压射过程及曲线教案

1、职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铝合金铸件铸造技术课程教案压力铸造 压射过程及曲线制作人：刘洋陕西工业职业技术学院压力铸造压射过程及曲线压射过程就是将金属液压入型腔的过程，这一过程很大程度上影响压铸成形的质量。压力和速度是压射过程的两个重要参数。记录压射过程中压力和速度动态特性的曲线，称为压射过程曲线。能够理解和分析压射过程曲线，对评价压射过程非常重要一、压射过程 压射过程是从压射冲头开始移动至型腔充满保压（热室压铸机），或至增压结束为止（冷室压铸机）。压射过程中，随着压射冲头的位移，压力和速度都按设定模式变化。压射模式设定是根据压铸件特点，对速度和压力进行合理控制，以达到生产合格压铸

2、件的目的。对于冷室压铸机压射过程分为三级，有时也称为四级。对于热室压铸机压射过程分为二级。图1为卧式冷室压射压射各阶段冲头位置及压力与速度的曲线，即压射过程曲线。表1为卧式冷室压铸工艺压射阶段的划分及进程描述。表1 卧式冷室压铸工艺压射阶段的划分及进程描述阶段进程描述第I阶段起始位置：从压射冲头起始位置至越过浇料口位置参数：压射速度v1，压射压力p1特征：低压低速，运行平稳说明：低速推进，防止金属液从浇料口溢出，有利于气体排出。压力主要用于克服系统摩擦阻力，只有小部分用于推动金属液。第阶段起始位置：从压射冲头越过浇料口位置至金属液充满至内浇口处参数：压射速度v2，压射压力p2特征：压力增大，压

3、射冲头速度加快说明：压射冲头通过浇料口，压射压力提高，压射冲头速度加快，金属液充满压室及浇注系统。该阶段应注意防止卷气，并尽量避免金属液提前进入型腔。第阶段起始位最：从金属液充满至内浇口处至型腔完全充满参数：压射速度v3，压射压力p3特征：压射压力再次升高，压射速度最快说明：金属液流经内浇口充填型腔。由于内浇口处截面面积大幅缩小，流动阻力剧增，要保持足够的填充速度，需更高的压射压力，用于克服浇注系统主要是内浇口处的流动阻力。压射速度快慢非常重要，主要取决于压铸件复杂程度、壁厚和质量要求等第阶段起始位置：充型结束参数：压射速度迅速减至零，增压压力p4建立特征：压射冲头停止运动，压力剧增，达到全过

4、程的最高值说明：金属液完全充满型腔。增压压力对凝固中的金属液进行压实，压射冲头可能稍有前移。金属液凝固后，增压压力撤除，压射过程结束。通过增压使压铸件密度增加，获得清晰铸件图1冷室压射压射各阶段冲头位置及压射过程曲线需要说明的是压射阶段的划分来源于长期的压铸实践，但并非必须完全遵循。早期压铸机的压射参数在压射过程中并不变化；后来随着对压铸工艺的认识，以及压铸机设计的改进，使压射参数在压射过程中可以变化，并证明采用分级压射效果良好。先是二阶段压射，后来进展为三阶段(或四阶段)压射，也有推崇抛物线形压射模式。现代压铸机又突破了传统的三阶段压射概念，可以根据工艺需要，多点设置速度和压力，可以非常灵活

5、地设定压射过程。某些压铸机还具备压射冲头运动优化程序，根据压室参数、金属液充满度等参数，计算最佳压射模式，减少卷气现象。所以，压射模式应根据压铸件及压铸工艺的具体状况设定，并非要采用哪一种固定模式。目前还有推荐高速阶段转换点设置在压铸件重要部位填充完成之后，目的是保证重要部位的质量和性能。对冷室压射过程设置的总体要求，是防止金属液溅出，尽量减少气体卷入，避免金属液在压室内停留过长时间，造成温度下降过大，保证增压效果，保证压铸件完整成形。图2为热室压射压射各阶段冲头位置及压力与速度的曲线，即压射过程曲线。表2为热室压铸工艺压射阶段的划分及进程描述。表2 热室压铸工艺压射阶段的划分及进程描述阶段进

6、程描述第I阶段起始位置：从起始位置至金属液充满至内浇口处 参数：压射速度v1，压射压力p1特征：压力及速度稍低，运行平稳说明：压射冲头低速推进金属液，金属液充满鹅颈管、射料管，直至内浇口。平稳运行有助于减少金属液在流动通路内的卷气，避免金属液提前进入型腔第阶段起始位置：从压射冲头越过浇料口位置至金属液充满至内浇口处参数：压射速度v2，压射压力p2特征：压力增大，压射冲头速度加快说明：压射冲头通过浇料口，压射压力提高，压射冲头速度加快，金属液充满压室及浇注系统。该阶段应注意防止卷气，并尽量避免金属液提前进入型腔。图2为热室压射压射各阶段冲头位置及压射过程曲线二、压射过程曲线 图1和图2所示的压射

7、过程曲线，是进行压射过程分析的重要线图。它以速度及压力为纵坐标，以压射行程(或时间)为横坐标，记录压射压力、压射速度在压射进程中的变化情况。压射曲线能够反映许多重要的工艺信息，如速度变换位置、压力和速度大小、建压时间以及压力峰值高低等。压射工艺确定以后，压射曲线的关系位置是确定的。如果压射曲线偏离正常位置，则表明压射过程出现问题，结果往往会导致压铸不合格品产生。1.压射阶段压射(充型)过程中，压射压力的建立与压射速度有关，从理论上讲，压射压力与压射速度的平方成正比。在相同工艺条件下，一定的速度对应一定的压力，或者说使用一定压力才能达到一定的速度，所以在压射曲线中可以看到压力与速度的对应状况。压

8、射曲线中的上升斜线，表示压力和速度处于上升之中，起始点为速度或压力的切换点。压射曲线中的平台，表明该阶段的速度和压力没有变化，一个稳定的平台可以理解为一个阶段。图1中出现三个这样的平台，即有三个压射阶段，标记为I、阶段。而在第四阶段，即增压阶段中，压力迅速上升出现高压平台，但速度值迅速降为零，这一点是增压阶段的特征，表明充型结束，增压形成。图2中出现二个这样的平台，即有二个压射阶段，标记为I、阶段。最后一个阶段并未标记，因为此阶段并未使用增压，高压平台是充型结束后达到了压射系统的最大压力。2.压力和速度值从压射曲线图还可以清楚了解各个阶段的压力值p及速度值v，以及各自的变化情况。正常情况下，压

9、力值和速度值相对应。如果曲线异常，出现压力过高而速度偏低，表明压射系统可能出现问题，如压射冲头阻滞、浇道堵塞，或液压管路问题等。如果压力曲线偏低，速度无法上升，表明压力没有建立，检查压力设置是否合适或是否存在泄压之处。3.压力和速度切换状况图中所示各阶段的切换起始点至结束点，或者说切换处曲线斜率，反映了从低速切换至高速，或从低压切换至高压的响应速度。切换时速度和压力应该同步响应为佳。对切换响应速度未有明确要求，但也以反应迅速为佳，目前有些压铸厂家对此特性表示关注。4.建压时间冷室压铸中，建压时间表示增压压力的响应速度，建压时间是反映压铸机性能的重要指标。增压压力必须在金属液凝固之前建立，否则将大大影响增压效果。理论上讲，建压时间越短越好，可以在金属液凝固之前对其进行高压压实，有效减少内部缺陷，增加压铸件的致密性。如果增压切换反映过慢，则增压线斜率大，表明建压时间长。目前先进压铸机的建压时间已达10ms以下。5.压力峰值压力峰值指的是快压射结束（充型结束）时，迅速增压形成的压力冲击或水锤现象。冷室压射曲线的压力峰值，可以从第三阶段结束后的压力曲线上观测到，如图1中阶段开始处的波动虚线。压射冲头运动突然停止及压力快速切换，造成了压力瞬间升高，并伴有压力振荡现象。压力峰值虽是瞬态行为，但对压铸