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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壓鑄機的工作原理：
壓鑄機是壓力鑄造的基本設(shè)備，壓鑄是通過壓鑄機來實現(xiàn)的。壓鑄機一般分為熱壓室壓鑄機和冷壓室壓鑄機兩大類。冷壓室壓鑄機又分為臥式壓鑄機和立式壓鑄機（包括全立式壓鑄機）兩種，德松模具鋼在此只介紹了主流壓鑄機與其工作原理。
一. 熱壓室壓鑄機的基本原理：
熱壓室壓鑄機的壓室通常浸入坩堝的金屬液中，壓鑄機用杠桿機構(gòu)或者壓縮空氣產(chǎn)生壓力來推動壓射沖頭運動。在壓鑄過程中，金屬液在壓射沖頭上升時，通過進口由熔化坩堝進入壓室；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. 冷壓室壓鑄機的基本原理
冷壓室壓鑄機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行壓鑄。根據(jù)壓鑄模與壓室的相對位置，冷壓室壓鑄機可分為立式、臥式、全立式3種型式。
a. 立式冷壓室壓鑄機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反料沖頭托住，為了使金屬液在壓射前不致進入模內(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，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。現(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)的一部分運動能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎蛪毫Γ⑶以诟淖兘饘僖毫魉俸颓斑M方向的同時，沿著型腔壁流動。由于剩余的運動能使金屬液沿直線前進的特性仍較強，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，即在很大的運動能量的作用下能夠直線前進。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（金屬液最后到達的部分）的金屬液，在后續(xù)金屬液的推動下前進，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離內(nèi)澆口的部位。壓力流在阻力少的信道上前進的特性是很強的。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)部補充金屬會產(chǎn)生縮孔，補縮金屬流就是在內(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，立即進行加壓補縮，補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行壓鑄，也就是設(shè)法讓充填終了的金屬液，先從遠離內(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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