压塑模课件第3章.

第3章压铸工艺•3.1压力•3.2速度•3.3温度•3.4时间•3.5压室充满度•3.6压铸涂料•3.7压铸合金的熔炼与压铸件的后处理•3.8压铸新技术3.1压力•压力是使压铸件获得致密组织和清晰轮廓的重要因素，压铸压力有压•3.1.1•压射力是指压射冲头作用于金属液上的力，来源于高压泵，压铸时，它推动金属液充填到模具型腔中。•图3-1所示为压射各阶段压射力与压射冲头运动速度的变化。图中所示压射4下一页返回3.1压力•第一阶段(τ1)此时压射冲头低速前进，封住加料口，推动金属液前进，压室内压力平稳上升，空气慢慢排出。•第二阶段(τ2)压射冲头以较快的速度前进，将金属液推至压室前端，充满压室并堆积在浇口前沿。•第三阶段(τ3)压射冲头按要求的最大速度前进，金属液突破内浇口阻力充填型腔，并迅速充满，压力升至P3。•第四阶段(τ4)压射冲头稍有前进，但这段距离实际上很小。上一页下一页返回3.1压力•上述过程称为四级压射。但目前压铸机大多是三级压射，一般将第一、二级压射阶段作为一级压射，第三、四阶段则分别作为第二、三级压射。••式中Fy——压射力，N•pg——压射缸内的工作压力，Pa，当无增压机构或增压机构•D——压射缸直径，m。上一页下一页返回3.1压力••式中Pg2——增压时压射缸内的工作压力，Pa上一页下一页返回3.1压力•3.1.2•比压是压室内金属液单位面积上所受的力，即压铸机的压射力与压射•式中pb——压射比压，Pa•d——压射冲头(或压室)直径，m。上一页下一页返回3.1压力•选择比压时，应根据压铸件的结构、合金特性、温度及浇注系统等确定，一般在保证压铸件成形和使用要求的前提下，选用较低的比压。选择比压时应考虑的因素如表3-1所示。•各种压铸合金的计算压射比压如表3-2所示。•在压铸过程中，压铸机性能、浇注系统尺寸等因素对比压都有一定影响。所以，实际选用的比压应等于计算比压乘以压力损失折算系数。压力损失折算系数K值如表3-3所示。上一页下一页返回3.1压力•3.1.3•压铸过程中，在压射力作用下，金属液充填型腔时，给型腔壁和分型•Fz=pb×A(3-4)•式中Fz——胀模力，N•pb——压射比压，Pa,•A——压铸件、浇口、排溢系统在分型面上的投影面积之和，m2上一页返回3.2速度•3.2.1•压射速度又称冲头速度，它是压室内的压射冲头推动金属液的移动速度，也就是压射冲头的速度。•压射第一、第二阶段是低速压射，可防止金属液从加料口溅出，同时使压室内的空气有较充分的时间逸出，并使金属液堆积在内浇口前沿。低速压射的速度根据浇到压室内金属液的多少而定，可按表3-4选择。下一页返回压射第三阶段是高速压射，以便金属液通过内浇口后迅速充满型腔，并出现压力峰，将压铸件压实，消除或减小缩孔、缩松。3.2速度•计算高速压射速度时，先由表3-5•uyh=4V［1+(n-1)×0.1］/(πd2t)（３-５）•式中uyh——高速压射速度，m/s•V——型腔容积，m3•n——•d——压射冲头直径，m•t——填充时间，s。上一页下一页返回3.2速度•3.2.2•金属液通过内浇口处的线速度称内浇口速度，又称充型速度，它是压铸工艺的重要参数之一。选用内浇口速度时，参考如下：•(1)•(2)•(3)•(4)内浇口厚度较厚时，内浇口速度应高些。上一页下一页返回3.2速度•3.2.3•内浇口速度不但与压射速度有关，而且还与压射力及压射比压有关。•1.•在冷压室压铸机中，压室、浇注系统和压铸模构成一个封闭系统。根•式中vn——内浇口速度，m/s;•vy——压射速度，m/s;•d——压射冲头（压室）直径，m;•An——内浇口截面积，m2。上一页下一页返回3.2速度•2.•根据流体力学及黏性流体因摩擦引起动能损失的原理，内浇口速度可•式中vn——内浇口速度，m/s;•pb——压射比压，Pa;•h——阻力系数，一般取0.3～0.6•ρ——合金的液态密度，kg/m3•锌合金为6.40×10-3kg/m3，铝合金为2.40×10-3kg/m3，镁合金为1.65×10-3kg/m3，铜合金为7.50×10-3kg/m3。上一页返回3.3温度•3.3.1•合金浇注温度是指金属液自压室进入型腔的平均温度。•浇注温度高能提高金属液流动性和压铸件表面质量。图3-2和图3-3所示为浇注温度对压铸件力学性能的影响。•选择浇注温度时，还应综合考虑压射压力、压射速度和模具温度。各种压铸合金的浇注温度如表3-6所示。下一页返回3.3温度•3.3.2模具温度和模具热平衡•1.•预热压铸模可以避免金属液在模具中因激冷而使流动性迅速降低，导致铸件不能顺利成形。•压铸模的工作温度可以按经验公式(3-9)计算或由表3-7查得。压铸模温度对压铸件力学性能的影响如图3-4和图3-5•式中Tm——压铸模工作温度，℃•Tj——金属液浇注温度，℃。上一页下一页返回3.3温度•2.•在每一压铸循环中，模具从金属液得到热量，同时通过热传递向外界散发热量。如果单位时间内吸热与散热达到平衡，就称为模具的热平•Q=Q1+Q2+Q3（3-10•式中Q——金属液传给模具的热流量，kJ/h;•Q1——模具自然传走的热流量，kJ／h•Q2——特定部位传走的热流量，kJ／h•Q3——冷却系统传走的热流量，kJ／h。上一页下一页返回3.3温度••(1)•Q=Nmq(3-11)•式中N——压铸生产率，次／h•m——每一次压铸的合金质量(含浇注系统、排溢系统)，kg；•q——凝固热量，kJ／kg，1kg金属液由浇注温度降到铸件推出温度所释放的热量，不同合金的凝固热量q的值如表3-8所示。上一页下一页返回3.3温度•(2)•Q1=Amf1(3-12)•式中Am——模具散热的表面积，m2•Am=模具侧面积+动、定模座板底面积+分型面面积×开模率，其中，开模率=•f1——模具自然传热的面积热流量，kJ／(m2·h)•f1值如下：•锌合金：4186.8kJ／(m2·h)•铝合金、镁合金：6280.2kJ／(m2·h)•铜合金：8373.6kJ／(m2·h）。上一页下一页返回3.3温度•(3)•特定部位是指模具和压铸机上常设冷却通道的部位，如分流锥、浇口•分流锥(热压室压铸机)、浇口套、喷嘴、压室传走的热量•式中At——特定部位冷却通道的表面积，m2•f2——特定部位冷却通道壁传热的面积热流量，kJ／(m2·h)；上一页下一页返回3.3温度•f2=251.2×104kJ／(m2·h)•f2=209.3×104kJ／(m2·h)•压射冲头及压铸机定模安装板冷却通道壁传走的热量Q″2可在压铸过•上一页下一页返回3.3温度•(4)•(5)冷却通道计算•根据式(3-15)求得Q3即可进行冷却通道计算。冷却通道传走的热量与通道的表面积及面积热流量有关，即•式中A1——每个冷却通道的表面积，m2•f3——冷却通道壁的面积热流量，kJ／(m2·h)。上一页下一页返回3.4时间•3.4.1•金属液从开始进入模具型腔到充满型腔所需要的时间称为充填时间。•充填时间长短取决于压铸件的大小、复杂程度、内浇口截面积和内浇口速度等。体积大形状简单的压铸件，充填时间要长些；体积小形状复杂的压铸件，充填时间短些。•充填时间与压铸件平均壁厚及内浇口速度的关系如表3-5所示。充填时间对压铸件质量的影响如图3-6下一页返回3.4时间•3.4.2•持压时间内的压力是通过比铸件凝固得更慢的余料、浇道、内浇口等处的金属液传递给铸件的，所以持压效果与余料、浇道的厚度及浇口厚度与铸件厚度的比值有关。•熔点高、结晶温度范围大或厚壁的铸件，持压时间需长些；反之，则可短些。•通常，金属液充满至完全凝固的时间很短，压射冲头持压时间只需1～2s表3-10所示。上一页下一页返回3.4时间•留模时间是指持压结束到开模这段时间。若留模时间过短，由于铸件温度高，强度尚低，铸件脱膜时易引起变形或开裂，强度差的合金还可能由于内部气体膨胀而使铸件表面彭泡。•若合金收缩率大，强度高，铸件壁薄，模具热容量大，散热快，铸件留模时间可短些；反之，则需长些。原则上以推出铸件不变形、不开裂的最短时间为宜。各种合金常用的留模时间可参考表3-11。上一页返回3.5压室充满度•浇入压室的金属液量占压室容量的百分数称压室充满度。若充满度过小，压室上部空间过大，则金属液包卷气体严重，使铸件气孔增加，还会使金属液在压室内被激冷，对充填不利。••式中φ——压室充满度，%•mj——浇入压室的金属液质量，g;•mym——压室内完全充满时的金属液质量，g;•d——压室内径，cm;•l——压室有效长度（包括浇口套长度），cm;•ρ——金属液密度，g/cm3。返回3.6压铸涂料•压铸涂料指的是在压铸过程中，使压铸模易磨损部分在高温下具有润滑性能，并减小活动件阻力和防止粘模所用的润滑材料和稀释剂的混合物。•1.•压铸涂料应具有以下作用：•（1）避免金属液直接冲刷型腔和型芯表面，改善压铸模工作条件。•（2）减小压铸模的热导率，保持金属液的流动性，以改善金属的成形•（3）高温时保持良好的润滑性能，减小铸件与压铸模成形部分（尤其是型芯）之间的摩擦，从而减轻型腔的磨损程度，延长压铸模寿命和提•（4下一页返回3.6压铸涂料•2.•对压铸涂料的要求如下：•（1•（2）挥发点低，在100℃～150℃时，稀释剂能很快挥发，在空气•（3）涂敷性好，对压铸模及压铸件没有腐蚀作用，不会在压铸模型•（4•3.•压铸涂料的种类繁多，其中较理想的成分、配方、配制方法和适用范围如表3-12所示。上一页下一页返回3.7压铸合金的熔炼与压铸件的后处理•3.7.1•压铸合金的熔炼是压铸过程的重要环节。•压铸合金熔炼的一般过程如图3-7•压铸合金的熔炼工艺特点如表3-13～表3-16所示。下一页返回3.7压铸合金的熔炼与压铸件的后处理•3.7.2•压铸件的清理包括去除浇口(浇注系统)、排溢系统的金属物、飞边及•切除浇口和飞边所用的设备主要是冲床、液压机和摩擦压力机。在大量生产的条件下，可根据铸件结构和形状设计专用模具，在冲床上一次完成清理任务。•对于小孔、螺纹上的飞边毛刺，可装在专用卡具上，采用半自动或自动的多工位转盘机，在各个工位上完成飞边、毛刺的清理和浇注系统上一页下一页返回3.7压铸合金的熔炼与压铸件的后处理•表面清理多采用普通多角滚筒和振动埋入式清理装置。•对批量不大的简单小件可用多角清理滚筒，对表面要求高的装饰品可用布制或皮革的抛光轮抛光，对大量生产的铸件可采用螺壳式振动清理机。•清理后的铸件按照使用要求还可进行表面处理和浸渗，以增加光泽，•对于修整清理后的残留金属或痕迹可用橡胶砂轮或砂带打磨，打磨时上一页下一页返回3.7压铸合金的熔炼与压铸件的后处理•3.7.3•(1)压铸件的浸渗。浸渗处理是将压铸件浸在装有渗透、填补作用的浸渗液中，使浸渗液透入压铸件内部的疏松处，从而提高了压铸件的气密性能。•(2)压铸件的整形。在一般情况下，压铸件变形后，允许用手工或机械方式进行校正，这个校正的工序称为整形。校正分为热校正和冷校•热校正是把铸件加热到退火温度，用专用工具(校正模具或夹具)在手压床或液压床上校正；也可用专用工具夹持进行退火；还可以在热态•冷校正是把变形的铸件在室温下进行与上述方法相同的手工或机械的上一页下一页返回3.7压铸合金的熔炼与压铸件的后处理•(3)压铸件的修补。压铸或加工后的铸件，发现有不符合技术要求的缺陷时，一般都予以报废，只有在下列情况下，并且有修补的可能时，•①•②带有铸入镶件，这种镶件是由贵重材料制成的，或者是制造很困••焊补法利用与铸件材料相同或熔点略低而性质相似的材料做成的焊条•嵌补法将铸件缺陷部位加工成销钉孔嵌以与铸件材料相同的销钉，然上一页下一页返回3.7压铸合金的熔炼与压铸件的后处理•3.7.4•(1)压铸件的热处理。•一般压铸件不宜进行淬火处理。这是因为一方面，压铸件具有较好的力学性能和致密的内部组织，在使用上基本能够满足一般的要求；另一方面，淬火处理会导致压铸件表层顶起而形成鼓泡。只有当采取了一些排除气体的工艺措施，使压铸件的内