1压力铸造充模阶段冲头实压速度与空压速度的关系张炜tchzh2004@163.com一、充模阶段压射冲头的速度想要生产一个完好的压铸件，最基本前提是：在熔化金属还未完全凝固之前，模具型腔就应被完全充满。我们由此可以认为，在压铸合金到达固相温度之前，压铸模具应被充填满，我们要想获得好的
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面质量要求的压铸件，就必须有可靠的充型时间和压射冲头速度做保证。除此之外，还要通过浇道系统控制压铸合金的流动，尽可能的减小液态金属和模具型腔内空气的混合。模具型腔的充填条件主要取决压铸模具与所用压铸机的匹配、浇道及排气系统的结构等，压射冲头的速度要确保液态金属形成必要的射流以及对模具型腔的充填压力。如果压射速度过小，就会导致铸件一些部位的提前冷凝，产生冷隔、流痕及缺肉缺陷的废品。速度过高会就会导致模具型腔的侵蚀、熔化物在模型壁上形成焊接粘模、以及充填结束时在液态金属内形成高的压力峰值，由此会造成模具过大的胀型力。为了达到充模所希望的条件，在
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浇道及排气系统时，必须考虑压铸机的能力以及重要的压射工艺参数。浇道与排气系统是由浇道、浇口、溢流以及排气通道组成，通过合理的浇道系统造型，调节压射工艺参数如：在充模时的压射冲头速度、压铸合金的浇注温度、模具温度以及作用于液态金属上的增压，可以明显降低铸件的缺陷。对于一个压铸件来说，压铸机必须将熔化的合金推入模具型腔，使合金液在所要求的压射冲头速度及浇口速度下进行充填。另外压铸机还要有足够的锁模力，以防止液态金属在相应的压射冲头速度及增压下，从模具型腔喷射出来，形成毛刺。模具设计人员与压铸作业者要解决的主要问题之一是，如何确定铸件所要求的充型时间，以及保证充型时间下压射冲头的速度及浇口横断面，在目前，有一系列方法及诺模图来确定浇注时间，但这都只是集中参考压铸合金、平均铸UnRegistered件壁厚和模具温度。按照以上这些方法，浇注时间值位于一个大的范围，人们很难确定想要的实际浇注时间，对于许多压铸工作者来说，能够作出判断的是，铸件的表面质量随着充型时间的减少，压射速度的增加以及模具温度的增高而改善，随着充型时间的减少、模具温度的增加，在复杂的模具型腔内液态金属的流动熔化及汇接得以改善，这是由充模热动力及液态金属内的压力条件决定的，在此，模具型腔内熔化物的流动速度及熔化物中的固相起很大作用。因此最佳的浇注时间，可以定义为与压射冲头速度、压铸合金的种类、平均铸件壁厚、模具温度、合金液的流动速度、模具型腔内熔化物的流动长度以及熔化物中的固相有关。为了计算在第二压射阶段充模过程中压射冲头的速度Vk，我们可以应用下列方程，在方程中将铸件的重量转换成熔化物体积，来确定浇注时间τgz：2004dVVgzk×××=tp（1）式中：Vk—在充模阶段压射冲头速度V0—包括溢流槽在内的铸件体积τgz—充型时间用作计算压射冲头速度（按方程1）的参数“充型时间”是从液态金属开始至结束流过浇口的时间。所谓最优或最大充型时间，是指液态金属通过浇口并充满填模具型腔，未完全凝固的最长时间间隔。实际充型时间较最佳充型时间要短，如果充型时间太短，那么在浇口内的流动速度及压射冲头速度就会很高，过高的流动速度将会导致液态金属对直接冲击的具型腔部分造成腐蚀，以及在模具型腔形成粘结，并影响压铸模具型腔内的排气。另一方面，最终的增压要通过完全尚无冷凝的区域传递给缩孔部位，将混入的气泡压缩至最小尺寸。这样充型时间必须满足以下条件，为了使铸件UnRegistered不提前冷凝，不会出现铸件缺陷，如冷隔及不合格的铸件表面，浇注时间要足够短；另一方面对于要求致密的铸件，浇注时间又要足够满足压铸模具完全有效的排气。例如对一个复杂的压铸铸件进行计算，GD—AlSi6Cu4铝压铸合金汽缸盖，其空间对角线为512mm，该铸件壁薄、盖深，有大量的加强筋、有致密性要求，因此，该铸件必须以短的充型时间压铸，浇口设计为厚1.25mm，总的长度为460mm，为了进行计算，设定以下参数：·包括溢流铸件体积V0=900cm3·平均铸件壁厚Sm=3.2mm·浇注容室的直径d0=78mm。在实践中，选取充型时间为0.04s，按方程（1）计算充型时压射冲头速度：Kn=smdogzo/71.4107804.014.310900446262=×××××=×××--tpn此例清楚表明：为了成功地获得铸件，按照所选情况需要压铸机要具备至少4.71m/s的浇注活塞速度。二、空压射时的压射冲头速度对于所要求的铸件在第二压射阶段充模过程的充型时间及相应的所需压射冲头速度，实际上这些参数是由压射充型过程中，压铸机的压射机构产生的。虽然在实践，许多铸件尽管可以明显偏离最佳充型时间及压射冲头速度进行生产，对于薄壁铸件还应尽可能精确设定第二压射阶段冲头速度并加以保持。但此时可出现会出现的情况是，压射机构在充模过程中达不到所要求的压射冲头速度。在第二压射阶段充模过程冲头速度ku要小于在无金属空压射时的冲头速度Kou，这样的空压射速度，在压射机构内无流态金属射流时，对于所选的压射机UnRegistered构是很容易进行调节的。在进行有液态金属压铸时，压射冲头将速度下降，此时压射冲头的速度取决于从压室至模具型腔浇道系统及浇口的流动阻力，以及压铸机施加于压室内液态金属上的充型压力。空射冲头速度Kou在压铸机内是一个重要的调节作业参数，与冲头速度Vk在充模阶段有以下关系：Kou=221úúûùêêëé××××-KlgLoasLKDdwPvmr（2）式中：Lr—液相温度下压铸合金密度SP—压射机构储能器内压力aw—浇口内压铸合金的流动速度gLm—从压室至模具型腔总的流量系数KlD—压射机构压射活塞直径总流量系数定义为压室与模具型腔之间，当液态金属在其行程上从压室经浇道及浇口流入模具型腔时，在金属流动体系内压力的损失，它必须通过实验确定。为了实验确定总的流量系数，可以摘取在生产铸件时在压室内冲头速度及金属压力的测量曲线。这样就可以获得的测定值，确定在已知金属压力下浇口内压铸合金的流动速度，以此获知总的流量系数。为了确定总的流量数经过大量的试验研究，由此研究可认为卧式冷室压铸机总流量数gLm的范围为0.5~0.6。对于空压射冲头的速度kon，按方程（2）计算十分简单。例如，若对于铝合金的铸件及卧式冷室压铸机的压射机构，设定如下数据。·在液相温度下压铸合金的密度3/2443mKgL=r·压射机构储能器压力MpaPS14=UnRegistered·压射机构压射活塞直径KlD=180mm·充模时压射冲头速度=Kn4m/s·压室直径mmdo90=·浇口压铸合金流动速度aw=50m/s·浇道体系总的阻力系数gLm=0.5这样，在空压射时，压射冲头速度可计算如下：221÷÷øöççèæ××××-=KlgLoaSLKKoDdwPvmrn261805.4÷øöçèæ×××××-=Kon=4.52m/s由此例可以看出：所调节的空压射冲头速度要比充模过程冲头速度大13%。UnRegistered
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