压铸工艺与模具设计
上次课重点内容回顾
4.3 温 度
4.3.1 合金浇注温度 4.3.2 模具温度和模具热平衡
4.4 时 间
4.4.1 填充时间与增压建压时间 4.4.2 持压时间与留模时间
合金浇注温度
合金浇注温度是指金属液自压室进入型腔的平均 温度。
一般浇注温度高于合金液相线温度20~30℃。 浇注前对压室、冲头及浇勺应充分预热。 选择浇注温度时，还应综合考虑压射压力、压射
填充时间取决于哪些因素
1. 压铸件的体积及复杂程度
体积大而形状简单的，充填时间要长些；体积 小而形状复杂的，填充时间应短些。
2. 压铸件的质量要求
填充时间对压铸件质量的影响明显：如要求压 铸件表面粗糙度低，则应快速填充；如要求卷 入压铸件内的气体少，则应相对慢速填充。
填充时间取决于哪些因素
3. 内浇口截面积和内浇口速度
➢ 因此，压铸过程中金属液的流动性主要靠压力和 压射速度来保证。
合金浇注温度
合金浇注温度
模具温度和模具热平衡
为什么要对模具进行预热？
避免金属液在模具中因激冷而使流动性迅速降低 ，导致铸件不能顺利充型；
即使成型也因激冷而增大线收缩，使压铸件产生 裂纹或表面粗糙度增加；
避免金属液对低温压铸模的热冲击，减轻热疲劳 、延长模具寿命；
模具温度
压铸模温度与合金浇注温度之间的关系：
对薄壁复杂件取上限，厚壁简单件取下限。
压铸模温度对压铸件力学性能的影响
压铸模温度对压铸件力学性能的影响
模具的热平衡
压铸模的温度直接影响压铸件的质量和生 产效率。为了保证压铸生产的连续进行， 在每一个压铸循环中，金属液传给模具的 热量、模具自然散热及通过冷却系统传走 的热量应保持平衡。
模具温度过高时，会使压铸件因冷却缓慢而晶粒粗 大，并且带来金属粘模、压铸件因顶出温度过高而 变形、模具局部卡死或损坏、延长开模时间、降低 生产率等问题。此时，应采取冷却措施，使模具保 持热平衡。
如何实现模具的预热及冷却
模具预热：
一般用煤气喷烧、喷灯、电热器或感应加热。
模具冷却：
通常用压缩空气、水或化学介质等其他液体进 行冷却。冷却介质应在压铸模预热前及时通入 ，以免因激冷而使压铸模产生裂纹甚至破裂。
增压建压时间
✓ 增压建压时间是指从金属液充满型腔的瞬间开始， 至达到需的时间。
✓ 从压铸工艺角度来说，这一时间越短越好。但压铸 机压射系统的增压装置所能提供的增压建压时间是 有限度的，性能较好的机器最短建压时间也不少于 0.01 s。
增压建压时间
冷却系统的设计与计算
设计与计算依据的模具热平衡关系式：
冷却系统的设计与计算
冷却系统的设计与计算
模具自然传走的热量主要是辐射散热，其次是对流 散热和压铸模座板的传导散热。
冷却系统的设计与计算
冷却系统的设计与计算
冷却系统的设计与计算
冷却系统的设计与计算
4.4 时 间
时间不是一个独立因素，它与比压、内浇 口速度、内浇口截面积等因素密切相关。
当压铸件体积确定后，充填时间与内浇口速度 和内浇口截面积之乘积成反比。不能孤立地认 为内浇口速度越大，其所需的充填时间越短。
填充时间 t = m /ρ*A*V m-铸件重量；ρ-金属液密度； A-内浇口截面积；V-内浇口速度
填充时间取决于哪些因素
4. 内浇口的厚度
如果内浇口截面积虽大，但很薄，由于压铸金 属呈黏稠的“粥状”，黏度较大，通过薄的内 浇口时受到很大阻力，则将使填充时间延长， 而且会使动能过多地损失，转变成热能，导致 内浇口处局部过热，可能造成粘模。
➢ 增压压力建立起来后，要保持一定时间，使压射 冲头有足够时间将压力传递给未凝固金属，使之 在压力下结晶，以便获得组织致密的压铸件。
持压时间
持压时间的长短与合金材料及铸件壁厚等因素有 关：熔点高、结晶温度范围大或厚壁的铸件，持 压时间需长些，反之，则可短些。
充模快慢对压铸件质量的影响：
压铸生产时，要求金属液尽快充填压铸模腔。 充模太慢，在型腔充满前合金即开始冷却凝固， 使压铸件产生各种缺陷。 充模太快，压铸件内气体增多，孔隙率增大。
填充时间
金属液自开始进入模具型腔到充满型腔 所需要的时间称为填充时间。 压铸时，不论合金种类和铸件的复杂程 度如何，一般填充时间都是很短的，中 小型压铸件仅0.03~0.20 s，或更短。
✓ 增压建压时间取决于型腔中金属液的凝固时间 。凝固时间长的合金，增压建压时间可长些， 但必须在浇口凝固之前达到增压比压，因为合 金一旦凝固，压力无法传递，即使增压也起不 了压实作用。因此压铸机增压装置上，增压建 压时间的可调性十分重要。
持压时间
➢ 从金属液充满型腔到内浇口完全凝固，冲头压力 作用在金属液上所持续的时间称持压时间，亦即 增压比压持续的时间。
如何实现模具热平衡
模具热平衡关系式的精确计算十分困难，压铸件 的形状、尺寸、壁厚、环境温度、模具大小、合 金成分等均影响散热效果。
通常先粗略计算，然后通过调整冷却系统冷却介 质的流量和流速，使模具保持热平衡。
对于中小模具，通常吸收的热量大于传走的热量 ，为达到热平衡一般应设置冷却系统。
对于大型模具，因模具体积大，热容量和表面积 大，散热快，而且大的铸件压铸周期长，模具升 温慢，因此可以不设冷却系统。
模具温度和模具热平衡
为什么要对模具进行预热？
降低型腔中的气体密度，有利于型腔中气体排除 ，获得表面光洁、轮廓清晰及组织致密的铸件；
压铸模具的间隙应在生产前通过预热加以调整， 否则合金液会穿入间隙而影响生产的正常进行。
模具温度和模具热平衡
为什么要使模具保持热平衡？
连续生产中，模具吸收金属液的热量若大于向周围 散失的热量，其温度会不断升高，尤其压铸高熔点 合金时，模具升温很快；
速度和模具温度。通常在保证成型和所要求的表 面质量的前提下，采用尽可能低的浇注温度。
合金浇注温度
➢ 浇注温度高，能提高金属液流动性和压铸件表面 质量；
➢ 但浇注温度过高，会使压铸件结晶组织粗大，凝 固收缩增大，产生缩孔缩松的倾向也增大，使压 铸件力学性能下降，并且还会造成粘模严重，模 具寿命降低等后果；