压力铸造的基本概念和过程

压力铸造的基本概念和过程
              压铸的过程
    压力铸造是将熔融金属在高的压力下，以高的速度填充入模具型腔内，并使金属在这一压力下凝固而形成铸件的过程。通常所采用的压力为200-2000公斤/c㎡，填充时的初始速度(称为内浇口速度)为15-70米/秒，填充过程在0.01-0.2秒的时间内即告完成。
压铸的填充过程受许多因素的影响，如:压力、速度、温度、熔融金属的性质以及填充特性等等。在压铸全过程的始终，熔融金属总是被压力所推动，而填充结束时，熔融金属仍然是在压力的作用下凝固的。压力的存在，是这种铸造过程区别于其他铸造方法的主要特征。也正因为压力的缘故，便产生了对速度、温度、型腔中气体以及一系列的填充特性的影响。所以，在压铸填充过程中，对压力的变化应有一个总体的概念。
    压铸填充过程中，压射冲头移动的情况和压力的变化如图1-1所示，以卧式冷压室压铸为例。图中每一阶段的左图表示压射的过程，右下图为对应的压射冲头位移曲线，右上图为每一位移阶段时相应的压力增升值。
    图1-1(a)为起始阶段，熔融金属浇入压室内，准备压射。
    图1-1 (b)为阶段1,压射冲头以慢的速度移过浇料口，熔融金属受到推动，但冲头的移动慢而冲力不大，.故金属不会从浇料口处溅出。这时推动金属的压力为Po，其作用为克服压射缸内活塞移动时的总摩擦力、冲头与压室之间的摩擦力。冲头越过浇料
口的这段距离为S1即为慢速封口阶段。

图1-1压铸填充过程各个阶段

                P-压射压力；
                S-压射冲头移动距离
                t-时间
图1-1（C）为阶段2，压射冲头以一定的速度（比阶段1的速度度略快)移动，与这一速度相应的压力增升值达到Pl，熔融金属充满压室的前端和浇道并堆聚于内浇口前沿，但因速度不大，故金属在流动时，浇道中包卷气体只在一个较小的限度以内。冲头在这一阶段所移动的距离为S2，是为金属堆聚阶段。在这一阶段的最后瞬间，亦即金属到达内浇口时，由于内浇口的截面在浇口系统(包括压室)各部分的截面中总是最小的，故该处阻力最大，压射压力便因此而增升，其增升值即为达到足以突破内浇口处的阻力为
止。
图1- 1(d)为阶段3,这一阶段的开始，压射压力便因内浇口处的阻力而增升至P2，而冲头的速度亦按调定的最大速度移动，推动熔融金属突破内浇口而以高的速度(内浇口速度)填充入模具型腔，这一阶段冲头移动的距离为S3，此即为填充阶段。在短促的填充瞬间，金属虽然已充满型腔，但还存在“疏”、“空”的组织。图1-1 (e)为阶段IV，压射冲头按调定的压力作用在型腔中的正在凝固的金属上，“疏”，、“空，”，的组织便成为“密”，、“实”的组织。这个作用在金属上的压力，通常便称为最终压力。其大小与压铸机的压射系统的性能有关。当压射系统没有增压机构时，最终压力能达到的增升值为P3,当压射系统带有增压机构时，最终压力又从P3。增升至P4。这一阶段冲头移动的距离为S4，其实际的距离是很小的。从压铸工艺上的特性来看，上述的过程便称为四阶段压射过程。近年来，先进的压铸机的压射机构即根据这一工艺要求，从而备有四阶段压射的压射机构。在五十年代末期至六十年代末期的期间，一般是阶段II和阶段III合成为一个阶段，便是通常的三阶段压射过程，机器的压射机构也是三阶段压射机构，在目前的生产现场中，仍然有大量的机器是三阶段压射机构的。在压铸机一章中的图例，也都是这种三阶段(又称三级)压射机构。至于较早期的压射过程，则是从压射的开始至填充即将结束，机器提供的冲头移动速度是不变的(如有变化也只是因填充过程引起的)。这样，熔融金属在压室和浇道内流动时便先卷入大量的空气，使铸件内形成大量的气孔，影响了质量。所以，从速度不变的压射过程，至三阶段、四阶段的压射过程，都是随着工艺水平日益提高，填充理论逐步被掌握，从而促使机器压射机构不断的改进，以满足工艺要求的变化过程。近年来出现的抛物线型压射系统、伺服系统的压
射机构，都是根据这些要求发展起来的。
    前面叙述了压射填充过程的情况。在填充过程完成以后，铸件便已形成，然后由机器进行开模，取出铸件和浇口。开模过程如图1-2所示。

图1-2开模过程—取出铸件和浇口的示意图
1一动摸;2一定摸;3一铸件;4一浇口; 5一余料;6-顶出机构。
    图1-2 (a)为压射填充后形成铸件3的状态;
    图1-2 (b)为机器开模后的状态，这时铸件留在(包紧在)动模1上，并随动模移动而与定模2脱离，余料5则由冲头推送使能随同铸件脱出定模。 图1-2 (c)为铸件从动模上顶出而脱离动模。 至此，便可从动模和定模分开的空档间取下铸件、浇口4和余料5。顶出机构6顶出铸件时，通常是由机器的开模动作或液压顶出器作为顶出动力。铸件的取出一般多为人工，也有用机械方法的。
   在上述过程中，还包括合金的熔炼工艺和保温规范、舀料、清理冲头和模具、对冲头和模具喷涂涂料等操作在内，而成为一个压铸周期或一次操作循环。至此，压铸的过程便告结束。

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