压铸工艺参数(二)

4、留模时间 留模时间是指压铸过程中，从保压终了至开模顶出铸件的这段时间。 作用：足够的留模时间，是使铸件在模具内充分凝固，且适度的冷 却可使之具有一定的强度，在开模和顶出时，铸件不致产生变形或拉 裂。 留模时间的选择，通常以顶出铸件不变形、不开裂的最短时间为 宜。然而，过长的留模时间不仅使生产效率降低，而且会带来不良的 后果。例如：不易脱模；因合金的热脆性而引起裂纹；改变了预定的 铸件收缩量等。 综上所述，压铸生产中的压力、速度、温度、时间等工艺参数选择可按 下列原则进行: 1) 铸件壁越厚，结构越复杂，则压射力应越大。 2) 铸件壁越薄，结构越复杂，压射速度应越快。 3) 铸件壁越厚，待续留模时间应越长。 4) 铸件壁越薄，结构越复杂，模具浇注温度应越高。
表3-8为推荐的合金浇入温度。
表3-8 推荐的合金浇入温度
2、内浇口速度对合金温度的影响
当合金液通过内浇口处时，因摩擦生热而使温度稍有升高，这时因 为填充时消耗一定的机械能转化为热能。如果假设通过冲头传递给合 金的机械能完全转化为热能，并均匀地分布于合金内，便可以用下面 方程式表示因加热而升高的温度：
Q=Q1+Q2+Q3
式中 Q ——金属传给模具的热流，kJ/h； Q1——模具自然传走的热流，kJ/h； Q2——特定部分固定传走的热流，kJ/h； Q3——冷却通道传走的热流，kcal/h。
二、时间
压铸时间包括填充时间、增压建压时间、压力升高时间、保压时间和 留模时间。它与压力、速度、温度、合金熔体特性以及铸件的结构（主要 是壁厚和体积）和模具结构（特别是浇注系统和排溢系统）等因素密切相 关。压铸时间的确定，取决于上述因素的综合作用。
(2) 模具温度对铸件力学性能的影响 模具温度度提高，改善了填充条件，使其力学性能得到提高，模具 温度过高，合金熔液冷却速度就会降低，细晶层厚度减薄，晶粒较粗大， 故强度有所下降。
图3-18 模具温度与时间变化曲线
图3-19 模具温度与抗拉强度的关系
模具温度过高还会使得粘模严重；铸件来不及完全凝固；顶出时温 度过高而导致变形；模具各配合部位易被卡住；延长压铸循环时间等问 题都将产生。 因此，为了获得质量稳定的优质铸件，必须将模具温度严格地控制 在最佳的工艺范围内。这就必须应用模具冷却加热装置，以保证模具 在恒定温度范围内工作。
1 2 mv n mcT s 2 2 vn Ts 2c
式中 m——运动中的合金质量，kg； vn——内浇口速度，m/s； c ——合金的比热容，J/kg· ℃； Ts——因摩擦加热后升高的温度，℃。
上述公式计算得出内浇口速度与温升的关系见图3-17。
图3-17 内浇口速度与合金温升的关系
当内浇口速度为80m/s时，镁合金液进入型腔时的温度将增加25℃。 而内浇口速度越大，则温度增加得越多，这对准确地控制浇注温度有一 定的意义。
表3-9推荐了模具的工作温度范围
在生产中，除了模具保持一定温度外，模具安装在机器后，在压入 金属之前，还有一个预热温度。它主要是避免模具型腔因开始工作立即 受到激热而引起热应力。生产中往往由于没有预热模具，致使模具成型 零件过早热裂而损坏。模具的预热温度越接近工作温度越好。
4、模具的热平衡 在每一个压铸循环中，模具从金属液吸收热量，经过热传递向外界 散发。如果在单位时间内吸热与散热相等，便达到一个平衡状态，称 为模具的热平衡。 模具热平衡的表示式为：
3、模具温度 ——是指压铸模的工作温度 在压铸过程中，模具需要一定的温度。模具的温度对提高生产效率和 获得优质铸件有着重要的作用。 在压铸生产过程中，模具的温度应保持在一个适当的范围内，其作 用是：
① 避免熔融金属激冷过剧，而使填充条件变坏；
② 改善型腔的排气条件； ③ 避免铸件成型后产生大的线收缩，引起内应力和开裂；
t ——填充时间，s； Tn——内浇口处熔融金属的温度，℃； Tg——熔融金属的液相线温度，℃； Tm——模具温度，℃； b ——铸件的平均壁厚，mm。 计算时，平均壁厚b一般取铸件上同一壁厚 最多的数值。 式中
表3-12 铸件平均壁厚与填充时间的推荐值
按表3-12选用填充时间时，还应考虑的一些情况： 1) 合金浇注温度高时，填充时间可选长些。 2) 模具温度高时，填充时间可选长些。 3) 铸件厚壁离内浇口远时，填充时间可选长些。 4) 熔化潜热和比热高的合金，填充时间可选长些。
教学 内容
温度
时间 压射室的充满度
一、wenku.baidu.com度
压铸过程中，温度对填充过程的热状态，以及操作的效率等方面起着 重要的作用。压铸热规范中所指的温度是合金温度和模具温度。温度控制 是获得优良铸件的重要工业因素。 1、合金温度 合金温度是指合金液自压室进入型腔的平均温度。它包括浇入温度、 压室内停留时的温度、通过内浇口时的温度和填充型腔时的温度。 由于在生产中测量不便，通常以合金浇入温度为代表。 合金的浇入温度应适当。考虑到气体在金属内的溶解度和金属氧化 程度随着温度的升高而迅速增加，因此，温度高于合金液相线温度不宜 过多，一般以高于20-30℃ 。但过低的浇入温度也不适宜，将会造成填 充尚未结束便产生凝固。 原则是：在生产中，不提倡采用高温浇注，在能够充填型腔的条件下， 应该尽量采用较低的温度浇注，这样不仅可以减少压铸件的缩松和缩孔， 也能有效地减少合金液粘模，延长模具的寿命。
图3-20 压射室充满度与液 面所处位置的关系 r-压射室半径
小 结
1、合金温度和模具温度；
2、模具的热平衡； 3、压铸工艺参数：时间； 4、压射室的充满度。
作 业
1、简述压铸工艺参数的选择原则。
1、填充时间 熔融金属自开始进入到充满型腔所需的时间称为填充时间。 填充结束时，型腔内不同部位金属的凝固不是同时完成的，但是， 在决定填充时间时，仍然把填充结束前金属不应产生凝固这一理想情 况作为条件。因此，最佳填充时间应是压铸的金属尚未凝固而允许的 最长时间。
根据有关资料，时间t的计算式如下：
T T 64 n g t 0 . 034 b T T n m
三、压射室的充满度
浇入压射室的金属液量占压射室总容量的程度称为压射室的充满度，通常 以百分数表示。
充满度对于卧式冷压室压铸机有着特殊 的意义。因为卧式压铸机的压射室在浇入金 属液后，并不是完全充满，而是在金属液面 上方留有一定的空间。 这个空间所占的体积越大，存有空气越 多，对于填充型腔时的气体量的影响越大。 其次，充满度小，合金液在压射室内的激冷 度过多，对填充也不利。因此，压射室充满 度不应过小，以免上部空间过大，一般充满 度应在40%～80%范围内，而以75%左右最 为适宜。
④避免模具因激热而胀裂；
⑤缩小模具工作时冷热交变的温度差，延长模具寿命。
(1) 影响模具温度的主要因素 1) 合金浇注温度、浇注量、热容量和导热性。 2) 浇注系统和溢流槽的设计，用以调整平衡状态。 3) 压铸比压和压射速度。 4) 模具设计。模具体积大，则热容量大，模具温度波动较小。模具 材料导热性越好，则温度分布就越均匀，有利于改善热平衡。 5) 模具合理预热提高初温，有利于改善热平衡，可提高模具寿命。 6) 生产频率快，模具温度升高，这在一定范围内对铸件和模具寿命 都是有利的。 7) 模具润滑起到隔热和散热的作用。
如果压力升高时间过短，金属尚未完全凝固，增压压力早已建成并作 用于其上，则将增大胀型力，从而引起胀型力超过允许值，发生机器锁模 力不足的现象。 因此，机器压射系统的增压装置上，压力升高时间的可调性十分重要。 其调整范围在0.015～0.3s内比较适宜。
3、保压时间 熔融金属充满型腔后，使其在增压比压作用下凝固的这段时间，称为 保压时间。 保压作用是使压射冲头将压力通过还未凝固的余料、浇口部分的金属 传递到型腔，使正在凝固的金属在压力作用下结晶，从而获得致密的铸件。 保压时间的选择按下列因素考虑: 1)压铸合金的特性:压铸合金结晶范围大，保压时间应选得长些。 2)铸件壁厚:铸件平均厚度大，保压时间可选长些。 3)浇往系统:内浇口厚，保压时间可选长些。 注意：通常，熔融金属填充终了至完全凝固的时间虽然很短，但持压 时间最少仍需1～3s，而厚壁的大铸件往往还需要更长的保压时间。
2、增压建压时间和压力升高时间
增压建压时间是指在增压阶段的起始点上能够把升高的压力建立起来的时间。
该时间越短越好，但受限于压铸机性能至少不少于0.01s。
压力升高时间是指从增压压力建立起，直到压力升高到预定的数值所需的时间。 压力升高时间的长短主要由型腔中金属的凝固时间所决定。在金属凝 固的过程中，随着致密度的逐渐增加，所需的压力也逐渐变大。