压铸知识
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第 1 頁，共 9 頁 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(cm2,)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) 第 2 頁，共 9 頁
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 第 3 頁，共 9 頁 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. 对像制品为A4大小的笔记本计算机外壳浅箱厚,平板部的肉厚0.9mm,MG合金1.(图3
(圖2) 壓鑄壓力P同射出率Q的關係(圖1) 制品肉厚和必要射出率制品肉厚tm(mm)射出率壓鑄壓力P
(平板的制品特性)制品的面積S(c㎡)
射出率(MPa)
(鎂特性)(金屬特性)
P=PQ2÷(2C2AG2) 第 4 頁，共 9 頁 详细的测试条件见下表 制品名 A4 CASE 材料 MDCIZ(AZ91D) 制品肉厚TM 0.9mm(1mm) 所要充填时间Tf 0.04~0.008 SEC 充填质量(成品+溢流块) 150g
充填体积(溶汤比重1.7)V 88.24cm3
所要射出率Q 10.893~21.786cm3/s 浇口断面积Ag 2.4cm2
(表2)压铸机数据 锁模力 4,900KN(500 TON) 活塞头径 85MM 射出力 480KN(49TON) 铸造压力(最大增压时) 84MPa(860KG/CM2) 充填射出力 186KN (19TON) 最大充填压力P0 32MPa(325KG/CM2 空打最高速度 10M/S 最大射出率Q0 56.745CM3/S
根据射出波形我们可以读取以下数据: (表3)铸造结果数据
浇口前高速 10M/S 高速区间 2.3MM 制品充填时间Tf 0.005 SEC 充填距离 15.6MM 制品充填射出率Q 17.650CM2/S 充填阻力P 28~29MPa(290~295kg/cm2)
浇口前高速
1.0
300
230
11
0.9
1.0
1.0
Q(CM3/S) Q(CM3/S) Q(CM3/S) 第 5 頁，共 9 頁 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
材料 钢 AL合金 MG合金 备注 比重 7.9 2.7 1.8 AL合金和MG合金的旨张强度和弹性 同质量的肉厚 1 2.9 4.4 系数的值,参与日本压铸协会编《压铸标准》 张 比强度 1(490MPa) 1.9 2.0 (材料篇) 引 比刚性 1(206GPa) 1.0 0.95 弯 比强度 1 5.56 8.76 曲 比钢性 1 8.47 18.06
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. 第 6 頁，共 9 頁 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. 制品名 A4外壳 锁模力 3430KN (350TON) 材料 ADC12 射出力 333KN (34TON) 制品肉厚 0.6mm(1mm) 充填射出力 162KN (16.5TON) 所需要的充填时间Tf 0.04~0.008 SEC 空打射出力 10M/S 充填质量(制品+溢流块) 162g 压射杆喷头口径 70MM 充填体积(溶汤比重2.6)V 62.54CM3 铸造压力(最大增压时) 86MPa(880KG/CM2 所射出率Q 7818~15635CM3 最大充填压力P0 42MPa(430KG/CM2 浇口断面积AG 2.4CM2 最大射出率Q0 3848.5CM3/S 从射出波形我们可读取以下数据: (表7)铸造结果数据 浇口前高速 5.0M/S 充填阻抗P 18~20MPA(180~200KG) 高速区间 150MM 增压 无(切)
