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中山压力铸造填充过程中的“三场”分析

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浏览:109
时间:2017/9/16 0:00:00

  近些年来压力铸造在中国得到了迅猛的发展,技术上不断的得到更新,理论上也不断得到提高,趋于不断成熟的阶段。从上世纪八十年代起压铸界就很关注压力铸造中填充时间的研究,中山压铸厂认为每一个铸件在压力铸造的过程中都有一个最佳的填充时间。铸件填充时间确实是比较拢统的概括了铸件成型的参数,它是填充过程中各个工艺参数之间互补偿的综合反应。

 

 虽然对它进行了很多的研究,一般的中山压铸生产厂家的控制手段有限,铸件填充时间仍是是一个较为抽象的不便于啄摩和控制的概念。只有把对填充时间最有影响力的压力、温度、速度三个要素中去具体化,以寻求一个便于调整和控制的具体化的途径。

 

   本文把该三要素称为“三场”,若对它的研究不断完善,将指导着压力铸造技术的进一步发展。填充过程中的压力场、速度场、温度场的分布,对填充过程起到了至关重要的作用。它不仅对压铸件的质量、生产效率、减少主材和辅材的消耗带来极大的作用。而且中山压铸厂指导着如何对压铸工艺参数的合理调整;如何对浇、排系统进行改进来满足填充过程中的要求;如何对模具热平衡的调整以及对压铸机、模温机的性能改进,来满足压铸生产工艺要求都提出了新的课题。下述就压力铸造中的三要素—“三场”进行一些必要分析:


  一、压力场分布分析:

  理论上讲,如果将合金液视为理想的流体,在充满的密闭空间中,液压压力传递到各处是均衡的。也就是说在压力铸造填充结束的时间,型腔中合金液所承受的增压压力(比压)各处也应是均衡的。但在压力铸造填充完成后(甚至填充过程中)合金液往往处于非完全液态情况,在增压压力作用下,在型腔内部微量的剪切流动而产生填充阻力,该阻力在随合金液非完全液态(结晶过程)程度的不同,这种阻力是有着很大差异的。因而合金液在填充型腔的结束时在不同位置所承受的增压压力也就是不相同的。也就是说在型腔内增压力的变化是随填充阻力的变化而变化的,就最终(增压后)压力在型腔内的各个区域,或不同的点的大小是不同的,甚至差异很大。合金液在凝固过程中受模温的影响以及铸件结构上的差异,随着离内浇口的距离的增大,能传递到的增压力也是会越来越小。如果压铸机增压时间不及时时,就会使铸件很大的一部份受不到最终增压压力的作用了,因为合金液已经凝固(或者是半凝固状态),而不能再起到完全传递增压压力的作用了。从而最后的增压力只能传递到内浇口附近的型腔和横浇道上,造成的结果是,铸件的致密度从内浇口到远端逐步下降。这就给压铸工艺工作者提出:如何调整好压力(尤其是增压力),如何合理利用好压力的课题。由此看来并非压力越大铸件质量越好。不合理的,过大的增压压力对模具浇口附近型腔、横浇道及压室都会带来很大的破坏性,模具的寿命也就随之下降。


  为此对压铸机要求来说,应在“负荷”下工作时的增压“建压时间”长短,来作为衡量压铸机性能的指标,才更有意义。另一方面有效的控制好模具温度,确保模具型腔各部分之间具有好的热平衡条件,这样才有利于压力场的调整。调整好压力场的分布,才是提高铸件质量;提高压铸件的生产率;和降低主材和辅材的消耗(即降低铸件低成本);提高模具寿命的关键所在。


  二、速度场分布分析:

  合金液在对型腔的填充过程中,对填充速度有影响的环节为:冲头的前进速度;横浇道截面积与内浇口截面积比例变化造成的速度变化;内浇口截面积与填充区域容积变化造成的填充速度变化。理论上我们希望合金液在不同的流路上,以不同的型腔填充速度按其理想的流向,同时达到所要求的位置,以获得优质的铸件。填充型腔速度在型腔中各处是不均衡的,要分析这种不均衡的填充状态才有利于型腔的填充。假若这种不均衡的状态不利于型腔填充,如何把这种不均衡状态调整为我们所需要的不均衡状态,人为的来控制好这种状态,让这种状态在方向上、速度上是我们所要求的。同时最大限度地避免合金液在填充过程中形成涡流的产生,这样才有利于排气、排渣,把型腔中的气体最大限度地排出型腔外。即是有残留在型腔中的气体也只能成弥散状态出现,而不能集中出现而形成气孔。要让合金液在对型腔填充过程中尽可能地同时流向模具型腔的最边缘,而且在型腔中最大可能避免有迂回现象产生。在集渣包之间有连通的情况下,金属流也不能在集渣包中有回流和堵气现象。在此要求下,对型腔的填充速在型腔不同部位应该是有快有慢的,故要以人为的加以控制。要达到合金液在填充过程中同时流向模具型腔的最边缘目的,流路必然有长有短,要用控制好内浇口处流量的大小来解决。控制好金属液在内浇口处导流方向,以免过早封闭分型面,不利于排气,同时最大限度地减少涡流的出现,这给模具浇注系统提出了特定的要求:要求在不同的型腔部位要有相应的流量控制,不要因各处流量不协调而在型腔内部产生涡流,同时也要与合理的导流方向相结合,才能调整好填充型腔的速度场。

 

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