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压铸讲义（一） 一. 概述 压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种少无切削的特种铸造方法。它是将熔融金属在高压高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固形成铸件的过程。高压高速是压力铸造的主要特征。常用的压力为数十兆帕，填充速度（内浇口速度）约为16～80米/秒，金属液填充模具型腔的时间极短，约为0.01～0.2秒。由于用这种方法生产产品具有生产效率高，工序简单，铸件公差等级较高，表面粗糙度好，机械强度大，可以省去大量的机械加工工序和设备，节约原材料等优点，所以现已成为我国铸造业中的一个重要组成部分。 二. 压铸过程中的主要参数 在压力铸造的整个过程中，压力起到了主导作用。熔融金属不仅在压力作用下充满压室进入浇注系统，而填充又在压力作用下凝固成型。在压射过程中各个阶段，随着冲头位置的移动，压力也出现不同的变化，这个变化规律都会对铸件质量产生重大影响。因此我们应对压铸过程中压力的作用与变化要有一个感性认识，这也是压铸技术的理论基础。 现以常用的卧式冷室压铸机为例，来逐步描绘出压射过程中，随着冲头位置的移动和压力之间的变化规律。 首先要说明的是在以下各阶段图形中，左图表示压射的过程，右上图表示每一个位移阶段相应的压力变化值，右下图为相应的压射冲头位移曲线。 ?现将图中各阶段的具体内容说明如下： 图（a），起始阶段，金属液开始浇入压室，准备压射。 图（b），第阶段，压射冲头慢速移动越过浇料口，金属液受到冲头的推动，由于速度较慢，压室中不产生浪涌，故金属液不致从浇口中溅出，这种状况也是在起始压射阶段所要求的。这时推动金属液的压力为P0。其作用有二，即克服压射油缸中活塞在移动时的摩擦力和冲头与压室之间的摩擦力。冲头越过浇料口的这段距离为S1，称为慢速封口阶段。 图（c），第阶段，压射冲头以高于第阶段的速度向前运动，此时金属液充满整个压室前端，聚集到内浇口前沿之处，与这一阶段速度响应的压力上升值达到P1，冲头在这一阶段所运动的距离为S2，称为金属液堆积阶段。在这一阶段金属液到达内浇口前沿的一瞬间，由于内浇口为整个浇注系统中的截面最小，对金属液的阻力最大，压射压力因而升高。其升高值以能够足以突破内浇口处的阻力为止。 图（d），第阶段，从这一阶段开始，其压射压力由于受到内浇口处阻力的影响升高至P2，而此时的冲头速度将要求达到调定的运动速度，以高速推动金属液通过内浇口进入型腔，这种冲头速度通称为压射速度，而这一阶段冲头的运动距离为S3，称为填充阶段。 图（e），第 阶段，这一阶段是按照压射缸所调定的压力，使铸件在凝固阶段进一步致密的最终加压。其最终压力的大小，取决于压铸机压射系统的性能。有两种情况可以解释，当压射系统无增压机构时，其最终压力的上升为P3，但当压射系统中带有增压机构时，其最终的增压压力可以从P3上升至P4，这一阶段压射冲头只前移一段极短的距离S4，从上图中可清楚地看到。这一阶段称为增压压实阶段。 以上所述，如果按照压射各个阶段来划分的话，可以称作为四级压射系统，对于现代化的压铸机而言，多数按以上要求进行设计。各阶段速度的变化，可以根据铸件的种类和要求进行调节，并可在监视设备上进行显示、储存和记录各阶段最合理的变化，以达到稳定生产的目的。至于通常所称的三级压射系统，则是将四级压射系统中的第阶段和第阶段合并为一个阶段而加以命名的。 三. 压铸工艺 压铸工艺是将压铸机、压铸模和合金三大要素有机地组合而加以综合运用的过程。而压铸时金属按填充型腔的过程，是将压力、速度、温度以及时间等工艺因素得到统一的过程。同时，这些工艺因素又相互影响，相互制约，并且相辅相成? ?只有正确选择和调整这些因素，使之协调一致，才能获得预期的结果。因此，在压铸过程中不仅要重视铸件结构的工艺性，压铸模的先进性，压铸机性能和结构优良性，压铸合金选用的适应性和熔炼工艺的规范性；更应重视压力、温度和时间等工艺参数对铸件质量的重要作用。在压铸过程中应重视对这些参数进行有效的控制。 （一）压力 压力的存在是压铸工艺区别其他铸造方法的主要特点。 1. 压射力 压射力是压铸机压射机构中推动压射活塞运动的力。它是反映压铸机功能的一个主要参数。 压射力的大小，由压射缸的截面积和工作液的压力所决定。压射力的计算公式如下： P压射力＝P压射油缸×π×D2/4 式中：P压射力－压射力（N－牛） P压射油缸－压射油缸内工作液的压力（Pa－帕） D－压射缸的直径（m－米） π＝3.1416 2. 比压 压室内熔融金属在单位面积上所受的压力称为比压。比压也是压射力与压室截面积的比值关系换算的结果。其计算公式如下： P比压＝P压射力/F压室截面积 式中：P比压－比压（Pa－帕） P压射力－压射力（N－牛） F压室截面积－压室截面积（m2－米2）