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压铸模具的生产流程与技术原理

时间:2024-01-31 13:56来源:德松官网 作者:德松公司
压力铸造的主要特点是液态金属以高压、高速充填模具型腔,并在高压下结晶、成型,压铸方法有热室压铸和冷室压铸两种,其主要区别在于熔化坩埚的位置。
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压铸机的工作原理:
压铸机是压力铸造的基本设备,压铸是通过压铸机来实现的。压铸机一般分为热压室压铸机和冷压室压铸机两大类。冷压室压铸机又分为卧式压铸机和立式压铸机(包括全立式压铸机)两种,德松模具钢在此只介绍了主流压铸机与其工作原理。

一. 热压室压铸机的基本原理:
热压室压铸机的压室通常浸入坩埚的金属液中,压铸机用杠杆机构或者压缩空气产生压力来推动压射冲头运动。在压铸过程中,金属液在压射冲头上升时,通过进口由熔化坩埚进入压室;压射冲头下压时,金属液沿着信道经喷嘴充填入压铸模型腔;待冷却凝固成型后,即可开模取出压铸件,完成一个压铸循环。

二. 冷压室压铸机的基本原理
冷压室压铸机的压室与熔化坩埚是分开的,压铸时,需要由熔化坩埚内盛取金属液浇入压室后再进行压铸。根据压铸模与压室的相对位置,冷压室压铸机可分为立式、卧式、全立式3种型式。
a. 立式冷压室压铸机的基本原理压室的中心线是垂直的,在压铸过程中,浇入压室中的金属液补反料冲头托住,为了使金属液在压射前不致进入模内,保证反料冲头在开始加压前堵住浇口套的浇道孔,通常用弹簧或是液压控制阀控制,将反料冲头支持在所要求的高度;压射冲头下压至金属液面时,反料冲头开始下降,落入锥形孔内,这时便打开了浇道孔,金属液被压入模具型腔;保压冷凝后,压射冲头回升,同时反料冲头上升,切断余料并将其顶出压室;此后开模取出铸件(反料冲头已回到原始位置),完成一个奢铸周期。
b. 卧式冷压室压铸机的基本原理压室的中心线是水平的。在压铸过程中,金属液通过浇注孔浇入压入压室;压射冲头向前推进,将金属液经浇道压入模具型腔;保压冷凝后开模,余料和压铸件一起取出,完成一个压铸周期。
c. 全立式冷压室压铸机的基本原理压室的中心线是垂直的。它又分为压射冲头上压式和压射冲头下压式。上压式的压铸过程和卧式冷压室压铸机相类似;而压射冲头下压式的压铸过程和立式冷压室压铸机相类似。
 
三. 压铸过程中金属液的流动状态及其流动特性:
压铸过程中金属液在高压高速下充填模具型腔的时间极短,一般仅为几分之一秒。最初阶段是完全的喷射,此后在极短时间内,一方面向型腔各部位充填,一方面在非常复杂的变化着,直至充满型腔为止。正确认识金属液的流动状态及其变化,掌握金属充填形态的规律并充分利用金属液的这种特性,是正确设计浇注系统,压铸出良好铸件的一个决定性因素。

四. 充填时液态金属流的种类及其特性的利用:
要观察压铸中金属液的流动状态及其流动特性,并不是一件容易的事,国内外压铸工作者对金属充填形态也提出过各种不同的观点。现就实验中所得知的金属液充填状态,简述如下:
1. 喷射及喷射流压铸机在通常的压铸条件下把金属液压入一般的压铸模型腔内,在最初阶段,通过内浇口后的金属液在运动能的作用下,以很高的速度像枪弹一样向前直射。其方向取决于内浇口的方向,这种状态的金属流称作”喷射”。高速喷射的金属液会同型腔壁和型芯或是别的金属流相冲撞,此时,金属液内的一部分运动能量转变为热能和压力,并且在改变金属液流速和前进方向的同时,沿着型腔壁流动。由于剩余的运动能使金属液沿直线前进的特性仍较强,因此这个阶段的金属流与一般的压力流性质(从压力高的一面流向压力低的一面)有所不同,称之为”喷射流”。喷射及喷射流具有一个很明显的特性,即在很大的运动能量的作用下能够直线前进。利用这种特性可以优先充填那些阻力较大的部位信没有排气槽的部位,而这些部位靠压力流是难以充填的。
2. 压力流及其利用仅有喷射和喷射流,还足以使金属液充填整个型腔,在多数情况下,喷射和喷射流所保持的运动能量在金属液尚未充赴满时,就由于在型腔内发生冲撞、摩擦和气体阻力而消耗殆尽。因此,应使充填到金属流的”后流”部分(金属液最后到达的部分)的金属液,在后续金属液的推动下前进,这个阶段的金属流称为”压力流”。压力流一般发生在偏离喷射及喷射流的渠道部分和远离内浇口的部位。压力流在阻力少的信道上前进的特性是很强的。在压力流所充填的部位,若压力流分成几股支流,则金属的阻力分散;若出现阻力较大的岛状部位,金属液只能在其周围流动,而不能充填到阻力大的部位。造成金属流阻力的主要因素是压铸件的厚薄不均、金属流的弯曲运动、型腔表面的粗糙度高、型腔内有气体压力等等。压力流没有喷射流那样大的运动能量,但是它却具有接受后续金属液中供给的压力能,从而使金属沿着内壁前进的特性。利用这种特性,可以很便利地把型腔内的气体有效地排出去,在压力流充填的部位,汇集着由喷射和喷射流所充填部分的气体,因此在这部位必须开排气槽。
3. 再喷射现象在压力流或喷射流的信道突然变大的部分(薄壁到厚壁的变化部位),金属液又一次离开型腔壁形成喷射状态,这种喷射状态称之为”再喷射”。发生再喷射的部位很容易产生气孔和缩孔,故型腔内以不发生再喷射为最理想。因此在设计压铸件和压铸模时应尽可能避免再喷射现象的发生,但实际上往往难以避免,为此应采用首先向发生再喷射的部位充填金属液的内浇口方案,同时采取提高补缩金属流效果的办法,把内浇口设在靠近铸件厚壁的部位为宜。
4. 补缩金属流金属液的温度一降你便会产生收缩,当金属液温度降低时,其表面和内部的温度并不同时下降。金属液表面层的温度极快下降,随后内部温度也跟着下降。由此可知,金属液先从表面开始冷却凝固,内部稍微迟后凝固收缩。在此过程中,如果不向其内部补充金属会产生缩孔,补缩金属流就是在内浇口部位的金属液尚未冷却凝固前,立即增高压室内的压力,向型腔内补充金属液。理想的压铸件,应该是在金属液充填完毕到全部凝固完之前,立即进行加压补缩,补缩金属流起作用的时间越久,则压铸件质量越好。这一想法在理论上是可行的,即使模具温度在有梯度的情况下进行压铸,也就是设法让充填终了的金属液,先从远离内浇口处开始凝固在,然后顺次地向内浇口方向凝固,内浇口处最后凝固。

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