來源：模具壓鑄工藝 分類：模具壓鑄專題

為了便于分析壓鑄工藝參數，下面示出如圖5-1和圖5-2所示的臥式冷室壓鑄機壓射過程圖以及壓射曲線圖。

壓射過程按三個階段進行分析

第一階段(圖5-1b)：由)0 -Ⅰ和Ⅰ-Ⅱ兩段組成。0 -Ⅰ段是壓射沖頭以低速運動，封住澆料口，推動金屬液在壓射室內平穩上升，使壓射室內空氣慢慢排出，并防止金屬液從澆口濺出；Ⅰ-Ⅱ段是壓射沖頭以較快的速度運動，使金屬液充滿壓射室前端并堆聚在內澆口前沿。
第二階段(圖5-1c)：Ⅱ-Ⅲ段，壓射沖頭快速運動階段，使金屬液充滿整個型腔與澆注系統。
第三階段(圖5-1d)：Ⅲ-Ⅳ段，壓射沖頭終壓階段，壓射沖頭運動基本停止，速度逐漸降為0。

1、壓力參數

（1）壓射力 壓射沖頭在0-Ⅰ段，壓射力是為了克服壓射室與壓射沖頭和液壓缸與活塞之間的摩擦阻力；Ⅰ-Ⅱ段，壓射力上升，產生第一個壓力峰，足以能達到突破內澆口阻力為止；Ⅱ-Ⅲ段，壓射力繼續上升，產生第二個壓力峰；Ⅲ-Ⅳ段，壓射力作用于正在凝固的金屬液上，使之壓實，此階段有增壓機構才能實現，此階段壓射力也叫增壓壓射力。
（2）比壓 比壓可分為壓射比壓和增壓比壓。 在壓射運動過程中0-Ⅲ段，壓射室內金屬液單位面積上所受的壓射力稱為壓射比壓；在Ⅲ-Ⅳ段，壓射室內金屬液單位面積上所受的增壓壓射力稱為增壓比壓。比壓是確保鑄件質量的重要參數之一，推薦選用的增壓比壓如表5-1所示。 （3）脹型力 壓鑄過程中，充填型腔的金屬液將壓射活塞的比壓傳遞至型（模）具型腔壁面上的力稱為脹型力。主脹型力的大小等于鑄件在分型面上的投影面積（多腔模則為各腔投影面積之和），澆注系統、溢流、排氣系統的面積（一般取總面積的30%）乘以比壓，其計算公式如下
F主＝APb/10
F主-主脹型力(KN)； A-鑄件在分型面上的投影面積（cm2）； Pb-壓射比壓（MPa）。
分脹型力（F分）的大小是作用在斜銷抽芯、斜滑塊抽芯、液壓抽芯鎖緊面上的分力引起的脹型力之和。
（4）鎖型（模）力 鎖型（模）力是表示壓鑄機的大小的最基本參數，其作用是克服壓鑄填充時的脹型力。在壓鑄機生產中應保證型（模）具在脹型力的作用下不致脹開。壓鑄機的鎖型（模）力必須大于脹型力才是可靠的，鎖型（模）力和脹型力的關系如下： F鎖 ≥K（F主 +F分） 式中 F鎖--壓鑄機應有的鎖型（模）力（KN）； K--安全系數，一般取1.25； F主--主脹型力（KN）； F分--分脹型力（KN）。 在壓鑄生產過程中，鎖型（模）力大小的選擇直接反映到壓鑄分型面處有否料液飛濺、鑄件內組織的密度、有否氣孔、成形是否完整、有否飛邊及毛刺等。調整時，在保證鑄件合格的前提下盡量減小鎖模力。 為簡化選用壓鑄機時各參數的計算，可根據壓鑄機具體的工作性能作出“比壓、投影面積與脹型力關系圖”，參見圖5-3。在已知模具分型面上鑄件總投影面積∑A和所選用的壓射比壓Pb后，能從圖中直接查出脹型力。

2、速度參數

速度的表示形式分為壓射速度（即沖頭速度）和填充速度（即內澆口速度）兩種。壓鑄過程中的速度直接影響壓鑄件質量。
一、速度參數 （1）低速速度 壓射沖頭將注入壓室的鋁液平穩地推移到內澆口位置，使鋁液完全充滿到壓射沖頭與內澆口之間的壓室空間內的過程就是低速過程（一般為0.1-0.3m/s）。設置時要注意防止空氣卷入，防止鋁液溫度下降，導致過早凝固。
(壓室充滿度的標準一般為20-50%) 例題：壓室直徑：Φ50mm，注入重量：830g，空打行程：368mm，壓室截面積：（π/4）×52＝19.63 cm2，溶液密度：2.6g/cm3 （2） 高速速度 壓射沖頭將鋁液完全充滿到壓室內（一般為1.5-2.5m/s）。在鋁液開始凝固之前，鋁液的流動性好，壓力的傳遞也好，所以填充時間越短，越容易得到質量好的鑄件。 a. 填充時間 填充時間= 0.01X產品壁厚X產品壁厚 b. 依據模具條件的高速速度 c. 依據機器能力的高速速度 模具臨界速度= （注：只考慮模具的澆口抵抗，充填抵抗時的實打速度） d. 確認澆口速度 （一般為40-60m/s） 例題：產品壁厚：3mm，產品+溢流重量：510g，壓室截面積：19.63 cm2，澆口截面積：1.04cm2,鋁液密度：2.6g/cm3 ，ACC壓力：14MPa，壓射缸截面積：（π/4）×112＝95 cm2。 （3） 快慢速度轉換行程 對于鋁、鎂合金來說，各個壓射階段的切換點尤為重要，比如低速在什么時候轉入高速，高速什么時候轉為增壓等，直接影響到產品的表面和內部質量。 （一般考慮到行程開關的反應時間，轉換行程可以延長1cm） 例題：產品+溢流重量：510g，壓室截面積：19.63 cm2，空打行程：368mm，余料厚度：23mm，鋁液密度：2.6g/cm3 
（1）壓射速度
壓射室內沖頭推動熔融金屬液的移動速度，又稱壓射沖頭速度，以m/s表示。在壓射運動中，壓射速度分為慢壓射速度和快壓射速度。
1）慢壓射速度 壓射沖頭在壓射運動的第一階段（0-Ⅰ和Ⅰ-Ⅱ段）的移動速度。壓射沖頭將注入壓室的鋁液平穩地推移到內澆口位置，使鋁液完全充滿到壓射沖頭與內澆口之間的壓室空間內的過程就是低速過程速度大小與壓射室或沖頭直徑有關，壓射室內徑越大，速度值較低些；金屬液充滿度越高，速度值也低些。0-Ⅰ段一般選用0.1～0.3m/s，設置時要注意防止空氣卷入，防止鋁液溫度下降，導致過早凝固；Ⅰ-Ⅱ段一般選用0.2～0.8 m/s 。
2）快壓射速度 壓射沖頭在壓射運動的第二階段（Ⅱ-Ⅲ段）的移動速度。快速壓射速度的大小直接影響金屬液的填充速度，其速度大小與型腔容積、型腔數、沖頭直徑、填充時間有關。其計算公式如下
v壓=4V/ π D2 t
v壓--快速壓射速度（m/s）
V --型腔容積（m3）
D --壓射沖頭直徑（m）
t --填充時間（s）
（2）填充速度
金屬液在壓力作用下，通過內澆口進入型腔的線速度，又稱為內澆口速度，由于型腔形狀的多變性和復雜性,通常描述和設定的內澆口速度均指填充時段內的平均線速度。 過高的內澆口速度，會使鑄件組織內部呈多孔性，力學性能明顯降低，故對鑄件內在質量、力學性能和致密性要求高時不宜選用高內澆口速度，而對于結構復雜并對表面質量要求高的薄壁鑄件，可選用較高的沖頭速度及內澆口速度。壓射速度與填充速度的關系可以根據等流量連續流動原理（在同一時間內金屬液以壓射速度流過壓射室的體積與以內澆口速度流過內澆口截面的體積相等）。即 A壓V壓=A內V充 V充= πD2 V壓/ 4A內 式中 V充--填充速度（m/s） V壓--壓射速度（m/s） A壓--壓射室截面積（mm2） D --壓射室內徑（mm） A內--內澆口截面積（mm2） 要調整內澆口速度，可以通過調整壓射沖頭速度；改變壓射室內徑和沖頭直徑；改變內澆口截面積來直接改變內澆口速度。同時，快壓射速度也可以通過澆口技術中的內澆口計算得出內澆口速度之后按公式求得。通常選用的內澆口速度范圍如下：鋁合金為30～60m/s； 鎂合金為40～100m/s； 鋅合金為25～50m/s；銅合金為25～50m/s。
（3）最大空壓射速度
是指機器在空壓射情況下的最大快壓射速度。此項參數能反映壓鑄機的壓射性能，見表5-2。

3、時間參數

（1）填充時間 金屬液自內澆口開始進入型腔到充滿壓鑄型（模）型腔的過程所需的時間，稱為填充時間。填充時間應以"金屬液尚未凝固而填充完畢"為前提。影響填充時間的因素為：金屬液的過熱度；澆注溫度；壓鑄型（模）溫度；排氣效果；涂料隔熱性與厚度等。填充時間的選用范圍如表5-3所示。 表5-3 填充時間的選用范圍 （2）持壓時間 金屬液充滿型腔之后，在壓力作用下，使鑄件完全凝固，這段時間稱為持壓時間，持壓時間的大小與鑄件壁厚和金屬結晶溫度有關，生產中常用持壓時間的選用如表5-4所示。 （3）留型（模）時間 從持壓終了至開型（模）頂出鑄件為止的時間稱為留型（模）時間。留型（模）時間根據合金性質、鑄件壁厚和結構特性確定，通常以鑄件頂出不變形、不開裂的最短時間為宜。選用見表5-5。 表5-5 常用留型（模）時間（單位：s）

4、溫度參數

（1） 澆注溫度 澆注溫度一般指金屬液澆入壓射室至填充型腔時段內的平均溫度，又稱為熔融金屬溫度，通常在保證填充成形和達到質量要求的前提下，采用盡可能低的溫度，一般以高于壓鑄合金液相線溫度10～20℃為宜。各種壓鑄合金澆注溫度的選擇如下：鋁合金為620～720℃； 鎂合金為610～680℃； 鋅合金為410～450℃； 銅合金為940～980℃。
（2）壓鑄型（模）溫度 壓鑄型（模）在生產前要預熱，在壓鑄過程中要保持一定的溫度。壓鑄型（模）總是處在熱狀態下工作的，這為合金液填充和凝固提供了基本保證。 各種壓鑄合金的壓鑄型（模）工作溫度如下：鋁合金為210～300℃；鎂合金為240～300℃；鋅合金為150～200℃；銅合金為320～420℃。 壓鑄型（模）預熱可以避免金屬液急冷，減少壓鑄型（模）的疲勞應力，壓鑄型（模）滑動部分的膨脹間隙，應在生產前預熱時加以調整。 壓鑄型（模）加熱方法有煤氣加熱、電加熱器加熱和遠紅外線加熱幾種。在加熱時必須將推桿退回到壓鑄型（模）內，固定型芯與活動型芯的預熱盡量達到使用溫度，預熱要均勻，預熱后應進行清理和潤滑。預熱溫度一般為150～180℃。

5、定量澆料和壓射室充滿度

（1）定量澆料
壓鑄工藝參數中，熱因素和沖頭慢壓射行程的計算與金屬液澆入量有關，每一個澆入量必須精確或變化很小，通常稱為定量澆注，所包括的重量和體積如下：
1）鑄件凈重（G1）和體積（V1）。
2）澆道系統內金屬重量（G2）和體積（V2）。
3）壓射室中余料（料餅）金屬重量（G3）和體積（V3）。
4）排溢系統的金屬重量（G4）和體積（V4）。
則澆入金屬液總重量（G）和總體積（V）為：
G= G1 +G2+ G3+ G4
V= V1+ V2+ V3+ V4
（2）壓射室充滿度
壓射室充滿度即澆入壓射室的金屬量占壓射室容量的百分數。充滿度的大小直接影響鑄件的含氣率（氣孔率）。 壓射室充滿度的計算如下
φ=（V/ V0）×100％ 式中 φ-壓射室充滿度（100％），通常以40％～75％為宜；
V - 澆入金屬液體積，（cm3或m3、mm3），V= G/ρ（G的單位為g或kg）；
V0-壓射室容積，包括壓射室和型（模）具澆口套兩部分的容積（cm3或m3、mm3），V0=（πd2/4）L ；
d-壓射室內徑（cm或m、mm）；
L-壓射室有效長度，包括型（模）具澆口套長度（cm或m、mm）；
ρ-金屬液的液態密度，鋁合金 2.5g/ cm3（或2500kg/ m3、或0.0025g/ mm3），鎂合金 1.7g/ cm3（或1700kg/ m3、或0.0017g/ mm3），鋅合金 6.6g/ cm3（或6600kg/ m3、或0.0066g/ mm3），銅合金 8.0g/ cm3（或8000kg/ m3、或0.0080g/ mm3）。

鋁合金壓鑄工藝參數計算
在壓鑄生產中，壓鑄機、壓鑄合金和壓鑄模是三大要素。壓鑄工藝則是將三大要素作為有機的組合并加以運用的過程。壓鑄生產時液態金屬充型的過程，是許多矛盾著的因素得以統一的過程。在影響充型的許多因素中，主要是速度、壓力和時間等，通過速度的控制減少和消除壓室內空氣的卷入、霧化型腔內殘留的氣體；通過壓力的控制，增加產品的密實度，減少縮孔的形成；通過時間控制，使產品不宜產生變型等缺陷。利用計算工藝參數來優化模具、壓鑄機之間的匹配性。 因此，只有對這些工藝參數進行正確選擇、控制和調整，使各種工藝參數滿足壓鑄生產的需要，才能保證在其他條件良好的情況下，生產出合格的壓鑄件。本文通過某公司生產的280臥式冷室壓鑄機上所生產的水泵殼體產品（附圖）為例，簡單介紹一下壓鑄生產中主要工藝參數的計算（表一為相關參數）。
一、速度參數 （1）低速速度 壓射沖頭將注入壓室的鋁液平穩地推移到內澆口位置，使鋁液完全充滿到壓射沖頭與內澆口之間的壓室空間內的過程就是低速過程（一般為0.1-0.3m/s）。設置時要注意防止空氣卷入，防止鋁液溫度下降，導致過早凝固。 (壓室充滿度的標準一般為20-50%) 例題：壓室直徑：Φ50mm，注入重量：830g，空打行程：368mm，壓室截面積：（π/4）×52＝19.63 cm2，溶液密度：2.6g/cm3 （2） 高速速度 壓射沖頭將鋁液完全充滿到壓室內（一般為1.5-2.5m/s）。在鋁液開始凝固之前，鋁液的流動性好，壓力的傳遞也好，所以填充時間越短，越容易得到質量好的鑄件。 a. 填充時間 填充時間= 0.01X產品壁厚X產品壁厚 b. 依據模具條件的高速速度 c. 依據機器能力的高速速度 模具臨界速度= （注：只考慮模具的澆口抵抗，充填抵抗時的實打速度） d. 確認澆口速度 （一般為40-60m/s） 例題：產品壁厚：3mm，產品+溢流重量：510g，壓室截面積：19.63 cm2，澆口截面積：1.04cm2,鋁液密度：2.6g/cm3 ，ACC壓力：14MPa，壓射缸截面積：（π/4）×112＝95 cm2。 （3） 快慢速度轉換行程 對于鋁、鎂合金來說，各個壓射階段的切換點尤為重要，比如低速在什么時候轉入高速，高速什么時候轉為增壓等，直接影響到產品的表面和內部質量。 （一般考慮到行程開關的反應時間，轉換行程可以延長1cm） 例題：產品+溢流重量：510g，壓室截面積：19.63 cm2，空打行程：368mm，余料厚度：23mm，鋁液密度：2.6g/cm3
二、壓力參數 （1）鑄造壓力 鑄造壓力是獲得鑄件組織致密和輪廓的主要因素，又是壓鑄區別于其他鑄造方法的主要特征．其大小取決于壓鑄機的結構及功率。 （0.9為ACC壓力下降） （2）漲型力 壓鑄過程中，充填型腔的金屬液將壓射活塞的比壓傳遞至型（模）具型腔壁面上的力。 （3）模具臨界壓力 例題：增壓缸截面積：（π/4）×162＝201.1 cm2，ACC壓力：14MPa，壓室截面積：19.63 cm2 投影面積：204 cm2
三、時間參數 （1）填充時間 金屬液在壓力的作用下從內澆口進入型腔直到充滿，這個過程所需時間。合金澆注溫度高時,模具溫高時,鑄件壁厚部分離內澆口遠時,熔化潛熱和比熱高的合金,填充時間可選擇長一些。 （2）留模時間 從持壓終了至開模這段時間，根據鑄件厚薄、復雜結構選擇。綜合壓鑄過程的壓鑄工藝參數壓力、速度、溫度、時間選項擇為：鑄件壁厚、結構復雜，壓力要大，留模時間要長；鑄件壁薄、結構復雜，壓射速度要快，模具溫度要高； （3）增壓時間 壓鑄件進一步得到致密的最終壓力所使用的時間，增壓壓力的時間要比內澆口凝固的時間短，否則內澆口凝固，壓力無法傳遞到鑄件上。 （4）內澆口凝固時間 內澆口凝固的時間關系到壓力是否能夠傳遞到鑄件上，鑄件的內部質量是否能達到合格狀態。 例題：產品壁厚：3mm，
四、生產實踐 利用計算的結果我們對機床參數進行設定，通過試生產查看產品外觀及內部質量，對參數進行了微調（具體參數見表二），再生產就可以生產出合格的產品出來，內部廢品率只有不到1%。利用現有工藝參數，已經生產了五萬多件，機加合格率在97%以上。有效的降低了頻繁試模，調整參數的麻煩，優化了模具機床的匹配性。
五、結論 壓鑄生產中機器工藝參數的設定和調節直接影響產品的質量。一個參數可能造成產品的多個缺陷，而同一產品的同一缺陷有可能與多個參數有關，要求設計模具時要認真計算工藝參數并且在試壓鑄生產中要仔細分析工藝參數的變化對鑄件成形的影響，壓鑄生產廠家通常要由專人設定和調節機床參數。