CN101091985A - 用于防止形成气穴的压铸方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压铸方法，用于防止形成容易在冷室(coldchamber)型压铸过程中产生的气穴，特别涉及通过调整压铸的角度和速度，防止在铸件中形成起缺陷作用的气穴的方法。本发明的压铸方法是一种冷室型压铸方法，将熔融金属注入冷室内，并用柱塞(plunger)对上述熔融金属进行加压，并通过冷室的喷射口将上述熔融金属注入到压铸机而制造铸件，其特征在于，将上述冷室配置成从柱塞向喷射口侧方向看时相对于水平面朝向3～8°上方，然后用柱塞加压而进行铸造。

Description

用于防止形成气穴的压铸方法

技术领域

本发明涉及一种压铸方法，用于防止形成容易在冷室(coldchamber)型压铸过程中产生的气穴(air pocket)，特别涉及通过调整压铸的角度和速度，防止在铸件中形成起到缺陷作用的气穴的方法。

背景技术

压铸是将熔融金属注入到正确地机械加工成与所需产品形状相同的钢制金属模中，从而获得与金属模相同的铸件的精密铸造方法。其产品被称为压铸铸件。

压铸，除了因尺寸准确而具有无需修正的优点以外，还具有机械性能优越，可大量生产的特点。所利用的金属有锌、铝、锡、铜、镁等的合金，使用压铸机通过气压、水压、油压等方式进行注入而使其冷却凝固。

上述压铸机，根据注入熔融金属之前暂时贮藏熔融金属的腔室是通过对熔融金属供给热量从而熔解金属，还是仅暂时贮藏预先熔解的熔融金属，并不伴随额外的热供给，分为热室(hot chamber)型压铸和冷室(cold chamber)型压铸。

热室型压铸是如下的铸造方法：如图1所示，在内部插入热源而对金属进行熔融，并利用柱塞(plunger)将上述熔融的金属喷射到模具内而进行铸造，由于需要在腔室内直接对金属进行熔融，所以具有无法适用于高熔点金属的缺点。

冷室型压铸是如下方式的铸造方法：如图2所示，预先在外部炉子中对要铸造的金属1进行熔解后，将其注入到水平配置的气缸形状的腔室2内，并利用柱塞4将上述注入的熔融金属喷射到模具3内。

在利用上述冷室型压铸的情况下，通过提高柱塞4的加压效果，能够赋予被铸造的金属一定的锻造效果。为了获得上述冷室型压铸的有利效果，与热室相比，需要大大提高柱塞的施加压力和加压速度。

但是，如上所述，通过柱塞加压的加压速度较高时，会在铸件内形成气泡而引发铸件的缺陷，这是因为通过柱塞加压时，因加压的熔融金属而空气先注入到模具内，然后注入熔融金属，虽然优选在铸造时防止熔融金属和空气混合，但在柱塞的加压速度高时，在空气来不及排出前，熔融金属被柱塞加压而与空气混合。

发明内容

本发明用于解决上述现有技术的问题点，其目的在于提供一种合适的压铸方法，在冷室型压铸过程中，通过柱塞加压的熔融金属不与空气混合。

用于实现上述目的的本发明的压铸方法是如下冷室型压铸方法，将熔融金属注入冷室内，并用柱塞(plunger)对上述熔融金属进行加压，并通过冷室的喷射口将上述熔融金属注入到压铸机而制造铸件，其特征在于，将上述冷室配置成从柱塞向喷射口侧方向观察时相对于水平面朝向3～8°上方，然后用柱塞加压而进行铸造。

此时，上述柱塞在加压时进行加压后期的速度(终速)大于加压初期的速度(初速)的加速型加压，优选的是，此时的初速为0.3～0.7m/s，终速为2.0～3.0m/s。

附图说明

图1是表示热室型压铸装置的略图。

图2是表示冷室型压铸装置的略图。

图3是说明利用冷室型压铸装置进行铸造时在冷室内形成气穴的过程的略图。

图4是说明在冷室型压铸装置的配置角度过大时存在铸余的原理的略图。

图5是用于说明本发明规定的术语即加压初速和终速的略图。

具体实施方式

下面，对本发明进行详细说明。

本发明的发明人等对上述现有的冷室使用方式进行周密研究的结果，发现冷室的水平喷射方式的影响最大。即，如图3所示，利用冷室2进行压铸时，首先将熔融金属1装入冷室2内，熔融金属只装入到腔室容量中的一部分。如上所述，由于冷室具有水平配置的气缸形状，因而熔融金属水平装入到气缸形状的腔室中。

从而，在腔室上部形成充满空气的空间，通过柱塞的加压时，受压的熔融金属因柱塞的压力，靠近柱塞的部位充满冷室全部截面的同时向喷射口侧移动，未受到柱塞的加压流动影响的部位仍保持水平表面。因此，极其靠近柱塞的部位和远离柱塞的部位形成台阶形状。

并且，在通过柱塞的加压将熔融金属喷射到模具内的喷射口侧，因喷射口狭窄而引起的流动阻力，所以紧邻喷射口的冷室全部截面被熔融金属完全充满，与此相反，远离喷射口的部位不被熔融金属完全充满，而在上部残留空气层。因此，对加压时熔融金属在冷室内从柱塞4到喷射口的柱塞整体方向上的填充率进行比较时，形成如下的形状：紧邻柱塞的部位相对于腔室截面几乎充满熔融金属，离紧邻柱塞的部位越远，空气层的比率越大，并最终在喷射口，熔融金属又将腔室的截面全部充满。由此，腔室中间的空气具有被要铸造的熔融金属所包围的形状，所述空气无法在熔融金属之前排出，而是与熔融金属混合后排出，最终在铸件内引起缺陷的作用。

如上所述，在本发明中将空气被熔融金属包围的现象称为气穴，而实现本发明的目的的最有效方法在于防止此类气穴的形成，因此本发明提供一种防止形成上述气穴的有效方法。

本发明的发明人等发现如要尽可能防止上述气穴的形成，优选不使冷室维持完全水平，而是从柱塞朝向喷射口的方向观察时使其略微向上。

如上所述，维持向上时，一开始熔融金属偏向柱塞一侧，因此喷射口侧的熔融金属的填充率相对减小。由此，通过柱塞加压时在紧邻柱塞的熔融金属和远处熔融金属之间产生台阶(或倾斜)的位置从柱塞向后方退后到较远的距离，并且喷射口侧的熔融金属的填充率减小，所以中间的空气不会被熔融金属包围，可优先向喷射口排出。

因此，优选将冷室的角度调整为从柱塞向喷射口侧的方向观察时向上，但是如果将上述角度调整得过于向上，就会产生如下问题。

即，角度调整得过于向上时，如图4所示，熔融金属偏向柱塞侧的程度过大，其结果通过柱塞加压时，熔融金属无法全部向腔室内的喷射口侧加压，再次向位于靠近柱塞的初始位置的熔融金属注入口排出，从而产生铸余或熔融金属飞溅等问题。

因此，冷室的配置角度需要维持在一定范围内。本发明的发明人等进行研究的结果，优选的是，上述冷室从柱塞向喷射口方向观察时相对于水平线向上方形成3～8°。如上所述，角度小于3°时，难以完全消除气穴，相反超过8°时，不能喷射而在注入口上部残留为铸余或飞溅而导致流失的熔融金属的量过多，因而不适合。

本发明的发明人等又对可在上述适当的配置角度内减少气穴的更优选的条件进行了研究，其结果发现柱塞的加压速度也会对气穴的生成产生影响。

即，柱塞的加压为其速度逐渐加快的加速型加压，柱塞的加压速度过高时，在空气未完全排出的状态下喷射口一侧的熔融金属的填充率变高，从而产生空气被封在喷射口内的气穴现象。并且，柱塞的加压速度过高时，通过柱塞加压的熔融金属的动能过大，产生在相同角度下熔融金属向注入口外侧飞溅的量增加的问题。因此，柱塞加压速度的初始值(初速)，即如图5所示，作为柱塞开始对熔融金属进行实质性加压的位置的熔融金属注入口紧后方位置20的速度需要维持在一定程度以下，本发明的发明人等研究的结果发现，当加压速度的初速在0.7m/s以上时，产生过多的熔融金属的飞溅及气穴而不利于铸造。

并且相反地，在柱塞的加压速度过小时，虽然不会存在产生气穴或熔融金属飞溅等问题，但是根据没有安装其他热源的冷室型压铸的特性，随着时间的经过熔融金属的温度下降，随之熔融金属的粘度下降，从而无法对这种熔融金属进行充分加压，所以可能产生最终熔融金属未被注入就凝固的问题。并且，还存在难以充分获得利用冷室时能得到锻造效果的上述优点。为了消除这些问题，柱塞的加压初速应在0.4m/s以上。

并且，在柱塞的加压终速较小的情况下，也可能存在产生金属的凝固现象或不能获得锻造效果等问题，因而上述加压终速应在2.0m/s以上，在现有的冷室压铸装置中，柱塞的加压速度在3.0m/s以上时，装置产生异常，并且难以期待特别的效果提高，因此加压终速优选为2.0～3.0m/s。在此，如图5所示，加压终速指柱塞对熔融金属进行加压的最后速度。当然，如图5所示，观察柱塞对熔融金属加压的特性曲线时，最终40柱塞的速度会变成0m/s，这是柱塞到达喷射口壁无法继续前进而速度急剧减小的现象导致的，在本发明中终速是指上述速度急剧减小之前30的速度。

实施例

利用具有长度197mm、半径12.5mm的形态的直冷室型压铸装置，以移动电话外壳的形状对50g熔融铝(Al)实施压铸。

压铸时上述冷室的角度、柱塞的加压初速及终速等条件如下表1所示。

表1

区分	角度(°)	加压初速(m/s)	加压终速(m/s)	缺陷	铸余	熔融金属飞溅
							实施例1	3	0.5	2.6	良好	良好	良好
实施例2	5	0.5	2.6	良好	良好	良好
							实施例3	8	0.5	2.6	良好	良好	良好
比较例1	0	0.5	2.6	不良	良好	良好
							比较例2	10	0.5	2.6	良好	不良	差
比较例3	5	0.3	0.3	金属凝固导致不能铸造
							比较例4	5	1.0	2.6	良好	差	不良

在上述表中，实施例1至实施例3表示满足本发明规定的冷室角度和喷射速度的情况；比较例1表示初速和终速满足本发明的范围但冷室的角度为0°而小于本发明规定范围的下限的情况；相反，比较例2表示初速和终速满足本发明的范围但冷室的角度为10°而超过本发明规定的范围的情况；比较例3表示柱塞的初速和终速较小的情况；相反，比较例4表示柱塞的加压初速过大的情况。

关于上述表中的缺陷，对铸件的任意区域的截面进行检查，观察到气泡性缺陷时，判断为不良，否则判断为良好。关于铸余量，对加压后金属残留在位于冷室的熔融金属注入部正上方的空间中的量进行测量，重量在6g以上时判断为不良；4g以下时判断为良好；其中间值判断为差。并且，关于熔融金属的飞溅，飞溅的熔融金属量过多而由熔融金属产生大量喷溅时，判断为不良；完全不产生飞溅时，判断为良好；产生部分飞溅，但是其喷溅产生量并不多时，判断为差。

从上述表1可知，在满足本发明中限定的角度和速度范围的实施例1至实施例3的情况下，所有结果都良好，但在冷室水平放置的比较例1的情况下，由于未能防止气穴，其结果出现大量缺陷，相反，在腔室角度过大的比较例2的情况下，存在大量铸余，呈现熔融金属也部分飞溅等不良结果。并且，在比较例3的情况下，由于柱塞的速度较小，从而熔融金属部分凝固及紧固，因此柱塞无法正常加压而导致压铸本身无法进行，相反在比较例4的情况下，飞溅出大量熔融金属，从而导致作业性非常恶劣的结果。

从上述实验可以确认，通过调整本发明规定的冷室型压铸时腔室的角度和柱塞的加压速度，可以有效制造出无缺陷的铸件。

作为本发明对象的这种金属，例如可列举铝、镁、铜、锡、锌等，但并不特别限定于所述金属，只要是可通过压铸制造的金属，都可以通过本发明的方法进行铸造。

发明效果

根据本发明，为了将压铸用熔融金属注入到模具内部而通过柱塞进行加压时，不仅可以生产出不在内部形成气穴而没有缺陷的良好铸件，而且不产生铸余或熔融金属的飞溅等，从而可以得到能提供良好的工作环境的附加优点。

Claims (2)

1.一种冷室型压铸方法，将熔融金属注入冷室内，并用柱塞(plunger)对所述熔融金属进行加压，并通过冷室的喷射口将所述熔融金属注入到压铸机而制造铸件，其特征在于，

将所述冷室配置成从柱塞向喷射口侧方向观察时相对于水平面朝向3～8°上方，然后用柱塞加压而进行铸造。

2.根据权利要求1所述的压铸方法，其特征在于，所述柱塞加压时初速为0.3～0.7m/s，终速为2.0～3.0m/s。

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