恩创科技-铝合金压铸充填理论概述

液体金属充填压铸模型腔的过程是一个非常复杂的过程，它涉及流体动力学和热力学的一些理论问题，并与许多因素有关，如液体金属的黏度、表面张力、密度及结晶温度范围；铝合金压铸件的形状、内浇道形状及位置、压铸件与内浇道两者截面积之比；压射比压及充填速度，以及压铸过程的热参数等。为了探明压铸时液体金属充填压铸模型腔的真实情况，长期以来人们进行了一系列的试验研究工作，提出了各种充填理论，但这些论点都是在特定的试验条件下得到的，有一定局限性，要求人们在应用中具体情况具体分析，使充填理论进一步完善和深化。现将三种较为典型的液态金属充填理论简述

 

铝合金压铸喷射充填的理论

铝合金压铸喷射充填的理论是由弗罗梅尔（ Frommer ）于1932年根据锌合金压铸的实际经验并通过大量试验而提出的。弗罗梅尔以理想的液体流动为基础进行分析，认为液态金属的充填过程是遵循流体力学定律，并且有摩擦和涡流现象。通过实验认为，熔融金属从内浇口进人型腔时，以内浇口截面的形状射向远离浇口的对面型壁，撞击后，部分金属聚积并产生喷溅的金属紊乱地与后来的主流汇合，涡流，另一部分金属则向所有方向喷溅，并沿型壁返回流动，金属积聚所产生的反压力使由于型壁的摩擦，沿型壁流动的金属逐渐被积聚的金属赶上而合在一起，其后便向浇口方向流回。型腔中的气体是在内浇口附近最后排出的。1.6所示。至于金属流的速度则是由内浇口截面积与型腔截面积之比的大小来控制的。

 

铝合金压铸喷射充填形态

大量的试验证实，这一充填理论适用于具有缝隙浇口的长方形压铸件或具

有大的充填速度及薄的内浇口的压铸件（经验：当内浇口截面积／型腔截面积小于1/3且高速充填型腔时，在整个充填过程中聚集区都发生激烈扰动，易产生此充填形态，极端下像喷雾器）。根据这一理论，金属液充填压铸模型腔的特性与内浇口截面积和型腔截面积的比值有关，铝合金压铸压铸过程中内浇口截面积／型腔截面积应大于1/4~1/3，以控制金属液的进人速度，从而保持平稳充填。在此情况下，应在内浇口附近开设排气槽，使型腔内的气体能顺利排除。

 

铝合金压铸全壁厚充填的理论

铝合金压铸全壁厚充填的理论是由勃兰特（ Brandt ）于1937年用铝合金压人试验性的压铸模中得出的。试验模具具有不同厚度（0.5~2mm）的内浇口和不同厚度的矩形截面型腔，内浇口截面积与型腔截面积之比为0.1~0.6。勃兰特认为，熔融金属通过内浇口进人型腔时，自浇口处开始，由后向前充满型腔厚度地流动，流动时不产生涡流，型腔中的气体可以充分排除；并且认为，无论内浇口截面积与型腔截面积之比的大小如何，充填形态仍然是"全壁厚"的。

 

三阶段充填的理论

 

三阶段充填的理论由巴顿（ Barton ）于1944年提出。巴顿认为，压铸过程是一个包含着热力学、力学和流体动力学因素的复合问题。并通过试验提出这样的看法，即充填过程大致分为三个阶段，并且充填过程的三个阶段对压铸件质量所起的作用也不相同。

 

三阶段充填形态

 

第一阶段，受内浇口面积限制的金属流射入型腔后，首先冲击对面型壁，沿型腔表面向各方向扩展，在型腔具有正确的热平衡时，金属流过的型壁上生成表层，这个表层即为压铸件的外壳（薄壳层）。这一阶段影响压铸件的表面质量。

 

第二阶段，随后进人的液态金属继续沉积在薄壳层内的空间里进行充填，直至填满，这一阶段影响压铸件的硬度。

 

第三阶段，在型腔完全充满的同时，压力通过处于尚未凝固的中心部分作用在压铸件上，型腔内的金属得到压实。这一阶段影响压铸件的强度。

 

三阶段充填理论与喷射充填理论的实验结果基本一致，全壁厚充填理论只在特定的条件下出现，上述三种理论不是孤立的，它随压铸件的形状、尺寸和工艺参数而改变。有时在同一压铸件上，由于各部位结构尺寸的差异也会出现不同的充填形态。

 

此外，在同一时期内，还有其他的观点和看法。有的用动力学观点分析这一问题；有的用高速摄影记录其充满过程，也有的从熔融金属与型腔的传热过程研究这一问题。后来又有通过压力与温度变化的内在联系和在金属流内的相应变化等问题进行研究的。这些研究在一定程度上对充实充填理论方面起到应有的作用。