1.1 压铸成形过程

压铸成形的过程是将熔融的金属液注入压铸机的压室，在压射冲头的高压作用下，高速度地推动金属液经过压铸模具的浇注系统，注入并充满型腔，通过冷却、结晶、固化等过程，成形相应的金属压铸件。

压铸成形过程以卧式冷压室压铸机为例加以说明，如图1-1所示。

图1-1 金属压铸成形

（a）合模—金属液倒入压室；（b）压射—金属液填充型腔；（c）开模—冲头推出余料；（d）推出铸件—冲头复位1—压射冲头；2—压室；3—金属液；4—压铸模；5—内浇口；6—横浇道

压铸模闭合后，压射冲头1复位至压室2的端口处，将足量的液态金属3注入压室2内，如图1-1（a）所示。压射冲头1在压射缸中压射活塞的高压作用下，推动液态金属3通过压铸模4的横浇道6、内浇口5进入压铸模的型腔。金属液充满型腔后，压射冲头1仍然作用在浇注系统，使液态金属在高压状态下冷却、结晶、固化成形，如图1-1（b）所示。压铸成形后，开启模具，压铸件脱离型腔，同时压射冲头1将浇注余料顶出压室，如图1-1（c）所示。之后在压铸机顶出机构的作用下，将压铸件及其浇注余料顶出，并脱离模体。压射冲头同时复位。

在压铸成形过程中，压射填充是在一个极短的时间内完成的，但却是一个极其重要的环节。在压铸压射和金属液固化成形的整个过程中，始终有压力的存在，这是压铸方法区别于其他铸造方法的主要特征，因此压铸成形又称作压力铸造。

在压铸压射过程中，随着压射冲头的移动速度和位移的变化，压力也随之发生变化。图1-2所示为一个压射循环周期内，压射冲头的位移量S、移动速度v与压射压力p的变化关系示意图。

图1-2 压铸压射过程有关参数变化关系

S—冲头位移；v—冲头移动速度；p—压射压力；t—时间

为研究方便，现将压铸压射过程分以下几个阶段加以分析。

（1）准备阶段。将熔融的金属液注入压铸机的压室内，准备压射。这时，压射冲头的位移量S0=0, v0=0，压射压力p0=0，即金属液静止在压室内，如图1-2（a）所示。

（2）慢速封口阶段。压射冲头以低速v1移动S1，并封住浇注口，熔融的金属液受到推动，以较慢的速度向前堆集。这时，推动金属液的压力为p1，它的作用仅仅是克服压射缸内活塞移动时的总摩擦力以及压射冲头与压室内表面之间的摩擦力，如图1-2（b）所示。

在这个阶段，采用较低的冲头速度是为了在推动状态中，使金属液保持一个稳定的液面，防止金属液在推进时产生冲击而出现液面波动，使其越过压室浇注口而溅出。同时使压室中的气体在平稳状态下，顺利排出，以减少气体卷入金属液的概率。

（3）堆聚阶段。压射冲头以略高于v1的速度v2向前移动，与速度相应的压力升到p2。当冲头移动距离为S2时，由于内浇口截面积最小，即阻力最大，所以熔融金属在压室、横浇道和内浇口前沿堆聚，如图1-2（c）所示。由于在这个阶段，压射冲头的速度不大，故金属液在向前移动时，所包卷的气体量不大。

（4）填充阶段。压射冲头以最大的速度v3向前移动，在内浇口的阻力作用下，使压射压力升到p3，它推动金属液突破内浇口而以高速度（即内浇口速度）填充到模具型腔。在充满型腔时，压射冲头移动的距离为S3，如图1-2（d）所示。

（5）增压保压阶段。在填充阶段，虽然金属液已充满型腔，液态金属已停止流动，但还存在疏散和不实的组织状态。特别是液态金属在冷却过程中，由于收缩会在局部区域产生缩孔、气孔及缺料等现象。为提高压铸件的力学性能，获得密实的组织结构，在金属液填充之后，再增大压射压力p4，并在增压机构的作用下，压射压力由p4升至p5, p5即为压射过程的最终压力。增压保压过程是个补缩的过程，补充因冷却出现的空间。在一定的保压时间内，金属液在最终压力下边补缩，边固化，把可能产生的压铸缺陷减小到最低程度，得到组织致密的压铸件。在这个过程中，压射冲头的位移S4的实际距离是很小的，如图1-2（e）所示。

保压时间的长短直接影响着压铸件最后凝固部位的补缩效果。它是由压铸件的凝固时间确定的。如果保压时间小于压铸件的凝固时间，则压铸件在尚未完全凝固时，就失去了保压作用，影响以后收缩所需要的补缩，显然，这样整体的补缩效果较差；而保压时间过长，则会产生较大的塑性变形，加大压铸件对成形零件的包紧力，同时还消耗不必要的能源。因此，确定适当的保压时间是非常重要的。