压铸过程的冲头“临界速度” | 智铸超云技术分享

当金属液被倒入压室内时，它并没有完全填充压室，压室内金属含量占比压室总容积不足一半是很正常的，压室中金属液上部充满了空气，当冲头向分型面移动时，空气被推入型腔。如果冲头速度控制得当，空气就会先于金属液进入型腔，并被推入型腔内的溢流槽和排气口。然而，压室中的空气体积越小，产生不良影响的可能性就越小。

视频1：压室熔体流动模拟（点击链接查看视频：https://www.zhihu.com/zvideo/1340247903437393920）

如果冲头增大，或者产品体积较小（即：总浇注量小），压室中的空气含量增加，一旦压室中的空气量增加，控制冲头的压射速度就变得至关重要。

从液体波动速度理论出发，建立了理想的冲头速度数学模型来控制压室内的卷气量，并通过实验进行了验证。

当充填率小于或等于50%时，冲头的临界速度可由公式(一)近似表示。

公式（一）：
Vc=Ccc[100%−fi100%]dpV_{c}=C_{cc}[\frac{100\%-f_{i}}{100\%}]\sqrt{d_{p}} Vc=Ccc[100%100%−fi]dp
式中：

Vc=冲头临界速度（m/s）V_{c}=冲头临界速度（m/s） Vc=冲头临界速度（m/s）
fi=压室充满度（%）f_{i}=压室充满度（\%） fi=压室充满度（%）
dp=冲头直径（m）d_{p}=冲头直径（m） dp=冲头直径（m）
Ccc=经验常数（3.633m0.5/S）C_{cc}=经验常数（ 3.633m^{0.5}/S） Ccc=经验常数（3.633m0.5/S）

压室初始充填百分比 fi 是通过型腔体积与压室体积的比值来计算的；

公式（二）：
fi=(VApLs)×100%f_{i}=(\frac{V}{A_{p}L_{s}})\times100\% fi=(ApLsV)×100%
式中：
V=型腔体积（压室内初始合金体积）（m³）V=型腔体积（压室内初始合金体积）（m³） V=型腔体积（压室内初始合金体积）（m³）
Ls=冲头端面与分型面之间的距离（m）L_{s}=冲头端面与分型面之间的距离（m） Ls=冲头端面与分型面之间的距离（m）
Ap=冲头截面积（m²）A_{p}=冲头截面积（m²） Ap=冲头截面积（m²）

算例1：如图1，计算压室初始填充率和控制压室内滞留空气不卷入金属液所需的临界慢速度值。
图中参数：
冲头直径：0.06m
压室有效长度：0.38m
总浇注量：0.000198199291m³

首先，计算冲头面积：
Ap=πdp24=3.1416×0.0624=0.00282744m2A_{p}=\frac{\pi d_{p}^{2}}{4}=\frac{3.1416\times 0.06^{2}}{4}=0.00282744m^{2} Ap=4πdp2=43.1416×0.062=0.00282744m2
将面积带入下式：
fi=(VtApLs)×100%==(0.000198199291m3/(0.00282744m2×0.38m))==18.5%f_{i}=(\frac{V_{t}}{A_{p}L_{s}})\times100\%==(0.000198199291m^{3}/(0.00282744m^{2}\times0.38m))==18.5\% fi=(ApLsVt)×100%==(0.000198199291m3/(0.00282744m2×0.38m))==18.5%
Vc=Ccc[100%−fi100%]dp==3.633m0.5/S×[100%−18.5%100%]0.06m==0.725m/sV_{c}=C_{cc}[\frac{100\%-f_{i}}{100\%}]\sqrt{d_{p}}==3.633m^{0.5}/S\times[\frac{100\%-18.5\%}{100\%}]\sqrt{0.06m}==0.725m/s Vc=Ccc[100%100%−fi]dp==3.633m0.5/S×[100%100%−18.5%]0.06m==0.725m/s
留意一下上述公式中的这个表达式（简称为F）：
[100%−fi100%][\frac{100\%-f_{i}}{100\%}] [100%100%−fi]
它是位于金属液上方空间的百分比，即包含空气的部分。在冲头临界速度数学模型中，这个值越大，临界速度的值就越高，反之，就越低。

接下来我们通过改变压室有效长度，间接改变F大小，如下表所示，不同的压室有效长度对应不同的F值。

为了直观反映冲头临界速度值变化对金属液的影响，可以将相关模型导入“智铸超云”压铸模拟云计算平台进行计算。

图2是“智铸超云”的冲头行程工艺参数输入模块。
“智铸超云”不仅可以进行流态的模拟和卷气预测，还可以模拟熔体在压室中的流动状况，最关键的是，在“智铸超云”中设置压室模拟的步骤非常便捷：只需在料饼进料面点选确定，随后输入压室有效长度即可自动添加压室模型，免去了单独导入压室的步骤，冲头行程参数设置也很直观，按照图2所示设置即可。

压室内部模拟分析对实际的压铸生产工艺优化提供技术支撑，所以，在模拟仿真压铸生产工艺参数对铸件质量的影响时，尤其是针对大型压铸件的生产，为了准确预测压铸件的卷气缺陷，压室充填分析是至关重要的。

下方视频2针对表1中计算的不同压室充满度，冲头的临界速度进行压室充填模拟，直观展示不同的临界速度下，合金液的波动情况，是否在充填过程中发生翻卷。

视频2：不同压室直径对应临界速度条件下压室熔体仿真（点击链接查看视频：https://www.zhihu.com/zvideo/1340261385356468224）

结果表明，对不同压室充满度设置的冲头临界速度，都可以保证合金液在压室内不会发生卷气。

/End

作者：YHZ

资深压铸工艺工程师，对压铸工艺理论计算与生产实践相结合有深入的认知。

压铸过程的冲头“临界速度” | 智铸超云技术分享相关推荐

压铸人的火眼金睛 | 智铸超云案例分享
01 背景该产品是一个有强度要求的结构件,如图(1)所示,目前生产方式为锻造加工,为了降低成本,提高产出效率,希望通过压力铸造的方式来生产该零件,最好是不需要引入半固态制浆设备,也能达到半固态压铸件 ...
车轮件缺陷分析及设计优化 | 智铸超云案例分享
01 产品介绍产品结构该铸件为一体成型的车轮件,产品平均壁厚为5.0mm,直径为530mm,结构基本符合中心对称,在轮辐根部和车轮外圈加工面上不允许存在明显气孔缺陷. 工艺参数合金材料为AM60 ...
如何精确设计压铸模具的溢流槽和排气槽？| 智铸超云干货分享
压铸模具中的溢流排气系统包括溢流槽和排气槽.为了提高压铸件质量,在金属液填充型腔的过程中,应尽量排除型腔中的气体,排除混有气体和被涂料残余脱模剂.润滑剂污染的前端冷凝金属液,故而需要设置溢流-排气系统 ...
机器学习cae_智铸超云——适创科技为压铸企业量身定制的专业CAE云平台
受疫情在全球的继续蔓延,世界大部分地区生产中断,其中欧洲.北美和日本更是为中国汽车制造商提供关键零部件的主要地区.据统计,截至目前,全球已经有超过20个国家的上百家汽车整车工厂停工停产. 在这样严峻的 ...
机器学习cae_【硬核助力】智铸超云——适创科技为压铸企业量身定制的专业CAE云平台...
受疫情在全球的继续蔓延,世界大部分地区生产中断,其中欧洲.北美和日本更是为中国汽车制造商提供关键零部件的主要地区.据统计,截至目前,全球已经有超过20个国家的上百家汽车整车工厂停工停产.在这样严峻的情 ...
基于智铸超云模流平台，龙文元教授于特铸年会上作压铸技术报告
2021年12月4日,由中国机械工程学会铸造分会.<特种铸造及有色合金>杂志社(武汉).南昌航空大学共同主办的第十八届全国特种铸造及有色合金学术年会.第十二届全国铸造复合材料学术会议于江西 ...
【华为云技术分享】解析数据治理在过程可信变革中的运作流程
摘要:本文针对"数据牵引改进,工具固化规范"这一思路在业务团队落地过程中的动作流程进行详细阐述,并明确了支撑整个流程的关键角色定义和组织运作形式. 目的为实现云服务开发的过程可信 ...
【华为云技术分享】用人工智能技术推动西安民俗文化，斗鱼超管团队有一套
摘要:AI成为传统文化发展的助推器,助力传统文化朝着大众化.数字化.个性化.精准化方向发展,赋予传统文化新的生机,延续传统文化新的生命."斗鱼团队"从五个方面进行阐述"纵 ...
【华为云技术分享】避坑指南：关于SPDK问题分析过程
[前言] 这是一次充满曲折与反转的问题分析,资料很少,代码很多,经验很少,概念很多,当内核态,用户态,DIF,LBA,大页内存,SGL,RDMA,NVME和SSD一起迎面而来的时候,问题是单点的意外, ...

压铸过程的冲头“临界速度” | 智铸超云技术分享

压铸过程的冲头“临界速度” | 智铸超云技术分享相关推荐

最新文章

热门文章