壓鑄模具的生產(chǎn)流程與技術(shù)原理
時(shí)間:2024-04-25 16:06來(lái)源:德松官網(wǎng) 作者:德松公司
壓力鑄造的主要特點(diǎn)是液態(tài)金屬以高壓、高速充填模具型腔，并在高壓下結(jié)晶、成型，壓鑄方法有熱室壓鑄和冷室壓鑄兩種，其主要區(qū)別在于熔化坩堝的位置。
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壓鑄機(jī)的工作原理：
壓鑄機(jī)是壓力鑄造的基本設(shè)備，壓鑄是通過(guò)壓鑄機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。壓鑄機(jī)一般分為熱壓室壓鑄機(jī)和冷壓室壓鑄機(jī)兩大類。冷壓室壓鑄機(jī)又分為臥式壓鑄機(jī)和立式壓鑄機(jī)（包括全立式壓鑄機(jī)）兩種，德松模具鋼在此只介紹了主流壓鑄機(jī)與其工作原理。
一. 熱壓室壓鑄機(jī)的基本原理：
熱壓室壓鑄機(jī)的壓室通常浸入坩堝的金屬液中，壓鑄機(jī)用杠桿機(jī)構(gòu)或者壓縮空氣產(chǎn)生壓力來(lái)推動(dòng)壓射沖頭運(yùn)動(dòng)。在壓鑄過(guò)程中，金屬液在壓射沖頭上升時(shí)，通過(guò)進(jìn)口由熔化坩堝進(jìn)入壓室；壓射沖頭下壓時(shí)，金屬液沿著信道經(jīng)噴嘴充填入壓鑄模型腔；待冷卻凝固成型后，即可開(kāi)模取出壓鑄件，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)。
二. 冷壓室壓鑄機(jī)的基本原理
冷壓室壓鑄機(jī)的壓室與熔化坩堝是分開(kāi)的，壓鑄時(shí)，需要由熔化坩堝內(nèi)盛取金屬液澆入壓室后再進(jìn)行壓鑄。根據(jù)壓鑄模與壓室的相對(duì)位置，冷壓室壓鑄機(jī)可分為立式、臥式、全立式3種型式。
a. 立式冷壓室壓鑄機(jī)的基本原理壓室的中心線是垂直的，在壓鑄過(guò)程中，澆入壓室中的金屬液補(bǔ)反料沖頭托住，為了使金屬液在壓射前不致進(jìn)入模內(nèi)，保證反料沖頭在開(kāi)始加壓前堵住澆口套的澆道孔，通常用彈簧或是液壓控制閥控制，將反料沖頭支持在所要求的高度；壓射沖頭下壓至金屬液面時(shí)，反料沖頭開(kāi)始下降，落入錐形孔內(nèi)，這時(shí)便打開(kāi)了澆道孔，金屬液被壓入模具型腔；保壓冷凝后，壓射沖頭回升，同時(shí)反料沖頭上升，切斷余料并將其頂出壓室；此后開(kāi)模取出鑄件（反料沖頭已回到原始位置），完成一個(gè)奢鑄周期。
b. 臥式冷壓室壓鑄機(jī)的基本原理壓室的中心線是水平的。在壓鑄過(guò)程中，金屬液通過(guò)澆注孔澆入壓入壓室；壓射沖頭向前推進(jìn)，將金屬液經(jīng)澆道壓入模具型腔；保壓冷凝后開(kāi)模，余料和壓鑄件一起取出，完成一個(gè)壓鑄周期。
c. 全立式冷壓室壓鑄機(jī)的基本原理壓室的中心線是垂直的。它又分為壓射沖頭上壓式和壓射沖頭下壓式。上壓式的壓鑄過(guò)程和臥式冷壓室壓鑄機(jī)相類似；而壓射沖頭下壓式的壓鑄過(guò)程和立式冷壓室壓鑄機(jī)相類似。
三. 壓鑄過(guò)程中金屬液的流動(dòng)狀態(tài)及其流動(dòng)特性：
壓鑄過(guò)程中金屬液在高壓高速下充填模具型腔的時(shí)間極短，一般僅為幾分之一秒。最初階段是完全的噴射，此后在極短時(shí)間內(nèi)，一方面向型腔各部位充填，一方面在非常復(fù)雜的變化著，直至充滿型腔為止。正確認(rèn)識(shí)金屬液的流動(dòng)狀態(tài)及其變化，掌握金屬充填形態(tài)的規(guī)律并充分利用金屬液的這種特性，是正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，壓鑄出良好鑄件的一個(gè)決定性因素。
四. 充填時(shí)液態(tài)金屬流的種類及其特性的利用：
要觀察壓鑄中金屬液的流動(dòng)狀態(tài)及其流動(dòng)特性，并不是一件容易的事，國(guó)內(nèi)外壓鑄工作者對(duì)金屬充填形態(tài)也提出過(guò)各種不同的觀點(diǎn)。現(xiàn)就實(shí)驗(yàn)中所得知的金屬液充填狀態(tài)，簡(jiǎn)述如下：
1. 噴射及噴射流壓鑄機(jī)在通常的壓鑄條件下把金屬液壓入一般的壓鑄模型腔內(nèi)，在最初階段，通過(guò)內(nèi)澆口后的金屬液在運(yùn)動(dòng)能的作用下，以很高的速度像槍彈一樣向前直射。其方向取決于內(nèi)澆口的方向，這種狀態(tài)的金屬流稱作”噴射”。高速噴射的金屬液會(huì)同型腔壁和型芯或是別的金屬流相沖撞，此時(shí)，金屬液內(nèi)的一部分運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎蛪毫?，并且在改變金屬液流速和前進(jìn)方向的同時(shí)，沿著型腔壁流動(dòng)。由于剩余的運(yùn)動(dòng)能使金屬液沿直線前進(jìn)的特性仍較強(qiáng)，因此這個(gè)階段的金屬流與一般的壓力流性質(zhì)（從壓力高的一面流向壓力低的一面）有所不同，稱之為”噴射流”。噴射及噴射流具有一個(gè)很明顯的特性，即在很大的運(yùn)動(dòng)能量的作用下能夠直線前進(jìn)。利用這種特性可以優(yōu)先充填那些阻力較大的部位信沒(méi)有排氣槽的部位，而這些部位靠壓力流是難以充填的。
2. 壓力流及其利用僅有噴射和噴射流，還足以使金屬液充填整個(gè)型腔，在多數(shù)情況下，噴射和噴射流所保持的運(yùn)動(dòng)能量在金屬液尚未充赴滿時(shí)，就由于在型腔內(nèi)發(fā)生沖撞、摩擦和氣體阻力而消耗殆盡。因此，應(yīng)使充填到金屬流的”后流”部分（金屬液最后到達(dá)的部分）的金屬液，在后續(xù)金屬液的推動(dòng)下前進(jìn)，這個(gè)階段的金屬流稱為”壓力流”。壓力流一般發(fā)生在偏離噴射及噴射流的渠道部分和遠(yuǎn)離內(nèi)澆口的部位。壓力流在阻力少的信道上前進(jìn)的特性是很強(qiáng)的。在壓力流所充填的部位，若壓力流分成幾股支流，則金屬的阻力分散；若出現(xiàn)阻力較大的島狀部位，金屬液只能在其周圍流動(dòng)，而不能充填到阻力大的部位。造成金屬流阻力的主要因素是壓鑄件的厚薄不均、金屬流的彎曲運(yùn)動(dòng)、型腔表面的粗糙度高、型腔內(nèi)有氣體壓力等等。壓力流沒(méi)有噴射流那樣大的運(yùn)動(dòng)能量，但是它卻具有接受后續(xù)金屬液中供給的壓力能，從而使金屬沿著內(nèi)壁前進(jìn)的特性。利用這種特性，可以很便利地把型腔內(nèi)的氣體有效地排出去，在壓力流充填的部位，匯集著由噴射和噴射流所充填部分的氣體，因此在這部位必須開(kāi)排氣槽。
3. 再噴射現(xiàn)象在壓力流或噴射流的信道突然變大的部分（薄壁到厚壁的變化部位），金屬液又一次離開(kāi)型腔壁形成噴射狀態(tài)，這種噴射狀態(tài)稱之為”再噴射”。發(fā)生再噴射的部位很容易產(chǎn)生氣孔和縮孔，故型腔內(nèi)以不發(fā)生再噴射為最理想。因此在設(shè)計(jì)壓鑄件和壓鑄模時(shí)應(yīng)盡可能避免再噴射現(xiàn)象的發(fā)生，但實(shí)際上往往難以避免，為此應(yīng)采用首先向發(fā)生再噴射的部位充填金屬液的內(nèi)澆口方案，同時(shí)采取提高補(bǔ)縮金屬流效果的辦法，把內(nèi)澆口設(shè)在靠近鑄件厚壁的部位為宜。
4. 補(bǔ)縮金屬流金屬液的溫度一降你便會(huì)產(chǎn)生收縮，當(dāng)金屬液溫度降低時(shí)，其表面和內(nèi)部的溫度并不同時(shí)下降。金屬液表面層的溫度極快下降，隨后內(nèi)部溫度也跟著下降。由此可知，金屬液先從表面開(kāi)始冷卻凝固，內(nèi)部稍微遲后凝固收縮。在此過(guò)程中，如果不向其內(nèi)部補(bǔ)充金屬會(huì)產(chǎn)生縮孔，補(bǔ)縮金屬流就是在內(nèi)澆口部位的金屬液尚未冷卻凝固前，立即增高壓室內(nèi)的壓力，向型腔內(nèi)補(bǔ)充金屬液。理想的壓鑄件，應(yīng)該是在金屬液充填完畢到全部凝固完之前，立即進(jìn)行加壓補(bǔ)縮，補(bǔ)縮金屬流起作用的時(shí)間越久，則壓鑄件質(zhì)量越好。這一想法在理論上是可行的，即使模具溫度在有梯度的情況下進(jìn)行壓鑄，也就是設(shè)法讓充填終了的金屬液，先從遠(yuǎn)離內(nèi)澆口處開(kāi)始凝固在，然后順次地向內(nèi)澆口方向凝固，內(nèi)澆口處最后凝固。
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