压铸手册完整.docx

压铸手 册（Die Casting Handbook） 整理发布DIE CASTINGHANKBOOK压铸手册NADCA目录(Table of Contents )1. 压铸简介(AII Intruduction to Die Casting)1> 压铸工业体系(Die CastingThe Industrial System )2> 配套工业(Supportnig Industries)3> 北美压铸学会(The NorthAiiierciaii Die Casting Association )4> 压铸业(The Die Casting Industry )5> 开发历史(HiStOriCalDeVek)PnIent)2.压铸原理和理论(Principles and Theory of Die Casting )1> 压铸过程(DieCaStingProCeSS)2> 压铸机能力-PQ?分析(MaChineCaPaCityPQ2)3> 填料时间分析(Fill Time Analysis )4> 压铸热流理论(HeatFlowTheoryfdrDieCasting)3 .压铸合金和合金熔化与处理(Die Casting Alloys and Alloy Meltiiig and Handling)1> 铝(Aluminum)2> 镁(Magnesium )3> 锌(Zinc)4 .市场和产品设计(Markets and Product Design)1> 压铸彳牛的市场(Maikets for Die Castings)2> 工业设计标准(IndUStryDeSignStandardS)5 .高完整性压铸件(HighintegrityDieCaStingS)1> 高完整性铸造过程(HighlntegiitycastingProcesses)2> 高完整性零件设计标准(High Integrity Part Design Standards)6 .模具材料和模具设计(Die Materials and Die Design)1> 模具材料和热处理(Die Materials and Heat Treat)2> 压铸模设计(Die Casting Die Design)3> 模具涂层和表面处理(Die Coatings and Surface Finish)4> 计算机模拟(COnuter Simulation )7. 压铸机标准(Die Casting Machine Standards )1> 压铸机革新(Innovations n Die Casting Machines)2> 描述冷室机的规格(Specifying a Cold Chamber Machine )3> 最佳的压射司筒性能(OptimizintgshotsleevePerfdmiance)4> 压铸机安全标准(Machine Safety Standards)8.生产过程和 H 动化设备(Processing and Automation Equipment)1> 浇包(Ladles )2>往复运动机装置(Recipiocatois)3> 脱模器(EXtraCtOrS)4> 精加工体系(FiniShingSyStem9. 环境问题(Environmental Issues )1> 废水管理(WaSteWatermanagement)2> 雨水管理(StOrmWaterManagement)3> 汕和有害废物管理(OiI and Hazardous Waste Management)4> 空气排放(Air Emissions )5> 压铸工业的 ISO 14001 (ISO 14001 for the Die Casting Industry)10. 客户品质和过程控制(Customer Quality and Process Control)11. 品质：生产力和利润(QUaIity, Productivity and Pro丘tability)12. 品质和生产力：公司轮廓(Quality and Productivity : Company Profiles )13. 过程控制的实施(ImPIementationOfPrQCeSSCOntroI)14. 水管线路图和它的使用(The Waterline Diagram and Its Use )15. 压铸装配图(Die Casting Set-up Chart )11 .教育和认 IiE ( Education and certification)1> 认IiE等级(Certification levels )2> 认IE类型(Certification TyPeS )3> 初级认SE (Initial Certification )4> 认言正的维护(MaintenanCeofCertifiCation)12 .词汇表(Dictionary of Tenns )附录(APPendiX)NADCA 出版物清单 (NADCApUbliCatiolIIiSt)NADCA 教育课程简述(NADCA Education Course Descriptions )前言(Preface):这本手册第二版由北美压铸学会(NADCA)编纂它更新了 1982年以前出版的压铸手册,这本手册的目的是给压铸工业提供一般性技Xt信息.包括的课题有：压铸件如何开发及何时 开始开发，零件如何通过压铸过程设计并生产，压铸件的市场，压铸工业中的环境问题是什 幺，各种压铸过程的优点，还包括压铸中常用词条的详细解释这本手册的各个章节由压铸工业特别课题专家编制.为了提高整个压铸工业的认识，这 本手册包含了这些工业专家的智慧和专门知识.这本手册从头至尾对各个课题都提供了更祥 细的信息以供参考.我们希望这本手册对你是有用的工具，使你致力于学习和实践压铸的过程中取得更大的 成功.压铸对于许多复杂元件的生产是一个稳定的和成本有效的过程，压铸工业的前景是非 常美好的，但是要维持加工过程的竟争性优点就要求持续改善.这本手册是一本专以压铸工 业的持续改善为目标谢启(ACknoWIedNements):这本手册通过北美压铸工业许多技Jlt专家的奉献及自愿参预了排字、校订和各章节的编 纂工作他们希望通过分亨他们的智慧和经验，压铸业会壮大和美好，以下是对此书的出版 作出贡献的人员名单.(略)L 压 铸简介(An Introduction to Die Casting )由于金属熔化之后会按要求在具有腔型的设计模具内凝固，所以压铸过程是真实的金属 铸造过程.在铸造过程中利用沙或石膏为模具，熔化金属的热量或者铸件在出模之时毁坏了 模具.在压铸过程中，由硬质钢制成的模具可以承受铸造热量，而且由可动模块组建的模具 使凝固铸件易于清除出模腔因此，这些模具可以重复使用，而且可以用来生产出成千上万 甚至百万件铸件.这些模具称作"dies"，是因为它们具有永久性、并可重复使用，还可承受强 大的压力或强度且包括复杂的机能.压铸过程实际上有三个子过程它们是：(1)金属型铸模铸造(有时称腔型压铸)；(2)低压 力压铸；(3)高压力压铸.在北美尽管技Jtt包含所有的三个子过程，但是压铸过程通常指高压 力压铸三种过程主要的不同点在于把熔化金属压入模中所用的压力大小不一样.三种过程 都使用可重复利用(通常是硬质钢)的模作为模具。在金属型铸模中铸造时，熔化金属流进模 中且流动仅靠重力作用。低压力过程使用的压力可达L5Mpa (200磅/平方英寸)迫使熔化金 属流进模中。高压力压铸过程在压力为7.0至140MPa (1000至20000磅/平方英寸)的条件下 把熔化金属压入模中。随着压力的增加，要求把熔化金属填满模中所用的时间就会相应地减 少。随着熔化金属射料压力的增加，要求机器使用相应增加的力保持两块半模贴在一起.内 部金属液压会非常高，因此压铸机要夹紧闭合的模所用的力也耍非常大大型压铸机使用超 过25MN(3.000吨)的力夹紧模.为了使用更大的压力，熔化金属被舀进圆柱状室内并由液压 驱动的柱塞把金属推进模中机器依据运动的先后顺序被制造成自动化地循环循环过程包括：(1)合模；(2)给模施加 夹紧力;(3)舀进熔化金属;(4)把熔化金属射入模中;(5)等待金属在模中凝固;(6)开模;(7)铸件 脱模.模吸收铸件的凝固热量，热量必须通过模被处理，而且在制造下一个铸件之前耍清理 掉模腔区域的热量.热流通过模的设计和控制是过程中最重要和颇具挑战性的状况之一.这种过程技)1在使用消耗性的模具铸造过程中还没有对等物.(1) 压铸(DIE CASTING)工业体系(THE INDUSTRIAL SYSTEM)压铸仅是工业体系内制造过程中把原材料加工成消费品的一个步骤.原材料(金属)要幺 产生于矿石之中，要幺产生于废金属之中.锌压铸合金或镁压铸合金直接从矿石中开采出来，再经过采矿公司和/或冶炼公司精炼 成高纯度的合金锭并作为"原始”金属出售.大型的压铸公司采购回这种"纯”合金锭后给其 添加其他成分变成特殊用途的合金.多数小型压铸公司要幺从冶炼厂、要幺从专门从事购买 纯金属并生产压铸合金的合金厂采购预制合金.锌采矿公司支持国际铅锌研究组织(ILZRO), 资助研究的目的在于开发这些金属的新用途(或更为有效的使用方法)这些公司也支持另外 一家叫做"InterZinc"的组织，促进锌的利用并协助开发新的市场压铸公司可以得到这些组 织的技力t支持.大多数铝和铜压铸合金是二次合金，它们由废金属精炼而成废金属可以从其他加工操 作中收集，比如板材冲压形成的碎屑，或机加工操作中的刮屑.大部分废金属来源于超过使 用寿命的物品和准备处理的物品.二次冶炼公司采购废料，然后分选精炼成压铸合金。在精 炼过程中可以加入"新"金属以保SE合金成分的正确性.冶炼厂把合金浇铸成合金锭供压铸 公司采购.大多数铝合金在熔化状态下宜接用特制的料罐车运到压铸公司这样一个过程使 压铸公司节约了高额的再熔化成本.二次铝冶炼公司支持一个名叫铝协会(AA)的贸易组织. 铜采矿公司支持名为铜开发协会(CDA)的贸易、市场开发和标准组织这样的协会支持国际 铜协会(ICA),国际铜协会赞助并促进研究，其目的在于扩大铜的应用.在铸造之时，每一次铸造都包括额外的S以宜浇口(饼干)，浇道、溢流和批锋状态存在，且 又必须要清除掉的金属.此种额外的材料通常要使用冲模在外力的作用下从铸件上切除掉. 这些毛边料在压铸公司作为废料使用.有些情况下，压铸公司在铸件冲完水口的情况下就直接把铸件出售给加工铸件的公司. 也有些压铸公司会对铸件实施其他加工和金属表面处理(例如：磨光，抛光，电镀，喷油和加 工)，然后再交付给客户.在这种情况中，压铸件采购商简单地把表面处理过的零件装配在最 终的产品上，压铸件的生产通常在诸如家庭用品制品厂、汽车公司和五金厂内进行.(2) 配套工业(SUPPoRING INDUSTRIES )压铸业是制造业中高度专业化的一部分.影响压铸业的工业是：机械工具业、模具加工 业、公用设施业、基础设施业、金融业、运输业和通讯业.有些配套工业已发展成为集中服 务压铸业的特殊团体.比如：机械工具业、模具加工业、过程润滑剂生产业、工业熔炉业。这 些公司已开发了很多压铸工业需求的先进技)心 而且这些公司的命运也和压铸业的健康发展 紧密相联.(3)北美压铸学会(NADCA)大部分配套工业和压铸公司都与压铸组织有关系已提及过一些学会，但是在北美支持 压铸公司的首家学会是北美压铸学会(NADCA).北美压铸学会是一个国际技JR和教育组织，成员大部分来自美洲从事压铸件生产的公司, 也有来自其他洲的成员.在压铸工艺和科学方面，在金属的表面处理方面和同类工艺方面压铸学会致力于改善和知识的传播.压铸学会的初始目标是提高团体的压铸知识，培训教育课程，鼓励新产品的研究，通过 教育和研究促进压铸工业的发展和成长.NADCA(以前为SDCE)于T955年在密执安州法律的指导下作为一个非赢利组织组成学 会.现在在美国、加拿大和拉丁美洲已有24家分会由于对NADCA的活动感兴趣，其他的 分会仍在组织之中.(4) 压铸工业(THE DIE CASTING INDUSTRY)在北美有350多家压铸厂商，很多压铸厂商都是专业生产压铸件的独立公司.这些公司 通过计件竟标获得业务.这些"习惯"上称为压铸厂的规模小到只有三、四台小型压铸机，大 到具有许多大型压铸机厂的股份公司.有些压铸公司已开发了具有专利的生产线使他们的生产能力大大提高如果一旦成为压 铸公司，或者确定生产，那幺就包含在压铸之中.因为这是生产他们产品的最佳途径.当一个 公司内有压铸厂支持其活动时，压铸操作就认为是"铸造"操作在北美大约一半的压铸厂都 属于这种范畴.汽车、小发动机、船舶外装产品和建筑商五金工业都有大型的压铸设施.有些厂具有100 多台压铸机，其合模力可达32MN(3.500吨).同样，大部分小功率电子感应电动机的制造厂 商也具有压铸设施.很多其他金属生产公 司也有压铸厂，它们又有 一台小型压铸机从事大量 的制造，与此同时这些公 司实质上也可以专门从事 压铸制造了.因为压铸操作要求专 门的工程技Jt 培 训从事设备维修人员要求 高，所以压铸厂通常最经 济的作法是至少要有12 台中等大小的压铸机.压 铸机的数量太少已SE明是 得不到技JR人员和设施合 理支持的.如果压铸操作 仅限于合模力小于 IOMN(IoOton3)的压铸机， 那幺经济状况就不一样了， 经济的作法是统一大小， 数量为三到四台压铸机.(Sturgiss) 1849SDrL19 u/。" UaNle 主流道断流陶1昼斜流道 inciec 汴M 00p dgerOPlig Iu的 操杆,喳力室crass,/e ：2户口e'喷嘴 <Mzerailing pot上室 uppfi* chamoer金展出口me:al pod(5)开发历史(HISToRlCAL DEVELOPMENT)在1849年，斯特吉斯 （StUrgiSS）介绍了和压铸相似 的工艺，并利用名为"铅 壶"（图示1）的机器生印刷业 中的铅字而获专利首次知晓压铸是在 1868年，一个英国发明家查 尔斯 波伯哥（CharlS Babbage） 开发出了压力压铸工艺，给 当今计算机先驱"机械计算 机”生产精密的零部件，这 些零件中有一件非常薄，直 径为6.5英寸，有80齿的齿 轮.在1877年，一台手工操 作的压铸机由都森波利 （Disenbeiy）在美国制造出来, 生产机车头轴承壳（图示 1-2）.批量生产产品的需求随 着消费品市场的需求在增长, 如爱迪生电报机，电报机的 零部件早在1892年就开始 压铸，与此同时，像现金出 纳机这样的业务机器又为压 铸开辟了新的市场.压铸工 艺的成长和技危开发大约从 1904年开始，H H富兰克林 公司开始给汽车工业生产连 杆轴承主要的开发是在 1922年，新泽西的锌公司把 锌合金引入压铸业中才清除 了早期出现的问题.VdlVgSPrUeOOOsenecKoperating linksmetal pot铝合金首次铸造大约是在1914年，使用空气压力把熔化金属压入模中（图示1-3）.铝合金 的熔点高且和铁反应，使这种金属的广泛应用一直推迟至二十世纪三直年代初"冷室"工艺 开发出来.这种工艺减少了铝和机器的铁成分接触的时间，从而大大减少了铝和铁反应的机 会.我们现在知道，二十世纪三十年代做出的很多开发部是现代压铸工业开始的年代.这些 开发是：（1）首次黄铜压铸;（2）高纯度锌的利用；（3）自动压铸机出现;（4）商用压铸机的大小和复 杂化程度潜在增长;（5）二氧化硫配比装置的开发使镁的压铸成为可能.压铸工业增长速度最快的时候是在二十世纪五十年代和二十世纪六十年代初汽车工业Page 7 of 46压铸手 册（Die Casting Handbook） 整理发布和应用工业需要零件数量最多的部分是压铸.认真研究程序，目的在于找到使过程更有效、更 具竟争的方法在二十世纪七十年代把工业带进一个复杂化的时代。在二十世纪七、八年代 这段时间，压铸工业进行了许多重大的研究和开发行动，这样使压铸工业从工艺时代进入了 一个以科学为基础的制造时代.在二十世纪九十年代这段时间里，压铸工业中铝合金和镁合金的增长速度最快，大部分 增长是由汽车市场引起的.这种增长不仅是机动车辆销售数量的增长，而且更重耍的是在每 一辆机动车辆上镁和铝金属的增加可以改善燃料问题.在1991年，每辆车的铝含量平均为 183磅.到了 1999年，每辆车的铝含量就增加到了 248磅.截止2004年，每辆车的铝含量就 会超过300磅.新外壳开始增加，电子产品和计算机的使用都帮助了铝和镁压铸件进一步的 增长.II.压铸的原理和理论(PrinCiPIeS and Theory of Die Casting)(1) 压铸过程(DlE CASTING PROCESSES)"模"一词在以前的浇铸中意谓熔化金属被铸进金属型模中并在模中冷却成形.模是由两 半构成的，可以打开并取出铸件.压铸过程变化很多，没有一个铸造过程适用于所有的铸造 产品或所有的生产条件，这些过程通常分为三种主要类型，它们的主要区别是施加给液体金属和金属射料系统的压力是不同 的.-金属型铸造(永久金属模铸 造)Permanent Mold Casting (Gravity Die Casting)除过金属型模可用来代替类似 的砂型之外，这种过程所用的方法 和传统砂型铸造所用的方法相似. 金属型模广泛应用于有色金属铸件 的生产，而且要求生产超过一百多 件时最为合算金属型铸造所用的模通常结构 简单，通常由两半构成.这两半具 有通过模腔的垂直接缝.流道、浇 口及气孔和砂型类似而且可以使用 砂芯模具耍涂上一层耐火材料, 暂时延迟冷却直到熔化金属可以均 匀地流入模中Fig 2-1 - Permanent mold die.Fiq 2-2 Permanent mold pistons.基本的操作包括浇铸熔化金属, 冷却阶段，顶出铸件，清理模具,固定松弛的型芯，合模准备下一次循环图示2-1展示了金属型铸造模的铝质自动柱塞具有 可动的半模和多件位于中部的型芯图示22展示的是和图示2T相同的模，但是它们的臼动 柱塞在从模中移出前冷却. 金属型铸造的优点(AdVantageS OfPermanent Mold Casting )这种铸造过程的主要优点是经济和优良铸造品质.生产率通常比砂型铸造高。这种铸造 铸出的铸件比砂型铸造铸出的铸件具有更细的晶粒结构和更好的强度特征.而且，铸件可以 设计成具有更薄的件壁.另外，铸造表面比砂型铸造件的表面更光滑，而且由于可以保持更 为紧密的尺寸公差，因此很少要求机加工金属型铸件的孔隙率小于砂型铸件，因而具有优 越的气密性，金属型模的寿命通常是50000到70000啤之间.金属型铸造的缺点(DiSadVantageS OfPermanent Mold Casting )这种铸造过程由于工模成本高、生产期短而不经济合算.这种铸造过程要进行大批量的 生产既慢且成本昂贵高压压铸过程可以更好地满足大批量生产的要求，当要求不同寻常的 可靠性和高机械特征时，金属型铸造件就不会满足零件的要求了.低压压铸(Low Pressure Die Casting )要想使熔化金属进入模中的工艺自动化，就要开发出一种技)代代替人工操作热金属。使用低压压铸机，熔化金属装在绝热的加压密封的材蜗或熔炉中.管道垂直向下通过熔 炉，它的底端浸入熔化金属中且顶端法兰用熔炉盖密封，模装在熔炉上方的压铸机上，并密 封管道的开口端，当给熔炉施加气压时，熔炉排出熔化金属并使熔化金属沿着管道向上运行 并进入模腔.冷却过程从模的未端依次进行，最后到达给料头，给料头是管道的嘴.一旦铸件开始冷 却，那幺通过松弛空气压力的方法就把不需要的金属返回到了熔炉之中。开模，取出铸件并 开始下一轮循环.低压压铸的优点(AdVantageS of Low Pressure Die Casting )低压压铸超过高压压铸的最大优点是孔隙率降低特别是壁厚部分。因为没有流道，冒 口或浇口，所以铸造的效率是9095%.很少有残渣碎屑需要再熔化，这样就节约了熔化金属 所需燃料的成本.模具寿命比金属型铸造的模寿命长，且模具成本比高压压铸的成本低低 压压铸比高压压铸有更多的合金选择余地由于使用的是热处理合金，且减小了空气的夹带 量，因此可以改善机械特征低压压铸过程中可以任意使用型芯，但对于高压压铸过程却很 难生产，镁合金铸造也可采纳这种过程.低压压铸的缺点(DiSadVantageS of Low Pressure Die Casting )这种过程比高压铸过程生产率 低，且一般不适宜铸造更小的零件， 表面处理和尺寸范围不佳，最低壁 厚较大，模具寿命比用高压压铸寿 命要短，工模成本也高于金属型铸 造.高压压铸(High Pressure Die Casting )这是一种在压铸工业中较为广 泛使用的过程在北美，"压铸"一 词的含义通常是指高压压铸在压 铸中熔化金属高速压入钢模中，从 而保SE 了熔化金属完全注入到两个 半模之间的模腔空间内.强行射料 冷却收缩.在熔化金属进入模中的 同时，热量流动离开金属并进入模 中，金属冷却，在完全冷却之时， 开模并取出冷却的铸件.把熔化金属射入模中有两种类型的机理"冷室"机理是金属在高温条件下熔化，而且熔化金属如毋黄铜和镁与铁有亲合力. 在冷室过程中有水平射料和垂直射料两种射料系统"热室"机理常用锌和铅金属，金属是在 低温条件下熔化且降低了与铁的亲合力.压铸过程的主要说明如下：(A brief definition of the die casting Process is as follows)高压压铸是在压力条件下把熔化金属强行压入一个已安全锁定的模腔内的过程.模腔内 保持强大的压力一直到模腔内的金属冷却下来，金属冷却下来之后，开模、顶出铸件并取出, 铸件取出之后，润滑模具，合模并锁定，准备下一次循环.图示2.3展示的是冷室机基本的液 压顶出系统.在冷室压铸过程中，熔化金属用手工或自动化系统舀入冷室机的开口中。液压操作的金追 头顶端前移并封住这个开口，在高压高速的条件下迫使熔化金属进入模中.铸件冷却后，拿追 头回退，开模、顶出铸件、润滑模具，然后准备下一次循环图示2-4展示的是冷室过程中的 金属流动系统热室机的射料设备浸入熔炉的熔化金属槽内，当压射金追头移动时迫使熔化金属通过鹅颈 和射咀进入模具中.此系统所用压力低于冷室过程中所用的压力.由于热室压铸机的打料时 间比冷室压铸机的打料时间缩短，所以热室压铸机的生产率比冷室压铸机的生产率要高.图 示2-5展示了热室压铸机的金属流动系统高压压铸的优点(AdVantageS of High Pressure Die Casting )高压压铸的生产率比金属型铸造或低压压铸都耍高得多生产的铸件具有紧密的尺寸公 差，大大减少了机加工操作.压铸件具有良好的表面处理，也是电镀的基本要求压铸件的壁 厚可以作的更薄一些，大大减轻了铸件的总体重量，更长的压铸工模寿命降低了单件的成 本在压铸操作中，可以生产出更复杂的零件，因此大大减小了装配中部件的数量，在高压 压铸中有些位置还可以镶入插件铸造.高压压铸的缺点(DiSadVantageS of High Prissure Die Casting)高额的模具成本使数量很少的短期生产显得不那幺经济合算.适合于压铸生产的合金数 目有限以及铸件的内部孔隙都限制了完整铸件的热处理或接合铁或钢合金一般不可压铸, 铸件在铸造大小和铸件壁厚方面都会有限制，这样有些零件的压铸就没有可能.压铸机和维 修成本都比其他的铸造过程更高.(2) 机器能力(MACHlNE CAPCITY) PQ?分析(PQ? ANALYSIS)PQ2研究施加给熔化金属的有效压力与模腔可以获得的填料率之间的相互关系，它涉及 到浇口面积、金追头大小、机器动力、液压、雾化流动和模腔填料率之间的关系在研究PQ2 之时，要检测的范围包括如下主题：作为射咀的浇口作为金属泵的压铸机PQ2的基本公式-机线图示一计算金属压力压铸机最大的干燥射速-模线图示一定义操作窗-浇口速度的限制 -一填料时间的限制 -一绘制操作窗为了提高压铸机上生产零件的质量，压铸商必须了解压铸机和模具的安装，并使它们最 优化PQ2分析的目标是预测所给的模装在已知性能的压铸机上时将如何运作.分析会产生一 个和铸造品质要求相一致的操作窗模具/过程设计就会在所选操作窗的中间进行理想地运 作.PQ2分析对于运用在压铸机上的压铸过程开发来说是一个起始点.2-6. PQ2要求PQ2分析的每一个要素都耍进行独立运算，然后在一步步的过程中综合，这样的过 程允许设计师分析模具填料过程并使其最大化.PQ2图表使相关的浇口、射速和射料压力更精 确设计师可以决定压铸机是否能够产生出一个压射曲线，这样压铸机就会生产出高品质的 铸件.PQ2 图表(The PQ2 Diagram )一副完整的PQ2图表如图示 2-6所示，目的是预测当所给的 模安装在已知性能的压铸机上时， 模具将在哪里操作，而且还显示 出了一个操作窗，它的开发是为 了与铸件质量要求相一致.目标 是确定一个设计使模和压铸机在 已开发的操作窗范围之内操作， 并生产出合格的品质和生产率.PQ2图表的计算和开发给压铸过程规定出了一个良好的起点过程的精确调整源于生产 铸件的评估.如果铸件上的表面处理是重要的规格，那幺填料时间就是可变的参数.如果孔 隙率是重要的规格，那幺压力就可能是可变参数压力主要由所选的拿追头大小控制 PQ2图表 可以让工程师在纸上对压铸机和模的组合进行过程调节，保SE过程合理可行，不会在模上留 下切划痕和焊痕.PQ2过程没有指明模填满料之后，以及压力施加给模腔中的半固态金属时会发生什幺事 情.(3) 填料时间分析(FlLL TIME ANALYSIS )一旦模腔填料图确定下来，就必须决定理想的填料时间，填料时间是指从熔化金属到达 浇口时开始，一直到完全填满模腔和溢流槽为止.压铸模腔用熔化金属填料的典型时间是 0.010到0.200秒.填料时间不考虑随后的填密或冷却收缩的时间，熔化金属流经浇口和要求 产生金属流的压力之间的关系以伯努利议程中的导数为基础.计算填料时间(COmPUtingFinTime)-浇口方程(TheGatingEqUatiOn)填料时间由如下的浇口方程计算:KTi Tf + SZTTf - Td其中：t=理论填料时间，秒K=实验上的导出常数，秒/英寸(秒/厘米)T1=熔化金属进入模具时的温度,0F (OC)Tf=最低的金属流动温度,。F ()Td=熔化金属进入模腔之前模腔表面的温度,。F(OC)S=填料结束时在金属中允许凝固成固体的百分比,%Z=单位转换因素,。F/%CC/%)T=铸件厚度，英寸(mm)浇口方程给出了所有主要过程变量之间的相互关系.允许设计师给所有的可变量选择数 值，而且规定固结百分数用于期望的铸件品质期望的铸件品质可以决定可变量组的理论填 料时间.如果规定出不同的过程条件，那幺方程就会产生不同的填料时间，如果设计师有原 因或需求在其它条件下操作模，他就应把数值代入代表这些条件的浇口方程之中，浇口方程 中的各个可变量在PQ2或北美压铸学会的课本中都有详细的说明伯努利方程(BernoUllTS Equation)浇口速度是指熔化金属流经浇口时的速度.施加给压铸机射料系统的负荷从推动熔化金 属通过模口或浇口的力而来，而且当迫使熔化金属以要求的浇口速度通过浇口时释放出的压 力就会表现出来.这种施加给熔化金属通过压铸机的压射系统，使熔化金属以要求的填料时 间进入模腔的释放压力可以由伯努利方程计算出来.2g Cd J其中：P=金属压力，磅/英寸2 (kgCm2)P =金属密度铝:0.093 磅/英寸 3 (2.580gcm3)锌:0.221 磅/英寸 3(6.130gcm3)镁:0.063 磅/英寸 3 (1.750gcm3)g = 386.4(常数)英寸/秒 2 (981cm秒 2)Vg=浇口速度，英寸/秒(Cm/秒)Cd=卸压系数,(没有单位)使用伯努利方程时，可以看出金属压力与浇口速度的平方成正比.如果浇口速度增加二 倍，那幺金属压力和射料力就要求增加4倍，一旦要求的压力由伯努利方程求出，那幺它就可 以绘制到PQ2图表上.要求特殊的流量Q和浇口面积Ag时，伯努利方程还可求出实际的金属压力，伯努利方程 通过使用下面的方程变化：其中：Q =金属流量，英寸3/秒（CmV秒）Ag=浇口面积，英寸2（Chh、把Vg数值代入伯努利方程P= ¾2寻到:P =L Q 2 IAgCd JPage 16 of 46金属压力的计算数值可以直接绘制在PQ?图表上.（4） 压铸的热流理论（HEAT FLOW THEORY FOR DIE CASTING）压铸实质上是一个热量过程制造优质压铸件的重要因素是能够了解并正确设计模中的 热量条件.从铸件到模的热流动必须正确管理以得到优良品质的铸件.h 热流理论（Heat Flow Theory）热流用英热量单位（BTU）测量.必须解释热量流进材料（材料温度升高）和热量流出材料 （材料温度降低）的概念，便于理解铸件如何凝固.每种材料都有吸收和包含热量的能力，它被称作材料的比热.部分代表性数值如表格2T 所示.材料的这种热能力通过给材料温度升高（或降低）1°F,计算材料吸收（放出）热量（BTU） 的多少.当材料加热到变化状态的临界点时（也就是：物质从固态变到液态，或者像水沸腾那样从 液态变到气态），作这样的状态变化需要额外的热量这样，冰可以加热到32听，并在此临界 点上停止加热，但是要改变状态就要增加热量.在这种情况下冰就会熔化（从固态变为液态）2-1 oF3oF9030.10.024AZ91D0.340.0223600.280.0250.1160.0272-2 oF3Z0F9034310.5AZ91D15810.236016917.0144()这种耍求把金属从固态变为液态的额外热量就称为熔解热.这种变化是金属到金属的变化. 有些金属（像铝）需要很多的额外热量才能从固态变为液态，而有些金属（像锌）需要很少的额 外热量就能从固态变为液态表格2-2表明的是各种材料的潜热.相反当铸件冷却之时，会发生同样的事情，液态金属冷却到凝固点时，必须从金属上转 移大量额外的英热量单位才能转化为固态h 热量流动原理(MeChaniSmSOfheatfIOW)热传递通过三种不同的方式进行：传导，对流和辐射.因为这三种方式常用于压铸中, 所以下面对它们进行适当的评述.h 传导（CondUCtion）传导所涉及的热传递是通过直接接触热源来进行传导的热量通过如下等式定义出来： Qk=KA（T1-T2）ZL 其中：Qk=通过材料转移的热量（英热量单位/小时）K=材料的热导率和热量流动路经（英热单位小时英寸。F）A=热流动路经的横截面积（英寸2）L=热流动路经通过材料的距离（英寸）Ti =材料在热流动开始时的温度（oF）铸件上的大部分热量是通过传导进模中实现转移的.h 对流（ConVeCtiOn）对流是当空气这样的媒体流向诸如压铸模这样的热表面时，从热表面吸收热量并把热量 带走，对流带走的热量由下面的等试定义：Qc =CA（Ts-Ta）其中：Qc=热传递量（英热量单位/小时）C=热传递系数（由媒体的流动速度以及从材料到流动媒体的抗热流动性决定） （英热量单位/小时英寸2 °F）A=表面积（英寸2）Ts=表面温度（oF）Ta=空气温度（oF）由铸件传导进入模具内的大部分热量通过和冷却水对流，喷模对流、空气对流从模中把 热量带走.h 辐射（Radiation）辐射是通过辐射电磁波的方式转移热量.通过辐射转移的热量为：注意温度必须用兰金 温标（绝对华氏温标）表示Qr = rA （Rs2-Ra2）其中：Qr=热传递量（量热量单位/小时）r=模的辐射常数（英热量单位/小时英寸2叩）A=表面积（英寸2）Ts=表面温度（兰金温标。R）Ta=空气温度（兰金温标。R）尽管铸件顶出之后通过辐射部分冷却，但是由于模温相当低，所以通过辐射从铸件上转 移的热量不是太多.h 射料期间的热量流动（Heat flow duing injection）在压铸过程中，金属射料非常之快，以致大量热量不是在模具填料期间转移，而是只有 一部分热量转移一这对于铸件良好的表面处理可能是非常重要的因素.金属上的热量持续 地从热金属上转移到温度相当低的模具上.因此，金属流经模具钢的每一个小的截面时都将 从金属上获得一少部分热量.由于所有进入铸腔的金属都必须流经浇口位的模具钢，所以浇口位的模具钢在填料期间 将获得更多的热量（这种热量不是由于金属速度太高）金属流动尽头的模具钢由于只有一少 部分金属流经，所以获得的热量很少，尽管从流动金属上转移的热量很少，但是如果铸件很 大或很重，那幺就特别重要，而且有可能需要增加冷却水另外一方面，如果没有大量的金属流经模具的特殊截面（例如，在液体金属流动的尽头模 的一个薄部分或截面），那幺模就不会接受足够的热量以维持良好的操作温度，而且表面处理 的质量还会降低.这种情况下需要增加热量（热油、电加热器或溢流槽）h 射料之后的热量流动（Heat flow after injection）大部分进入模具的热量，不是在模具填料期间得来的，而是铸件在模中冷却期间获得的. 传导期间的热量流动公式可以用来计算热量流动的数值 一个重要因素是铸件和板模钢之间 的热传递系数.热传递系数会随着一个因素的变化而变化一例如所用涂层（模润滑剂）的类 型，所用的金属压力以及铸件在收缩期间的运动方向.H-13板模钢的热传导系数相当低，这就意谓着通过板模钢的热传导进行地非常慢.由于 它帮助热量控制在了模中，所以在这一点上是有利的，铸件在模中冷却期间，由于花费了很 长一段时间把热量转移到模中，所以模的表面会变得非常热压铸件的形状复杂使流进模中的热量非常复杂且不均匀这就意谓着在形状复杂的地方 将会出现热斑点和冷斑点，模具铜相当慢的热传导增加了影响-会加重铸