【正文】 活塞(dp)與一個小面積(Aa)活塞(ds)相連，大活塞(初級活塞)上承受壓力p1，推動小活塞(次級活塞)產(chǎn)生壓力p2，在封閉系統(tǒng)中有： 式中：P2為增壓壓力；p1為推動大活塞的壓力；Ap為大活塞面積，dP為大活塞直徑；As為小活塞面積，ds為小活塞直徑。由圖可知，壓鑄過程的壓力大致有充型壓力、最終壓力（二級壓射時等于蓄能器壓力，三級壓射時已將增壓力加上），還有就是充型結(jié)束，活塞速度為零時產(chǎn)生的沖擊壓力（Impact Pressure）。如圖35所示，PD是OW的對角線，所以它的靈活性最大；如果工作窗口的位置發(fā)生變化，如圖3335所示[11]其結(jié)果也是一樣。(c) 用圖解的方法對量化進行補充前面分析的是量化空壓射速度及其相關(guān)的參數(shù)，這里用圖解對其進行補充，并描述工藝的靈活性，用如圖32所示的機器特性曲絢pQ2口以說明。由于壓室型腔系統(tǒng)阻力的存在，充型時的沖頭速度總比空壓射速度小得多。根據(jù)零件壓鑄的需要，如方向盤鑄件用鋁合金壓鑄時，用鎂合金壓鑄時。它是冷室壓鑄機的重要技術(shù)參數(shù)，對有金屬充型時的沖頭速度υ0（即三級壓射系統(tǒng)中第二級壓射速度）、內(nèi)澆道速度υa和壓鑄件品質(zhì)有重要影響。由式(24)看出，υot max愈大，υot max也就愈大，從而可滿足用較短的充型時間充填大容量型腔的要求。可用下式計算壓鑄機能達到的最大內(nèi)澆口速度。必須指出，在壓鑄Al合金和Cu合金時，內(nèi)澆口速度過高易導(dǎo)致金屬粘焊，粘附在型芯和型腔表面，而Mg合金幾乎不會出現(xiàn)粘焊問題。內(nèi)澆口速度較低適合于壁厚相對較厚的鑄件，反之則反。υa=31~17 m/s。但有對內(nèi)澆口結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗線圖[2]，證實了內(nèi)澆口結(jié)構(gòu)（內(nèi)澆口參數(shù)D如圖26中公式）和內(nèi)澆口速度，對鑄件質(zhì)量的影響，推薦優(yōu)良鑄件的工作點的區(qū)域薄壁鑄件時，選擇鄰近圖中網(wǎng)格區(qū)。內(nèi)澆口厚度首先影響金屬液滴的形成，較薄的金屬流從內(nèi)澆口射出，并迅速變厚，在極短的時間后形成延續(xù)伸展的“結(jié)”，這個“結(jié)”隨射流向前運動并最終霧化，金屬射流從內(nèi)澆口流出時最小內(nèi)澆口速度[13]為： 式中：Vm為金屬熔體的動力粘度，m/s；σm為表面張力，N/m；ρm為密度，kg/m3；da為內(nèi)澆口厚度，m。將最大內(nèi)澆口速度限制在50~60m/s，而最小內(nèi)澆口速度為鋅12 m/s、鋁18 m/s、鎂27 m/s。內(nèi)澆口速度是重要的參數(shù)，對鑄件質(zhì)量和模具壽命有重要影響。在行程曲線充型階段任選兩 個點，測量行程的距離和充型時間(圖24)，即可求得壓射速度=測量的距離(mm)／壓射時間(ms)。圖23[3,8]是近年提出的一種對鋁、鎂壓鑄件壁厚與充型時間關(guān)系的關(guān)系圖。以某鎂合金壓鑄件為例，壁厚sm=2 mm，金屬熔體澆注溫度Tm=670℃，模具溫度Td=200℃，最小流動溫度Tt=610℃，最大固相率f=30%。表7[3]是按式（17）和按f=70%計算的最佳充型時間，如f=80%時。此時，澆注溫度tg=tL+ (60~120)(℃)壓鑄時顯然金屬液在型腔中無過熱，人們觀察到熔體流中具有一定數(shù)量的固相，當固相率達到30%~80%時，在型腔中熔體運動只能通過高的流入速度，當最佳充型時間按式（17）計算時，相當于f值為70%~80%。一些世界著名的公司如瑞士Buehler也以此作為選擇充型時間的依據(jù)。釋放熱量與充型時間成正比，根據(jù)熱量比可以得到幾種合金的充型時間的關(guān)系。 充型時間要短，目的是充型時在鑄件最小的部位或液流遠端不產(chǎn)生早期凝固，避免鑄件出現(xiàn)缺肉、冷隔等缺陷?！颉癝IMUI”的等加速度的慢壓射的速度選控系統(tǒng)，圖1圖20[2]可作為選控慢壓射速度之參考。圖17所示為典型的三級壓射曲線示意圖，圖中曲線分成一級慢壓射、二級充型和三級增壓壓實三個階段。DL線通過OW并由其所截的線段是所有可能的充型的時間和內(nèi)澆口速度組合的區(qū)域，OW內(nèi)并在MPE線之下DL線的長度是靈活性的圖解，較長的線段表明調(diào)整點有較高的靈活性，DL線下面的三角形面積A（圖15所示）是可選擇范圍，面積大則說明可調(diào)整的余地大。υa min可以流動模型（霧化，層流）獲得，υa min則考慮模具的侵蝕和磨損。顯然，MPE線與沖頭直徑無關(guān)，是壓鑄機壓射終了的通用特性。因此，優(yōu)化手段是基于軟參數(shù)并擴大OW內(nèi)調(diào)整點的靈活性，從而為模具試驗提供較大的范圍，避免費時費錢的模具更改。在模具設(shè)計階段保證易于找到良好工作點是基于靈活性的考慮，靈活性是在OW內(nèi)通過調(diào)節(jié)獲得的。這些工藝參數(shù)用一個工作窗口(OW)加以限定。根據(jù)優(yōu)化原則，按公式（12）求最大金屬壓力p0’=2/3p0。 鑄件壓鑄所需的機器pQ2圖對已知鑄件所需流量Q，根據(jù)公式（10）（11）和（12）的條件進行優(yōu)化，而得到鑄件壓鑄所需的機器特性線（pQ2圖），見圖10，并用來與所選壓鑄機的特性線進行比較。機器特性線上工作點，已知Q值，相對應(yīng)金屬壓力p約為金屬靜壓的2/3；如果選擇式（10）（11）的條件，如圖9所示[2]， 則 這是對已知鑄件所需流量Q優(yōu)化的原則，如何才能使機器特性與鑄件所需相匹配，以此有三種可能：可選調(diào)的壓射閥、可調(diào)的蓄能器壓力、選擇相配的沖頭直徑。工作點也是阻力線與機器特性線的交點，流動阻力愈大，工作點的位置愈高，金屬壓力也愈高，相應(yīng)的體積流量就愈小，隨著內(nèi)澆口截面積變小，增加了流動阻力，阻力線走勢更陡，因為對同等鎖模力的機器，存在明顯的壓射功率的區(qū)別，對相同的壓鑄模也產(chǎn)生泵功率（也就是可供的體積流量）相應(yīng)的區(qū)別（見圖8[2]）。把兩個最大值pstat和Qmaxt在pQ2圖的座標中用一直線相連，就得到所謂的機器特性線（ML），見圖7[2]；適于相應(yīng)的壓射活塞、沖頭面積，及測量時所選調(diào)的蓄能器壓力和壓射閥開度。（8）式中：pstar為靜金屬壓力，bar；pa為蓄能器壓力，bar；A1為壓射（驅(qū)動）活塞面積，m2；A0為沖頭面積。 壓鑄機的泵功率和機器特性線（pQ2圖）一臺已知壓鑄機它可供使用的金屬壓力是多高？對此存在兩個簡單的極限條件：（1） 如果活塞（沖頭）速度為零（活塞停止），也就是充型結(jié)束時，能達到的最大金屬壓力（不接通增壓器）；（2）如果壓室中無金屬壓射時（所謂空壓射）沖頭所能達到最高的速度，此時可得到最大體積流量，金屬壓力等于零。提高壓力可通過提高壓射閥前蓄能器壓力，也可通過調(diào)節(jié)壓射系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥（即節(jié)流閥）的開度實現(xiàn)。因此，金屬壓力可寫成下式： 如果已知無量鋼系數(shù)ξ，就可以計算出一定內(nèi)澆口速度所需的金屬壓力，根據(jù)壓鑄合金和鑄件要求，內(nèi)澆口速度有一經(jīng)驗值，應(yīng)該遵守，見表1[2]，因此需要壓鑄機提供相應(yīng)的速度。在原則上，現(xiàn)在從流體力學(xué)原理所熟知的壓力與體積流量的關(guān)系，轉(zhuǎn)移到壓鑄機的實際應(yīng)用。這是同一零件三種內(nèi)澆口設(shè)置方案，證明內(nèi)澆口位置的關(guān)鍵性。圖2a內(nèi)澆口垂直于一側(cè)壁，由于零件頂部的長方孔把兩側(cè)壁分開，結(jié)果是只有一側(cè)為主干型腔；要充填另一側(cè)壁，必須經(jīng)澆道兩端連接處，最后兩股液流匯聚完成填充，這一部分就是非主干型腔。由于鑄件結(jié)構(gòu)的多樣性，要選擇內(nèi)澆口的正確位置是很困難的，但也有一些基本要求，如普遍認為設(shè)置內(nèi)澆口要使充型時的金屬射流盡可能地以自由射流在型腔中流過較長距離，也就是正確的內(nèi)澆口位置、形狀、尺寸(流向角)配合壓鑄參數(shù)可獲得金屬射流沿型壁不斷有序擴展、轉(zhuǎn)向，并連續(xù)不斷地擴展至盡頭。 (2) 選定最佳充型時間，這是非常重要的一步，影響到充型時的金屬熔體的體積流量(Q)，也就是充型功率，并據(jù)此計算內(nèi)澆口尺寸。 die casting process。 壓鑄工藝及壓鑄模具設(shè)計要點 摘要：壓鑄機、模具與合金三者，以壓鑄件為本，壓鑄工藝貫穿其中，有機地將它們整合為一個有效的系統(tǒng)，使壓鑄機與模具得到良好的匹配，起到優(yōu)化壓鑄件結(jié)構(gòu)，優(yōu)選壓鑄機、優(yōu)化壓鑄模設(shè)計、提高工藝工作點的靈活性的作用，從而為壓鑄生產(chǎn)提供可靠保證。 die。壓鑄機模具合金系統(tǒng)主要表現(xiàn)為： (1) 內(nèi)澆口的位置影響充填金屬熔體的流動方向及狀態(tài)，和充填型腔的質(zhì)量，對模具結(jié)構(gòu)和工藝產(chǎn)生決定性影響，這是關(guān)鍵所在。2 壓鑄工藝與模具設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù) 壓鑄時內(nèi)澆口的位置影響壓鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、質(zhì)量和壓鑄模具設(shè)計，通過查詢資料可得到正確設(shè)置內(nèi)澆口位置的提示。同一個壓鑄件選擇不同的內(nèi)澆口位置和流向角，可以得到不同的主干型腔、非主干型腔和各自占有的面積百分數(shù)，圖2中的殼體壓鑄時，由于內(nèi)澆口的位置不同，得出不同的主干型腔和非主干型腔。在圖2c