中国压铸杂志
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压铸工艺参数的计算与工艺调整

作者:admin 来源:未知 发表时间:2012-08-10

 

宁波久腾车灯电器有限公司   张玉玺

 

摘要  相信许多压铸同仁都熟知压铸模具工艺参数的计算与工艺调整,但是在实际进行工艺调整之前,往往不愿计算,而是凭经验,久而久之,便可能会走向误区。可能会花大量时间去移动吉制点,也可能会在成型不佳时,一味地提速加压。即使解决了成型问题,也往往会忽略模具使用的合理性问题。针对目前国内压铸行业使用非实时监控压铸机居多这一现状,精确计算合理设定压铸参数尤为重要。

关键词  压铸模具  调节吉制点  调节压射速度  调节增压

 

1 引言:

在压铸过程中,通常的压射功能为:慢压射,一级快压射,二级快压射和增压。其中一级快压射主要用于锤头跟踪,但也可用于由慢到快的过渡压射,根据客户及铸件的需要,强调使用过渡压射时,也可做到锤头跟踪单独控制(此为特供机),增压与二级快压射相连,大吨位的压铸机增压起始吉制独立控制。

2压射过程分析

2.1压铸件特点

 

 

 

 图1 门锁支架压铸件

门锁支架压铸件(材料:ADC12),如图1所示

结合DCC160压铸机。

系统压力为140kg/cm²时的空打速度6m/s。

锤头直径Φ50,空压射行程320mm。

平均壁厚:2mm。

铸件重量150g(内浇口以上)。

浇铸全重:330g(含浇排系统)。

铸件投影面积约为:11X7=77cm²。

浇注总投影面积约为:77X200%=154cm²。

内浇口截面积为:27X1.1+18X1.7=60.3mm²。

2.2压射分析

如图2所示,通常的压铸过程由四步组成:

第一步以慢压射封住入料口,以防铝液溢出。

第二步以一级快压射让铝液充填至内浇口位置。                                                   

第三步以二级快压射让铝液充满型腔。                                          

第四步以增压将铸件压实。                               

 

 前进限吉制     二级快压射吉制     一级快压射吉制    后退限吉制

 对应控制点     对应控制点         对应控制点        对应控制点

图2 压铸过程图示

3吉制点确定

① △1点对应入料筒的B点,当采用短入料筒时,△1向△2方向移动,同时△1始终保持对应B点。

② △2点:当料温低或充填率低亦或薄壁铸件时,△2接近对应A点,反之接近△3点。

③ △3点:通过计算LH来确定,通常锤头压射到△3点时,合金液达到G点,如果需要提前及滞后充填, 那么△3点需要相应右移及左移。

④ △4点: 一般设定在突出分型面10-20mm位置,有时也可设定在模具分型面的对应位置,但是因射出行程超限不得不加长分流锥结构时,△4点也可设定在分型面右侧,总之,调整原则:a位置设置不能超出射出行程允许范围;b位置设置可确保锤头能顺利复位。

⑤ 为了确定△3点,需要计算LH

     M=AP*LH*ρ-------------------------------------⑴

     M:铸件重量(内浇口以上,含集渣包)

     AP:锤头截面积                                         

     ρ:合金液体密度                                        

将数值代入公式⑴:150=3.14*R²*LH*ρ=3.14*2.5²*LH*2.5           

     求得LH=3.06cm

4压射过程之速度确定

4.1慢压射速度VS

VS的大小一般以合金液不从入料口溢出为原则,通常VS为0.2-0.4m/s之间为宜(可不做调整)。

4.2一级快压射速度VL

一级快压射速度的确定需要考虑锤头跟出及过渡性速度两种情况

    充填率∮=M/ AP*LK*ρ--------------------------⑵

           M:包括浇排系统在内的铸件总重量

           AP:锤头截面积

           LK:空压射行程     

           ∮=(330/0.785*5²*32*2.5)*100%=21%(标准30%-70%)

    充填高H=(D/2)*(1.66*∮+0.17)------------------⑶

H=(50/2)*(1.66*0.21+0.17)=13mm

    一级快压射速度:

VL=0.2* {(D-H)*(1-∮)/(1+∮)}1/2  ---------⑷

VL=0.2* {(50-13)*(1-0.21)/(1+0.21)}1/2=0.98m/s

     4.3二级快压射速度的确定及对应二级快压射速度的手轮调节:

二级快压射速度VD的大小取决于模具界限速度VPC和压铸机实打速度VP 。模具界限速度和压铸机实打速度又取决于充填时间t,内浇口速度Vg,系统压力Pa  

充填时间:t=(7/1000)*T² (经验公式)---------------⑸

     T:铸件平均壁厚

     t=(7/1000)*2²=0.028(s)

内浇口速度:

     Vg*t*Ag*ρ=M------------------------------⑹

     M:铸件重量(内浇口之上含集渣包)

     Vg*0.028*60.3*0.0025=150

     Vg=35500mm/s=35.5m/s(内浇口最小速度)

锤头实打速度:

     Qg=QP(合金液通过任何截面的流量相等)

     Qg:内浇口处的流量

     QP:锤头处的流量(入料筒处流量)

     Ag*Vg=AP*VP -------------------------------⑺

     60.3*35.5=0.785*50²*VP

     VP=1.1m/s(此为最小锤头速度)

     VP≧1.1m/s

     取VP=1.5m/s(模具所需)

模具界限速度:

当Pa=140kg/cm² (系统压力)

VPC=550*(Pa*AS*Ag²/AP³)1/2  ------------------⑻

VPC=550*{140*0.785*10²*0.6²/(0.785*5²)³}1/2=3.97 m/s

计算最大实打速度,调节系统压力,优化系统:

VP={(VD2*VPC2)/( VD2+VPC2)}1/2---------------- -⑼

VP={(62*3.972)/( 62+3.972)}1/2=3.31 m/s(压铸机所能提供的最大实打速度)

3.31远大于1.5   说明能量有过剩。即Pa不需要取140kg/cm²

当Pa=100 kg/cm²时:

VPC=3.97*(100/140)1/2=3.35 m/s

此时空打速度V0=6*(100/140)1/2=5 m/s

VP={(52*3.352)/( 52+3.352)}1/2=2.78 m/s(压铸机所能提供的最大实打速度)

通过比较可知:降低系统压力让压铸机与压铸模系统更匹配

        设定速度:

由公式⑼:VP={(VD2*VPC2)/( VD2+VPC2)}1/2可以导出:

       VD={(VPC2*VP2)/( VPC2-VP2)}1/2------------------⑽

       当VP =1.5m/s时

可得出二级快压射设定速度:

       VD={(3.352*1.52)/( 3.352-1.52)}1/2=1.68m/s

设定速度之手轮设置:

       当Pa=100 kg/cm²时,压铸机最大空打速度为5 m/s,手轮最大调节数为12圈,每圈有12格。

也就是说:设定速度为1m/s时,手轮相应需要调节的格数=(12*12/5)=28.8。

当设定速度为1.68m/时,对应手轮需要调节格数=28.8*1.68=49格  

手轮需要从零旋转:4圈1格

5增压确定

增压计算:

  P取80MPa时

  胀型力=A*P=154*80=123.2(T)

  根据力学原理可知:锤头部,射出缸,增压缸三段受力相等,由此可得出公式⑾,⑿

  AP * P   =  AZ * PZ ----------------------------⑾

  AP:锤头截面积(锤头直径为Φ5cm);     P:锤头处合金液压射比压,此时设定为80MPa

  AZ:增压缸截面积(增压缸直径为Φ16cm);PZ:增压缸需设置的压力

  0.785*52*80MPa=0.785*162*PZ

  PZ=7.81 MPa (增压缸需设置的压力)

  AP * P   =  AS * PS ----------------------------⑿

  AP:锤头截面积(锤头直径为Φ5cm);     P:锤头处合金液压射比压,此时设定为80MPa

  AS:射出缸截面积(射出缸直径为Φ10cm);PS:射出缸压力表显示值

  0.785*52*80MPa=0.785*102*PS

  PS =20 MPa (射出缸压力表显示值)

增压设置:

通过查看射出缸压力表(大表)读数核实射出压力是否为20MPa,如数据不符,需要调整增压储能器的压力。另外,原则上增压流量手轮从3圈调起,充填时间允许时,可调小增压流量,否则反之。

触发压力一般为50kg/cm2。充填时间允许时也可调小触发压力,否则反之。

6实例效果分析

    通过对门锁支架压铸件生产工艺参数的计算,结合压铸生产过程中出现的现象,找出该压铸件在生产过程中存在的问题,并对存在的问题实施改善,改善后问题得到了解决,与计算分析出的结果相吻合。

(1)充填速度偏高

当VP=1.5m/s时,通过公式: Ag * Vg = AP * VP ,即: 60.3*Vg=0.785*502*1.5

求得内浇口的充填速度:Vg = 48.8 m/s 。尽管速度在内浇口的标准充填速度为20-60 m/s范围之内,从条件优化的角度来看,说明内浇口速度较大,也可以说:内浇口截面积较小。门锁压铸模内浇口处的龟裂现象也证实了这一点。

改善对策:将内浇口截面积增大至81 mm²时,则Vg =36.3 m/s 结果证实压铸条件也得到优化。

(2)内浇口分布欠佳

主浇道分支的内浇口较薄,流量偏低,不但易形成紊流,而且由于旁支浇口的流量偏大,造会成分型面过早被封闭,排气不畅,影响铸件质量。

改善对策:将内浇口厚度由1.1mm和1.7mm均改成1.8mm,结果证实成型得到改善。

(3)充填率偏低

标准充填率一般在30%-70%之间,过低过高都会影响浇注。门锁支架原设计充填率偏低,裹气较严重。

改善对策:将锤头直径改为Φ40时,∮=M/ AP*LK*ρ*100%=(330/0.785*4²*32*2.5)*100%=33%

充填率得到提高,解决了充填时的裹气问题。

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