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壓鑄模具的生產(chǎn)流程與技術(shù)原理

時間:2024-04-25 16:06來源:德松官網(wǎng) 作者:德松公司
壓力鑄造的主要特點是液態(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,壓鑄是通過壓鑄機(jī)來實現(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)生壓力來推動壓射沖頭運(yùn)動。在壓鑄過程中,金屬液在壓射沖頭上升時,通過進(jìn)口由熔化坩堝進(jìn)入壓室;壓射沖頭下壓時,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,即可開模取出壓鑄件,完成一個壓鑄循環(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的,壓鑄時,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,反料沖頭開始下降,落入錐形孔內(nèi),這時便打開了澆道孔,金屬液被壓入模具型腔;保壓冷凝后,壓射沖頭回升,同時反料沖頭上升,切斷余料并將其頂出壓室;此后開模取出鑄件(反料沖頭已回到原始位置),完成一個奢鑄周期。
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。在壓鑄過程中,金屬液通過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;保壓冷凝后開模,余料和壓鑄件一起取出,完成一個壓鑄周期。
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程和立式冷壓室壓鑄機(jī)相類似。
 
三. 壓鑄過程中金屬液的流動狀態(tài)及其流動特性:
壓鑄過程中金屬液在高壓高速下充填模具型腔的時間極短,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)識金屬液的流動狀態(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)計澆注系統(tǒng),壓鑄出良好鑄件的一個決定性因素。

四. 充填時液態(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狀態(tài)及其流動特性,并不是一件容易的事,國內(nèi)外壓鑄工作者對金屬充填形態(tài)也提出過各種不同的觀點?,F(xiàn)就實驗中所得知的金屬液充填狀態(tài),簡述如下:
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,通過內(nèi)澆口后的金屬液在運(yùn)動能的作用下,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同型腔壁和型芯或是別的金屬流相沖撞,此時,金屬液內(nèi)的一部分運(yùn)動能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎蛪毫Γ⑶以诟淖兘饘僖毫魉俸颓斑M(jìn)方向的同時,沿著型腔壁流動。由于剩余的運(yùn)動能使金屬液沿直線前進(jìn)的特性仍較強(qiáng),因此這個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很明顯的特性,即在很大的運(yùn)動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型腔,在多數(shù)情況下,噴射和噴射流所保持的運(yùn)動能量在金屬液尚未充赴滿時,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)金屬液的推動下前進(jìn),這個階段的金屬流稱為”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,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、型腔表面的粗糙度高、型腔內(nèi)有氣體壓力等等。壓力流沒有噴射流那樣大的運(yùn)動能量,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)計壓鑄件和壓鑄模時應(yīng)盡可能避免再噴射現(xiàn)象的發(fā)生,但實際上往往難以避免,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產(chǎn)生收縮,當(dāng)金屬液溫度降低時,其表面和內(nèi)部的溫度并不同時下降。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,金屬液先從表面開始冷卻凝固,內(nèi)部稍微遲后凝固收縮。在此過程中,如果不向其內(nèi)部補(bǔ)充金屬會產(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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