在壓鑄過程中，通常的壓射功能為：慢速壓射，一級快速壓射，二級快速壓射和增壓。其中慢壓射的作用是推料前行并防止合金液從入料口溢出，一級快壓射的作用一般為由慢到快的過渡壓射，用較快的速度推料以實(shí)現(xiàn)排氣和金屬液的保溫，一級快壓射多數(shù)還用于錘頭跟蹤，根據(jù)壓鑄件成型生產(chǎn)的需要，使用過渡壓射時，也可增加錘頭跟蹤單獨(dú)控制功能，二級快壓射與增壓功能分為一鍵式和二鍵式兩種，小噸位壓鑄機(jī)的二級快壓射與增壓相連為一鍵式控制，大噸位的壓鑄機(jī)二級快壓射與增壓獨(dú)立控制為二鍵式，增壓起始切換點(diǎn)按時間或行程位置獨(dú)立控制。

2、壓鑄過程分析

2.1壓鑄件分析

       汽車水泵蓋壓鑄件如圖1所示，零件平均壁厚為2.5mm，材料為ADC12，水泵蓋是汽車零件中結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的殼體零件,是較關(guān)鍵件。且需要進(jìn)行氣密性實(shí)驗(yàn)以防止漏水,由于汽車水泵蓋毛坯是壓鑄件，需要經(jīng)過壓鑄工藝形成水泵蓋毛坯,因此，壓鑄出的水泵蓋毛坯質(zhì)量好壞更將直接反映水泵的整體質(zhì)量。在水泵蓋毛坯生產(chǎn)工藝中,鑄件組織致密是關(guān)鍵。要想解決此問題，則需要科學(xué)的壓鑄參數(shù)計(jì)算與合理的工藝調(diào)節(jié)。

2.2壓鑄機(jī)模具及鑄件數(shù)據(jù)

       結(jié)合DCC400壓鑄機(jī)，系統(tǒng)壓力為140kg/cm²時的空壓射速度6m/s，錘頭直徑選Φ6cm，結(jié)合模具后的空壓射行程為43cm。毛坯和集渣包重量M=650g（內(nèi)澆口以上），澆鑄全重MZ=1150g（含澆排系統(tǒng)），毛坯投影面積約為228cm²  ，鑄造總投影面積，

2.3壓射分析                                            

       如圖2所示，通常的壓鑄過程由以下步驟組成:             

①.以慢速壓射封住入料口，以防鋁液溢出。            

②.以一級快速壓射推料讓合金液充填至內(nèi)澆口位置。

③.以二級快速壓射推料讓合金液充滿型腔。                      

④.通過增大壓力將鑄件壓實(shí)。

⑤.最后待鑄件冷卻固化后開模取件。                                          

3、切換點(diǎn)確定

①.△1點(diǎn)對應(yīng)入料筒的B點(diǎn)，當(dāng)采用短入料筒時，△1向△2方向移動，同時△1始終保持對應(yīng)B點(diǎn)。

②.△2點(diǎn):當(dāng)料溫低或充填率低亦或薄壁鑄件時， △2接近對應(yīng)A點(diǎn)，反之接近△3點(diǎn)。

③.△3點(diǎn):通過計(jì)算LH來確定，通常錘頭壓射到△3點(diǎn)時，合金液達(dá)到G點(diǎn)，如果需要提前及滯后充填，那么△3點(diǎn)需要相應(yīng)右移及左移。

④.△4點(diǎn): 一般設(shè)定在突出分型面10-20mm位置，有時也可設(shè)定在模具分型面的對應(yīng)位置，但是因射出行程超限不得不加長分流錐結(jié)構(gòu)時，△4點(diǎn)也可設(shè)定在分型面右側(cè)，總之，調(diào)整原則：首先位置設(shè)置不能超出射出行程允許范圍，其次位置設(shè)置必須確保錘頭能順利復(fù)位。

⑤.為了確定△3點(diǎn)，需要計(jì)算L_H

       式中 M:毛坯和集渣包重量(內(nèi)澆口以上，含集渣包)

    A_P:錘頭截面積（也稱為入料筒內(nèi)孔截面積，由直徑Φ60求解）                                    

     ρ:合金液體密度                                         

將數(shù)值代入公式⑴: ，

4、壓射過程之速度確定

4.1慢速壓射速度V_S

      V_S的大小一般以合金液不從入料口溢出為原則，通常V_S為0.2-0.4m/s之間為宜(可不做調(diào)整)

4.2一級快速壓射速度V_L

一級快壓射速度的確定需要考慮錘頭跟出及過渡性速度兩種情況

 4.3二級快壓射速度的確定及對應(yīng)二級快壓射速度的調(diào)節(jié):

     二級快壓射速度V_D的大小取決于模具界限速度V_PC和壓鑄機(jī)實(shí)際推料速度V_P 。模具界限速度和壓鑄機(jī)實(shí)際推料速度又取決于充填時間t，內(nèi)澆口速度V_g，系統(tǒng)壓力P_a   

式中 M：毛坯和集渣包重量（內(nèi)澆口之上含集渣包）

式中V_D  ：壓鑄機(jī)設(shè)定速度，也是空壓射速度，可通過改變系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)，系統(tǒng)壓力為140kg/cm²時的空壓射速度6m/s

       壓鑄機(jī)所能提供的最大實(shí)際推料速度V_P=4.17m/s 大于所需2.5m/s，說明所選壓鑄機(jī)能量足夠。

       設(shè)定壓鑄機(jī)速度V_D ：

       由于壓鑄機(jī)所提供的 遠(yuǎn)大于模具所需2.5m/s的速度，說明壓鑄機(jī)能量有過剩，即P_a不需要取140kg/cm²，所以需要調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，優(yōu)化設(shè)計(jì)，當(dāng)選取

速度閥門的開度可以設(shè)定實(shí)際所需的空壓射速度為小于等于5m/s。優(yōu)化后壓鑄機(jī)可提供的最大實(shí)際推料速度：

 通過比較可知:降低系統(tǒng)壓力讓壓鑄機(jī)與壓鑄模系統(tǒng)更匹配。計(jì)算需要設(shè)定的壓鑄機(jī)空壓射速度，

 通過調(diào)節(jié)壓鑄機(jī)速度閥門開度將壓鑄機(jī)的速度設(shè)定為2.9m/s。

5、增壓確定

壓射比壓P取80MPa時，模具脹型力：

根據(jù)力學(xué)原理可知：錘頭部，射出缸，增壓缸三段受力相等，由此可得出公

A_P：錘頭截面積（錘頭直徑為Φ6cm）；     P：錘頭處合金液壓射比壓，此時設(shè)定為80MPa

A_Y：增壓缸截面積（增壓缸直徑為Φ16cm）；P_Y：增壓缸需設(shè)置的壓力

6、方案分析與優(yōu)化：

   ①. 內(nèi)澆口速度大小的優(yōu)化

       由錘頭實(shí)際推料速度V_P=2.5m/s，代入公式（7），求得:V_g=56 m/s 。盡管大小在標(biāo)準(zhǔn)充填速度為20-60 m/s范圍之內(nèi)，但壓鑄模內(nèi)澆口處將可能會產(chǎn)生早期龜裂現(xiàn)象，說明內(nèi)澆口速度較大。若將內(nèi)澆口截面積增大至153mm²時，則V_g=46 m/s  ，速度減小雖然會延緩龜裂產(chǎn)生，但因澆口截面加大將增大去除澆口的難度，經(jīng)權(quán)衡維持現(xiàn)狀，不改變內(nèi)澆口截面積。

②.充填率高低的優(yōu)化

     標(biāo)準(zhǔn)充填率一般在30%-70%之間，過低過高都會影響澆注。水泵蓋現(xiàn)狀設(shè)計(jì)充填率略低，工藝較窄。但當(dāng)通過加長分流錐使L_K=380mm時，代入公式（2），求得Ψ=43％ ， 充填率可以得到提高，代價(jià)是加大模具制造難度，且因分流錐過長使其溫度偏高而影響產(chǎn)能，經(jīng)權(quán)衡選擇提高充填率，同時使用附有特制冷卻器的加長分流錐。

本文作者：張玉璽