前  言

压铸制品以其呎寸的高精确性,铸件的美观性,优秀的量产性能,在以汽车为中心的领域得到广泛地利用,今后为了制造更高品品质的压铸制品, 设计出更广泛的产品,需要先进的模具技术和铸造技术,也需高性能的压铸机.

我们可以根据起高速射出的压铸机,可以计算出内部品质的改善报告,不管这种射出性能,是对薄肉制品而言,亦或是对于镁合金制品而言,从最管的环境问题上考虙,要取化难以回收的塑料制品,压铸品正义其优良的可回收性而不断促使人们将眼光投入共上.

本研究正是基于这种观点,研究压铸机的高速射出到底可以铸造出多么薄的压铸品.用高速射出的压铸机进行镁铝合金的铸造测试,并使其特性明朗化.

压铸机的铸造能力

压铸机的铸造能力通常是由锁模力来表示的,机械的锁模部在物理上占有很大的吨位,但仅指模具的锁合力,而与成型能力无关.特别是对于薄肉制品和MG制品,机械的射出性能对于铸造能力(成型能力)非常重要.

对于薄肉制品来说,异常重要的成型能力究竟为何物,下面就此进行检讨.

射出率和制品特性.

对于薄肉制品的压铸而言,为了缩短凝固时间射出速度必须很快,且稍大的制品同时还须考虙溶汤在模具中的流动距离.若将此特性用一个值表达的话,可以用溶汤的流量Q列便利.为什么这么说呢?因为与溶汤的流速相关的有料管内(机械的射出速度),浇口部(浇口速度)

和场所,此关系也由料管径的变化而改变,但对于溶汤的流量与场所,料管径均无关系,可采用同一值.此值在塑料射出成形机称为射出率.本章称之为射出率Q.

以往压铸的凝固时间Ts(sec)为制品肉厚的tm(mm)的平方,即:

        Ts=kt²m   (k为系数)…………(1)

对于制品的体积V(cm^2,)充填时间Tf若为凝固时间Ts的一半的话,射出率Q(cc/s)为  Q=V÷Ts＝２ｖ÷Ｔs=2V÷(K+M²)…………(2)

对制品为面积的平板.V=STM/10.

        Q=0.2STM÷(KT²M=0.2S÷(KTM)…………(3)

出就是说射出率与制品的面积成正比,与肉厚成反比.平板的形状分别有A4、B5、A5、B6各不同的形状,Q和TM若用图标表示如图(1)

从图1我匀可以知道,制品越大肉厚越薄,射出率的值就大,成型的难度出就随之增加.

例如肉厚2mm的A4大小的产品和肉厚1mm的A5的大小的产品射出率相同,制造难度相等.肉厚1mm,A4大小的产品同肉厚1mm,A5大小的产品,在射出率方面,难度成倍增加.因此本章将此射出率Q用来表示产品特性的值.

关于系数K与克勃利诺夫方程式一样,有着各式各样的报告值,根据笔者的经验.

     K=0.02~0.04(铝合金)

     K=0.01~0.02(MG合金)

模具特性.

若将模具的特性用简单的模式进行考虙,用浇口阻力来表示就可以了,也就是说浇口断面积Ag,浇口部的流量系数C,溶汤的密度P,若以 上参数设定好,射出率Q和铸造压力的P的关系式如下:

                                          P=P Q²÷(2C²Ag²…………(4)

 也就是说铸造压力(浇口阻力)为射出率的平方成比例,与浇口断面积的平方成反比.

机械特性.

射出杆的我由空打的最高速度和充填射出力来决定.这些也可以用射出率Q和铸造压力P来表示,见下:

          Q₀=(空打最高速度)×(喷嘴的断面积Ap)

          P₀ =(充填射出力)÷(喷嘴的断面积Ap)

          P= P₀- P₀(Q² Q₀²)…………(5)

(4)式和缓(5)可用图2来表示

且若V₀= Q₀÷Ap;   VD=QD÷AP;   Va=Qa÷Ap,则Va/V₀)²+(Va/Vd) ²=1 (太田式)成立,可理解通常的解析式相同的内容.

    图2为P Q²线图,横轴的以Q的平方为刻度,据比,可设曲线为直线,方便地根据作图求得交点,这就是众所周知的PQ²线图.

不管怎么说,根据增加Q₀(射出率),可加大机器的成型能力.这种可加大射出率,且可进行多样调整的机器被为多功能压铸机,在进行薄肉制品的试制时,可得下报告.

铸造测试(1).

测试条件.

铸造结果数据

浇口前高速            

将以上结果用PQ²线图表示时,可如图5所示.

     铸造结果的分析.

    1,高速的切换,溶汤到达浇口必须从当前位置,以尽可能快的速度从当前位置推进方得到良好的铸件,并且有防止溶汤的温度下降效果.

    2,充填时间Tf射出率Q可知,得到良品的实际值与计算值一致.

  3,铸造压力(充填阻力)P;实际值均为计算值的2.3~2.8倍,这是因为此次试模的制品为薄肉制品.通过断面各缩小的不仅是浇口部位,产品本身的断面积同样也缩小了,因此实际值比根据单纯模式得出的计算值要高出一些.

众所周知,镁合金是实用金属中比强度,比刚性优越的种类,从压铸到机加操作上的问题点,也不少,最终产品折合成成本,并不是简单镁产品所能理解的,现将镁、铝薄肉制品的诸特征比较如下:

(表4)机械性质的比较

  接下来,我们对MG合金的和AL合鑫的薄肉压铸成型性进行比较,对于(1)~(5)式的各变量. AL、MG合金使用的场合分别用A、M来表示,首先我们先来看(1)

可得Ta=KATA²以及TM=KMTM².在此K(KA.KM)为7朮”1>方程铁引导过程相同材料的密度P平分成比例也可以,若肉厚相同(tm=ta)则

       Tm/Ta=Km/KA1=1.8²/2.7²=(2/3)²=1/2.2.1项的K经念值铁妥当可确保.也就是说体积(肉厚)相同.MG的射出率为AL的两倍.成形性也难两倍.

    以上最坏的情况也是若肉厚相同.为确保强度和刚性,必须得增加肉厚,反之若牺牲一定的刚性和纫性,则需减少肉厚.将体积减少到2/3才儿镁有相同的重量.检讨此种场合的制品特性(射出率).(3)式中. S=定值.TA/TM=2/3,则:

    QA/QM=KM TM/KATA=(2/3)²*3/2=2/3,目在(4)式中,若C.Ag相同,则

    DA/DM=2.7/1.8*(QA/QM)²=3/2(2/3)²=2/3

也就是说,重量相同(肉厚为MG的2/3)的AL制品的射出率为镁制品的2/3,铸造压力也是2/3.这表示只需花费一半的能量就可以达到效果.从而使得用小机械进行铸造成为可能.

5.铸造测试(2)

5.1测试条件

   对像制品与测试(1)一样为A4大小的外壳,平板部的肉厚为2/3(0.6mm),用AL合金进行铸造.机台为350吨多性能机种,具体如图6,表5,表6所示.

5.2测试结果

   得到良品的铸造数据射出波形如图7所示,此次测试为了在目前的状况将机械的锁模力超过350吨,在增加调至切之前,减少缓冲器的压力.

从射出波形我们可读取以下数据:

(表7)铸造结果数据

制品充填射出率Q11410cm³/s

制品的外观写真图如图9所示:

用PQ²线表示如图8

5.3铸造结果的分析

1>    充填时间Tf和射出率Q. 所有得到良品的实际值均不超过计算值范围.在充填的最终部Q的值超出了计算范围(表7.图8最终部分的值被省略了)

2>    充填中速度并非一定,在充填的最终部进行了减速,相对于浇口的断面积2.4CM,制品部的断面积为2.02CM²(测试(1)为2.92CM³).随着充填阴力的增加,速度减小,因此特将与单纯的浇口阻力不同的动作表示出来.

3>    关于填充阴力,从压力波形我们难以读出正确的值.因此填充阴力的值.可以从机器的特性计算出来.此值为除去充填最终部的计算值.约2.5倍左右.

6.考察

  铸造测试(1) (2)均是从铸造面积上来考虑的,通常需要700吨左右的锁模力.

  测试(1)为调整500TON压铸机增加时段,而测试(2)却不是通过对350吨的压铸机进行增压,而是通过对积气瓶减压.两者通过不同的手段分别达到各自的目的.当然对于压铸机来说增压特性也是很重要的,不仅仅是在薄肉的部分也有.此部分的内部品质在产生问题的时候,其条件和此回测试有所不同.

  此回的铸造测试,在充填行程成形,加压行程作成内部品质,根据充填特性可作成薄肉制品的形状.我们也可明白此充填行程用溶汤的射出率Q来解析更为便利.即射出率作为制品特性可表示成形的难易程度,金属特性依此射出率来表示成形时的阴抗压力.最后作为机器的特性.决定射出率和成形压力的关系的能力决定着成形的可否.

  具体而言上述的关系必须根据太因式P-Q²线图来核对,更简单的成形判断方法用充填中的出力士(马力)WC=P*Q)就可以了.铸造测试(1),(2)中的充填出力Wm,Wa,表3和表7的值分别如下所示.

  Wm=17650*28.7=506600NM/S=507KW

  Wa=11410*18.6=212200NM/S=212KW

即肉厚0.6mm的AL制品为肉厚0.9mm MG制品的一半动力即可成形.

另一方面,机器的最高出力(最大马力)W₀用次式来计算.

W₀=2√319)×P₀×Q ₀…………(6)

用(6)式来计算我公司(东芝机械)的250~800吨的压铸机最高填充出力(定格值),结果如下表示.

  (表8)机器的充填特性.

上表的值为各机种最大值,若制品需要更大的动力则充填不可能,另一方面,对象制品必要的充填出力W,为求得P,用意(4)式来计算如下所示:

          W=PQ=PQ²÷(2C²AG²)…………(7)

当铸造结果和(4)式不合,在薄肉制品的场合.a.流量系数小;b.有效浇口面积小等场合修正时用得上.c.根据溶汤的流动和摩擦阻力和弯曲计算压力损失等.此点最有可能得以确立.通过对以上水力学的修正,我们可明白根据(7)式得出的充填出力W与射出率Q的立方成比例.

  根据拥有高充填出力(马力).可进行多样调整的多功能压铸机进行铸造测试结果,我们可明白以下几点:

  1),对于肉厚0.6~0.9mm的薄肉制造场合,凝固时间和推荐充填时间适用充填时间适用于通用的经念式.

  2),关于充填阻力,浇口断面积和流出系数与根据理论式而求得值有所出入,实验值约大2.3~2.8倍,因此对于薄肉制品期盼着凝固流动解析技术进一步提高.

  3),对于相同的肉厚,MG制品需要AL制品平方的射出率成比例的高充填压力,此间MG合金虽可适用于热室机,但因热室机自身的构造对铸造压力的限制,对于制造射出率高的制品较难适用.

  4),在AL制品的肉厚2/3的场合,与MG制品同样的重量,弯曲的强度,刚性稍差,约须一半左右的充填动力便可成形.

  5),此回测试的薄肉制品的场合,不仅是浇口通过后的时间.对于浇口前的经过时间为个保持溶汤的温度,有必要将其极力缩短.为此给溶汤时间为最小限度给汤方法比较有效.此领域有待进一步发展.