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1、壓鑄技術(shù)之深入淺出學(xué)PQ圖(二)
模具特性DL線(澆口特性曲線)
我們知道,要生產(chǎn)良好的鑄件,通常需要滿足以下要求:
-正確充型方式和澆口位置
-澆道中良好的金屬流態(tài)
-良好的沖頭控制和沖頭速度的一致性
-適當(dāng)?shù)哪>吲艢饣虺檎婵?
-合適的模具熱平衡
-模具噴涂條件
以上這些因素我們都可以控制,但實際情況是,設(shè)備常常不能提供生產(chǎn)良好鑄件所需的正確流量和所需的壓力。要想得到最佳流量條件,就要設(shè)法得到所需要的正確澆口尺寸,并應(yīng)給出與設(shè)備壓力相匹配的兩種參數(shù),即澆口速度和型腔澆注時間。
我們使用PQ計算的方法可以確定起始澆口尺寸和預(yù)測澆注時間。當(dāng)然我們可以用估算的方法確定澆口尺
2、寸和澆注時間,然后通過實際驗證,反復(fù)試驗,或許最終會得到良好的澆口。但通過PQ計算的方法比較經(jīng)濟,很容易通過更改進行嘗試,這種嘗試是在紙上,而估算的嘗試則是在模具上進行。
一、Bernoulli 方程式
澆口速度指的是金屬液流經(jīng)噴嘴或澆口的速度。壓鑄機壓射系統(tǒng)的負荷來自于將金屬液送入模具型腔或澆口所需要的力,可以用充型壓力來表示。當(dāng)金屬液以所需的速度流人澆口時就產(chǎn)生充型壓力。充型壓力施加在流經(jīng)澆注系統(tǒng)的金屬液上,迫使其在要求的時間內(nèi)進入模具型腔,可以使用Bernoulli方程式計算該充型壓力。
式中:P 金屬上的壓力
ρ 液態(tài)金屬的密度
ω 澆口速度
g 重力加速度(常數(shù))
3、
Cd 流量系數(shù)
式(1)中的金屬壓力P為將金屬液送入模具澆口所需的壓力。該壓力與澆口速度的平方成正比。有時由于設(shè)備能力不足,不能提供滿足要求所需的壓力,澆口速度和壓鑄機快速壓射速度將降低,此時正確的澆注時間也就不能達到。
這里的流量系數(shù)為從壓室經(jīng)澆注系統(tǒng),到澆口總的流量系數(shù)。經(jīng)大量的實際確定,通常鋁、鎂合金在0.5-0.6之間,鋅合金在0.6-0.7之間。
通過式(1)可看到作用在金屬上的壓力與澆口速度的平方成正比,如果澆口速度增加一倍,作用在金屬上的壓力為達到所需澆口速度,其壓射能力(提供所需充型壓力)需增加四倍。
二、充型壓力P與充型流量Q的關(guān)系
根據(jù)連續(xù)流量方程,我
4、們通過式(2)可以計算充型流量Q,將式(2)帶入式(1),得到充型流量與所需的充型壓力和澆口面積Ag的關(guān)系式(3)。
式中:Q 金屬充型流量
Ag 澆口面積
通過式(3)可看到作用在金屬上的壓力與充型流量的平方成正比,與澆口面積的平方成反比。當(dāng)所需的充型流量增加一倍時,所需的充型壓力增加四倍。如果澆口模具減小一倍,所需的充型壓力必須增大四倍。
三、模具性能DL線在PQ圖表上的顯示
上式(3)中,除澆口面積Ag外,只有作用在金屬上的壓力和流量為變量,我們可以嘗試估算一個澆口面積值,就可以根據(jù)式(3),將充型壓力P與充型流量Q的函數(shù)關(guān)系繪制在PQ圖上如下圖(1):
澆口面積確定后,PQ的關(guān)系也就確定了,即當(dāng)我們所需的充型流量確定,那么所需的充型壓力也就確定了,反過來說當(dāng)要改變充型流量與充型壓力的關(guān)系時,就必須調(diào)整澆口面積。當(dāng)模具澆口面積確定的充型壓力與流量關(guān)系,滿足不了生產(chǎn)良好鑄件的要求時,我們就要通過調(diào)整澆口面積,來改變充型流量與壓力的關(guān)系,圖(2)表示了不同的澆口面積的模具所確定代表模具特征的DL線。