原来模具温度是这样定义的

2019-05-18  来自: 泉州福大顺机械科技有限公司 浏览次数:26

 压铸模的温度是直接关系到金属液流动状态的温度,它是影响铸件质量的一个重要因素。模具温度不当不但影响压铸件的内、表质量,还影响铸件尺寸精度甚至使铸件变形。我厂是个专业化压铸厂,以生产大中型压铸件为主,压铸件的内、表质量和尺寸精度要求都较高,因此对模具温度的控制十分重要,工艺难度也较大。现以我厂纺织机械产品自动络筒机锭节壳体压铸件为例,分析模具温度对压铸件质量的影响和相应的防止措施。

     模温不均匀、不稳定时,铸件尺寸收缩不一致,降低铸件尺寸精度等级。模温高了铸件易吸气,粘模,厚大部位缩陷,结晶组织也粗大。模温低了收缩应力大,铸件易开裂。


1、模具温度如何影响压铸件内、表质量及尺寸精度

1.1模温影响合金液流态和压铸机三级压射作用的发挥,从而影响压铸件质量

    在填充过程中,模温对金属液流温度、粘度、流动性、填充时间和填充状态均有很大影响。美国专家D.iLdnsey和J.F.Wallace等研究得出模温是影响压铸机增压效果的重要因素,当模温太低时合金液在压铸机增压建压之前过早冷却降温到液相线温度以下,合金在凝固过程中增压压力起不到压实铸件作用,铸件易产生内部气孔、缩孔和疏松等不致密的组织、缺陷,降低铸件强度和气密性,增加铸件脆性。同时,由于模温太低,铸件表层激冷凝固造成表层断流,形成表面缺陷甚至不成型,还增大合金凝固收缩应力,铸件易产生裂纹。

1.2模温波动使模具出现早期龟裂影响铸件表面质量

    低温或预热不足的模具,浇注后受高温合金液热冲击,模具表面温度瞬间升到高,而离表面仅1.5mm深处的模温却很低。反复在很大的温度梯度和强烈的热应力作用下,应力超过模具材质的屈服点时,模具表面便产生早期龟裂,使铸件表面形成许多难以清除的网状毛刺,影响铸件外观质量。

1.3模温影响铸件凝固收缩

    模温不均匀、不稳定时,铸件尺寸收缩不一致,降低铸件尺寸精度等级。模温高了铸件易吸气,粘模,厚大部位缩陷,结晶组织也粗大。模温低了收缩应力大,铸件易开裂。


2、模具温度场

    在压铸过程中,模具起着热交换器和蓄热器的功能。模具不断向周围环境散热,同时又吸收合金液传给的热量。根据傅利叶定律,模具向空气散热为:

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     模具吸收的热量为:金属液从充满型腔瞬间温度降到固相线温度释放的热量、结晶过程的凝固热和从固相线温度冷却到铸件顶出温度所释放热量的总和ΣQ ,不难推算出如果没有冷却液带走高温合金液散失的热量,模具在工作过程中ΣQ 始终要大于Q,即模温会不断升高,直到内表温度趋于一致,这样就难以保证铸件质量和生产效率。

     以铝合金为例,合金在600一650℃浇入铸型,模具吸收合金液热量,其表面温度瞬间升到高(600℃左右),随后又向内部扩散热量,表面温度降低,如图1示。

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     随着压铸循环次数增加,模具表面温升减小,内部吸收热量增多,温度梯度减小,相对稳定,如图2所。


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     一般将模具温度定义为压铸后取出铸件瞬间模具表面的温度。在长期生产实践中总结得出,在压铸过程中模具温度应控制在浇注合金熔点温度的40%左右。如铝合金压铸模温度为230-280℃,锌合金模温为170-200℃。模温稳定在这一范围内有利于获得高产铸件。


3、大型压铸件的质量控制与模温的关系

3.1锭节壳体的特征

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    如图示锭节壳体压铸件的结构示意图。该铸件的外廓尺寸大,投影面积大,定位装配孔台很多,表面质量及尺寸公差要求较严,大平面变形要求(1mm,试生产期铸件合格率极低,突出的两大类缺陷是尺寸精度达不到要求,变形严重;内部气孔缩孔和表面缩陷,铸件合格率不到50%。

3.2提高锭节壳体铸件质量的几点措施

    (1) 首先为了改善模具热平衡状态,在模具结构设计时合理布置了浇排系统和冷却系统,由于模具体积大、传热慢,设计了11个30mmx40mmx15mm的积渣包,加大合金液流量既均匀提高了模具温度,又排掉了头股多渣多气的劣质合金。其次在定模上设置了5道纵横交错、流量较大的φ12mm循环冷却水管,动模浇道处因热冲刷较重也设置了φ12mm的冷却水道,型腔部位因抽芯顶出较多,便在不影响模块强度的条件下将背面适当挖空以改善散热条件,如图4。


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    (2) 模块尺寸:动模650mmx715mmx140mm,定模650mmx715mmx160mm,加套板后模具外廓尺寸1000mmx950mmx720mm,如此巨大的模具,热容量很大,传热也缓慢,如果用合金液直接加热模具,强烈的热冲击使模具过早地被腐蚀,在铸件表面形成麻面和网状毛刺,因此我们用电加热方法将模具均匀加热到200℃以上才投入生产,减少了模温波动。另外,在压铸操作过程中,喷涂水基涂料时采用均匀快速(一处停留时间不超过1s)低流量(低到涂料不淌为止)的喷涂工艺,保持模具稳定的热平衡状态。

    (3) 为减轻铸件内表铸造缺陷及变形,在1100t压铸机上选用高压中速压射,既保证了合金充填成型又减少了型内气体及合金包气。并适当加长留模保压时间(40s左右),防止铸件顶出变形和开裂。

    通过以下一系列具体改进措施后,铸件质量明显改善,产量迅速增加。铸件自检合格数由20一30件提高到150件左右,铸件变形从3-5mm降到3mm以下,校正处理后达到技术要求,几十个孔的位置公差已基本满足了设计要求,产品合格率由原来的50%以下上升到90%以上。

4、结论

a.对大型压铸件,模具传热慢,设计时可以加大浇排系统,加大合金流量来提高模具温度,同时要设置合理的冷却水管带走模具过多的热量从而改善模具的蓄热和散热条件。

b.根据模具结构,尤其是平板形、箱形结构铸件,在模块背面挖空能够改善模具的散热条件。

c.大型铝合金压铸模在生产前必须预热到200℃以上,不能用合金液直接加热模具。

d.压铸合金的浇注温度应控制在合金液相线温度以上20-50℃。

e.生产操作和管理中,掌握好水基涂料喷涂工艺(快速均匀低流量),控制压铸循环周期,保持较佳的模具温度梯度。



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