压铸机铸造技术讲义.pdf
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1、压铸机铸造技术讲义 TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 压铸机铸造理论压铸机铸造理论压铸机铸造理论压铸机铸造理论 图 压铸机铸造的结构 压铸机的压射(铸
2、造)简单来说正如上图所示。 通常设定铸造条件是通过压铸机上进行速度、压力以及速度的切换位置的调整, 以及其他的都在模具上进行调整。 通过以下各项目的计算方法,说明一下压铸机的铸造构成。 D = 压射油缸直径 mm Ph = 油压压力(蓄能器压力) MPa d = 冲头直径mmPp = 铸造压力(压射压力) MPa Ah = 压射油缸断层面积mm2 F1 = 开模力 KN Ap = 冲头断层面积 mm2 Fd = 锁模力 KN Ag = 浇口断层面积 mm2 Vg = 浇口速度 m/s A1= 铸造面积 mm2 Vp = 压射速度 m/s Fs=压射力 KN 所以产品上所负压力可以通过压射力除以
3、冲头断层面积计算出来的。 FS压铸机的压射力压铸机的压射力压铸机的压射力压铸机的压射力 ( ( ( (压射油缸的推动力压射油缸的推动力压射油缸的推动力压射油缸的推动力) F油压压力Ph 压射油缸断层面积Ah (KN) 铸造压力铸造压力铸造压力铸造压力 PpPpPpPp ( ( ( (至产品的压力至产品的压力至产品的压力至产品的压力) ) ) ) Pp油压压力Ph 压射油缸断层面积Ah 压射力Fs 冲头断层面积Ap 冲头断层面积Ap 图帕斯卡原理 力 F 压力P 面积A F A1 P2A2 压力P 力F 面积A (压力指明显在单位面积上的力) 压铸机压射部的结构压铸机压射部的结构压铸机压射部的结
4、构压铸机压射部的结构 Fs 压射力和铸造压力压射力和铸造压力压射力和铸造压力压射力和铸造压力 这个时候 A1是冲头断层面积、A2是浇口断层面积、V1是压射速度、V2是浇口速度。 所以 压射速度Vp冲头断层面积Ap浇口速度Vg浇口断层面积Ag 浇口速度浇口速度浇口速度浇口速度 Vg Vg(V2) 压射速度Vp(V1) 冲头断层面积A(A1) (/s) 浇口断层面积Ag(A2) 左图伯努利定理可以表达出压铸机的压射速度 与浇口速度的关系。 也就是说:通过流量Q流速V断层面积A的 公式计算出来。 其入口和出口的流量相等。 QV1A1V2A2 图 伯努利定理 TOYO MACHINERY & META
5、L CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 高速压射速度与浇口速度高速压射速度与浇口速度高速压射速度与浇口速度高速压射速度与浇口速度 模厚(mm)浇口速度(m/s) - 0.846 - 55 1.3 - 1.543 - 52 1.7 - 2.340 - 49 2.4 - 2.837 - 46 2.9 - 3.834 - 43 4.6 - 5.132 - 40 6.1 - 28 - 35 图 一般浇口速度 铝合金压铸的时候浇口速度为针对模厚可
6、以参 考图进行设定。另外,设计模具时一 般把高速压射速度计算为m/s。由此 可推算出浇口断层面积。 近年来也有超高速铸造法,那样的话,高速 压射速度为m/s,浇口速度设计为 m/s。 另外,根据伯努利定理, 由于速度面积是流量, 所以用容积除以流量可以得出实 际的充填时间。 这样的话,容积就是充填的产品(加上集渣包)的体积,通过重量除以比重来求得。至 于溶汤比重一般铝用2.64、 镁用1.75 /2 算。 充填时间充填时间充填时间充填时间 产品体积 产品重量比重 (sec) 浇口流量 浇口速度Vg浇口断层面积Ag 产品厚度(mm)充填时间(sec) 0.6 - 0.8 - 0.015 1.0
7、- 2.10.015 - 0.035 2.2 - 3.20.035 - 0.060 3.3 - 0.060 - 图 一般的充填时间 图1-3-3能帮助我们简单地判断压射速度,浇口 面积大致是否适当。充填时间过长可能会导致结 束前就提前凝固。此外,凝固也会受溶汤温度、 模温等温度的影响造成充填不良。 以下是计算从凝固时间到充填时间的简易公式。 充填时间 (铸造品的平均厚度)2 一般用 铝:0.01、镁:0.005计算。 TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LT
8、DTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 冲头直径冲头直径冲头直径冲头直径大大大大铸造压力铸造压力铸造压力铸造压力、 、 、 、充填时间充填时间充填时间充填时间 小小小小 浇口速度浇口速度浇口速度浇口速度、 、 、 、浇口流量浇口流量浇口流量浇口流量 大大大大 浇口面积浇口面积浇口面积浇口面积大大大大浇口速度浇口速度浇口速度浇口速度 小小小小 以上,从的压力和1的速度关系来到,冲头直径和铸造压力,冲头直径和浇口速度 之间的关系,如图1-3-3的图表所示。 0 10 20 30 40 50 60 70 5060708090 冲头直径 mm 浇口速度 / 0 10 20 30
9、 40 50 60 70 80 90 铸造压力 MPa 速度鋳造圧力 压射力156 压射速度 2.0m/s 浇口面积 2.0cm2 图1 冲头直径和浇口速度、铸造压力的关系 低速速度低速速度低速速度低速速度 浇口面积和冲头直径浇口面积和冲头直径浇口面积和冲头直径浇口面积和冲头直径 为了确定正确的冲头直径,浇口尺寸,除铸造压力、浇口速度以外,压室的充 填率、压室的厚度以及影响浇口处理(切边)等其他要素也必须充分考虑到,以便于 恰当的浇口设计方案。 下表为改变冲头直径、浇口面积时,所产生的铸造影响。 表1 由于冲头直径和浇口速度变化所产生的影响 通常铝合金铸造的低速速度为 一般情况 0.20m/s
10、 0.25m/s 压室的充填率小(20%以上),薄壁产品 0.25m/s 0.30m/s 压室的充填率大(30%以上),厚壁产品,真空D.C 0.15m/s 0.20m/s。 低速压射的目的是为了防止压室内卷进空气,根据浇铸量进行调整。另外,多段压射系统可 以在0.03m/s 0.7m/s之间,或者匀加速等。最大可以进行9段的调整。因此,压室充填速 度、浇道充填速度、产品充填速度,可分别设定。可慢慢加速调整等,达到条件设定的多 样化。 低速速度的稳定性,对产品品质有很大影响。与高速速度也一样,需要进行监视管理。 另外,压室、冲头的卡住等,也是实际速度不安定的原因,必须注意。 速度切换位置速度切
11、换位置速度切换位置速度切换位置 TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 接下来,对压射速度切换位置和压射状态的关系加以说明。 基本的压射切换位置和其要点如左图所示,各状态位置加以 设定,注意以下各点进行条件设定。 A给汤完了状态 压射时间内,溶汤安定后,开始压射 B低速压射,压室充填 设定防止空气卷入的速度 注意无溶汤飞溅,冲头的卡住等的影响。 C低速压射,浇道充填 多段压射的机器另外可以设定,
12、一般情况下,以加速度的 匀加速进行设定。 D高速切换位置 一般来说以溶汤到达浇口的位置为基准进行设定,根据 产品前后调整切换位置来决定最佳的位置。 E减速位置 产品充填完了后,在集渣包充填完了之前进行有效减速的 决定,设定后短射必然会有,但必须对产品的影响加以确 认。 F增压位置 增压为充填完了开始增压,切换位置一般在充填完了的 前20mm左右设定。 不论哪一个切换要点,都要计算机器、电气作动时间的 延迟,比计算值之前1015mm左右进行设定。 低速压射高速压射增压 FL, 减速 AFEDCB 速度 压力 A B C D E F 10 增压时间增压时间增压时间增压时间 增压为浇口凝固之前必须向
13、产品传达的压力,所以其增压启动时间和应答性 是有一定的要求的。增压启动过早,对高速有影响,产生飞边的原因。过迟 则没有增压效果。 有必要进行根据产品的凝固时间,调整增压启动时间。 浇口(汤口)凝固时间的简单计算方法为 浇口凝固时间 t B(浇口厚度) 此时 B 是铝:2.0、镁:1.5 是铝:0.01、镁:0.005 。 一般来说以上这些为参考,决定压射速度、冲头直径、浇口尺寸等。 还有设计模具也必须以此为参考,对于正在生产的不良模具,以数据、计算 为基础对模具进行改进,从而能够提高生产性、良品率。 TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY &
14、METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 高速压射行程的计算方法高速压射行程的计算方法高速压射行程的计算方法高速压射行程的计算方法 在1-6所做的说明,从溶汤到达浇口位置作为高速切换位置是最基本的。 因此,可根据充填质量和压室(冲头)的直径,能够计算出高速的行程。 高速转换位置 充填完了位置 高速行程 从左图可以知道,高速行程冲头断层面积和充填体积是相等的。 因此,从充填重量求得充填体积,用充填体积除以冲头横断层截 面积,可以 求得高速行程。 充填质量 Wg 产品 + 集渣包填质量 (测量
15、浇口部切断的产品以及集渣包的重量。) 高速行程 Wg 冲头横断层截面积 溶汤比重 溶汤比重一般来说铝为2.64、 镁为1.75 /2 例充填质量6000的铝制品,用直径的压室进行铸造的时,其 高速行程为 600 / 2.64 (72/) 5.9 cm = 59 mm 开模力的计算开模力的计算开模力的计算开模力的计算 开模力指的是从铸造时产品压力开模所需的力量。开模力可 用铸造面积铸造压力求得。 铸造面积的计算 铸造面积A1a1+a2+a3+a4 =料柄面积+浇道面积+产品面积+集渣包面积 开模力的计算 开模力 F1铸造压力Pp铸造面积A1中子分力Fc 详细的计算 对各部分施加压力分类如下: 产
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