压铸工艺设计培训课件.ppt

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1、第3章压铸成型工艺3.1压铸填充理论3.3充填速度3.4充填时间、持压时间与留模时间3.5合金的浇注温度3.2压射比压3.6模具温度9/21/202113.1压铸填充理论液体金属充填铸型的过程是一个非常复杂的过程，它涉及到流体动力学和热力学的一些理论问题，并且与许多因素有关，如液体金属的粘度、表面张力及结晶温度范围；铸件的形状、内浇道形状及位置、铸件与内浇道两者截面积之比；压射比压及充填速度以及压铸过程的热参数等。为了探明压铸时液体金属充填铸型的真实情况，长期以来人们进行了一系列的试验研究工作，提出了各种充填理伦，但这些论点都是在特定的试验条件下获到的，有一定局限性，要求人

2、们在应用中具体情况具体分析，使充填埋论进一步完善和深化，典型的充填理论归纳起来主要有如下几种：3.1.1喷射填充理论3.1.2全壁厚填充理论3.1.3三阶段填充理论9/21/202123.1.1喷射填充理论1932年弗洛梅尔（Frommer）提出了在压力作用下，液体金属充填铸型的第一个理论。他从锌合金压铸的实践经验中推导出结论：认为液体金属的充填过程是遵循流体力学定律，并且有摩擦和涡流现象。液体金属充填矩形型腔时的运动特性和内浇道截面与型腔截面积之比值（A内/A）有关。当液体金属在压力作用下进入型腔，射流在撞击对面型壁之前，保持其初始时的方向及截面形状。在撞击型壁后，该处液

3、体金属将形成扰动的聚集区，继续充填，则扰动更加明显，其中部分被称为“前流’的液体金属的流束，在增长着的聚集区前面沿型壁向内浇道方向折回。“前流”部分的液体金属量与射流截面的大小、速度及金属液的粘度有关。由于“前流”对型壁的摩擦及热量损耗而使流速减慢，以致聚集区追上‘前流”。在返回充填型腔的过程中．产生剧烈的涡流现象。9/21/20213当以低的充填速度及（A内/A）＞1/3时，除液体金属聚集区的前沿部分稍有扰动外，其余部分则相当稳定，而且随着聚集区增长，充填过程越来越平稳。反之，当（A内/A）＜1/3时，在高的充填速度下，整个充填过程中，聚隼区发生激烈扰动。在聚集区追上“前

4、流”以前，型腔被液体金属填充部分的长度与液体金属填充速度和温度、型腔的形状以及铸型的温度等因素有关。充分的排气是减小涡流和减少铸件内卷入气体的重要条件。9/21/202143.1.2全壁厚填充理论勃兰特（Brand）1937年提出了另一种充填理论，他用铝合金压入一个矩形截面的铸型中，为了验明液体金属在型腔内的充填情况，在型腔内布置了一些触点并将它们与仪器和记录装置联起来。根据试验结果认为：液体金属压人型腔后，随即扩展至型壁（见图），然后沿着整个型腔截面向前流动，直至型腔全部被液体金属充满为止。这种充填理论还认为，无论内浇道截面积与型腔截面积之比值大小如何，流动形态不受影响。

5、由于液体金属是以“全壁厚”形态向前推进，犹如“液态活塞”，充填时不仅不产生涡流现象，而且型腔中的气体很答易得到充分的排除。9/21/202153.1.3三阶段填充理论巴顿（Barton）在考察了勃兰特、柯斯特（Koester）和戈林（Goehring）等人的研究工作后，他同意弗洛梅尔的理论，并且认为只有这样才能解释从大量废品、未压完整的及最好的铸件中所观察到的现象。假定弗格梅尔的理论是正确的，巴顿认为在整个铸造过程中有温度梯度的影响及熔融金属内部和靠近金属/模具界面的金属层的速度的差异。认为金属流过型腔表面的方式很大程度决定了型腔表面粗糙度、流痕的出现、搭接和其他缺陷。在此

6、基础上，1944年巴顿提出了新的理论，认为液体金属充填铸型的过程是一个包含着流体动力学和热力学的复杂过程，充填过程可以分为三个阶段，如图所示。9/21/20216第一阶段：液体金属以接近内浇道的形状进入型腔，首先冲击对面的型壁并在该处沿型壁向型腔四周扩展流向内浇道。在金属流过的型壁上形成铸件的外壳，称薄壳层。第二阶段：随后进入的液体金属沉积在薄壳层内的空间进行充填．直至充满。第三阶段：在型腔完全充满的同时，压力通过处于尚未凝固的中心部分作用在铸件上，型腔内的金属得到压实。巴顿还认为，充填过程的三个阶段对铸件质量所起的作用是不同的。第一阶殿是铸件的表面质量，第二阶段是铸件的硬

7、度，第三阶段是铸件的强度。9/21/20217弗洛梅尔的充填理论为许多试验所证实，故能为大多数人所接受。例如，柯斯特和戈林曾设计了一副形状和尺寸与勃兰特试验时相似的压型，其两侧镶以抗热玻璃，通过高速摄影拍下充填过程的情景，结果却与弗格梅尔充填理论基本相符，从而否定了勃兰特理论。他们认为勃兰特的错误结论是因试验时失误所致，即在充填时，由于液体金属飞溅使型腔内电触点过早地闭合，日而反映了偶然的不确实的情况。实际上，勃兰特的充填情况只有在低压力和低的合金温度下才有可能出现。科普夫（Kopf)在压铸机上安装测试仪器，通过示