中国压铸杂志

锌合金压铸工艺及浇注排溢系统设计

作者:admin 来源:原创 发表时间:2014-10-14
文:集美大学机械工程学院 沈江南
 
压铸机、压铸模具及压铸合金是压铸生产的三大要素,压铸工艺则是将这三大要素进行有机组合和综合运用,并规定其具体的工作方式。因此,合理的压铸模具设计(主要指浇注系统和排溢系统设计)和正确选择与控制压铸工艺参数对压铸件的成形质量及压铸模的使用寿命至关重要。
1.1 锌合金压铸盖板件
结合某型号锌合金盖板件(其三维造型如图 3.1 所示),对锌合金压铸过程进行研究,包括压铸工艺参数的选择、压铸浇注系统和排溢系统设计等内容。
 
该盖板件外形轮廓尺寸长为 166mm,宽为 55mm,高为 4mm,壁厚较为均匀,包括内侧加强筋厚度在内,最大壁厚为 3.75mm,最小壁厚为 1.75mm,平均壁厚约为 2.5mm。材料为 ZA8 号锌合金。由于该产品为外观件,表面需要进行电镀处理,要求表面光洁。
1.2 压铸工艺参数
压铸生产过程中,压铸工艺参数的选择极大影响着压铸件的机械性质和品质,一般来说,压铸工艺的基本参数包括四个方面,即压力、速度、时间及温度。
1.2.1 压力
压力是压铸工艺的基本特征,也是获得铸件组织致密和轮廓清晰的保障因素。在压铸过程中,熔融金属液的流动和压实都在压力的作用下完成,但压力通常不是一个常量,其表现形式有压射力和压射比压两种。
1)压射力
压射力是指压铸机压射机构中推动压射活塞运动的力,其大小根据压铸机的规格来确
定,通过调整油缸的压强在一定范围内调整压射力,其关系如公式(1.1)所示:


                     
式中:  为填充压力(N);  为液压系统的管路工作压力(MPa);  为压铸机压射缸活塞的截面积(mm2)。
2)压射比压
压射比压是指压室内熔融金属液单位面积所受压力的大小,即压射力通过压射冲头对熔融金属液所施加的压力,其计算公式如下:
              
式中:  为压射比压(Pa); 为压射力(N);   A 为压室面积(mm2);B 为压室直径(mm)。
压铸生产中,通常将充填时的比压称为压射比压,用于克服金属液在浇道及模腔中的流动阻力,特别是内浇口处阻力,一般热室压铸机提供的压射比压可达到 20-50MPa。
由公式(1.2)可知,使用压铸机提供的最小压射冲头方能获得最大的压射比压。在选择压射比压时,应充分考虑压铸机能够提供的压射力及所使用的压射冲头,在保证压铸件质量要求的前提下,宜使用较低的压射比压,避免高压射比压对压铸模具和机器的磨损。
1.2.2 速度
在压铸过程中,速度与压力共同影响着压铸件的内部组织和表面质量,压铸速度一般分为压射速度(也称冲头速度)和充型速度(也称内浇口速度)。
1)压射速度
压室内压射冲头推动熔融金属液移动的速度,称为压射速度。在热室锌合金压铸生产中,压射速度一般控制在 0.3-0.5m/s。
2)充型速度
充型速度是指金属液在压力作用下,通过内浇口进入模腔的线速度,它是重要的工艺参数,对充型模式和压铸件最终的质量有着重要影响。若充型速度太小,易造成铸件轮廓不清;若充型速度过高,容易引起紊流、卷气、氧化及粘模等现象,还会加速模具的冲蚀磨损。锌合金的推荐充型速度可见表 3.1。
其中,铸件平均壁厚  ,可按下式计算:
 
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