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压铸过程的合理工艺参数的选择是保证压铸件质量的核心,压铸机及压铸模具正确合理的调节是保证
工艺参数的关键。本文以压铸过程和物理学原理出发,讨论与压铸机及压铸模具相关的运动过程的数学关系,揭示压铸工艺参数的本质。
1 压铸过程
压铸过程的压射冲头运动过程可应用力学原理进行数学描述,并且对工艺控制参数进行定量控制,以保证液态金属的流动、凝固、热交换按设定方式进行,从而实现对压铸件质量的保证。在压射系统驱动下,压射冲头的运动过程可分为三级压射:
第一级压射,即慢压射阶段。压射冲头首先以较慢的速度向前运动,将压室内的空气排出,其行程极限
范围为:
χ1 ≤χhg ≤χ2 (1)
χhg为第一级压射结束、开始第二级压射的转换点,可以认为χhg在冲头将压室内液态金属推到压室,完全充满χ1 和内浇口处χ2 之间,则:
χ1 = L -Vm/Agk= L (1 - kf ) （2）
χ2 =χ1 +Vgls/Agk （3）
式中 L ———包括浇口套在内的压室长度;
V m ———浇注金属的总体积;
V mls ———浇口系统的体积;
Agk ———压室截面积;
kf ——压室充满度, kf =V m/L Agk。
第二级压射,即快压射阶段。从液体金属以较高的充型速度到达内浇口后,开始进入型腔,到型腔完全充满(无溢流) ,压射冲头走过的行程为
χ3 =χ2 + V/Agk (4)
式中 V ———铸件的体积。
当充型结束时,液体金属通过一个窄的出口进入溢流槽时,冲头速度下降,如果溢流槽被液体金属完全充满,冲头即停止运动,这时,冲头走过的行程为
χ4 =χ3 +V u/Agk(5)
式中 Vu ——溢流体积。
在压铸过程中,按上述描述,冲头运动速度与行程的关系可用图1 表示。
压射过程冲头的运动速度分为4 个阶段:
0～χ1 区间:慢压射阶段,冲头使液态金属在压室内运动;
χ1～χ2 区间:冲头加速阶段, 冲头使液态金属在浇道内运动;
χ2～χ3 区间:快压射阶段, 冲头使液态金属对型腔充型;
χ3～χ4 区间:冲头减速阶段, 冲头使液态金属对溢流槽填充。
第三级压射,即增压补缩。增压器起动,使冲头获得较高的终压力,实现铸件在高压下凝固,以减少气孔和缩孔。
2 液体金属在压室中的运动(慢压射阶段)在卧式冷室压铸机中, 金属液体浇入压室后所占据的压室体积的百分比为压室充满度Kf ,如图2 。
图2 液态金属在压室内的充满度示意图
Kf =4Vm/πL d2o
