜軠竭_(dá)澆口位置作為高速切換位置是最基本的二、壓鑄速度4、速度切換位置A．給湯完了狀態(tài)B．低速壓射，壓24E．減速位置產(chǎn)品充填完了后，在集渣包充填完了之前進(jìn)行有效減速的決定，設(shè)定后短射必然會(huì)有，但必須對(duì)產(chǎn)品的影響加以確認(rèn)。F．增壓位置增壓為充填完了開始增壓，切換位置一般在充填完了的前20mm左右設(shè)定?！徽撃囊粋€(gè)切換要點(diǎn)，都要計(jì)算機(jī)器、電氣工作時(shí)間的延遲，比計(jì)算值之前10～15mm左右進(jìn)行設(shè)定。E．減速位置F．增壓位置※不論哪一個(gè)切換要點(diǎn)，都要計(jì)算機(jī)器、25二、壓鑄速度5、高速壓射行程二、壓鑄速度5、高速壓射行程26二、壓鑄速度6、根據(jù)水力學(xué)原理，充型速度與壓射比壓的關(guān)系二、壓鑄速度6、根據(jù)水力學(xué)原理，充型速度與壓射比壓的關(guān)系27二、壓鑄速度7、影響充填速度的因素影響充填速度的因素有三個(gè)，即壓射速度、壓射比壓和內(nèi)澆口截面積。因此，生產(chǎn)中通常采用的調(diào)整充填速度的方法是：調(diào)整壓射速度、改變壓射壓力、調(diào)整內(nèi)澆口的截面積。二、壓鑄速度7、影響充填速度的因素28三、時(shí)間壓鑄工藝中的時(shí)間參數(shù)包括充型時(shí)間、持壓時(shí)間和留模時(shí)間三個(gè)部分。1、充型時(shí)間：金屬液開始進(jìn)入型腔至型腔充滿所需時(shí)間，可按下式估算：三、時(shí)間壓鑄工藝中的時(shí)間參數(shù)包括充型時(shí)間、持壓時(shí)間和留模時(shí)間29三、時(shí)間1、充型時(shí)間：經(jīng)驗(yàn)推薦見(jiàn)下表三、時(shí)間1、充型時(shí)間：經(jīng)驗(yàn)推薦見(jiàn)下表30平均壁厚/mm充型時(shí)間/s平均壁厚/mm充型時(shí)間/s1.50.01～0.033.00.05～0.101.80.02～0.043.80.05～0.122.00.02～0.065.00.06～0.202.30.03～0.076.40.08～0.302.50.04～0.09平均壁厚/mm充型時(shí)間/s平均壁厚/mm充型時(shí)間/s1.5031三、時(shí)間2、增壓建壓時(shí)間：指充型（快壓射）結(jié)束至增壓壓力形成所需的時(shí)間。建壓時(shí)間越短越好，取決于型腔中金屬液的凝固時(shí)間凝固時(shí)間長(zhǎng)的合金，增壓建壓時(shí)間可長(zhǎng)些，但必須在澆口凝固之前達(dá)到增壓比壓但建壓時(shí)間由壓鑄機(jī)壓射系統(tǒng)性能決定，不能任意調(diào)節(jié)。目前最先進(jìn)壓鑄機(jī)的建壓時(shí)間已達(dá)到10ms以內(nèi)。三、時(shí)間2、增壓建壓時(shí)間：指充型（快壓射）結(jié)束至增壓壓力形成32三、時(shí)間3、持壓時(shí)間：指金屬液充滿型腔后，壓射系統(tǒng)繼續(xù)保持壓力的時(shí)間持壓的目的是保證金屬液在整個(gè)凝固期間都處于高壓之下，達(dá)到緊實(shí)壓鑄件的目的。持壓時(shí)間應(yīng)比金屬液在型腔內(nèi)的凝固時(shí)間長(zhǎng)。表5基于壓鑄件壁厚的持壓時(shí)間推薦值三、時(shí)間3、持壓時(shí)間：指金屬液充滿型腔后，壓射系統(tǒng)繼續(xù)保持壓33三、時(shí)間4、留模時(shí)間：從持壓終了至開模頂出壓鑄件的時(shí)間段留模的目的是使壓鑄件在型腔中冷卻到一定溫度，形成一定強(qiáng)度，避免開模頂出時(shí)壓鑄件變形、開裂。留模時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，壓鑄件的冷卻及收縮幅度大，包緊力增大，會(huì)導(dǎo)致頂出困難。在以下情況時(shí)，留模時(shí)間可取短些：合金的收縮大、高溫強(qiáng)度較高；薄壁件、結(jié)構(gòu)復(fù)雜；壓鑄模具熱容量大、冷卻能力強(qiáng)。三、時(shí)間4、留模時(shí)間：從持壓終了至開模頂出壓鑄件的時(shí)間段34四、溫度溫度是壓鑄工藝中的熱因素，主要涉及金屬液的澆注溫度和壓鑄模具溫度。1、澆注溫度：指金屬液進(jìn)入澆注系統(tǒng)或型腔時(shí)的溫度，一般用保溫爐內(nèi)的金屬液溫度表示。澆注溫度應(yīng)高于合金液相線溫度300C左右，以彌補(bǔ)合金液在澆注過(guò)程中及在壓室停留期間的熱損失，以保證金屬液在充型時(shí)仍有良好的流動(dòng)性。四、溫度溫度是壓鑄工藝中的熱因素，主要涉及金屬液的澆注溫度和35表6常用壓鑄合金的推薦澆注溫度表6常用壓鑄合金的推薦澆注溫度36四、溫度2、壓鑄模具工作溫度壓鑄模具溫度對(duì)壓鑄件質(zhì)量、尺寸精度及壓鑄模具壽命都有影響。溫度過(guò)高，容易導(dǎo)致粘模、壓鑄件頂出變形、壓鑄模具活動(dòng)部件卡死、開模時(shí)間延長(zhǎng)等。壓鑄模具溫度控制在澆注溫度的1/3左右，薄壁、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓鑄件可適當(dāng)調(diào)高。壓鑄模預(yù)熱一般多用煤氣、噴燈、電器或感應(yīng)加熱。國(guó)外在壓鑄生產(chǎn)中大量采用模溫機(jī)，不但提高壓鑄模具壽命，還可以穩(wěn)定生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)壓鑄件。四、溫度2、壓鑄模具工作溫度37各種壓鑄合金的模具工作溫度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表各種壓鑄合金的模具工作溫度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表382.3壓鑄用涂料（P44）一、涂料作用（1）高溫時(shí)保持良好的潤(rùn)滑性。在壓鑄件與模具之間形成隔離層及潤(rùn)滑膜，保持熔融金屬的流動(dòng)性，改善合金的成形性能，美化壓鑄件外觀。（2）所形成的潤(rùn)滑膜竄入到模具的活動(dòng)部位，減少壓鑄件與成形零件間的摩擦，使構(gòu)件動(dòng)作靈活，壓鑄件脫模順暢，尺寸穩(wěn)定，并減少零件的磨損，相應(yīng)地提高模具壽命。（3）通過(guò)水分的蒸發(fā)，局部冷卻模具，使其在生產(chǎn)過(guò)程中減少熱疲勞應(yīng)力。（4）在噴涂過(guò)程中清除碎屑，減少?gòu)U品，操作流暢，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。2.3壓鑄用涂料（P44）一、涂料作用392.3壓鑄用涂料二、對(duì)壓鑄涂料的總體要求（1）高溫時(shí)，能保持良好的潤(rùn)滑性能。（2）揮發(fā)點(diǎn)低，在100～1500C時(shí)，稀釋劑能很快地?fù)]發(fā)。（3）對(duì)模具及壓鑄件材料沒(méi)有腐蝕作用。（4）性能穩(wěn)定，在空氣中不會(huì)因稀釋劑很快揮發(fā)而變濃。（5）無(wú)特殊味道，在高溫時(shí)不析出或分解出有害氣體，也不留有殘余物質(zhì)。（6）配制工藝簡(jiǎn)單，來(lái)源豐富，價(jià)格低廉。2.3壓鑄用涂料二、對(duì)壓鑄涂料的總體要求402.3壓鑄用涂料三、涂料的種類和使用國(guó)內(nèi)外普遍采用水基涂料——激冷效果好，清潔、安全、便宜2.3壓鑄用涂料三、涂料的種類和使用412.4壓鑄件的整修和處理（P45）一、壓鑄件的清理、整形和修補(bǔ)1、壓鑄件的清理——澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)的金屬物、飛邊及毛刺2、壓鑄件的校正——留有殘余應(yīng)力而引起變形，需熱校正或冷校正3、壓鑄件的修補(bǔ)和浸漬處理——焊補(bǔ)和嵌補(bǔ)——密封劑滲入壓鑄件的縫隙（氣孔、針孔等）二、壓鑄件的后處理和表面處理1、壓鑄件的后處理——不宜淬火，需進(jìn)行退火或時(shí)效處理2、表面處理——加強(qiáng)鑄件表面耐蝕性和增加美觀度，電鍍、噴漆，等2.4壓鑄件的整修和處理（P45）一、壓鑄件的清理、整形和42壓鑄過(guò)程原理及壓鑄工藝參數(shù)確定-課件43第2講壓鑄過(guò)程原理

及壓鑄工藝第2講壓鑄過(guò)程原理

及壓鑄工藝44引言壓鑄機(jī)、壓鑄模具及壓鑄合金是壓鑄生產(chǎn)的三大要素。但要生產(chǎn)出合格壓鑄件，沒(méi)有正確的壓鑄工藝是不可能的。壓鑄工藝規(guī)定三大要素的工作方式。換言之，如果壓鑄機(jī)、壓鑄模具及壓鑄合金是壓鑄生產(chǎn)的硬件，那么壓鑄工藝就是壓鑄生產(chǎn)的軟件。引言壓鑄機(jī)、壓鑄模具及壓鑄合金是壓鑄生產(chǎn)的三大要素。452.1壓射過(guò)程與壓射過(guò)程曲線壓力和速度是壓射過(guò)程的兩個(gè)重要參數(shù)。記錄壓射過(guò)程中壓力和速度動(dòng)態(tài)特性的曲線，稱為壓射過(guò)程曲線。冷室壓鑄（1）小型壓鑄機(jī)三級(jí)壓射，即為兩級(jí)速度，一級(jí)增壓。（2）中大型壓鑄機(jī)雙回路控制的四級(jí)壓射系統(tǒng)，即慢壓射、一級(jí)快壓射（也較慢）、二級(jí)快壓射、增壓。熱室壓鑄，主要以兩個(gè)階段壓射為主（一速升液和二速填充）。2.1壓射過(guò)程與壓射過(guò)程曲線壓力和速度是壓射過(guò)程的兩個(gè)重要46一、壓射過(guò)程壓鑄機(jī)的壓射過(guò)程從壓射沖頭開始移動(dòng)至型腔充滿保壓（熱室壓鑄機(jī)），或者至增壓結(jié)束（冷室壓鑄機(jī)）為止。壓射過(guò)程中，隨著壓射沖頭的位移，速度和壓力都是按設(shè)定的模式變化。一、壓射過(guò)程47壓鑄過(guò)程原理及壓鑄工藝參數(shù)確定-課件48階段進(jìn)程描述I起始位置：從壓射沖頭起始位置至越過(guò)澆料口位置參數(shù)：壓射速度v1（沖頭），壓射壓力p1（動(dòng)態(tài)）特征：低壓低速，運(yùn)行平穩(wěn)說(shuō)明：低速推進(jìn)，防止金屬液從澆料口溢出，有利于氣體排出。壓力主要用于克服系統(tǒng)摩擦阻力，只有小部分用于推動(dòng)金屬液II起始位置：從壓射沖頭越過(guò)澆料口位置至金屬液充滿至內(nèi)澆口處參數(shù)：壓射速度v2，壓射壓力p2（動(dòng)態(tài)）特征：壓力增大，壓射沖頭速度加快說(shuō)明：壓射沖頭通過(guò)澆料口，壓射壓力提高，壓射沖頭速度加快，金屬液充滿壓室至澆注系統(tǒng)。該階段應(yīng)注意防止卷氣，并盡量避免金屬液提前進(jìn)入型腔III起始位置：從金屬液充滿內(nèi)澆口處至型腔完成充滿參數(shù)：壓射速度v3，壓射壓力p3（動(dòng)態(tài)）特征：壓射壓力再次升高，壓射速度略有下降，充型速度最快說(shuō)明：金屬液流經(jīng)內(nèi)澆口充填型腔。由于內(nèi)澆口處截面積大幅縮小，流動(dòng)阻力劇增，壓射速度略有下降，但此時(shí)充型速度最快。要保持足夠的充型速度，需更高的壓射壓力，用于克服澆注系統(tǒng)主要是內(nèi)澆口處的流動(dòng)阻力。IV起始位置：充型結(jié)束參數(shù)：壓射速度迅速減至零，增壓壓力p4建立特征：壓射沖頭停止運(yùn)動(dòng)，壓力劇增，達(dá)到全過(guò)程的最高值說(shuō)明：金屬液完成充滿型腔。增壓壓力對(duì)凝固中的金屬液進(jìn)行壓實(shí)，壓射沖頭可能稍有前移。金屬液凝固后，增壓壓力撤除，壓射過(guò)程結(jié)束。通過(guò)增壓使壓鑄件密度增加，獲得清晰壓鑄件階段進(jìn)程描述I起始位置：從壓射沖頭起始位置至越過(guò)澆料口位置I49說(shuō)明：壓射階段的劃分來(lái)源于長(zhǎng)期的壓鑄實(shí)踐，但并非必須完全遵循，根據(jù)壓鑄件及壓鑄工藝的具體狀況設(shè)定。發(fā)展歷程：不變化-二階段-三階段（或四階段）最新進(jìn)展：突破了傳統(tǒng)的三階段壓射，可以根據(jù)工藝需要，多點(diǎn)設(shè)置速度和壓力，可以非常靈活地設(shè)定壓射過(guò)程；某些壓鑄機(jī)還具備壓射沖頭運(yùn)動(dòng)優(yōu)化程序，根據(jù)壓室參數(shù)、金屬液充滿度等參數(shù)，計(jì)算最佳壓射模式，減少卷氣現(xiàn)象。壓射模式應(yīng)根據(jù)壓鑄件及壓鑄工藝的具體狀況設(shè)定，并非采用哪一種固定模式。說(shuō)明：壓射階段的劃分來(lái)源于長(zhǎng)期的壓鑄實(shí)踐，但并非必須完全遵循50二、壓射過(guò)程曲線—壓射過(guò)程分析的重要線圖1、壓射階段理論上，壓射壓力與壓射速度的平方成正比，一定的速度對(duì)應(yīng)一定的壓力，或者說(shuō)使用一定壓力才能達(dá)到一定的速度壓射曲線中的上升斜線，表示壓力和速度處于上升之中，起始點(diǎn)為速度或壓力的切換點(diǎn)壓射曲線中的平臺(tái)，表明該階段的速度和壓力沒(méi)有變化，一個(gè)穩(wěn)定的平臺(tái)可以理解為一個(gè)階段（冷室壓鑄出現(xiàn)三個(gè)壓射階段I、II、III）在IV階段（增壓階段），壓力迅速上升出現(xiàn)高壓平臺(tái)，但速度值迅速降為零，這是增壓階段的特征，表明充型結(jié)束，增壓形成。二、壓射過(guò)程曲線—壓射過(guò)程分析的重要線圖51二、壓射過(guò)程曲線2、壓力和速度值正常情況下，壓力值和速度值相對(duì)應(yīng)如果曲線異常，出現(xiàn)壓力過(guò)高而速度偏低，表明壓射系統(tǒng)可能出現(xiàn)問(wèn)題，如壓射沖頭阻滯、澆道堵塞，或液壓管路問(wèn)題等如果壓力曲線偏低，速度無(wú)法上升，表明壓力沒(méi)有建立，應(yīng)檢查壓力設(shè)置是否合適或是存在泄壓之處二、壓射過(guò)程曲線52二、壓射過(guò)程曲線3、壓力和速度切換狀況各階段的切換起始點(diǎn)至結(jié)束點(diǎn)，或者說(shuō)切換處曲線斜率，反映了從低速切換至高速，或從低壓切換至高壓的響應(yīng)速度。切換時(shí)速度和壓力應(yīng)該同步響應(yīng)為佳，以反應(yīng)迅速為佳。二、壓射過(guò)程曲線53二、壓射過(guò)程曲線4、建壓時(shí)間建壓時(shí)間表示增壓壓力的響應(yīng)速度，建壓時(shí)間是反映壓鑄機(jī)性能的重要指標(biāo)。增壓壓力必須在金屬凝固之前建立，否則將大大影響增壓效果。理論上講，建壓時(shí)間越短越好，可以在金屬液凝固之前對(duì)其進(jìn)行高壓壓實(shí)，有效減少內(nèi)部缺陷，增加壓鑄件的致命性。目前先進(jìn)壓鑄機(jī)的建壓時(shí)間已達(dá)10ms以下。二、壓射過(guò)程曲線54二、壓射過(guò)程曲線5、壓力峰值壓力峰值指的是快壓射結(jié)束時(shí)（充型結(jié)束），迅速增壓形成的壓力沖擊或水錘現(xiàn)象。在第III階段結(jié)束后，壓射沖頭運(yùn)動(dòng)突然停止及壓力快速切換，造成了壓力瞬間升高，并伴有壓力振蕩現(xiàn)象。壓力峰值雖是瞬態(tài)行為，但對(duì)壓鑄工藝非常不利。壓力峰值可以引起脹形，造成泄壓，影響壓鑄件成形質(zhì)量，使壓鑄產(chǎn)生飛邊、毛刺等。現(xiàn)代壓鑄機(jī)都把消除壓力峰值作為一項(xiàng)重要內(nèi)容。目前許多壓鑄機(jī)增加了反壓措施，使壓射沖頭在充型結(jié)束前瞬間減速，從而大大減輕了水錘現(xiàn)象，縮小了壓力峰值。二、壓射過(guò)程曲線552.2壓鑄工藝參數(shù)及其確定方法一、壓鑄壓力壓鑄壓力是壓鑄工藝的基本特征，金屬液的充型和壓實(shí)都是在壓力作用下完成的，分為動(dòng)態(tài)壓射力和增壓壓射力。壓鑄過(guò)程中的壓力是由壓鑄機(jī)的壓射機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的壓射機(jī)構(gòu)通過(guò)工作液體將壓力傳遞給壓射活塞然后由壓射活塞經(jīng)壓射沖頭施加于壓室內(nèi)的金屬液上2.2壓鑄工藝參數(shù)及其確定方法一、壓鑄壓力56一、壓鑄壓力（兩種表現(xiàn)形式）1、壓射力：來(lái)源于高壓泵，通過(guò)壓射沖頭對(duì)金屬液施加壓力，施加壓力的大小用比壓表示。2、壓射比壓：指壓射過(guò)程中，壓室內(nèi)單位面積上金屬液所受到的靜壓力式中P——壓射比壓（MPa）；F——壓射力（N）；A——壓射沖頭截面積（近似等于壓室截面積）（mm2）；D——壓室直徑（mm）。2.2壓鑄工藝參數(shù)及其確定方法一、壓鑄壓力（兩種表現(xiàn)形式）式中P——壓射比壓（MPa）57一、壓鑄壓力3、壓射比壓的取值范圍冷室壓鑄機(jī)的動(dòng)態(tài)壓射比壓一般在30～90MPa之間，增壓壓射比壓一般在50～300MPa之間熱室壓鑄機(jī)提供的壓射比壓可達(dá)到20～50MPa使用壓鑄機(jī)提供的最小壓射沖頭才能得到最大壓射比壓一、壓鑄壓力58機(jī)器噸位/kN30005000800012000動(dòng)態(tài)壓射力/kN140210300480增壓壓射力/kN3505507201120壓射沖頭直徑/mm4080601007012080140動(dòng)態(tài)壓射比壓/MPa11127742678269531增壓壓射比壓/MPa27869194701876422372表1部分壓鑄機(jī)的壓射力及壓射沖頭尺寸與壓射比壓的關(guān)系機(jī)器噸位/kN30005000800012000動(dòng)態(tài)壓射力/59一、壓鑄壓力4、選擇合理的壓射比壓一、壓鑄壓力60比壓也可以根據(jù)壓鑄件的某一特征進(jìn)行選取，表2列出了冷室壓鑄推薦的壓射比壓參考值。在快壓射階段，一般優(yōu)先壓射速度調(diào)整，動(dòng)態(tài)比壓隨之確定。合金一般壓鑄件耐壓壓鑄件大平面薄壁件/表面質(zhì)量要求高受力壓鑄件鋅合金3030～4040～60鋁合金30～4080～10040～6040～80鎂合金30～4060～10040～6040～80表2冷室壓鑄推薦的壓射比壓（增壓參考值）（單位：MPa）

比壓也可以根據(jù)壓鑄件的某一特征進(jìn)行選取，表2列出了冷室壓鑄推61二、壓鑄速度壓射速度：是壓射沖頭推動(dòng)金屬液移動(dòng)的速度，也成為沖頭速度。充型速度：金屬液通過(guò)內(nèi)澆口進(jìn)入型腔的速度，也稱為內(nèi)澆口速度。二、壓鑄速度壓射速度：是壓射沖頭推動(dòng)金屬液移動(dòng)的速度，也成為621、沖頭速度在壓射起始階段，或低速壓射階段，金屬液尚未達(dá)到內(nèi)澆口，所以只考慮沖頭速度。在這一階段，沖頭速度一般都控制在0.1～0.4m/s之間。冷室壓鑄金屬液的充滿度高，沖頭速度可取低些。一般技術(shù)資料中給出的壓射速度推薦范圍都很寬，應(yīng)權(quán)衡各種因素選取，冷室壓鑄機(jī)最大壓射速度可達(dá)10m/s.二、壓鑄速度沖頭速度過(guò)高時(shí)液態(tài)金屬的波面1、沖頭速度二、壓鑄速度沖頭速度過(guò)高時(shí)液態(tài)金屬的波面63二、壓鑄速度2、充型速度高速壓射階段，金屬液充填型腔。充型速度對(duì)金屬液的充型模式及壓鑄件成型具有重要作用，在選擇時(shí)必須十分小心。充型速度過(guò)高容易引起紊流、卷氣、氧化及粘模等現(xiàn)象，還會(huì)加速模具的磨損。在保證壓鑄件質(zhì)量的前提下，充型速度應(yīng)盡量選低。充型速度與壓射壓力相關(guān)，相同的壓鑄條件下，要達(dá)到高的充型速度，需要的壓射力大。二、壓鑄速度2、充型速度64二、壓鑄速度平均壁厚/mm1.02.03.04.05.06.07.08.0充型速度/（m/s）46～5542～5038～4634～4232～4030～3728～3426～32表4基于壓鑄件壁厚的冷室壓鑄充型速度合金種類鋁合金鋅合金鎂合金銅合金充型速度/（m/s）20～6030～5040～9020～50表3不同合金種類常用的冷室壓鑄充型速度二、壓鑄速度平均壁厚/mm1.02.03.04.05.06.65二、壓鑄速度3、充型速度和沖頭速度的關(guān)系在冷室壓鑄機(jī)中，壓室、澆道和壓鑄模型腔相連，成為一個(gè)密閉系統(tǒng)，因而它們之間具有連續(xù)方程的關(guān)系，即因此，充型速度確定后，根據(jù)內(nèi)澆口和壓射沖頭面積核算沖頭速度。二、壓鑄速度3、充型速度和沖頭速度的關(guān)系因此，充型速度確定后66二、壓鑄速度4、速度切換位置A．給湯完了狀態(tài)壓射時(shí)間內(nèi)，溶湯安定后，開始?jí)荷銪．低速壓射，壓室充填設(shè)定防止空氣卷入的速度注意無(wú)溶湯飛濺，沖頭的卡住等的影響。C．低速壓射，澆道充填多段壓射的機(jī)器另外可以設(shè)定，一般情況下，以加速度的勻加速進(jìn)行設(shè)定。D．高速切換位置一般來(lái)說(shuō)以溶湯到達(dá)澆口的位置為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)產(chǎn)品前后調(diào)整切換位置來(lái)決定最佳的位置?！鶑娜軠竭_(dá)澆口位置作為高速切換位置是最基本的二、壓鑄速度4、速度切換位置A．給湯完了狀態(tài)B．低速壓射，壓67E．減速位置產(chǎn)品充填完了后，在集渣包充填完了之前進(jìn)行有效減速的決定，設(shè)定后短射必然會(huì)有，但必須對(duì)產(chǎn)品的影響加以確認(rèn)。F．增壓位置增壓為充填完了開始增壓，切換位置一般在充填完了的前20mm左右設(shè)定?！徽撃囊粋€(gè)切換要點(diǎn)，都要計(jì)算機(jī)器、電氣工作時(shí)間的延遲，比計(jì)算值之前10～15mm左右進(jìn)行設(shè)定。E．減速位置F．增壓位置※不論哪一個(gè)切換要點(diǎn)，都要計(jì)算機(jī)器、68二、壓鑄速度5、高速壓射行程二、壓鑄速度5、高速壓射行程69二、壓鑄速度6、根據(jù)水力學(xué)原理，充型速度與壓射比壓的關(guān)系二、壓鑄速度6、根據(jù)水力學(xué)原理，充型速度與壓射比壓的關(guān)系70二、壓鑄速度7、影響充填速度的因素影響充填速度的因素有三個(gè)，即壓射速度、壓射比壓和內(nèi)澆口截面積。因此，生產(chǎn)中通常采用的調(diào)整充填速度的方法是：調(diào)整壓射速度、改變壓射壓力、調(diào)整內(nèi)澆口的截面積。二、壓鑄速度7、影響充填速度的因素71三、時(shí)間壓鑄工藝中的時(shí)間參數(shù)包括充型時(shí)間、持壓時(shí)間和留模時(shí)間三個(gè)部分。1、充型時(shí)間：金屬液開始進(jìn)入型腔至型腔充滿所需時(shí)間，可按下式估算：三、時(shí)間壓鑄工藝中的時(shí)間參數(shù)包括充型時(shí)間、持壓時(shí)間和留模時(shí)間72三、時(shí)間1、充型時(shí)間：經(jīng)驗(yàn)推薦見(jiàn)下表三、時(shí)間1、充型時(shí)間：經(jīng)驗(yàn)推薦見(jiàn)下表73平均壁厚/mm充型時(shí)間/s平均壁厚/mm充型時(shí)間/s1.50.01～0.033.00.05～0.101.80.02～0.043.80.05～0.122.00.02～0.065.00.06～0.202.30.03～0.076.40.08～0.302.50.04～0.09平均壁厚/mm充型時(shí)間/s平均壁厚/mm充型時(shí)間/s1.5074三、時(shí)間2、增壓建壓時(shí)間：指充型（快壓射）結(jié)束至增壓壓力形成所需的時(shí)間。建壓時(shí)間越短越好，取決于型腔中金屬液的凝固時(shí)間凝固時(shí)間長(zhǎng)的合金，增壓建壓時(shí)間可長(zhǎng)些，但必須在澆口凝固之前達(dá)到增壓比壓但建壓時(shí)間由壓鑄機(jī)壓射系統(tǒng)性能決定，不能任意調(diào)節(jié)。目前最先進(jìn)壓鑄機(jī)的建壓時(shí)間已達(dá)到10ms以內(nèi)。三、時(shí)間2、增壓建壓時(shí)間：指充型（快壓射）結(jié)束至增壓壓力形成75三、時(shí)間3、持壓時(shí)間：指金屬液充滿型腔后，壓射系統(tǒng)繼續(xù)保持壓力的時(shí)間持壓的目的是保證金屬液在整個(gè)凝固期間都處于高壓之下，達(dá)到緊實(shí)壓鑄件的目的。持壓時(shí)間應(yīng)比金屬液在型腔內(nèi)的凝固時(shí)間長(zhǎng)。表5基于壓鑄件壁厚的持壓時(shí)間推薦值三、時(shí)間3、持壓時(shí)間：指金屬液充滿型腔后，壓射系統(tǒng)繼續(xù)保持壓76三、時(shí)間4、留模時(shí)間：從持壓終了至開模頂出壓鑄件的時(shí)間段留模的目的是使壓鑄件在型腔中冷卻到一定溫度，形成一定