压力铸造增压压力的选择

hanshaofu

张炜tchzh2004@163.com

一、实践经验确定的最大增压压力

    压力铸造工艺，不仅需要高的压射冲头速度，在充模结束后对液态金属施以高的增压压力即静态终压也是很有必要的。在压室内对液态金属施以动态压射压力或叫充型压力，这是为了克服在充模时液态金属的阻力及冲头在压室的摩擦力。增压压力是通过浇道及浇口内的液态金属建立的，因此，增压起作用时，型腔必须是充满，且合金应是液态或半液体状，以便对铸件所有范围起作用。

    生产低孔隙度铸件的必要前提就是选择增压，增压直接影响着铸件质量；增压可以减少所不希望的气体及冷凝缩孔，提高铸件的密度及强度，在铸件内获得致密结构。目前为了确定增压的大小，只能由实践经验获取一些推荐值，增压压力作为重要的工艺参数，其最佳选择主要取决于对压铸合金密度和强度的要求，以及铸件的加工范围。

    实践经验推荐的增压为：一般的铝、镁及铜压铸件选用40Mpa，对于重要的压铸件选用40~60Mpa，气密性压铸件选用80~100Mpa。对于薄壁铸件可用36~60Mpa的增压，对于厚壁压铸件可用60~80MPa的增压。故通常认为增压压力的范围为40~70Mpa。

    在其他一些文献中给出了平均壁厚Sm为2.4~4.5mm的GD-AlSi12铝合金铸件，使用60~80mpa增压压力生产的例子。如用60Mpa增压生产叶轮通风机铸件，用72Mpa增压生产壁厚4~25mm，GD-AlSi12铝合金的增压水冷式对置缸发动机。W·Venus也给出了铝合金铸件平均壁厚Sm及增压压力Pn的数值：壳体（Sm=2.4mm）Pn=69Mpa；轴承盖（Sm=4.3mm）Pn=55Mpa；离合器箱体（Sm=6mm）Pn=64Mpa，点火分配器（Sm=3.5mm）Pn=102Mpa。

    我们通过试验研究了增压对板形铸件内部孔隙度的影响，该板形铸件是用GD-AlSi9Cu3铝压铸合金压铸的，尺寸为200x75x10mm，随着增压的加大，铸件密度也随着增大，在60~80Mpa的增压下这样的影响显得尤为明显（图1）。

    因此，对于厚壁铸件，一般增压都要大于60Mpa，而在增压超过80Mpa以上，对压铸的铸件密度几乎没有提高的作用。压铸件的抗拉强度及质量在25~60Mpa的增压范围内有明显提高。

    研究与实践结果指出，增压在25~35及80~100Mpa之间较广的范围。在压射开始前型腔内的空气处于大气压及模具温度下。当液态金属进入模具型腔时，因为液态金属将型腔内的空气加热至合金的液相温度并进行压缩，空气压力增高。另一方面部分空气从模具型腔排出使得空气压力增加降低，此时处于超压下的空气可以用近似方法计算：

式中：Pgo— 充模过程型腔内的气压

      Pa— 大气压力

      TL— 压铸合金绝对液相温度

      Tf — 绝对模具温度

    在充模之后模具型腔内所夹杂的气体体积Vgo首先是处于Pgo气压之下，此后由于增压Pn压缩至体积Vg。据此，在压缩之前气体体积Vgo与压缩下气体体积Vg之比Vgo/Vg可由下列方程确定：

    微细分布的铸件内的气体可以认为是近似于球形的气泡，对于球形气泡来说，可以按方程（3）求得压缩前后气泡的直径之比dbo/db：

    图2是增压对充模过程及增压之后气泡直径之比的影响。按方程（3），对绝对温度之比TL/Tf在1.5与2之间，大气压在0.1Mpa下进行计算，随着增压提高，在增压为60Mpa的情况下，气孔的直径变小为起始直径的1/7。当增压增至80Mpa时气泡的尺寸缩小至1/8,当继续提高增压时气泡直径会变小，但这样对铸件密度的增加显得意义不大。

   压铸件的强度主要取决于孔隙度，一般气孔直径范围在0.2~0.3mm时可以达到所要求的最小强度值。对具有加工要求的铸件，在50mm2加工面积内，允许有一个直径大于0.2mm的独立气孔。如果认为铸件内的气泡在60MPa与80Mpa之间增压时，直径为0.2~0.3mm，那么在型腔增密前直径的气泡可以在1.4~2.4mm之间。

   通过实践与理论的研究，最大的增压Pnmax必须限制在80~100mpa，当增压超过范围时铸件改善的空间不大。如果是一个厚壁铸件，另外还要考虑高密度及高强度的要求，那么选择较高的增压值是不可避免的。采用最高的增压提高铸件质量并不是总是好的，如果铸件的质量不是以提高增压，而是以合理的浇口尺寸，好的模具排气以及保持在工艺要求范围的熔化温度及模具温度达到的，那么就有多种选择因素。除此之外，限制最大增压值同样与模具的刚性及强度、压射活塞与活塞杆连接的刚性及强度相关联。

元兴77

你写了这么多?请问能够说重点？

Eric

理论不错