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1、壓鑄技術之深入淺出學PQ圖(二)
模具特性DL線(澆口特性曲線)
我們知道,要生產良好的鑄件,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
-適當的模具排氣或抽真空
-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,設備常常不能提供生產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,就要設法得到所需要的正確澆口尺寸,并應給出與設備壓力相匹配的兩種參數,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測澆注時間。當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噴嘴或澆口的速度。壓鑄機壓射系統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。當金屬液以所需的速度流人澆口時就產生充型壓力。充型壓力施加在流經澆注系統的金屬液上,迫使其在要求的時間內進入模具型腔,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)
3、
Cd 流量系數
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。
這里的流量系數為從壓室經澆注系統,到澆口總的流量系數。經大量的實際確定,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的關系
根據連續(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,就可以根據式(3),將充型壓力P與充型流量Q的函數關系繪制在PQ圖上如下圖(1):
澆口面積確定后,PQ的關系也就確定了,即當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,反過來說當要改變充型流量與充型壓力的關系時,就必須調整澆口面積。當模具澆口面積確定的充型壓力與流量關系,滿足不了生產良好鑄件的要求時,我們就要通過調整澆口面積,來改變充型流量與壓力的關系,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。