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1、压铸机铸造技术讲义 TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 压铸机铸造理论压铸机铸造理论压铸机铸造理论压铸机铸造理论 图 压铸机铸造的结构 压铸机的压射（铸
2、造）简单来说正如上图所示。 通常设定铸造条件是通过压铸机上进行速度、压力以及速度的切换位置的调整， 以及其他的都在模具上进行调整。 通过以下各项目的计算方法，说明一下压铸机的铸造构成。 D = 压射油缸直径 mm Ph = 油压压力(蓄能器压力） MPa d = 冲头直径mmPp = 铸造压力（压射压力） MPa Ah = 压射油缸断层面积mm2 F1 = 开模力 KN Ap = 冲头断层面积 mm2 Fd = 锁模力 KN Ag = 浇口断层面积 mm2 Vg = 浇口速度 m/s A1= 铸造面积 mm2 Vp = 压射速度 m/s Fs=压射力 KN 所以产品上所负压力可以通过压射力除以
3、冲头断层面积计算出来的。 FS压铸机的压射力压铸机的压射力压铸机的压射力压铸机的压射力 ( ( ( (压射油缸的推动力压射油缸的推动力压射油缸的推动力压射油缸的推动力） F油压压力Ph 压射油缸断层面积Ah （KN) 铸造压力铸造压力铸造压力铸造压力 PpPpPpPp （ （ （ （至产品的压力至产品的压力至产品的压力至产品的压力） ） ） ） Pp油压压力Ph 压射油缸断层面积Ah 压射力Fs 冲头断层面积Ap 冲头断层面积Ap 图帕斯卡原理 力 F 压力P 面积A F A1 P2A2 压力P 力F 面积A （压力指明显在单位面积上的力） 压铸机压射部的结构压铸机压射部的结构压铸机压射部的结
4、构压铸机压射部的结构 Fs 压射力和铸造压力压射力和铸造压力压射力和铸造压力压射力和铸造压力 这个时候 A1是冲头断层面积、A2是浇口断层面积、V1是压射速度、V2是浇口速度。 所以 压射速度Vp冲头断层面积Ap浇口速度Vg浇口断层面积Ag 浇口速度浇口速度浇口速度浇口速度 Vg Vg（V2) 压射速度Vp（V1) 冲头断层面积A（A1) (/s) 浇口断层面积Ag（A2) 左图伯努利定理可以表达出压铸机的压射速度 与浇口速度的关系。 也就是说：通过流量Q流速V断层面积A的 公式计算出来。 其入口和出口的流量相等。 QV1A1V2A2 图 伯努利定理 TOYO MACHINERY & META
5、L CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 高速压射速度与浇口速度高速压射速度与浇口速度高速压射速度与浇口速度高速压射速度与浇口速度 模厚(mm)浇口速度（m/s) - 0.846 - 55 1.3 - 1.543 - 52 1.7 - 2.340 - 49 2.4 - 2.837 - 46 2.9 - 3.834 - 43 4.6 - 5.132 - 40 6.1 - 28 - 35 图 一般浇口速度 铝合金压铸的时候浇口速度为针对模厚可
6、以参 考图进行设定。另外，设计模具时一 般把高速压射速度计算为m/s。由此 可推算出浇口断层面积。 近年来也有超高速铸造法，那样的话，高速 压射速度为m/s,浇口速度设计为 m/s。 另外,根据伯努利定理, 由于速度面积是流量, 所以用容积除以流量可以得出实 际的充填时间。 这样的话，容积就是充填的产品（加上集渣包）的体积,通过重量除以比重来求得。至 于溶汤比重一般铝用2.64、 镁用1.75 /2 算。 充填时间充填时间充填时间充填时间 产品体积 产品重量比重 (sec) 浇口流量 浇口速度Vg浇口断层面积Ag 产品厚度(mm)充填时间(sec) 0.6 - 0.8 - 0.015 1.0
7、- 2.10.015 - 0.035 2.2 - 3.20.035 - 0.060 3.3 - 0.060 - 图 一般的充填时间 图1-3-3能帮助我们简单地判断压射速度，浇口 面积大致是否适当。充填时间过长可能会导致结 束前就提前凝固。此外，凝固也会受溶汤温度、 模温等温度的影响造成充填不良。 以下是计算从凝固时间到充填时间的简易公式。 充填时间 （铸造品的平均厚度）2 一般用 铝：0.01、镁：0.005计算。 TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LT
8、DTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 冲头直径冲头直径冲头直径冲头直径大大大大铸造压力铸造压力铸造压力铸造压力、 、 、 、充填时间充填时间充填时间充填时间 小小小小 浇口速度浇口速度浇口速度浇口速度、 、 、 、浇口流量浇口流量浇口流量浇口流量 大大大大 浇口面积浇口面积浇口面积浇口面积大大大大浇口速度浇口速度浇口速度浇口速度 小小小小 以上,从的压力和1的速度关系来到，冲头直径和铸造压力，冲头直径和浇口速度 之间的关系，如图1-3-3的图表所示。 0 10 20 30 40 50 60 70 5060708090 冲头直径 mm 浇口速度 / 0 10 20 30
9、 40 50 60 70 80 90 铸造压力 MPa 速度鋳造圧力 压射力156 压射速度 2.0m/s 浇口面积 2.0cm2 图1 冲头直径和浇口速度、铸造压力的关系 低速速度低速速度低速速度低速速度 浇口面积和冲头直径浇口面积和冲头直径浇口面积和冲头直径浇口面积和冲头直径 为了确定正确的冲头直径，浇口尺寸，除铸造压力、浇口速度以外，压室的充 填率、压室的厚度以及影响浇口处理（切边）等其他要素也必须充分考虑到，以便于 恰当的浇口设计方案。 下表为改变冲头直径、浇口面积时，所产生的铸造影响。 表1 由于冲头直径和浇口速度变化所产生的影响 通常铝合金铸造的低速速度为 一般情况 0.20m/s
10、 0.25m/s 压室的充填率小(20%以上），薄壁产品 0.25m/s 0.30m/s 压室的充填率大(30%以上)，厚壁产品，真空D.C 0.15m/s 0.20m/s。 低速压射的目的是为了防止压室内卷进空气,根据浇铸量进行调整。另外，多段压射系统可 以在0.03m/s 0.7m/s之间，或者匀加速等。最大可以进行9段的调整。因此，压室充填速 度、浇道充填速度、产品充填速度，可分别设定。可慢慢加速调整等，达到条件设定的多 样化。 低速速度的稳定性，对产品品质有很大影响。与高速速度也一样，需要进行监视管理。 另外，压室、冲头的卡住等，也是实际速度不安定的原因，必须注意。 速度切换位置速度切
11、换位置速度切换位置速度切换位置 TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 接下来，对压射速度切换位置和压射状态的关系加以说明。 基本的压射切换位置和其要点如左图所示，各状态位置加以 设定，注意以下各点进行条件设定。 A给汤完了状态 压射时间内，溶汤安定后，开始压射 B低速压射，压室充填 设定防止空气卷入的速度 注意无溶汤飞溅，冲头的卡住等的影响。 C低速压射，浇道充填 多段压射的机器另外可以设定，
12、一般情况下，以加速度的 匀加速进行设定。 D高速切换位置 一般来说以溶汤到达浇口的位置为基准进行设定，根据 产品前后调整切换位置来决定最佳的位置。 E减速位置 产品充填完了后，在集渣包充填完了之前进行有效减速的 决定，设定后短射必然会有，但必须对产品的影响加以确 认。 F增压位置 增压为充填完了开始增压，切换位置一般在充填完了的 前20mm左右设定。 不论哪一个切换要点，都要计算机器、电气作动时间的 延迟，比计算值之前1015mm左右进行设定。 低速压射高速压射增压 FL, 减速 AFEDCB 速度 压力 A B C D E F 10 增压时间增压时间增压时间增压时间 增压为浇口凝固之前必须向
13、产品传达的压力，所以其增压启动时间和应答性 是有一定的要求的。增压启动过早，对高速有影响，产生飞边的原因。过迟 则没有增压效果。 有必要进行根据产品的凝固时间，调整增压启动时间。 浇口（汤口）凝固时间的简单计算方法为 浇口凝固时间 t B（浇口厚度) 此时 B 是铝：2.0、镁：1.5 是铝：0.01、镁：0.005 。 一般来说以上这些为参考，决定压射速度、冲头直径、浇口尺寸等。 还有设计模具也必须以此为参考，对于正在生产的不良模具，以数据、计算 为基础对模具进行改进，从而能够提高生产性、良品率。 TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY &
14、METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 高速压射行程的计算方法高速压射行程的计算方法高速压射行程的计算方法高速压射行程的计算方法 在1-6所做的说明，从溶汤到达浇口位置作为高速切换位置是最基本的。 因此，可根据充填质量和压室（冲头）的直径，能够计算出高速的行程。 高速转换位置 充填完了位置 高速行程 从左图可以知道，高速行程冲头断层面积和充填体积是相等的。 因此，从充填重量求得充填体积，用充填体积除以冲头横断层截 面积，可以 求得高速行程。 充填质量 Wg 产品 + 集渣包填质量 （测量
15、浇口部切断的产品以及集渣包的重量。） 高速行程 Wg 冲头横断层截面积 溶汤比重 溶汤比重一般来说铝为2.64、 镁为1.75 /2 例充填质量6000的铝制品，用直径的压室进行铸造的时，其 高速行程为 600 / 2.64 (72/） 5.9 cm = 59 mm 开模力的计算开模力的计算开模力的计算开模力的计算 开模力指的是从铸造时产品压力开模所需的力量。开模力可 用铸造面积铸造压力求得。 铸造面积的计算 铸造面积A1a1+a2+a3+a4 =料柄面积+浇道面积+产品面积+集渣包面积 开模力的计算 开模力 F1铸造压力Pp铸造面积A1中子分力Fc 详细的计算 对各部分施加压力分类如下： 产
16、品部计算铸造压力 75 集渣包部计算铸造压力 25 料柄、浇道部计算铸造压力100 有滑块中子时，需计算中子分子。 中子返回力F产品面积Ac计算铸造压力75 中子分力Fc中子返回力Frtan 开模力 F1（a1a2）pa3p0.75 a4p0.25c 压铸机锁模力压铸机锁模力压铸机锁模力压铸机锁模力 开模力开模力开模力开模力 1.11.11.11.1 图1-6-1 铸造面积 Fr 中子分力Fc 图1-6-2 中子分子 TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LT
17、DTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 充填完了的能量充填完了的能量充填完了的能量充填完了的能量 高速充填完了对产品所施加的能量，可以根据其速度、压射油缸活塞部分及压射 杆的质量来进行计算。 压射能量 E = W (V2)W : 压射油缸活塞部分+压射杆重量 kg 2g V : 压射速度 m/s g : 重力加速度 9.8 m/sec2 从上述的计算方式可以看出，充填时的冲击能量力为压射速度的成倍。压射时的 飞边发生（短射）多为高速充填时的冲突所造成的。 通过利用FL压射、减速系统等的条件设定，有效防止飞边的发生非常重要。 锁模力需要开模力的1.1倍以上的力量，开模力若
18、比锁模力大，则易发生飞边（短射）、 尺寸过大等现象，不能进行实际生产。 TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 压方式压方式压方式压方式（ （ （ （V 、 、 、 、V 系列系列系列系列） ） ） ） 图211 、系列压射系统 高速ACC增压ACC 压射油缸 高速罐 FL阀 增压流量阀 低速流量阀 油缸压力油缸压力油缸压力油缸压力增压增压增压增压OFFOFFOFFOFF时时时时P1P1P1P1
19、 增压增压增压增压ON ON ON ON 时时时时P2P2P2P2 高速流量阀 图 、压射图表 速度 压力 增压高速压射低速压射 增压OFF P2 增压ON FL 一般为浇 口位置 低速开度阀因未用出 口节流方式而产生背 压 压方式的特点 V3以前的系列在吨以上的机型，采用压方式，可以分别设定压射压力 和增压压力。 因为采用的是出口节流方式控制低速，低速时产生背压。 因为充填（加压）增压ACC、所以需要设置高压油压的管路240kg/cm2。 压射油缸为一个，构造简单。 油缸直径越大，相应油缸杆的重量也越重、充填能量消耗也变大。 压射系统的特点压射系统的特点压射系统的特点压射系统的特点 TOYO
20、 MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 增压缸方式增压缸方式增压缸方式增压缸方式（ （ （ （V4,125,200） ） ） ） 图 系列压射系统 增压ACC 高速流量控制阀 压射ACC 压射缸 FL阀 减速阀 低速EH阀 油缸压力油缸压力油缸压力油缸压力增压增压增压增压OFFOFFOFFOFF时时时时P1P1P1P1 增压增压增压增压ON ON ON ON 时时时时P1P1P1P1(D(D(D(D /
21、 / / / ) ) ) ) ( ( ( (D D D D / / / / ) ) ) )增压比增压比增压比增压比 （有增压ACC时，为P2） 增压流量控制阀 增压缸 图 压射图表 FL（减速） 高速压射低速压射增压 速度 压力 使用EH阀可实现匀加速 压射（9段) 高高速加速性 减速系统 由于入口节流控制低速度， 可以从低速时的压力线上知 道浇口的阻力及冲头的阻力。 增压缸方式的特点 V3系列以前的吨以下的机型和V4系列采用增压缸方式，由增压缸产生 增压压力。 V4系列由于入口节流控制低速度，低速时因无背压，冲头的摩擦等外部 阻力可以从压射波形上看到。 因不用高压油压油路（240kg/cm2
22、)，减少油压故障。 配置增压用ACC（选项)，可单独设定增压压力。 压射缸紧凑化，超高速压射对应。 产品不良及压射条件产品不良及压射条件产品不良及压射条件产品不良及压射条件 TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 产品不良及其对策产品不良及其对策产品不良及其对策产品不良及其对策 将因压射条件引起产品不良及其一般的原因和对策方法总结如下： 压铸产品不良压铸产品不良压铸产品不良压铸产品不良 气孔 裂
23、 流痕、冷隔 原因原因原因原因 卷气 收缩 对策中必要的压射条件对策中必要的压射条件对策中必要的压射条件对策中必要的压射条件 提高低速的稳定性 消灭压室、冲头卡问题 杜绝压射飞溅现象 延迟低速压射速度 提高铸造压力 加快增压起动时间 将增压切换位置提前 溶汤流动不良 提高高速速度 调整高速切换位置 提高低速速度 高温 降低压射速度 降低铸造压力 喷脱模剂 粘着、卡住 低温 提高压射速度 提高溶汤温度 减少脱模剂 鼓出 漏压 水分混入 减少冲头润滑油 减少脱模剂 增加集渣包 有许多原因引起产品不良，首先查明原因是很重要的。针对一个原因采取的措施也影 响到其他不良因素。所以，采取措施时，一点一点一
24、边观察其结果，一边去实施为好。 根据产品的不同，引起不良的原因可有多个。1个对策可能对其他不良有副作用，故必 需有综合的对策。 产品不良和模具产品不良和模具产品不良和模具产品不良和模具 TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 将因模具引起产品不良及其一般的原因和对策方法总结为如下： 压铸产品不良压铸产品不良压铸产品不良压铸产品不良 气孔 裂 流痕、冷隔 原因原因原因原因 卷气 收缩 对策中必需的
25、模具设计对策中必需的模具设计对策中必需的模具设计对策中必需的模具设计 排气销的改良（真空、激冷 排气块） 集渣包的改良 缩小冲头直径 提高模具温度 冷却改良、降低模温 追加压实销、分浇口 尖角处加圆弧改良脱模斜度 溶汤流动不良 浇口改良、追加分浇口 排气、集渣包的改良 提高模温 高温 冷却的改良 表面处理、涂层 改变材质 粘着、卡住 低温 停止冷却 追加集渣包 产品配置的平衡 鼓出 漏压 水分混入 追加排水的孔、沟 改良冷却、减少脱模剂 滑块的配置 与压射条件的对策同样，必须找到真正原因采取对策，另要注意采取对策避免引起其他 不良。 模具的对策是在模具完成后进行的，多会影响费用、时间及该模具的
26、寿命。因此，希望 在设计阶段即可预知不良并将其反映在模具的设计、制作上。若不是特别需要冷却， 即停止冷却就可。在制作模具时，可多加些冷却，实际不使用的冷却在做新模具时去掉 即可。 模具设计首先应考虑品质，其作业性、生产性也应考虑。 压铸发生不良的原因及其管理方法压铸发生不良的原因及其管理方法压铸发生不良的原因及其管理方法压铸发生不良的原因及其管理方法 须日常管理稀释装置的设定或通过过滤式的 稀释倍率测定机对稀释率进行管理。 流痕 气孔 粘着脱模剂稀释量比率 目视检查喷口，吹气的位置，滑道部的流入， 模具冷却水有否漏水等。 流痕 气孔脱模剂、冷却水等 流入 除了目测以外无其他检查方法，所以管理非
27、 常困难。操作人员调整的不同也影响产品的质 量。所以根据每个模具进行喷雾，配置图等， 频繁进行喷嘴位置的统一，确认以及调整。 粘着 缩孔 气孔 流痕脱模剂喷吹位置 通常通过时间设定以及目测来进行。但是检 查配管、喷嘴等是否堵塞现象尤其重要。并 且，预先掌握为脱模剂的使用量。 流痕 气孔 缩孔 粘着脱模剂的量 从排水箱中排除的水量一般用目测确认，奉 劝使用流量计等进行定量的冷却水管理。 定期清洁模具冷却水道。 冷却水温度由供给侧进行管理。 缩孔 粘着 流痕、冷隔模具冷却水量、温 度 一般在炉侧进行汤温管理，但也可接在压铸 机上自动判别。要汤温稳定，材料投入的频度 及量多少，炉的安全管理至关重要。
28、 为防止氧化物的混入，在吸出口和溶解室或 是保持室间设置滤网也行之有效。 缩孔 粘着 流痕、冷隔 毛边 硬点等的混入 溶汤温度 经常目视检查对磨耗情况，冲头周围的毛边 情况。新机时，确认冲头与压室的公差。 具备显示压射曲线图功能的设备，从速度压 力曲线的改动可以判断异常与否。 气孔 流痕压室、冲头的磨耗 流痕、冷隔 缩孔 粘着模具温度 流痕、冷割 气孔 周期时间 流痕、冷隔 毛边充填压力 缩孔 割裂 压力泄漏铸造压力 缩孔 汤流动不良料饼厚 流痕、冷隔 气孔速度切换位置 流痕、冷隔 粘着 飞边 气孔 高速速度 具备监视的功能的微电脑控制设备上，请通 过设定监视画面各个项目的上/下限数值，进 行
29、良否判断。 另外，建议进行取出机等的自动辨别动作。 无监视功能的设备可以每数小时检查压力计 及记忆卡是否设定正确。建议另行安装速度， 温度等的测定仪器和显示器。 传感器、显示器等的核准每36个月进行一次。 气孔 凝固片混入低速速度 管理方法管理方法管理方法管理方法容易发生不良容易发生不良容易发生不良容易发生不良不良原因不良原因不良原因不良原因 TOYO的电脑控制机有条件画面，仅需输入必要的数据，即可自动计算出压射条 件。 A输入设定项目（绿色文字）。 浇口速度 ： 参考浇口速度一览表输入适当的浇口速度。 充填质量 ： 切除浇口的产品+集渣包的重量并输入此数值。 浇铸质量 ： 测定全体的铸造重量
30、并输入。 冲头直径 ： 输入所用冲头的直径。 增压时压力 ： 如为2次压方式，输入增压ACC的压力。 如为增压缸方式，则输入压射（增压)ACC增压比。 压射缸直径 ： 参考油缸直径一览表，输入该机器的压射缸直径。 浇口厚度 ： 输入浇口的厚度（平均厚度）。 浇口横截面 ： 计算浇口（合计）截面积并输入。 料柄 ： 输入设定的料柄厚度。 压射原点位置 ： 输入模具空打行程。 A 浇口速度一览表 油缸直径一览表 材料选择 按浇口速度按钮，可参照一览表。 高速切换位置 输入上述设定项目后，参考各计算结果（黄色文字）设定压射条件。 另通过输入高速转换位置，可看切换时的产品充填率。 TOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTDTOYO MACHINERY & METAL CO.,LTD 微电脑控制设备压射条件画面的说明微电脑控制设备压射条件画面的说明微电脑控制设备压射条件画面的说明微电脑控制设备压射条件画面的说明