第四章壓鑄工藝壓鑄合金，壓鑄模和壓鑄工藝參數是壓鑄生產的三大要素。壓鑄工藝是將壓鑄合金與壓鑄模結合起來的要素。合金液能否有效的充填型腔，會不會產生缺陷，在很大程度下將取決于工藝參數。在設計壓鑄模具時，選取合理的壓鑄工藝參數是設計模具的基礎，也是發揮壓鑄機性能的基本條件。第四章壓鑄工藝壓鑄合金，壓鑄模和壓鑄工藝參數是壓鑄生產的三1第一節壓力壓鑄工藝中壓力的作用：獲得組織致密和輪廓清晰的壓鑄件；防止產生鑄造缺陷第一節壓力壓鑄工藝中壓力的作用：2壓力的產生壓鑄壓力是由壓鑄機中的液壓泵產生的。泵借助儲能器通過工作液傳遞給壓射活塞，壓射活塞與壓射沖頭是剛性連接，壓射沖頭將力施加于壓室內的合金液上。壓力的產生壓鑄壓力是由壓鑄機中的液壓泵產生的。泵借助儲能器3壓射力現代壓鑄機的壓射力均是可以調整的。具有增壓機構的壓鑄機的壓射系統的示意圖見下圖。Fy=pg?pD2/41－壓室2－壓射沖頭3－壓射活塞4－壓射閥5－蓄壓罐6－節能閥7－增壓活塞8－增壓活塞小端9－換向閥10－快速液控單向閥壓射力現代壓鑄機的壓射力均是可以調整的。具有增壓機構的壓鑄機4比壓壓射比壓是壓室中合金液單位面積上所受的力，即壓射力與壓室沖頭的面積之比。充填時的比壓稱為壓射比壓，它的作用是克服合金液充填型腔的阻力，達到所需要的內澆口速度。充填結束時的比壓為壓實比壓，它將對正在凝固的合金施壓，提高壓鑄件的致密度。如果有增壓機構時，增壓后的比壓稱為增壓比壓，它比壓實比壓更高，決定了壓鑄件最終所受的壓力和，模具所承受的漲型力。比壓壓射比壓是壓室中合金液單位面積上所受的力，即壓射力與壓室5比壓壓射比壓可以用下式計算，pb＝4Fy/(πd2)式中pb……壓射比壓（MPa）Fy……壓射力（N）d……壓射沖頭直徑（mm）比壓壓射比壓可以用下式計算，pb＝4Fy/(πd2)式6比壓比壓的作用：提供金屬充填的動能；使合金凝固時有效的補縮；影響到壓鑄件對模具的漲型力。比壓比壓的作用：7比壓的作用較高的比壓可以提供合金較高的充填動能，可以得到較高的充填速度，有利于合金克服充型阻力，有效地充填型腔的各個部分，復制型腔的各個細節。在較低的合金液的溫度情況下，也能有效的充填型腔，這樣對模具熱沖擊的作用較小，有利于提高壓鑄模的使用壽命比壓的作用較高的比壓可以提供合金較高的充填動能，可以得8比壓的作用在合金充滿型腔后，較高的比壓可以有效的對合金在凝固時進行壓實，對改善壓鑄件的致密度有十分重要的作用，減少壓鑄件的縮孔和縮松，從而提高壓鑄件的硬度和抗拉強度。前人的研究結果證明，在比壓分別為48Mpa和96Mpa時，所生產的壓鑄件的致密度后者比前者高1.4%，抗拉強度也大幅度提高。比壓的作用在合金充滿型腔后，較高的比壓可以有效的對合金在凝固9比壓的選擇應該考慮的因素是壓鑄件的基本情況和壓鑄合金及工藝狀況幾個方面。：從壓鑄件的基本情況看，它的形狀、尺寸、復雜程度和壁厚是需要重點考慮的。合金的流動性、結晶溫度期間和密度等各種工藝因素如內澆口速度、內澆口狀況和排溢系統也應該考慮。比壓的選擇應該考慮的因素是壓鑄件的基本情況和壓鑄合金及工藝狀10比壓的選擇——壓鑄件結構的影響如果壓鑄件的壁厚較大，尺寸較大，應該有較大的比壓提供合金充填型腔的能量，也需要較大的比壓滿足合金凝固時的補縮；如果壓鑄件的形狀比較復雜，如壁厚差別大，合金充填時拐彎和流程長，應該采用較大的比壓。反之，采用較小的比壓。比壓的選擇——壓鑄件結構的影響如果壓鑄件的壁厚較大，尺寸較大11比壓的選擇——壓鑄合金的特性合金的流動性較好，固相線和液相線之間的溫差較小，或合金處于共晶點附近，如Y102，YZZnAl4等合金，可以采用較小的比壓。而對于結晶溫度寬，凝固時容易參數縮孔或縮松的合金，如鋁鎂合金ZAlMg10，鎂鋁合金YZMgAl9Zn等，較高的比壓對于補縮有利。比重較大的合金，如銅合金，也應該采用較大的比壓，有助于合金的充填。比壓的選擇——壓鑄合金的特性合金的流動性較好，固相線和液相線12比壓的選擇－澆注系統和排溢系統澆道拐彎多，對充填的阻力大，應該采用較大的比壓；排溢系統通暢，數量較多，較大的比壓對合金的補縮有利。反之，應該取較小值。比壓的選擇－澆注系統和排溢系統13比壓的選擇總的說來，如果生產條件有利于合金在型腔中充填，有利于合金對壓鑄件的縮松或縮孔進行補縮，則可以選用較小的比壓；反之，則應該選用較大的比壓。比壓的選擇總的說來，如果生產條件有利于合金在型腔中充填，有利14計算比壓的選擇在模具設計時，我們要選擇壓鑄機，壓鑄機的大小與合金的漲型力有關，也就是說與比壓，主要是壓實比壓有關。因此我們應該確定一個合適的比壓，這個比壓應該滿足生產的需要，保證壓鑄件的質量。根據生產中經驗的積累，下表給出了一個計算比壓，為設計壓鑄模時進行計算時使用。其選用的原則與前面的分析一樣，實際使用的比壓應在所選用的比壓的數值附近。計算比壓的選擇在模具設計時，我們要選擇壓鑄機，壓鑄機的大小與15壓鑄工藝培訓課件16壓鑄速度壓鑄速度有兩個概念：壓射速度內澆口速度（充填速度）壓鑄速度壓鑄速度有兩個概念：17壓射速度壓射速度是壓室內壓射沖頭推動合金液前進的速度。故又稱為沖頭速度。壓射速度分為低速和高速兩個階段。可以通過壓鑄機的壓射速度調節閥實現無級調速。壓射速度壓射速度是壓室內壓射沖頭推動合金液前進的速度。故又稱18壓射速度壓射速度的大小與直接控制了合金液充填模具型腔的形態，因此它是一個很重要的一個工藝參數。它服務于合金液的充填形態，與內澆口速度緊密相關，而受控于壓鑄機的控制機構。壓射速度壓射速度的大小與直接控制了合金液充填模具型腔的形態，19壓射速度在壓射過程中，壓射速度應該根據生產實際，如合金在壓室中的充滿度、內澆口速度等，進行調整。在低速壓射階段一般取0.1-0.4m/s；在高速壓射階段，可以高達2m/s。壓射速度在壓射過程中，壓射速度應該根據生產實際，如合金在壓20內澆口速度內澆口速度是合金液通過內澆口的速度，它也是合金液充填模具型腔的速度，所以也稱為充填速度。內澆口速度內澆口速度是合金液通過內澆口的速度，它也是合金液充21內澆口速度內澆口速度與合金液充填的形態有密切關系。它對充填型腔的質量有很大的影響。較高的內澆口速度，具有較高的動能，能夠在合金液在凝固之前迅速充填型腔，獲得輪廓清晰，表面光潔的壓鑄件。因此，現代壓鑄一般傾向采用較高的內澆口速度。在生產實際中，內澆口速度可以高達100m/s。內澆口速度內澆口速度與合金液充填的形態有密切關系。它對充填型22平均壁厚（mm）11.522.533.54內澆口速度（m/s）46-5544-5342-5040-4838-4636-4434-42平均壁厚（mm）5678910

內澆口速度（m/s）32-4030-3728-3426-3224-2922-27

推薦壓鑄件平均壁厚和內澆口速度關系平均壁厚（mm）11.522.533.54內澆口速度（m/s23美國壓鑄工程師協會推薦內澆口速度最小壁厚（mm）0.7621.27-1.5251.905-2.2862.54-2.794內澆口速度（m/s）46-5543-5240-4937-46最小壁厚（mm）2.858-3.814.65-5.086.35

內澆口速度（m/s）34-4331-4028-35

美國壓鑄工程師協會推薦內澆口速度最小壁厚（mm）0.762124內澆口速度與壓射速度的關系

在冷室壓鑄機中，壓室、澆道和壓鑄模構成一個密封系統，根據流體力學的連續性原理，各個截面的流量是相等的。即：

(πd2/4)vy=Anvn

（4－6）式中d――壓室直徑(cm)

vy――壓射速度(cm/s)

An――內澆口截面積(cm2)

vn――內澆口速度(cm/s)內澆口速度與壓射速度的關系在冷室壓鑄機中，壓室、澆道和壓鑄25澆注溫度合金液的澆注溫度是指合金液自壓室進入型腔的平均溫度。由于在生產中測量不便，通常用保溫爐內合金液的溫度表示。澆注溫度合金液的澆注溫度是指合金液自壓室進入型腔的平均溫度。26澆注溫度在生產中，不提倡采用高溫澆注，在能夠充填型腔的條件下，應該盡量采用較低的溫度澆注，這樣不僅可以減少壓鑄件的縮松和縮孔，也能有效地減少合金液粘模，延長模具的壽命。在生產中，一般以高于合金液的液相線20－30℃為宜。澆注溫度在生產中，不提倡采用高溫澆注，在能夠充填型腔的條件下27各種合金的澆注溫度（℃）

合金種類壓鑄件壁厚<3mm壓鑄件壁厚>3mm結構簡單結構復雜結構簡單結構復雜鋅合金*420-440430-450410-430420-440鋁合金鋁硅合金鋁銅合金鋁鎂合金610-650620-650640-680640-700640-720660-700590-630600-640620-650610-650620-650640-680鎂合金640-680660-700620-660640-680銅合金普通黃銅硅黃銅870-920900-940900-950930-970850-900880-920870-920900-940各種合金的澆注溫度（℃）合金種類壓鑄件壁厚<3mm壓鑄件壁28澆注溫度對YX040鋅合金力學性能的影響澆注溫度對YX040鋅合金力學性能的影響29澆注溫度對鋁合金的力學性能的影響澆注溫度對鋁合金的力學性能的影響30壓鑄模具溫度1．壓鑄中模具的受熱生產中，壓鑄合金液是一種高溫液體。根據合金的種類不同，從攝氏300多度到1000度以上。合金液填充進入模具型腔中后，會在型腔中凝固而放出潛熱，然后放出晶格熱量使溫度逐步下降。壓鑄模具溫度1．壓鑄中模具的受熱31壓鑄模的溫度與合金液的澆注溫度有一定的關系，可按下式計算：Tm=(1/3)Tj±25（oC）(4-9)式中tm――壓鑄模溫度（oC）tj――澆注溫度（oC）壓鑄模的溫度與合金液的澆注溫度有一定的關系，可按下式計算：式32壓鑄模工作溫度壓鑄模工作溫度33模溫的選擇除生產鋅合金壓鑄件外，生產其它合金壓鑄件的模溫均與上式相符。值得注意的是，壁厚越薄，壓鑄件的結構越復雜，模溫應該高一些，這樣有利于合金液的填充。過高的模溫對模具的壽命也是不利的，它有可能導致合金液粘模（尤其是鋁合金），壓鑄件變形，壓鑄模零件變形或尺寸變化造成活動零件之間間隙變化而被卡住而不能運動。模溫的選擇除生產鋅合金壓鑄件外，生產其它合金壓鑄件的模溫均與34模溫的控制在每天模具第一次生產時，必須對模具進行預熱，達到模溫的下限。加熱的方法可以是煤氣或天然氣，電熱等，切忌采用合金液對模具進行預熱，這樣并不能起到預熱模具的目的，反而對模具的壽命有影響，同時也浪費合金液。模溫的控制在每天模具第一次生產時，必須對模具進行預熱，達到模35模溫的控制對模具的冷卻一般采用在模具中設置冷卻通道，通入冷卻水冷卻模具；對于局部地方，散熱十分嚴重，模溫不能保持在工作溫度，這時需要考慮在這個地方加熱達到所需要的模溫，以保證壓鑄件的質量。

模溫的控制對模具的冷卻一般采用在模具中設置冷卻通道，通入冷卻36壓鑄件的機械性能及氣孔率與壓鑄模溫度關系（YZZnAl4鋅合金）壓鑄件的機械性能及氣孔率與壓鑄模溫度關系37壓鑄件的機械性能及氣孔率與壓鑄模溫度關系（鋁合金和鎂合金）壓鑄件的機械性能及氣孔率與壓鑄模溫度關系38模具的熱平衡如果模具吸收的熱量與釋放出的熱量相等，模具就會保持在預定的溫度Q=Q1+Q2+Q3Q為模具吸收的熱量（kJ/h）Q1模具自然傳走的熱量（kJ/h）Q2為模具特定部位傳走的熱量（kJ/h）Q3為冷卻系統帶著的熱量（kJ/h）模具的熱平衡如果模具吸收的熱量與釋放出的熱量相等，模具就會保39壓鑄模具溫度1．壓鑄中模具的受熱生產中，壓鑄合金液是一種高溫液體。根據合金的種類不同，從攝氏300多度到1000度以上。合金液填充進入模具型腔中后，會在型腔中凝固而放出潛熱，然后放出晶格熱量使溫度逐步下降。每一個生產周期總的放熱量為：Q=Nmq（4－12）

壓鑄模具溫度1．壓鑄中模具的受熱40壓鑄模受熱為了簡化，把每一種合金的單位質量從澆注溫度起到壓鑄件推出模具的溫度的區間的平均放的熱量記為q，各種合金的q值為：鋅合金175.8KJ/Kg；鋁－硅合金887.6KJ/Kg；鋁－鎂合金795.5KJ/Kg；鎂合金711.8KJ/Kg.壓鑄模受熱為了簡化，把每一種合金的單位質量從澆注溫度起41壓鑄模受熱利用以上的q值，可以計算出單位時間內合金液傳遞給模具的熱量。式中Q1――每小時合金液放出的熱量（KJ/h）N――壓鑄生產率（次/h）m1――每次壓鑄合金液的質量（Kg/次）壓鑄模受熱利用以上的q值，可以計算出單位時間內合金液傳遞給模42壓鑄中熱量的平衡模具中的熱量的出路有兩條，1）模具的自然傳熱，包括模具對壓鑄機的模具安裝板的傳熱和模體向周圍環境傳熱和輻射散熱；2）由冷卻通道中的冷卻液體向外傳遞。如果達到在生產周期內傳入模具的熱量等于傳出的熱量，則模具溫度就可以達到平衡。壓鑄中熱量的平衡模具中的熱量的出路有兩條，1）模具的自然傳43模具的自然傳熱在這部分傳熱中，大部分是通過向周圍環境輻射散熱。這部分熱量包括模具表面與周圍的空氣傳熱和向外界輻射散熱。它隨著壓鑄模的表面的狀況而變化，這包括模具的表面積，模具表面的粗糙度和型腔表面的涂料狀況。它也與周圍的環境狀況有關，這包括室溫和空氣的流動狀況等。模具的自然傳熱在這部分傳熱中，大部分是通過向周圍環境輻射散44壓鑄中熱量的平衡可以用下式進行粗略計算：Q1=Amf1（4－12）式中：Am――模具的面積（M2）Am=模具的側面積＋動模和定模座板的底面積＋分型面積×開模率其中開模率＝開模時間/一個壓鑄循環f1――模具自然傳熱的熱流量（J/M2h）幾種合金的f1值：鋅合金4186.8kJ/M2h；鋁合金和鎂合金6280.2kJ/M2h；銅合金8373.6kJ/M2h壓鑄中熱量的平衡可以用下式進行粗略計算：45特定部位的傳熱特定部位指在壓鑄機內，壓鑄機定模安裝板;壓射沖頭和分流錐、壓室、澆口套、噴嘴冷卻通道。分流錐、澆口套和噴嘴傳走的熱量為：Q21=SA1f2SA1：澆口套、噴嘴和壓室冷卻通道的表面積之和（m2)f2：――分流錐冷卻通道的熱流量，取251.2×104kJ/m2h――澆口套、噴嘴和壓室冷卻通道的熱流量，取209.3×104kJ/m2h特定部位的傳熱特定部位指在壓鑄機內，壓鑄機定模安裝板;壓46特定部位的傳熱壓射沖頭和定模安裝板冷卻通道傳走的熱量為Q22由于每一臺壓鑄機的冷卻系統不同，差異較大，Q22的具體數據應該在壓鑄生產過程中，進行測定，獲得較為準確的數值。Q2=Q21+Q22特定部位的傳熱壓射沖頭和定模安裝板冷卻通道傳走的熱量為Q2247冷卻通道的傳熱模具中冷卻通道傳出的熱量為：Q3=Q-Q1-Q2=Q-Q1-(Q21+Q22)(4-15)冷卻通道的傳熱模具中冷卻通道傳出的熱量為：48冷卻通道設計冷卻系統傳走的熱量與通道的表面積和平均傳熱系數可用下式表示：Q3＝∑A3f3式中：A3－－每個冷卻通道的表面積f3－－冷卻通道壁表面積的熱流量（kJ/m2·h)冷卻通道設計冷卻系統傳走的熱量與通道的表面積和平均傳熱系數可49冷卻通道壁面積熱流量(f3)s與d的關系

f3（kJ/m2·h)l＜L/2l≥L/2s＜2d2d≤s＜3ds≥3d125.6×104104.7×10483.7×104146.5×104125.6×104104.7×104s為冷卻水管到型壁的距離，d為水管直徑，l為水管工作長度，L為水管長度冷卻通道壁面積熱流量(f3)s與d的關系f3（k50冷卻通道設計冷卻通道的總表面積與模具結構、型腔分布、通道直徑和個數有關；∑A＝Q3/f3=nπdl或n＝∑A/(πdl)式中：n－－冷卻通道個數

l－－單通道的有效工作長度（m)

d－－預先確定的通道直徑（m)冷卻通道設計冷卻通道的總表面積與模具結構、型腔分布、通道直徑51教材41頁計算冷卻通道的模具示意圖教材41頁計算冷卻通道的模具示意圖52分流錐傳熱分流錐傳熱53冷卻分流錐冷卻分流錐54冷卻分流錐冷卻分流錐55冷卻澆口套冷卻澆口套56冷卻澆口套冷卻澆口套57模具的冷卻通道模具的冷卻通道58冷卻型芯冷卻型芯59冷卻型芯冷卻型芯60冷卻厚壁冷卻厚壁61冷卻厚壁冷卻厚壁62第四節時間充填時間增壓建壓時間持壓時間留模時間第四節時間充填時間63充填時間合金自開始進入型腔到型腔填滿所需時間它是模具設計的一個重要參數（澆口設計）它對壓鑄件的質量有較大的影響表面粗糙度和氣孔率充填時間合金自開始進入型腔到型腔填滿所需時間64表面粗糙度空隙率表面粗糙度空隙率（％）543210最佳最差04080120160充填時間（ms)表面粗糙度空隙率表面粗糙度空隙率（％）最佳最差065充填時間可以采用下表平均壁厚b(mm)充填時間t（s)123456789100.010~0.0140.018~0.0260.028~0.0400.040~0.0600.060~0.0720.056~0.0840.066~0.100.076~0.1160.088~0.1380.10~0.16充填時間可以采用下表平均壁厚b(mm)充填時間t（s)10.66充填時間日本人瀨川和喜推薦最小壁厚b（mm)適當充填時間（s)1.01.52.02.53.03.1以上0.0200.0450.080.120.180.20充填時間日本人瀨川和喜推薦最小壁厚b（mm)適當充填時間（s67充填時間選擇時的原則澆注溫度高，取上限模溫高，取上限熔化潛熱與比熱高的合金，取上限充填時間選擇時的原則68持壓時間合金液在凝固之前，增壓壓力持續作用的時間取決于壓鑄件的材料和壁厚，合金的熔點壁厚大，合金熔點高，結晶溫度寬，持壓時間應該長，否則應該短持壓時間合金液在凝固之前，增壓壓力持續作用的時間69生產中常用的持壓時間（s)壓鑄合金壓鑄件壁厚＜2.5mm壓鑄件壁厚2.5~6mm鋅合金鋁合金鎂合金銅合金1～21～21～22～33~73~83~85~10生產中常用的持壓時間（s)壓鑄合金壓鑄件壁厚壓鑄件壁厚2.570留模時間持壓終了至開模推出壓鑄件的時間保證壓鑄件推出時不變形，不開裂的最短時間合金收縮大，強度高，壓鑄件薄壁，模具吸熱能力強，留模時間應該短留模時間長，影響生產率，同時使模溫下降留模時間持壓終了至開模推出壓鑄件的時間71各種合金常用的留模時間（s)壓鑄合金壁厚＜3mm壁厚3～4mm壁厚＞5mm鋅合金鋁合金鎂合金銅合金5~107~127~128~157~1210~1510~1515~2020~2525~3015~2520~30各種合金常用的留模時間（s)壓鑄合金壁厚＜3mm壁厚3～4m72壓鑄用涂料涂料的作用：潤滑作用，尤其是對運動零件，推出機構，壓射機構調節壓鑄件的冷卻速度保護模具防粘模減少合金液與模具的摩擦減少合金液對模具的熱沖擊壓鑄用涂料涂料的作用：73對涂料的要求高溫下有良好的潤濕性揮發點低100～150℃時，稀釋劑易揮發對壓鑄件和模具無腐蝕作用性能穩定，不產生有害氣體不在模具表面產生積垢對涂料的要求高溫下有良好的潤濕性74方法和種類型腔涂料：噴射沖頭涂料：涂刷分為水基和油基，前者環保效果好，后者潤滑性好方法和種類型腔涂料：噴射75第七節壓鑄件的整修和處理壓鑄件的清理用壓力機和模具去澆口、溢流槽和飛邊用帶鋸、車床或銑床清除中心澆口或內澆口用清理滾筒清除飛邊用砂輪等工具清除飛邊用液氮清理飛邊第七節壓鑄件的整修和處理壓鑄件的清理76壓鑄件的整形形狀復雜的壓鑄件可能由于熱應力、推出力造成變形，這時應該整形用專用的工模具和壓力機對壓鑄件進行處理可以是高溫下處理和室溫下處理整形后應該進行熱處理，防止再次變形壓鑄件的整形形狀復雜的壓鑄件可能由于熱應力、推出力造成變形，77壓鑄件的修補一般壓鑄件出現缺陷不進行修補對于大型、有貴重嵌件的缺陷壓鑄件為了節約，可以采用修補的方法采用鑲塊或焊補的辦法進行修補壓鑄件的修補一般壓鑄件出現缺陷不進行修補78壓鑄件后處理后處理指時效退火或低溫時效處理目的是消除應力、穩定壓鑄件尺寸和提高力學性能合金及處理方法加熱溫度（℃）保溫時間（h)冷卻方式鋅合金時效鋁合金時效鎂合金時效銅合金退火95±5175±5150～190200～3002.5~32~33~51.5~2.5空冷空冷爐冷空冷負溫時效－50～－602(<2kg)3(>2kg)空冷壓鑄件后處理后處理指時效退火或低溫時效處理合金及處理方法加熱79壓鑄件表面處理為了外表的美觀或耐磨、耐蝕，可以進行表面處理鋁合金一般不進行表面處理鋅合金可以鍍鉻、鍍銅等鎂合金很少在鑄態下使用，需要進行電鍍、陽極氧化處理或涂有機涂層壓鑄件表面處理為了外表的美觀或耐磨、耐蝕，可以進行表面處理80壓鑄件浸漬處理目的：提高氣密性和防水性在內部缺陷處真空狀態下壓入密封劑常用密封劑為水玻璃、聚酯樹酯和厭氧密封劑壓鑄件浸漬處理目的：提高氣密性和防水性81演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！82第四章壓鑄工藝壓鑄合金，壓鑄模和壓鑄工藝參數是壓鑄生產的三大要素。壓鑄工藝是將壓鑄合金與壓鑄模結合起來的要素。合金液能否有效的充填型腔，會不會產生缺陷，在很大程度下將取決于工藝參數。在設計壓鑄模具時，選取合理的壓鑄工藝參數是設計模具的基礎，也是發揮壓鑄機性能的基本條件。第四章壓鑄工藝壓鑄合金，壓鑄模和壓鑄工藝參數是壓鑄生產的三83第一節壓力壓鑄工藝中壓力的作用：獲得組織致密和輪廓清晰的壓鑄件；防止產生鑄造缺陷第一節壓力壓鑄工藝中壓力的作用：84壓力的產生壓鑄壓力是由壓鑄機中的液壓泵產生的。泵借助儲能器通過工作液傳遞給壓射活塞，壓射活塞與壓射沖頭是剛性連接，壓射沖頭將力施加于壓室內的合金液上。壓力的產生壓鑄壓力是由壓鑄機中的液壓泵產生的。泵借助儲能器85壓射力現代壓鑄機的壓射力均是可以調整的。具有增壓機構的壓鑄機的壓射系統的示意圖見下圖。Fy=pg?pD2/41－壓室2－壓射沖頭3－壓射活塞4－壓射閥5－蓄壓罐6－節能閥7－增壓活塞8－增壓活塞小端9－換向閥10－快速液控單向閥壓射力現代壓鑄機的壓射力均是可以調整的。具有增壓機構的壓鑄機86比壓壓射比壓是壓室中合金液單位面積上所受的力，即壓射力與壓室沖頭的面積之比。充填時的比壓稱為壓射比壓，它的作用是克服合金液充填型腔的阻力，達到所需要的內澆口速度。充填結束時的比壓為壓實比壓，它將對正在凝固的合金施壓，提高壓鑄件的致密度。如果有增壓機構時，增壓后的比壓稱為增壓比壓，它比壓實比壓更高，決定了壓鑄件最終所受的壓力和，模具所承受的漲型力。比壓壓射比壓是壓室中合金液單位面積上所受的力，即壓射力與壓室87比壓壓射比壓可以用下式計算，pb＝4Fy/(πd2)式中pb……壓射比壓（MPa）Fy……壓射力（N）d……壓射沖頭直徑（mm）比壓壓射比壓可以用下式計算，pb＝4Fy/(πd2)式88比壓比壓的作用：提供金屬充填的動能；使合金凝固時有效的補縮；影響到壓鑄件對模具的漲型力。比壓比壓的作用：89比壓的作用較高的比壓可以提供合金較高的充填動能，可以得到較高的充填速度，有利于合金克服充型阻力，有效地充填型腔的各個部分，復制型腔的各個細節。在較低的合金液的溫度情況下，也能有效的充填型腔，這樣對模具熱沖擊的作用較小，有利于提高壓鑄模的使用壽命比壓的作用較高的比壓可以提供合金較高的充填動能，可以得90比壓的作用在合金充滿型腔后，較高的比壓可以有效的對合金在凝固時進行壓實，對改善壓鑄件的致密度有十分重要的作用，減少壓鑄件的縮孔和縮松，從而提高壓鑄件的硬度和抗拉強度。前人的研究結果證明，在比壓分別為48Mpa和96Mpa時，所生產的壓鑄件的致密度后者比前者高1.4%，抗拉強度也大幅度提高。比壓的作用在合金充滿型腔后，較高的比壓可以有效的對合金在凝固91比壓的選擇應該考慮的因素是壓鑄件的基本情況和壓鑄合金及工藝狀況幾個方面。：從壓鑄件的基本情況看，它的形狀、尺寸、復雜程度和壁厚是需要重點考慮的。合金的流動性、結晶溫度期間和密度等各種工藝因素如內澆口速度、內澆口狀況和排溢系統也應該考慮。比壓的選擇應該考慮的因素是壓鑄件的基本情況和壓鑄合金及工藝狀92比壓的選擇——壓鑄件結構的影響如果壓鑄件的壁厚較大，尺寸較大，應該有較大的比壓提供合金充填型腔的能量，也需要較大的比壓滿足合金凝固時的補縮；如果壓鑄件的形狀比較復雜，如壁厚差別大，合金充填時拐彎和流程長，應該采用較大的比壓。反之，采用較小的比壓。比壓的選擇——壓鑄件結構的影響如果壓鑄件的壁厚較大，尺寸較大93比壓的選擇——壓鑄合金的特性合金的流動性較好，固相線和液相線之間的溫差較小，或合金處于共晶點附近，如Y102，YZZnAl4等合金，可以采用較小的比壓。而對于結晶溫度寬，凝固時容易參數縮孔或縮松的合金，如鋁鎂合金ZAlMg10，鎂鋁合金YZMgAl9Zn等，較高的比壓對于補縮有利。比重較大的合金，如銅合金，也應該采用較大的比壓，有助于合金的充填。比壓的選擇——壓鑄合金的特性合金的流動性較好，固相線和液相線94比壓的選擇－澆注系統和排溢系統澆道拐彎多，對充填的阻力大，應該采用較大的比壓；排溢系統通暢，數量較多，較大的比壓對合金的補縮有利。反之，應該取較小值。比壓的選擇－澆注系統和排溢系統95比壓的選擇總的說來，如果生產條件有利于合金在型腔中充填，有利于合金對壓鑄件的縮松或縮孔進行補縮，則可以選用較小的比壓；反之，則應該選用較大的比壓。比壓的選擇總的說來，如果生產條件有利于合金在型腔中充填，有利96計算比壓的選擇在模具設計時，我們要選擇壓鑄機，壓鑄機的大小與合金的漲型力有關，也就是說與比壓，主要是壓實比壓有關。因此我們應該確定一個合適的比壓，這個比壓應該滿足生產的需要，保證壓鑄件的質量。根據生產中經驗的積累，下表給出了一個計算比壓，為設計壓鑄模時進行計算時使用。其選用的原則與前面的分析一樣，實際使用的比壓應在所選用的比壓的數值附近。計算比壓的選擇在模具設計時，我們要選擇壓鑄機，壓鑄機的大小與97壓鑄工藝培訓課件98壓鑄速度壓鑄速度有兩個概念：壓射速度內澆口速度（充填速度）壓鑄速度壓鑄速度有兩個概念：99壓射速度壓射速度是壓室內壓射沖頭推動合金液前進的速度。故又稱為沖頭速度。壓射速度分為低速和高速兩個階段。可以通過壓鑄機的壓射速度調節閥實現無級調速。壓射速度壓射速度是壓室內壓射沖頭推動合金液前進的速度。故又稱100壓射速度壓射速度的大小與直接控制了合金液充填模具型腔的形態，因此它是一個很重要的一個工藝參數。它服務于合金液的充填形態，與內澆口速度緊密相關，而受控于壓鑄機的控制機構。壓射速度壓射速度的大小與直接控制了合金液充填模具型腔的形態，101壓射速度在壓射過程中，壓射速度應該根據生產實際，如合金在壓室中的充滿度、內澆口速度等，進行調整。在低速壓射階段一般取0.1-0.4m/s；在高速壓射階段，可以高達2m/s。壓射速度在壓射過程中，壓射速度應該根據生產實際，如合金在壓102內澆口速度內澆口速度是合金液通過內澆口的速度，它也是合金液充填模具型腔的速度，所以也稱為充填速度。內澆口速度內澆口速度是合金液通過內澆口的速度，它也是合金液充103內澆口速度內澆口速度與合金液充填的形態有密切關系。它對充填型腔的質量有很大的影響。較高的內澆口速度，具有較高的動能，能夠在合金液在凝固之前迅速充填型腔，獲得輪廓清晰，表面光潔的壓鑄件。因此，現代壓鑄一般傾向采用較高的內澆口速度。在生產實際中，內澆口速度可以高達100m/s。內澆口速度內澆口速度與合金液充填的形態有密切關系。它對充填型104平均壁厚（mm）11.522.533.54內澆口速度（m/s）46-5544-5342-5040-4838-4636-4434-42平均壁厚（mm）5678910

內澆口速度（m/s）32-4030-3728-3426-3224-2922-27

推薦壓鑄件平均壁厚和內澆口速度關系平均壁厚（mm）11.522.533.54內澆口速度（m/s105美國壓鑄工程師協會推薦內澆口速度最小壁厚（mm）0.7621.27-1.5251.905-2.2862.54-2.794內澆口速度（m/s）46-5543-5240-4937-46最小壁厚（mm）2.858-3.814.65-5.086.35

內澆口速度（m/s）34-4331-4028-35

美國壓鑄工程師協會推薦內澆口速度最小壁厚（mm）0.7621106內澆口速度與壓射速度的關系

在冷室壓鑄機中，壓室、澆道和壓鑄模構成一個密封系統，根據流體力學的連續性原理，各個截面的流量是相等的。即：

(πd2/4)vy=Anvn

（4－6）式中d――壓室直徑(cm)

vy――壓射速度(cm/s)

An――內澆口截面積(cm2)

vn――內澆口速度(cm/s)內澆口速度與壓射速度的關系在冷室壓鑄機中，壓室、澆道和壓鑄107澆注溫度合金液的澆注溫度是指合金液自壓室進入型腔的平均溫度。由于在生產中測量不便，通常用保溫爐內合金液的溫度表示。澆注溫度合金液的澆注溫度是指合金液自壓室進入型腔的平均溫度。108澆注溫度在生產中，不提倡采用高溫澆注，在能夠充填型腔的條件下，應該盡量采用較低的溫度澆注，這樣不僅可以減少壓鑄件的縮松和縮孔，也能有效地減少合金液粘模，延長模具的壽命。在生產中，一般以高于合金液的液相線20－30℃為宜。澆注溫度在生產中，不提倡采用高溫澆注，在能夠充填型腔的條件下109各種合金的澆注溫度（℃）

合金種類壓鑄件壁厚<3mm壓鑄件壁厚>3mm結構簡單結構復雜結構簡單結構復雜鋅合金*420-440430-450410-430420-440鋁合金鋁硅合金鋁銅合金鋁鎂合金610-650620-650640-680640-700640-720660-700590-630600-640620-650610-650620-650640-680鎂合金640-680660-700620-660640-680銅合金普通黃銅硅黃銅870-920900-940900-950930-970850-900880-920870-920900-940各種合金的澆注溫度（℃）合金種類壓鑄件壁厚<3mm壓鑄件壁110澆注溫度對YX040鋅合金力學性能的影響澆注溫度對YX040鋅合金力學性能的影響111澆注溫度對鋁合金的力學性能的影響澆注溫度對鋁合金的力學性能的影響112壓鑄模具溫度1．壓鑄中模具的受熱生產中，壓鑄合金液是一種高溫液體。根據合金的種類不同，從攝氏300多度到1000度以上。合金液填充進入模具型腔中后，會在型腔中凝固而放出潛熱，然后放出晶格熱量使溫度逐步下降。壓鑄模具溫度1．壓鑄中模具的受熱113壓鑄模的溫度與合金液的澆注溫度有一定的關系，可按下式計算：Tm=(1/3)Tj±25（oC）(4-9)式中tm――壓鑄模溫度（oC）tj――澆注溫度（oC）壓鑄模的溫度與合金液的澆注溫度有一定的關系，可按下式計算：式114壓鑄模工作溫度壓鑄模工作溫度115模溫的選擇除生產鋅合金壓鑄件外，生產其它合金壓鑄件的模溫均與上式相符。值得注意的是，壁厚越薄，壓鑄件的結構越復雜，模溫應該高一些，這樣有利于合金液的填充。過高的模溫對模具的壽命也是不利的，它有可能導致合金液粘模（尤其是鋁合金），壓鑄件變形，壓鑄模零件變形或尺寸變化造成活動零件之間間隙變化而被卡住而不能運動。模溫的選擇除生產鋅合金壓鑄件外，生產其它合金壓鑄件的模溫均與116模溫的控制在每天模具第一次生產時，必須對模具進行預熱，達到模溫的下限。加熱的方法可以是煤氣或天然氣，電熱等，切忌采用合金液對模具進行預熱，這樣并不能起到預熱模具的目的，反而對模具的壽命有影響，同時也浪費合金液。模溫的控制在每天模具第一次生產時，必須對模具進行預熱，達到模117模溫的控制對模具的冷卻一般采用在模具中設置冷卻通道，通入冷卻水冷卻模具；對于局部地方，散熱十分嚴重，模溫不能保持在工作溫度，這時需要考慮在這個地方加熱達到所需要的模溫，以保證壓鑄件的質量。

模溫的控制對模具的冷卻一般采用在模具中設置冷卻通道，通入冷卻118壓鑄件的機械性能及氣孔率與壓鑄模溫度關系（YZZnAl4鋅合金）壓鑄件的機械性能及氣孔率與壓鑄模溫度關系119壓鑄件的機械性能及氣孔率與壓鑄模溫度關系（鋁合金和鎂合金）壓鑄件的機械性能及氣孔率與壓鑄模溫度關系120模具的熱平衡如果模具吸收的熱量與釋放出的熱量相等，模具就會保持在預定的溫度Q=Q1+Q2+Q3Q為模具吸收的熱量（kJ/h）Q1模具自然傳走的熱量（kJ/h）Q2為模具特定部位傳走的熱量（kJ/h）Q3為冷卻系統帶著的熱量（kJ/h）模具的熱平衡如果模具吸收的熱量與釋放出的熱量相等，模具就會保121壓鑄模具溫度1．壓鑄中模具的受熱生產中，壓鑄合金液是一種高溫液體。根據合金的種類不同，從攝氏300多度到1000度以上。合金液填充進入模具型腔中后，會在型腔中凝固而放出潛熱，然后放出晶格熱量使溫度逐步下降。每一個生產周期總的放熱量為：Q=Nmq（4－12）

壓鑄模具溫度1．壓鑄中模具的受熱122壓鑄模受熱為了簡化，把每一種合金的單位質量從澆注溫度起到壓鑄件推出模具的溫度的區間的平均放的熱量記為q，各種合金的q值為：鋅合金175.8KJ/Kg；鋁－硅合金887.6KJ/Kg；鋁－鎂合金795.5KJ/Kg；鎂合金711.8KJ/Kg.壓鑄模受熱為了簡化，把每一種合金的單位質量從澆注溫度起123壓鑄模受熱利用以上的q值，可以計算出單位時間內合金液傳遞給模具的熱量。式中Q1――每小時合金液放出的熱量（KJ/h）N――壓鑄生產率（次/h）m1――每次壓鑄合金液的質量（Kg/次）壓鑄模受熱利用以上的q值，可以計算出單位時間內合金液傳遞給模124壓鑄中熱量的平衡模具中的熱量的出路有兩條，1）模具的自然傳熱，包括模具對壓鑄機的模具安裝板的傳熱和模體向周圍環境傳熱和輻射散熱；2）由冷卻通道中的冷卻液體向外傳遞。如果達到在生產周期內傳入模具的熱量等于傳出的熱量，則模具溫度就可以達到平衡。壓鑄中熱量的平衡模具中的熱量的出路有兩條，1）模具的自然傳125模具的自然傳熱在這部分傳熱中，大部分是通過向周圍環境輻射散熱。這部分熱量包括模具表面與周圍的空氣傳熱和向外界輻射散熱。它隨著壓鑄模的表面的狀況而變化，這包括模具的表面積，模具表面的粗糙度和型腔表面的涂料狀況。它也與周圍的環境狀況有關，這包括室溫和空氣的流動狀況等。模具的自然傳熱在這部分傳熱中，大部分是通過向周圍環境輻射散126壓鑄中熱量的平衡可以用下式進行粗略計算：Q1=Amf1（4－12）式中：Am――模具的面積（M2）Am=模具的側面積＋動模和定模座板的底面積＋分型面積×開模率其中開模率＝開模時間/一個壓鑄循環f1――模具自然傳熱的熱流量（J/M2h）幾種合金的f1值：鋅合金4186.8kJ/M2h；鋁合金和鎂合金6280.2kJ/M2h；銅合金8373.6kJ/M2h壓鑄中熱量的平衡可以用下式進行粗略計算：127特定部位的傳熱特定部位指在壓鑄機內，壓鑄機定模安裝板;壓射沖頭和分流錐、壓室、澆口套、噴嘴冷卻通道。分流錐、澆口套和噴嘴傳走的熱量為：Q21=SA1f2SA1：澆口套、噴嘴和壓室冷卻通道的表面積之和（m2)f2：――分流錐冷卻通道的熱流量，取251.2×104kJ/m2h――澆口套、噴嘴和壓室冷卻通道的熱流量，取209.3×104kJ/m2h特定部位的傳熱特定部位指在壓鑄機內，壓鑄機定模安裝板;壓128特定部位的傳熱壓射沖頭和定模安裝板冷卻通道傳走的熱量為Q22由于每一臺壓鑄機的冷卻系統不同，差異較大，Q22的具體數據應該在壓鑄生產過程中，進行測定，獲得較為準確的數值。Q2=Q21+Q22特定部位的傳熱壓射沖頭和定模安裝板冷卻通道傳走的熱量為Q22129冷卻通道的傳熱模具中冷卻通道傳出的熱量為：Q3=Q-Q1-Q2=Q-Q1-(Q21+Q22)(4-15)冷卻通道的傳熱模具中冷卻通道傳出的熱量為：130冷卻通道設計冷卻系統傳走的熱量與通道的表面積和平均傳熱系數可用下式表示：Q3＝∑A3f3式中：A3－－每個冷卻通道的表面積f3－－冷卻通道壁表面積的熱流量（kJ/m2·h)冷卻通道設計冷卻系統傳走的熱量與通道的表面積和平均傳熱系數可131冷卻通道壁面積熱流量(f3)s與d的關系

f3（kJ/m2·h)l＜L/2l≥L/2s＜2d2d≤s＜3ds≥3d125.6×104104.7×10483.7×104146.5×104125.6×104104.7×104s為冷卻水管到型壁的距離，d為水管直徑，l為水管工作長度，L為水管長度冷卻通道壁面積熱流量(f3)s與d的關系f3（k132冷卻通道設計冷卻通道的總表面積與模具結構、型腔分布、通道直徑和個數有關；∑A＝Q3/f3=nπdl或n＝∑A/(πdl)式中：n－－冷卻通道個數

l－－單通道的有效工作長度（m)

d－－預先確定的通道直徑（m)冷卻通道設計冷卻通道的總表面積與模具結構、型腔分布、通道直徑133教材41頁計算冷卻通道的模具示意圖教材41頁計算冷卻通道的模具示意圖134分流錐傳熱分流錐傳熱135冷卻分流錐冷卻分流錐136冷卻分流錐冷卻分流錐137冷卻澆口套冷卻澆口套138冷卻澆口套冷卻澆口套139模具的冷卻通道模具的冷卻通道140冷卻型芯冷卻型芯141冷卻型芯冷卻型芯142冷卻厚壁冷卻厚壁143冷卻厚壁冷卻厚壁144第四節時間充填時間增壓建壓時間持壓時間留模時間第四節時間充填時間145充填時間合金自開始進入型腔到型腔填滿所需時間它是模具設計的一個重要參數（澆口設計）它對壓鑄件的質量有較大的影響表面粗糙度和氣孔率充填時間合金自開始進入型腔到型腔填滿所需時間146表面粗糙度空隙率表面粗糙度空隙率（％）543210最佳最差04080120