压铸行业浅谈压铸建压时间

目前增压启动控制模式主要包括压力、速度、行程及综合控制模式。当型腔充满后，压射速度迅速下降，压射压力迅速上升，压力和速度控制模式就是根据速度下降或压力上升的百分率确定增压启动点。综合控制模式除采用速度或压力控制模式启动增压机构外，还增加行程校核，保证增压的安全性。也有压铸机厂家为了缩短最短建压时间，采用行程控制增压机构启动，即不等快压射结束，在快压射过程中启动增压。这种模式在空压射状态下能把建压时间缩短至15ms以内，其压力曲线一般没有t2时间段，t1和t3阶段重合，如图5所示。在实际压铸中，这种控制模式有可能导致压射机构升压和增压机构升压叠加带来冲击作用。其次如果增压机构打开过早，增压油缸提前释放参与压射动作，将消耗增压蓄能器的能量。如果提前过多，有可能导致最终增压压力降低，增压效果变差。另外，这种控制模式对刹车等功能的使用也有可能造成不便，因而在实际压铸生产中并不常用。还应注意，实际带料压射曲线与空压射曲线会有所不同，建压时间也有所不同，所以在讨论建压时间时，应表明是在什么状态。


一个压射系统的最短建压时间与增压机构设计有关，如结构、管路布置、增压活塞大小端面积之比等等，也与使用的增压阀、控制元件及控制系统反应速度有关。压铸机可以达到的最短建压时间至最长增压延时时间之间的时间区段，是压铸工艺中建压时间的选择范围。
3. 压铸工艺中建压时间的确定
增压的目的是通过冲头将增压压力经内浇口施加到型腔中尚未完全凝固的金属液上，使其在高压状态下凝固成形。建压时间影响增压效果，应该根据工艺状况在压铸机允许的时间范围内合理选定。对于建压时间有过很多讨论和试验研究，曾经有人根据传热学计算金属液在内浇口处的凝固时间，也有人对不同内浇口厚度对应的凝固时间进行模拟试验[4]，数据见1。由表中数据看出，内浇口的凝固时间随其厚度增加而延长。当内浇口厚度达到2mm时，凝固时间可达到80多ms。也有人做过浇口厚度与压力持续传递时间的试验[5]，试验是在长500mm，宽160mm，厚度为10mm的板形型腔中进行，试验结果见图6。由图中可看出，压力传递时间的长短也与内浇口厚度有关，内浇口厚度增大，压力传递时间明显增长。如果模具型腔具有良好的隔热层，也能延长压力传递时间。也有人通过试验的方法验证建压时间对铸件致密性的影响，从而获得最佳建压时间。试验在一长度为300mm，宽度为125mm，厚度分别为11mm，8mm，5mm和2mm的阶梯形试验模具中进行，试验结果见图7 [6]。由图中可看出铸件的致密性在建压时间为40ms时最差，其后又有所上升，而厚壁部位在60ms时致密性也很高。



不能否认，上述计算或试验都是在特定的条件下完成，可能并不具备普遍意义或不能作为普遍规律，但对压铸工艺仍不失指导意义。目前尚没有精确确定内浇口或铸件完全凝固的时间准则，也没有精确确定建压时间的方法。但根据上述试验及有关理论，确定建压时间应考虑下列因素：
1）内浇口   内浇口厚度大，散热条件差，建压时间取长；
2）铸件壁厚  厚壁的铸件凝固时间较长，建压时间取长；
3）铸件尺寸及复杂程度  大型复杂、壁厚不均的压铸件，型腔中不同部位的凝固时间会有较大不同，模具热平衡状态复杂，难于确定合适的建压时间。在此情况下，应根据内浇口和铸件相连部位及铸件上的某些特别部位的金属液凝固时间综合确定；
4）合金种类  合金的凝固温度范围宽，凝固时间长，建压时间取长；
5）模具和浇注温度  模具温度高，浇注温度高，模具保温效果好，建压时间取长；
6）增压压力 使用较高的增压压力，压实作用强，对凝固率较高的金属液也能有效施加压力，建压时间取长。
原则上，建压时间比金属液的凝固时间稍短就是合理的。如果建压时间过长，金属液完全凝固，使增压失去作用。如果建压时间过短，金属尚未凝固，增压压力快速形成，有可能导致液压冲击增大胀型力，造成锁模力不足产生胀型或飞边现象，减弱增压效果。按照目前比较认可的看法，最佳的建压时间是充型后接触模具型腔表层的金属液凝固结壳后，增压压力形成。这时即可避免液压冲击，还可以在凝固率较高的情况下对金属液进行压实，并有可能产生期待的类似塑性变形的压实，增压效果好。近些年某些大型复杂压铸件如铝合金缸体的压铸生产实践表明，如果建压时间太短，效果反而不好。目前大部分铝合金缸体压铸使用的建压时间都在60ms以上，有的达到100ms以上。
建压时间已是压铸工艺中的重要内容，应根据铸件、合金及工艺的具体情况合理确定。不必过分追求过短的建压时间，也不是总要使用压铸机的最短建压时间。而压铸机生产商应该开发功能更加完善的增压机构和控制系统，通过行程、压力和速度或更先进的方式控制增压启动，实现增压启动、增压延时、增压压力、建压过程灵活可调。