压铸件工艺参数的设定

2011-11-24 8:57:20

在压铸行业， 工艺参数对产品质量的影响更多的是靠试验的方法， 许多工程技术 人员不能深入的进行分析，生产铸件的条件无法用数据来描述。 本文就压铸工艺参数理论计算和实践两方面进行讨论研究。 压力铸造的主要工艺 参数有行程（速度转换点）、速度、时间和压力等。而本文重点分析速度和行程 两个主要参数。 1. 压铸的四阶段压射

计算压力铸造工艺参数 ,首先要定义压铸的四个压射阶段。

1.1.1 第一阶段：慢压射 1 为防止金属液溅出，冲头越过浇料口的过程，压射的 第一阶段通常是缓慢的。

1.1.2 第二阶段：慢压射 2 金属液以较低的速度运动至内浇口的阶段，主要目的 是排出压室内的空气，集中铝液于压室内。

1.1.3 第三阶段：快压射金属液由内浇口填充型腔直至充满为止，主要目的是成 型并排出型腔中气体。

1.1.4 第四阶段：增压阶段型腔充满后建立最后的增压，使铸件在高压压力下凝 固，从而使铸件致密。 1.2 计算模型

1.2.1 根据 1.1定义 （参照图 1）,可以得到金属液在各阶段合金液的重量关系式。 G2=G 浇

G3+G4=G 铸 +G 溢流

其中：G3+G4为金属液刚达到内浇口处时冲头端面至冲头停止之间的铝液重量， 即为快压射起始点位置至冲头停止行程内金属液的容量。 G 铸为铸件重量 G 溢为溢流系统的重量

G2 为慢压射 2 行程内压室能容纳的金属液重量 G 浇为浇注系统的重量

1.2.2 流道中单位时间内不同位置截面中通过合金液的流量关系式（见图 2） 金属液在流动过程中，单位时间内通过截面的流量 Q相等，则Q=V1冷仁V2>S2= V3 >S3 （注：V3 >S3是利用等式，而非金属液流量） 其中 V1 ：冲头速度 S1:冲头面积 V2 :内浇口速度 S2:内浇口面积

V3 :排气槽气体速度（推荐值75m/s）

S3 : 排 气 槽 的 面 积

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1.2. 3 压

铸时间[1]

压铸时间包括充填时间，持压时间及铸件在压铸模型中停留的时间。

123.1充填时间：金属液开始进入内浇口到型腔充满所需的时间。不同壁厚的 铸件充填时间选择参照表1：

1.2.3.2持压时间：金属液充满型腔，在增压比压作用下凝固所需要的时间。不 同壁厚铸件持压时间选择参照表 2:

1.2.3.3留模时间：持压终了到开模顶出铸件的时间。不同壁厚铸件留模时间选 择参照表3： 1.2.4压铸速度

压铸速度通常分为冲头速度和内浇口速度 （也称为充填速度）。不同壁厚铸件充 填速度推荐值见表4: 1.3速度、行程基本计算式

根据1.2以及图1、图2,可以得到以下计算式: V1=L3/ t

V2=V1X S1/S2 S3=V2XS2/V3

L4=[V 体/ （A X00） ] XK X4/3.14 其中：t为充填时间 V体为合金液总体积 A为冲头直径

K为系数，（铝合金0.0534）

V3.为排气槽气体的速度（常用值75m/s） 2.压铸件实际计算和调整

在生产实践中，模具、压铸机均已定型的情况下，铸件还是会有缺陷工程技术人 员解决问题的步骤可以按以下程序来实现。

2.1确认已知数，图1和图3是某铸件在试制过程中的图片，需要确定合理的工 艺参数，第一步是以常用的工艺参数压铸出一套铸件来，进行必要的测量。 2.1.1设备

ITALPRESSE （意特）550T 压铸机

2.1.2铸件基本壁厚3.5mm

2.1.3铝液密度 p=2.6 X0-6kg/mm3 2.1.4内浇口面积

5处内浇口面积之和是 S2=240mm2 2.1.5冲头

A=80mm ,冲头开始位置设备读数为 L始=0mm,压铸停止位置为L停=415mm 2.1.6重量

G 铸+G 溢流=1.39kg G 浇=1.32kg

2.2理论计算

2.2.1合金液总体积

V 体=(G 铸 +G 溢流 +G 浇)/p= (1.39+1.32) /2.6X0-6=1.042X106mm3 2.2.2增压行程

L4=[V 体/ (A X100) ] >K >4/3.14 =[1.042X106/( 80X100) ] >0.0534>4/3.14 =8.86mm

考虑到增压阀启动的反应时间 L4'=30+8.86P9(mm)

2.2.3高速行程：

L3=( G 铸 +G 溢)/[( p X14/4) XA2] =1.39/ [(2.6X0-6] >3.14/4) >802 ] =106.4(mm)

在压铸工艺参数中，高速转 换点直接关系到铸件外观 质量和内在质量。 2.2.4慢压射2行程：

，应在计算位置上后移30mm左右,即

■

图3带浇冒系统的铸件图

L2=G 浇/[ (p*14/4) >A2]=1.32/[ (2.6X0-6 >3.14/4) >802]=101(mm)

2.2.5 慢压射 1 行程：L 停 L2L3L4=415-101-106.4-39=168.6(mm) 需要说明的是有的压铸机上L1+L2设置合并为一个慢压射阶段。 2.2.6压射冲头的速度

根据表1,充填时间选择为0.05s

V仁L3/t=106.4/0.05=2128mm/s=2.128m/s 2.2.7内浇口的速度

V2=S1 >V1/S2= ( 3.14>A2/4 ) >V1/S2= (3.14>802/4) >2.128/240=44.55m/s 2.2.8排气槽的面积：

S3=V2 >S2/V3=44.55>240/75=142.56mm2 , 需要说明的是排气槽面积实际比计算要小， 是因为合型面参与了排气。 2.3实际生产验证

铸件产品质量是多种因素共同作用的结果， 理论计算为我们提供了实际生产时各工艺 参数的理论数据，它可以告诉我们一个大 的目标值，但在生产中决不能照搬计算值， 这

时，需要用实践来验证。 2.3.1常规实验

该种方法大多数厂家在采用。在理论计算的基础上，固定一些参数值后，调整一 个重要的参数。以本例中的2. 2. 2高速行程为例，根据铸件质量，如果铸件外 观不良，冷隔等产生(不考虑其它因素时)则高速转换点前移，即可以把 269.6 向250方向调整，在渐变过程中观察产品外观质量，确定最佳位置。如果是铸件气 缩孔较多，高速转换点后移，让铝液部份进入型腔后起高速，利于排出气体,可以把 269.6向300mm方向调整，同样观察质量变化，确定最佳值，其它参数以次类推， 此种方法实验次数太多，推荐采用正交试验方法。

2.3.2.1 定因子木平裘.设计表头 1 2 es 3 7D 3^00 31D €2 口； -fryBACK &3 2.3.2.2用MINITAB软件进行正交表设计莽实验得到不同试验号曲合格萃

财血那IW KincSEND byBACK MM ■gn 232正交试验法

压铸件产生缺陷，影响的可能参数较多，但在做正交实验前仍需要筛选重要的参 数，否则实验次数依然较多，一般情况下第一步做多因子少水平实验， 分析实验 结果，筛选出对质量有显著性的因子，再做少因子多水平实验

某摩托车箱体压铸件加工后气密达不到要求， 漏气率达到80%,对模具进行改进 后仍有17%漏气，这时要从压铸工艺参数着手，用MINITAB软件设计了四因子 两水平实验，分析结果剔除没有显著性的因子是低速行程， 其余三个因子有显著 性，进入三因子三水平 DOE实验。 质量水平为望大特性，从上

图和显著性检验均得出因 子Z323 MINITAB软件分析实验结果得到结论是: 组合为A2B2D1。经批量 生产试制，铸件漏气率由17% 下降到2%以内。 3■压铸模具设计的工艺参数 计算

压铸模具在设计时就需要 进行设计计算。方法同上， 只是已知数、未知数进行调 整，本文不再赘述。

4■结论：在压铸工厂，铸件 产品内在的、外在的质量均 可以无的提高，只要方 法得当。产品质量在修整模具无法满

足要求时， 工艺参数调整就显示出了其重要 性。正确的实验方法可以减少实验次数。得到正确的结论。