鋁合金壓鑄壓鑄過程中金屬液在高壓高速下(xià)充填模具型腔的時間極短,-般僅幾分之一秒。最初階段是完全的噴射,此後在短(duǎn)時間(jiān)內,一方麵向(xiàng)型腔各部位充填,另一方麵在非常複雜的變化著,直至充滿型腔。正確認識金屬液的流動狀態及其(qí)變化,掌握金屬充填形(xíng)態的規律,並充分利(lì)用金屬液的這種特性,是合理(lǐ)設計澆注係統,進而(ér)壓鑄出良好壓鑄件的一個決(jué)定性(xìng)因素。
充填時液態金屬流的種類及對其特性的應用
噴射及噴射流
壓鑄機在通常的壓(yā)鑄條(tiáo)件下(xià)把金屬(shǔ)液(yè)壓人一(yī)般的壓鑄模型腔(qiāng)內,在最初階(jiē)段,通(tōng)過(guò)內澆口後的金屬液在運動能的作(zuò)用下(xià),以很高的速度像槍(qiāng)彈一樣向前直射,其(qí)方向取(qǔ)決於內澆口的方向,這種狀態的(de)金屬流稱為"噴射"。高速噴射的金屬液會與型腔壁(bì)和型芯或(huò)別的金屬(shǔ)流相衝撞,此時(shí),金屬液內的一部(bù)分運動能量即轉變為熱能和壓力,並且在改變(biàn)金屬液(yè)流(liú)速和前進方向的同時,沿著型腔壁流動(dòng)。由於剩餘的運動能使金屬液沿直線前進的(de)特性(xìng)仍較強,因此這個(gè)階段的金屬(shǔ)流與一般的壓力流的性(xìng)質(從壓力(lì)高的一麵流向低(dī)的一(yī)麵)有所不同,稱為"噴射流"。噴射及噴射流具有一個很明顯的特性,即在很大的運動能量的作用(yòng)下能夠直線前進。利用這種特性可以先(xiān)充(chōng)填那(nà)些阻力較大的(de)部位及(jí)沒有排(pái)氣(qì)槽的部位,而這些(xiē)部位(wèi)靠壓力流是難以充填的。

壓力流(liú)及其應用(yòng)
僅有噴(pēn)射和噴射流,還(hái)不足以(yǐ)使金屬液充填整個型腔,在多數情況下,噴射和(hé)噴射流(liú)所保持的運動能量在金屬液尚未充填滿時,就由於在型腔內(nèi)發生衝撞、摩擦和氣體阻力等而耗損殆盡。因此,應使充(chōng)填到金屬流的"後流"部分(金屬液最後到達(dá)的(de)部(bù)分)的(de)金屬(shǔ)液,在後續的金屬液推動下前(qián)進,這個階段的金屬流稱(chēng)為"壓力流"。
壓(yā)力流在阻力小的通道上前進的特性是很強的。在壓力所充填的部位,若壓力流分成幾股支流,則金屬流的阻力分散;若出現阻力(lì)大的島(dǎo)狀部位,金屬液隻(zhī)能在其周圍流動,而不能充填到阻力大的部位。造成(chéng)金屬(shǔ)流阻力的主要因素是壓鑄(zhù)件(jiàn)的厚薄(báo)不均、金屬(shǔ)流的(de)彎折運動、型腔表麵粗糙度高(gāo)、型腔內(nèi)有氣體壓力等。
壓(yā)力流(liú)沒有噴射流(liú)那(nà)麽大的運動能量,但是它卻具有接受後續金屬液中供給的壓力能,從而使金屬液沿著型腔內壁前進的特性。利用這種特性,可以很便利地把(bǎ)型腔內的氣體有效地排出去,在壓力流充填的部位,匯(huì)集著由噴(pēn)射和噴射流所(suǒ)充填(tián)部分(fèn)的氣(qì)體(tǐ),因此在這部位必須開設排氣槽。
再噴射現象
在壓力流或噴射流的通道突然(rán)變大的部分(薄壁到厚壁的變化(huà)部位),金屬液又一次地離開型腔壁形成噴射狀態(tài),這種噴射狀態稱為"再噴射",在設計壓鑄件和壓鑄模時應盡可能(néng)避免再噴射現象(xiàng)的發(fā)生(shēng),但實際上往往難以避免,為此應采用首先向發生再(zài)噴射的部位充填金屬液的內(nèi)澆口方案(àn),同時采(cǎi)取提(tí)高補縮金屬流效果的辦法把(bǎ)內澆(jiāo)口設在靠近壓鑄件厚壁的部位為宜。
補縮金屬流
金屬液的溫度一降低便會產生收縮,當金屬液溫(wēn)度降低時,其表麵和內部的溫度並不(bú)同時下降。金屬液的表麵層極快(kuài)冷卻,隨後內部溫度也跟(gēn)著下降。由此可知,金屬液先從表麵開(kāi)始凝固,內部稍微滯後凝固而收縮。在此過程中,如果不向其內部補充金屬液則會產生縮孔,補縮金屬(shǔ)流就是在內澆口部位的金(jīn)屬液尚未凝固之前,立即增高壓室內的壓力(lì),向型腔內補充金(jīn)屬液。
為得到理想的(de)壓鑄件,應該是(shì)在金屬液(yè)充填完畢到全部(bù)凝固之前,立即進行加壓縮。補縮金屬流起作用的時間越久,則壓鑄(zhù)件質量越好(hǎo)。這一想法的實(shí)現在理論是可行的,即設法使模具溫度在有梯度的情況(kuàng)下(xià)進行壓鑄,也即讓充填終了的金(jīn)屬液,先從(cóng)遠離內澆口處開始凝固,然後順次地向內澆口方向凝固,內澆口處(chù)最後凝固。但實際操作時模溫的(de)控(kòng)製較難,而且還需有相當厚度的內澆口。
目(mù)前壓鑄生產實踐中,盡管壓鑄件還未按上述工藝(yì)方法製成,但多數可以滿足質量的要求。不過,對於有(yǒu)氣孔和縮(suō)孔等內部缺陷的產品,應采用上述定向凝固方法(fǎ)。這就要求設計壓(yā)鑄模時,注意考慮冷卻水孔的位置、內澆口的位置及尺(chǐ)寸等並通過對模溫的地進行效控製,達到(dào)順序定向凝固的要求;並且對壓鑄機(jī)的壓射(shè)性能、金(jīn)屬液(yè)的(de)凝固時間等充分的進行分析,使加壓補縮能夠及時有效(xiào)地發揮(huī)作用。