压力铸造之深入浅出学PQ图(三)

压铸技术之深入浅出学PQ图（三）

工艺窗口

所谓工艺窗口，就是满足铸件所需的工艺参数范围。对铸件的成型来说有很多参数相互影响，在这里我们从设备与模具的能量匹配方面各选取一个很重要的参数----充型时间和浇口处的流速，这是保证压铸件能正常生产的基础。

对于压铸机来说，充模阶段的冲头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，并由此会造成模具过大的胀型力。

式中：V k—在充模阶段压射冲头速度

V0—充型体积（包括溢流槽在内的铸件体积）

τgz—充型时间

从式（1）可以看出，决定冲头速度的是铸件所需的充型时间与冲头直径。由式（1）推导出式（2），可以看出对于具体的一个压铸件来说，所需的充型时间决定压铸机的冲头速度与冲头直径，故对压铸机所需参数来说，充型时间是一个非常重要的参数。

式中：Q—充型流量

V0—充型体积（包括溢流槽在内的铸件体积）

τgz—充型时间

根据具体的铸件我们可以选择一个充型时间范围，通过式（3）我们可以换算出所需充型流量的范围，然后将此范围在PQ图上表示出来如图1。

液态金属在浇口处的流动速度，对于浇口厚度及浇口面积的选择是一个重要参数，对最佳的充模、铸件表面质量及模具寿命至关重要。浇口处高流速会促使液态金属以细的散滴（雾化）形式进入模具型腔，气体及空气均匀地以细的孔隙在铸件分布。在高流速下，铸件一般会有光滑的表面及致密组织，低的流速会产生较少的涡流，对于模具型腔气体的排出是有利的，但铸件的表面质量及机械特性变坏，因为铸件的机械性能主要取决于铸件内孔隙的大小及其在铸件内的分布。铸件内的孔隙以微小均匀地分布在

整个铸件体积内，或以大的孔洞存在，铸件会表现为各种不同的特性。

为达到所需浇口处的流速，就需要在液态金属上施加一定的压力，此压力可以通过伯努利方程计算，如下式（4）。

P—作用于金属液上的压力

ρ—金属液密度

g—重力加速度

νg—浇口处的速度

C d—浇口处的流量系数

当我们根据铸件为其选择合适的浇口速度，通过式（4）可以计算处所需的充型压力范围，将其表示于PQ图上如下图2。

如果我们将铸件充型所需的流量范围和充型压力范围综合到一张PQ图上，我们就可以得到具体的一个矩形窗口范围，在这个窗口内既满足铸件充型流量要求，又满足充型压力需求，我们称此为铸件的工艺窗口，如下图3所示。

此处我们主要说明工艺窗口的意义和由来，至于针对具体的铸件怎样选取合理的工艺窗口，这就需要大量的经验知识和理论相结合。