压铸工艺中的压力控制

 压铸工艺是将压铸机、压铸模和合金三大要素有机地组合而加以综合运用的过程。而压铸时金属按填充型腔的过程,是将压力、速度、温度以及时间等工艺因素得到统一的过程。同时,这些工艺因素又相互影响,相互制约,并且相辅相成。只有正确选择和调整这些因素,使之协调一致,才能获得预期的结果。因此,在压铸过程中不仅要重视铸件结构的工艺性,压铸模的先进性,压铸机性能和结构优良性,压铸合金选用的适应性和熔炼工艺的规范性;更应重视压力、温度和时间等工艺参数对铸件质量的重要作用。在压铸过程中应重视对这些参数进行有效的控制。 
   (一)压力 
     压力的存在是压铸工艺区别其他铸造方法的主要特点。 
     1. 压射力 
     压射力是压铸机压射机构中推动压射活塞运动的力。它是反映压铸机功能的一个主要参数。 
     压射力的大小,由压射缸的截面积和工作液的压力所决定。压射力的计算公式如下: 
     P压射力=P压射油缸×π×D2/4 式中:P压射力-压射力(N-牛) 
     P压射油缸-压射油缸内工作液的压力(Pa-帕) 
     D-压射缸的直径(m-米) 
     π=3.1416 
     2. 比压 
      压室内熔融金属在单位面积上所受的压力称为比压。比压也是压射力与压室截面积的比值关系换算的结果。其计算公式如下: 
     P比压=P压射力/F压室截面积
    式中:P比压-比压(Pa-帕) 
    P压射力-压射力(N-牛) 
    F压室截面积-压室截面积(m2-米2) 
    即F压室截面积=πD2/4 式中D(m-米)为压室直径  π=3.1416 
    3. 压力的作用 
    (1)比压对铸件机械性能的影响 
    比压增大,结晶细,细晶层增厚,由于填充特性改善,表面质量提高,气孔影响减轻,从而抗拉强度提高,但延伸率有所降低。 
    (2)对填充条件的影响 
    合金熔液在高比压作用下填充型腔,合金温度升高,流动性改善,有利于铸件质量的提高。 
    4. 比压的选择 
    (1)根据铸件的强度要求考虑 
    将铸件分为有强度要求的和一般要求的两类,对于有强度要求的,应该具有良好的致密度。这是应该采用高的增压比压。 
    (2)根据铸件壁厚考虑 
    在一般情况下,压铸薄壁铸件时,型腔中的流动阻力较大,内浇口也采用较薄的厚度,因此具有大的阻力,故要有较大的填充比压,才能保证达到需要的内浇口速度。 
    对于厚壁铸件,一方面选定的内浇口速度较低,并且金属的凝固时间较长,可以采用较小的填充比压;另一方面,为了使铸件具有一定的致密度,还需要有足够的增压比压才能满足要求。 
    对于形状复杂的铸件,填充比压应选用高一些。此外,如合金的类别,内浇口速度的大小,压铸机合模能力的功率及模具的强度等,都应作适当考虑。 
    填充比压的大小,主要根据选定的内浇口速度计算得到。 
    至于增压比压的大小,根据合金类别,可参考下表数值选用。当型腔中排气条件良好,内浇口厚度与铸件壁厚的比值适当的情况下,可选用低的增压比压。而排气条件愈差,内浇口厚度与铸件壁厚比值愈小时,则增压比压应愈高。 

推荐选用增压比压范围表

零件类型

铝合金

锌合金

黄铜

承受轻负荷的零件

30~40MPa

13~20MPa

30~40MPa

承受较大负荷的零件

40~80MPa

20~30MPa

40~60MPa

气密性面大壁薄零件

80~120MPa

25~40MPa

80~100MPa

锌合金以热室压铸机为主

 5. 胀型力和锁模力
    压铸过程中,填充结束并转为增压阶段时,作用于正在凝固的金属上的比压(增压比压),通过金属(铸件浇注系统、排溢系统)传递型腔壁面,此压力称为胀型力(又称反压力)。
当胀型力作用在分型面上时,便为分型面胀型力,而作用在型腔各个侧壁方向时,则称为侧面胀型力。胀型力可用下式表示:
P胀型力=P比压×A投影面积
式中:P胀型力-胀型力(N-牛)
P比压-增压比压(Pa-帕)
A投影面积-承受胀型力的投影面积(m2-米2) 
    通常情况下必须使锁模力大于计算得到的胀型力。否则,在金属液压射时,模具分型面会胀开,从而产生金属飞溅,并使型腔中的压力无法建立,造成铸件尺寸公差难以保证,甚至难以成型。锁模力(即合模力)是选用压铸机时首先要确定的重要参数。一般应满足下面公式的要求:
P锁模力≥ K×P胀型力
式中:P锁模力-压铸机的锁模力(N-牛)
K-安全系数(一般取K=1.3)
P胀型力-胀型力(N-牛)




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