壓鑄工藝參數(shù)(二)

1、溫度溫度時(shí)間時(shí)間壓射室的充滿度壓射室的充滿度教學(xué)教學(xué)內(nèi)容內(nèi)容 一、溫度一、溫度 壓鑄過程中，溫度對(duì)填充過程的熱狀態(tài)，以及操作的效率等方面起著壓鑄過程中，溫度對(duì)填充過程的熱狀態(tài)，以及操作的效率等方面起著重要的作用。重要的作用。壓鑄熱規(guī)范中所指的溫度是壓鑄熱規(guī)范中所指的溫度是合金溫度合金溫度和和模具溫度模具溫度。溫度控制。溫度控制是獲得優(yōu)良鑄件的重要工業(yè)因素。是獲得優(yōu)良鑄件的重要工業(yè)因素。 1、合金溫度、合金溫度 合金溫度是指合金液自壓室進(jìn)入型腔的平均溫度。合金溫度是指合金液自壓室進(jìn)入型腔的平均溫度。它包括澆入溫度、它包括澆入溫度、壓室內(nèi)停留時(shí)的溫度、通過內(nèi)澆口時(shí)的溫度和填充型腔時(shí)的溫度。壓室內(nèi)停

2、留時(shí)的溫度、通過內(nèi)澆口時(shí)的溫度和填充型腔時(shí)的溫度。 由于在生產(chǎn)中測(cè)量不便，通常以合金澆入溫度為代表。由于在生產(chǎn)中測(cè)量不便，通常以合金澆入溫度為代表。 合金的澆入溫度應(yīng)適當(dāng)。合金的澆入溫度應(yīng)適當(dāng)?？紤]到氣體在金屬內(nèi)的溶解度和金屬氧化考慮到氣體在金屬內(nèi)的溶解度和金屬氧化程度隨著溫度的升高而迅速增加，因此，溫度高于合金液相線溫度不宜程度隨著溫度的升高而迅速增加，因此，溫度高于合金液相線溫度不宜過多，過多，一般以高于一般以高于20-30 。但過低的澆入溫度也不適宜，將會(huì)造成填但過低的澆入溫度也不適宜，將會(huì)造成填充尚未結(jié)束便產(chǎn)生凝固。充尚未結(jié)束便產(chǎn)生凝固。 原則是：原則是：在生產(chǎn)中，不提倡采用高溫澆注，

3、在能夠充填型腔的條件下，在生產(chǎn)中，不提倡采用高溫澆注，在能夠充填型腔的條件下，應(yīng)該盡量采用較低的溫度澆注，這樣不僅可以減少壓鑄件的縮松和縮孔，應(yīng)該盡量采用較低的溫度澆注，這樣不僅可以減少壓鑄件的縮松和縮孔，也能有效地減少合金液粘模，延長(zhǎng)模具的壽命。也能有效地減少合金液粘模，延長(zhǎng)模具的壽命。 表表3-8為推薦的合金澆入溫度。為推薦的合金澆入溫度。 表3-8 推薦的合金澆入溫度2、內(nèi)澆口速度對(duì)合金溫度的影響、內(nèi)澆口速度對(duì)合金溫度的影響 當(dāng)合金液通過內(nèi)澆口處時(shí)，因摩擦生熱而使溫度稍有升高，這時(shí)因當(dāng)合金液通過內(nèi)澆口處時(shí)，因摩擦生熱而使溫度稍有升高，這時(shí)因?yàn)樘畛鋾r(shí)消耗一定的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。如果假設(shè)通過

4、沖頭傳遞給合為填充時(shí)消耗一定的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。如果假設(shè)通過沖頭傳遞給合金的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為熱能，并均勻地分布于合金內(nèi)，便可以用下面金的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為熱能，并均勻地分布于合金內(nèi)，便可以用下面方程式表示因加熱而升高的溫度：方程式表示因加熱而升高的溫度：snmcTmv221cvTns22式中 m運(yùn)動(dòng)中的合金質(zhì)量，kg； vn內(nèi)澆口速度，m/s； c 合金的比熱容，J/kg； Ts因摩擦加熱后升高的溫度，。 上述公式計(jì)算得出內(nèi)澆口速度與溫升的關(guān)系見圖上述公式計(jì)算得出內(nèi)澆口速度與溫升的關(guān)系見圖3-17。 圖3-17 內(nèi)澆口速度與合金溫升的關(guān)系 當(dāng)內(nèi)澆口速度為當(dāng)內(nèi)澆口速度為80m/s時(shí)，鎂合金液進(jìn)入型

5、腔時(shí)的溫度將增加時(shí)，鎂合金液進(jìn)入型腔時(shí)的溫度將增加25。而內(nèi)澆口速度越大，則溫度增加得越多，這對(duì)準(zhǔn)確地控制澆注溫度有一而內(nèi)澆口速度越大，則溫度增加得越多，這對(duì)準(zhǔn)確地控制澆注溫度有一定的意義。定的意義。3、模具溫度、模具溫度 是指壓鑄模的工作溫度是指壓鑄模的工作溫度 在壓鑄過程中，模具需要一定的溫度。模具的溫度對(duì)提高生產(chǎn)效率和在壓鑄過程中，模具需要一定的溫度。模具的溫度對(duì)提高生產(chǎn)效率和獲得優(yōu)質(zhì)鑄件有著重要的作用。獲得優(yōu)質(zhì)鑄件有著重要的作用。 在壓鑄生產(chǎn)過程中，模具的溫度應(yīng)保持在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，其作在壓鑄生產(chǎn)過程中，模具的溫度應(yīng)保持在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，其作用是：用是： 避免熔融金屬激冷過劇，而使

6、填充條件變壞；避免熔融金屬激冷過劇，而使填充條件變壞； 改善型腔的排氣條件；改善型腔的排氣條件； 避免鑄件成型后產(chǎn)生大的線收縮，引起內(nèi)應(yīng)力和開裂；避免鑄件成型后產(chǎn)生大的線收縮，引起內(nèi)應(yīng)力和開裂； 避免模具因激熱而脹裂；避免模具因激熱而脹裂； 縮小模具工作時(shí)冷熱交變的溫度差，延長(zhǎng)模具壽命?？s小模具工作時(shí)冷熱交變的溫度差，延長(zhǎng)模具壽命。(1) 影響模具溫度的主要因素影響模具溫度的主要因素 1) 合金澆注溫度、澆注量、熱容量和導(dǎo)熱性。合金澆注溫度、澆注量、熱容量和導(dǎo)熱性。 2) 澆注系統(tǒng)和溢流槽的設(shè)計(jì)，用以調(diào)整平衡狀態(tài)。澆注系統(tǒng)和溢流槽的設(shè)計(jì)，用以調(diào)整平衡狀態(tài)。 3) 壓鑄比壓和壓射速度。壓鑄比壓和

7、壓射速度。 4) 模具設(shè)計(jì)。模具體積大，則熱容量大，模具溫度波動(dòng)較小。模具模具設(shè)計(jì)。模具體積大，則熱容量大，模具溫度波動(dòng)較小。模具材料導(dǎo)熱性越好，則溫度分布就越均勻，有利于改善熱平衡。材料導(dǎo)熱性越好，則溫度分布就越均勻，有利于改善熱平衡。 5) 模具合理預(yù)熱提高初溫，有利于改善熱平衡，可提高模具壽命。模具合理預(yù)熱提高初溫，有利于改善熱平衡，可提高模具壽命。 6) 生產(chǎn)頻率快，模具溫度升高，這在一定范圍內(nèi)對(duì)鑄件和模具壽命生產(chǎn)頻率快，模具溫度升高，這在一定范圍內(nèi)對(duì)鑄件和模具壽命都是有利的。都是有利的。 7) 模具潤(rùn)滑起到隔熱和散熱的作用。模具潤(rùn)滑起到隔熱和散熱的作用。(2) 模具溫度對(duì)鑄件力學(xué)性能

8、的影響模具溫度對(duì)鑄件力學(xué)性能的影響 模具溫度度提高，改善了填充條件，使其力學(xué)性能得到提高，模具模具溫度度提高，改善了填充條件，使其力學(xué)性能得到提高，模具溫度過高，合金熔液冷卻速度就會(huì)降低，細(xì)晶層厚度減薄，晶粒較粗大，溫度過高，合金熔液冷卻速度就會(huì)降低，細(xì)晶層厚度減薄，晶粒較粗大，故強(qiáng)度有所下降。故強(qiáng)度有所下降。 圖3-18 模具溫度與時(shí)間變化曲線圖3-19 模具溫度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系 模具溫度過高還會(huì)使得粘模嚴(yán)重；鑄件來(lái)不及完全凝固；頂出時(shí)溫模具溫度過高還會(huì)使得粘模嚴(yán)重；鑄件來(lái)不及完全凝固；頂出時(shí)溫度過高而導(dǎo)致變形；模具各配合部位易被卡住；延長(zhǎng)壓鑄循環(huán)時(shí)間等問度過高而導(dǎo)致變形；模具各配合部位易被

9、卡住；延長(zhǎng)壓鑄循環(huán)時(shí)間等問題都將產(chǎn)生。題都將產(chǎn)生。 因此，為了獲得質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)鑄件，必須將模具溫度嚴(yán)格地控制因此，為了獲得質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)鑄件，必須將模具溫度嚴(yán)格地控制在最佳的工藝范圍內(nèi)。這就必須應(yīng)用模具冷卻加熱裝置，以保證模具在最佳的工藝范圍內(nèi)。這就必須應(yīng)用模具冷卻加熱裝置，以保證模具在恒定溫度范圍內(nèi)工作。在恒定溫度范圍內(nèi)工作。表3-9推薦了模具的工作溫度范圍 在生產(chǎn)中，除了模具保持一定溫度外，模具安裝在機(jī)器后，在壓入在生產(chǎn)中，除了模具保持一定溫度外，模具安裝在機(jī)器后，在壓入金屬之前，還有一個(gè)金屬之前，還有一個(gè)預(yù)熱溫度預(yù)熱溫度。它主要是避免模具型腔因開始工作立即。它主要是避免模具型腔因開始工

10、作立即受到激熱而引起熱應(yīng)力。生產(chǎn)中往往由于沒有預(yù)熱模具，致使模具成型受到激熱而引起熱應(yīng)力。生產(chǎn)中往往由于沒有預(yù)熱模具，致使模具成型零件過早熱裂而損壞。模具的預(yù)熱溫度越接近工作溫度越好。零件過早熱裂而損壞。模具的預(yù)熱溫度越接近工作溫度越好。4、模具的熱平衡、模具的熱平衡 在每一個(gè)壓鑄循環(huán)中，模具從金屬液吸收熱量，經(jīng)過熱傳遞向外界在每一個(gè)壓鑄循環(huán)中，模具從金屬液吸收熱量，經(jīng)過熱傳遞向外界散發(fā)。如果在單位時(shí)間內(nèi)吸熱與散熱相等，便達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)，稱散發(fā)。如果在單位時(shí)間內(nèi)吸熱與散熱相等，便達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)，稱為模具的熱平衡。為模具的熱平衡。 模具熱平衡的表示式為：模具熱平衡的表示式為：Q=Q1+Q2+

11、Q3式中式中 Q 金屬傳給模具的熱流，金屬傳給模具的熱流，kJ/h； Q1模具自然傳走的熱流，模具自然傳走的熱流，kJ/h； Q2特定部分固定傳走的熱流，特定部分固定傳走的熱流，kJ/h； Q3冷卻通道傳走的熱流，冷卻通道傳走的熱流，kcal/h。 二、時(shí)間二、時(shí)間 壓鑄時(shí)間包括填充時(shí)間、增壓建壓時(shí)間、壓力升高時(shí)間、保壓時(shí)間和壓鑄時(shí)間包括填充時(shí)間、增壓建壓時(shí)間、壓力升高時(shí)間、保壓時(shí)間和留模時(shí)間。留模時(shí)間。它與壓力、速度、溫度、合金熔體特性以及鑄件的結(jié)構(gòu)（主要它與壓力、速度、溫度、合金熔體特性以及鑄件的結(jié)構(gòu)（主要是壁厚和體積）和模具結(jié)構(gòu)（特別是澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)）等因素密切相是壁厚和體積）和模具

12、結(jié)構(gòu)（特別是澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)）等因素密切相關(guān)。關(guān)。壓鑄時(shí)間的確定，取決于上述因素的綜合作用。壓鑄時(shí)間的確定，取決于上述因素的綜合作用。1、填充時(shí)間、填充時(shí)間 熔融金屬自開始進(jìn)入到充滿型腔所需的時(shí)間稱為填充時(shí)間。熔融金屬自開始進(jìn)入到充滿型腔所需的時(shí)間稱為填充時(shí)間。 填充結(jié)束時(shí)，型腔內(nèi)不同部位金屬的凝固不是同時(shí)完成的，但是，填充結(jié)束時(shí)，型腔內(nèi)不同部位金屬的凝固不是同時(shí)完成的，但是，在決定填充時(shí)間時(shí)，仍然把填充結(jié)束前金屬不應(yīng)產(chǎn)生凝固這一理想情在決定填充時(shí)間時(shí)，仍然把填充結(jié)束前金屬不應(yīng)產(chǎn)生凝固這一理想情況作為條件。因此，最佳填充時(shí)間應(yīng)是壓鑄的金屬尚未凝固而允許的況作為條件。因此，最佳填充時(shí)間應(yīng)是壓鑄

13、的金屬尚未凝固而允許的最長(zhǎng)時(shí)間。最長(zhǎng)時(shí)間。 根據(jù)有關(guān)資料，時(shí)間根據(jù)有關(guān)資料，時(shí)間t的計(jì)算式如下：的計(jì)算式如下：bTTTTtmngn64034.0式中式中 t 填充時(shí)間，填充時(shí)間，s； Tn內(nèi)澆口處熔融金屬的溫度，內(nèi)澆口處熔融金屬的溫度，； Tg熔融金屬的液相線溫度，熔融金屬的液相線溫度，； Tm模具溫度，模具溫度，； b 鑄件的平均壁厚，鑄件的平均壁厚，mm。計(jì)算時(shí)，平均壁厚計(jì)算時(shí)，平均壁厚b一般取鑄件上同一壁厚一般取鑄件上同一壁厚最多的數(shù)值。最多的數(shù)值。按表按表3-12選用填充時(shí)間時(shí)，還應(yīng)考慮的一些情況：選用填充時(shí)間時(shí)，還應(yīng)考慮的一些情況： 1) 合金澆注溫度高時(shí)，填充時(shí)間可選長(zhǎng)些。合金澆注

14、溫度高時(shí)，填充時(shí)間可選長(zhǎng)些。 2) 模具溫度高時(shí)，填充時(shí)間可選長(zhǎng)些。模具溫度高時(shí)，填充時(shí)間可選長(zhǎng)些。 3) 鑄件厚壁離內(nèi)澆口遠(yuǎn)時(shí)，填充時(shí)間可選長(zhǎng)些。鑄件厚壁離內(nèi)澆口遠(yuǎn)時(shí)，填充時(shí)間可選長(zhǎng)些。 4) 熔化潛熱和比熱高的合金，填充時(shí)間可選長(zhǎng)些。熔化潛熱和比熱高的合金，填充時(shí)間可選長(zhǎng)些。表3-12 鑄件平均壁厚與填充時(shí)間的推薦值2、增壓建壓時(shí)間和壓力升高時(shí)間、增壓建壓時(shí)間和壓力升高時(shí)間 增壓建壓時(shí)間是指在增壓階段的起始點(diǎn)上能夠把升高的壓力建立起來(lái)的時(shí)間。增壓建壓時(shí)間是指在增壓階段的起始點(diǎn)上能夠把升高的壓力建立起來(lái)的時(shí)間。 該時(shí)間越短越好，但受限于壓鑄機(jī)性能至少不少于該時(shí)間越短越好，但受限于壓鑄機(jī)性能至

15、少不少于0.01s。壓力升高時(shí)間是指從增壓壓力建立起，直到壓力升高到預(yù)定的數(shù)值所需的時(shí)間。壓力升高時(shí)間是指從增壓壓力建立起，直到壓力升高到預(yù)定的數(shù)值所需的時(shí)間。 壓力升高時(shí)間的長(zhǎng)短主要由型腔中金屬的凝固時(shí)間所決定。在金屬凝壓力升高時(shí)間的長(zhǎng)短主要由型腔中金屬的凝固時(shí)間所決定。在金屬凝固的過程中，隨著致密度的逐漸增加，所需的壓力也逐漸變大。固的過程中，隨著致密度的逐漸增加，所需的壓力也逐漸變大。 如果壓力升高時(shí)間過短，金屬尚未完全凝固，增壓壓力早已建成并作如果壓力升高時(shí)間過短，金屬尚未完全凝固，增壓壓力早已建成并作用于其上，則將增大脹型力，從而引起脹型力超過允許值，發(fā)生機(jī)器鎖模用于其上，則將增大脹

16、型力，從而引起脹型力超過允許值，發(fā)生機(jī)器鎖模力不足的現(xiàn)象。力不足的現(xiàn)象。 因此，機(jī)器壓射系統(tǒng)的增壓裝置上，壓力升高時(shí)間的可調(diào)性十分重要。因此，機(jī)器壓射系統(tǒng)的增壓裝置上，壓力升高時(shí)間的可調(diào)性十分重要。其調(diào)整范圍在其調(diào)整范圍在0.0150.3s內(nèi)比較適宜。內(nèi)比較適宜。 3、保壓時(shí)間、保壓時(shí)間 熔融金屬充滿型腔后，使其在增壓比壓作用下凝固的這段時(shí)間，熔融金屬充滿型腔后，使其在增壓比壓作用下凝固的這段時(shí)間，稱為稱為保壓時(shí)間。保壓時(shí)間。 保壓作用保壓作用是使壓射沖頭將壓力通過還未凝固的余料、澆口部分的金屬是使壓射沖頭將壓力通過還未凝固的余料、澆口部分的金屬傳遞到型腔，使正在凝固的金屬在壓力作用下結(jié)晶，從

17、而獲得致密的鑄件。傳遞到型腔，使正在凝固的金屬在壓力作用下結(jié)晶，從而獲得致密的鑄件。 保壓時(shí)間的選擇按下列因素考慮保壓時(shí)間的選擇按下列因素考慮: 1)壓鑄合金的特性壓鑄合金的特性:壓鑄合金結(jié)晶范圍大，保壓時(shí)間應(yīng)選得長(zhǎng)些。壓鑄合金結(jié)晶范圍大，保壓時(shí)間應(yīng)選得長(zhǎng)些。 2)鑄件壁厚鑄件壁厚:鑄件平均厚度大，保壓時(shí)間可選長(zhǎng)些。鑄件平均厚度大，保壓時(shí)間可選長(zhǎng)些。 3)澆往系統(tǒng)澆往系統(tǒng):內(nèi)澆口厚，保壓時(shí)間可選長(zhǎng)些。內(nèi)澆口厚，保壓時(shí)間可選長(zhǎng)些。 注意：注意：通常，熔融金屬填充終了至完全凝固的時(shí)間雖然很短，但持壓通常，熔融金屬填充終了至完全凝固的時(shí)間雖然很短，但持壓時(shí)間最少仍需時(shí)間最少仍需13s，而厚壁的大鑄件

18、往往還需要更長(zhǎng)的保壓時(shí)間。，而厚壁的大鑄件往往還需要更長(zhǎng)的保壓時(shí)間。4、留模時(shí)間、留模時(shí)間 留模時(shí)間是指壓鑄過程中，從保壓終了至開模頂出鑄件的這段時(shí)間。留模時(shí)間是指壓鑄過程中，從保壓終了至開模頂出鑄件的這段時(shí)間。 作用：作用：足夠的留模時(shí)間，是使鑄件在模具內(nèi)充分凝固，且適度的冷足夠的留模時(shí)間，是使鑄件在模具內(nèi)充分凝固，且適度的冷卻可使之具有一定的強(qiáng)度，在開模和頂出時(shí)，鑄件不致產(chǎn)生變形或拉卻可使之具有一定的強(qiáng)度，在開模和頂出時(shí)，鑄件不致產(chǎn)生變形或拉裂。裂。 留模時(shí)間的選擇，通常以留模時(shí)間的選擇，通常以頂出鑄件不變形、不開裂的最短時(shí)間為頂出鑄件不變形、不開裂的最短時(shí)間為宜。宜。然而，過長(zhǎng)的留模時(shí)間

19、不僅使生產(chǎn)效率降低，而且會(huì)帶來(lái)不良的然而，過長(zhǎng)的留模時(shí)間不僅使生產(chǎn)效率降低，而且會(huì)帶來(lái)不良的后果。后果。例如：例如：不易脫模；因合金的熱脆性而引起裂紋；改變了預(yù)定的不易脫模；因合金的熱脆性而引起裂紋；改變了預(yù)定的鑄件收縮量等。鑄件收縮量等。 綜上所述，綜上所述，壓鑄生產(chǎn)中的壓力、速度、溫度、時(shí)間等工藝參數(shù)選擇可按壓鑄生產(chǎn)中的壓力、速度、溫度、時(shí)間等工藝參數(shù)選擇可按下列原則進(jìn)行下列原則進(jìn)行: 1) 鑄件壁越厚，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則壓射力應(yīng)越大。鑄件壁越厚，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則壓射力應(yīng)越大。 2) 鑄件壁越薄，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，壓射速度應(yīng)越快。鑄件壁越薄，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，壓射速度應(yīng)越快。 3) 鑄件壁越厚，待續(xù)留模時(shí)間應(yīng)越長(zhǎng)。鑄件壁越厚，待續(xù)留模時(shí)間應(yīng)越長(zhǎng)。 4) 鑄件壁越薄，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，模具澆注溫度