压铸技术和设备（压铸设备从零基础说起）

压铸技术和设备（压铸设备从零基础说起）压射过程可以用一个普通的园林软水管来打比方。水从软管流出时，将拇指压住出水口端，此时水的速度会变快。这样一来水的出口变小，就像一个压铸模具的浇口一样。不仅水的速度会增加，同时会感觉到手指处有压力。这个压力使得水加速。熔融金属注入模具的压力更大，速度需要达到200-300千米每小时。该图显示的是冷室设备金属被填充的过程，此时冲头向前运动并且生产出压铸件产品压铸工艺的压射部分是使用液压系统的能量来推动冲头，从而将熔化金属推进模具型腔。熔化金属进入模具型腔前通过一个称为流道的流动通道以及一个横截面积更小的称为浇口的部分。浇口有加速金属流动的作用，同时它也使得流道系统可以轻易与铸件脱离（具体可详见流道和浇口部分的手册）。起始阶段冲头的状态铸件成型

压铸设备概况压铸设备是如何工作的液压回路冲头合模机制锁扣合模为什么关注这些出现故障时怎么办压铸设备概况

压铸设备可以将熔化状态的金属在压力作用下，利用所设计的模具，转变成可销售的产品。下图所示为设备中所有的重要部分。这些部分都将在本手册中进行介绍。

热室压铸设备

冷室压铸设备

压铸设备是如何工作的？

压铸设备将电机的电能通过马达转换为泵的液压能，从而进行动作(即打开和关闭模具以及喷射熔化金属进入模具型腔)。

压铸工艺的压射部分是使用液压系统的能量来推动冲头，从而将熔化金属推进模具型腔。熔化金属进入模具型腔前通过一个称为流道的流动通道以及一个横截面积更小的称为浇口的部分。浇口有加速金属流动的作用，同时它也使得流道系统可以轻易与铸件脱离（具体可详见流道和浇口部分的手册）。

起始阶段冲头的状态

铸件成型

该图显示的是冷室设备金属被填充的过程，此时冲头向前运动并且生产出压铸件产品

压射过程可以用一个普通的园林软水管来打比方。水从软管流出时，将拇指压住出水口端，此时水的速度会变快。这样一来水的出口变小，就像一个压铸模具的浇口一样。不仅水的速度会增加，同时会感觉到手指处有压力。这个压力使得水加速。熔融金属注入模具的压力更大，速度需要达到200-300千米每小时。

将拇指放在园林软水管末端利用更大的压力使出水的速度更快

液压回路

在这一部分，我们来学习一下液压回路的各个部分。

电机- 电机驱动液压泵，提供高压液压油，部分液压油储存在蓄能器里。高压液压油用于推动冲头，冲头将金属推过浇口并进入模具型腔。

电机类似汽车的发动机，小型车一般有一个小的低功率发动机，而大型车一般有一个大功率发动机。因此250吨锁紧力的压铸机一般会有一个小的电机而一个2500吨的压铸机有一个较大的电机。

液压泵-这是压铸设备的心脏，它给液压油压力，在整个压铸循环周期里液压油可以用于推动压铸机各个部件。各部分的移动是通过数个阀门和液压活塞实现的。

液压阀-压铸设备的各个部件的运动是由一系列的阀门控制的，其主要有两个功能：

1. 把液压油导至液压缸
2. 控制液压油的流量

这两种不同的功能往往由两个不同种类的阀门来实现，尽管现代压铸机上也可以由一个阀门进行控制（称之为穆歌阀）。我们来看看这两种不同的阀门以及它们的应用。

1. 引导流动：这些阀门的打开和关闭是为了让液压油流体进入油缸。液压活塞的运动依赖于阀门打开的快慢，这一点是非常关键的。如果阀门的打开需要一秒钟，在这一秒钟结束以前，活塞不会按照期望的速度进行运动。在一个高压压铸设备上，用来控制冲头活塞的是一个特殊阀门，可以决定活塞运动的速度，以及活塞达到该速度即建速所需要的时间。在很多压铸设备上，阀门开启达到正确所设定速度的时间只需要10-60毫秒。这个时间听起来很短，但也就是在这个时间之内金属填充进入模具型腔成型产品。因此，在金属填充模具型腔之前，要有足够的时间使活塞加速到正确的速度。而且速度从慢压射速度变到快压射速度要在模具开始填充熔融金属之前完成(除非使用的是预填充)。

滑柱阀的开启和关闭非常迅速，因此经常应用在压铸机的冲头上。滑柱阀的阀芯是带有一圈沟槽的圆柱体，阀芯套在套筒里与管道相连，当沟槽和管道对齐时，液压油可以通过。让阀芯退回，液压油流动结束。

1. 控制流量：这类阀门是通过改变开口的大小来调节液压油进入各类油缸的流量和方向。举例来说，如果希望冲头向前的移动速度慢一些，那么则需要打开小部分阀门以控制进入油缸的液压油流量。这就像是稍微打开水龙头，让水流开始滴答。

老式压铸机设备上使用的流量控制阀主要是锥形阀，就是简单的一个圆锥放置在卡座上。微小的公圆锥移动就可以使开口巨大。虽然阀门开启的旋钮有很多圈，但在3/4圈的改变量最大。之后将阀门继续开启，所产生的影响微乎其微。

液压缸-电机的能量使液压泵旋转从而使液压油增压。液压油的流动方向和速度由液压阀控制，流入液压缸。

液压钢缸有一根管道，由此高压液压油流入液压缸。液压缸活塞上有密封圈防止液压油漏过活塞。活塞的一侧受到高压压力(P1)在活塞横截面(A1)上一个作用力。这个作用力可以推动活塞前进。如果液压油从活塞的另外一侧进入，那么活塞将后退。

如果活塞的横截面积变成两倍，那么其受到的力也加倍。这一原理也适用于一般的汽油发动机。这就是为什么小型发动机比如汽油修剪器有一个小的活塞，提供的动力也比较小。而卡车的发动机提供的动力很大。原因是由液压压力和活塞的面积共同决定了活塞所提供的推力大小。在高压压铸设备上，小压铸机的冲头液压缸要比大型压铸机的小得多。

蓄能器- 蓄能器是一个大的钢瓶容器，一般安装在冲头的附近，远离操作人员一侧。也许不仅是一个蓄能器，有的大型设备可能有四个蓄能器。在钢瓶中有液压油和气体。液压油和气体由可折叠的气袋或者活塞分隔开来。

正确的蓄能器填充

液压油不足或气体过多

蓄能器的功能是存储高压气体，以及在压力下的液压油为压铸设备在达到峰值时使用。比如，在冲头活塞高速运动时，需要高流量的液压油和极高的压力，但持续时间不长，不到一秒钟。这意味着提供这样高压液压油的液压泵尺寸非常大并且造价昂贵，尤其是在其他的时间里并不需要这么大的动力。更好的方案是，将液压油储存在蓄能器中并将容器中的气体压缩，此时只需使用一个相对便宜和小型的液压泵。在流速的高峰期，液压泵动力不足时，来自蓄能器的液压油可以补偿。随着液压油的排出，容器内气体膨胀。当高峰结束后，液压泵回充蓄能器。因此，蓄能器的作用就像汽车的发电机一样，在汽车起动时提供动力，随后再由发动机回充电力。另外，让蓄能器正常工作，容器中应该有足够的气体进行膨胀，同时应该有足够的液压油以备高峰期使用。大多数的蓄能器的气体和液压油占比都是各50%。设备维护也同样重要。注意蓄能器的情况，万一压力下降，会直接影响铸件产品的质量。

控制计算机-液压阀的开启节点、开启时间以及开启的幅度是由计算机控制的。因此计算机是这个压铸系统的核心大脑。实现这个目的，操作人员需要一个控制台，可以开启设备和执行设备的基础任务，以及一个控制面板可以调整压铸工艺的慢压射速度或者快压射速度。（比如，这些阀门开启的量以及什么时候开启）。就像先前展示的那样，设备无法在计时器开始后，立刻达到所设定的高速，打开控制阀需要时间。因此，仔细地设计设备的参数是非常重要的。

冲头

我们在之前的章节展示了设备液压系统的各个部分的功能。现在我们一起来看一下设备的实际工作端-冲头。

压铸设备的工作端就是冲头。它简单地包括一个液压缸，一个活塞和一些控制液压油流动的液压阀。

工艺顺序一般是从一个小的液压阀打开开始，液压油流入液压缸，液压活塞缓慢向前移动。一段时间后，或者活塞到达某个位置，第二个稍大的液压阀开启，使液压活塞快速向前移动。一旦活塞停止运动，这意味着模具已经充满了金属，接下来需要一个更高的压力，被称作增压过程。这个高压可以将铸件里的空气泡挤压更小，同时将金属进一步推入模具型腔，以消除可能的冷却凝固缩孔。这被称为增压阶段。

虽然这些气泡的尺寸减小了，其所受到的压力却很大。如果铸件在脱模阶段没有足够冷却，金属可能无法包住高压气泡，这些气泡会膨胀，使铸件表面形成鼓泡。

如果铸件太热气泡中的空气将会膨胀形成鼓泡

冲头功率的分布方式非常重要。功率的一部分用于移动冲头和液压系统，一部分用于将金属推出浇口。

压铸设备的功率是固定的。让冲头快速移动消耗很大的功率。类似于开汽车，需要使劲踩下油门让车加速。但是让车加速的能量越大意味着再让车爬坡的能量越小。因此一个全速行驶的汽车在爬坡时它的速度会慢慢降下来。但同样一个汽车匀速行驶，比如速度在60公里每小时，可以轻松地爬坡。

同样的情况也发生在压铸设备的冲头上。希望冲头运动的速度更快，意味着将金属推进模具的能量就越小。因此将冲头速度设定在5米每秒的最高速度 并不意味着冲头还会按照这个速度将金属推进模具型腔(就像汽车爬坡一样)。活塞的速度会降低，直到它有足够的能量将金属推进模具型腔。因此，一味的将冲头的速度一增再增，并不能改变铸件产品的质量，因为在金属填充时，冲头速度是不会再增加了。

总结

压铸设备冲头的功率是固定的。活塞运动速度越快，用于维持这个速度的能量就越大，那么可用于推动金属进入模具的能量就越小。

实现活塞的高速

再次拿行驶的汽车打比方，汽车正在以60公里每小时的速度行驶，如果希望速度可以达到100公里每小时，那么车子需要一些时间达到这个速度。希望达到的速度越高，加速的时间就越长。对于压铸设备的冲头来说，原理是一致的。假定压铸设备的最高速度是5米每秒 那么达到这个速度也需要一段时间 (而且在金属开始填充模具型腔时速度会急剧下降)。

液压活塞和连杆相连，通过连杆，液压活塞与另外一个液压缸和活塞系统相连，这个装置被称作压室。这个装置的活塞尖端是冲头，它的作用非常重要。冲头尖端的一侧是熔化的金属，为防止熔化的金属回流，冲头尖端要与套筒密封，冲头尖端还要在铸件成型后来冷却料饼部分。冲头的尖端需要润滑，以防止其与套筒咬合，还需要有冷却的能力，能防止过烧，并冷却料饼。这一部分是整个设备的关键部件，需要小心保养和照看。

冲头的液压示意图

合模机制

模具的锁紧系统也是压铸设备液压系统的一部分，需要足够牢固才能承受压铸过程中所产生的张力。压射时，熔融金属受到极大的压力。将这个压力和零件投影面积以及流道的投影面积等相乘以后，所得到的力会迫使模具胀开。锁紧力是抵抗这个使模具胀开的张力。因此，为使模具闭合，需要有一些手段能够承受压射时的压力。可以使用一个液压油缸，但液压油缸的尺寸将会非常大才行。因此最常见的办法是利用液压油缸作用于一个机械锁紧系统，即锁扣。

锁扣的位置在尾坐模板(静止不动)和活动模板(可以活动)之间。动模是安装在活动模板上的。定模是安装在固定模板(静止不动)上的。哥林柱将尾板和固定模板连接起来，可移动模板在哥林柱上滑动。动模板还需要摩擦条和摩擦片的支撑来运动。

锁扣系统可以将一个小的液压力放大至50倍的锁紧力。在这种情况下，不需要大型液压油缸就可以提供很大的锁紧力。

锁扣合模

锁扣的曲臂不断伸直时，推动活动模板和动模向前，直到和定模相接触合紧。它们接触后锁扣不断伸直，哥林柱拉紧，模具获得了锁紧力，动定模锁紧在一起。

当我们拉扯一个弹簧时，弹簧回弹力的大小取决于它的伸长长度。哥林柱和锁扣机制也是类似，哥林柱拉紧的量非常关键，决定了所产生的全部锁紧力。过量的拉紧和锁紧力将会使设备过载，而不足的锁模力将无法让模具锁紧在一起，熔融金属可能会从模具漏出(飞边)。因此锁扣最终位置的设定至关重要。

所有的哥林柱所受到的拉紧力应该均匀。如果大部分载荷在某一个哥林柱上，那么将会产生飞边的问题，哥林柱也会很快发生突然间的断裂。在哥林柱发生断裂以前很难检测出哥林柱出现裂纹。最常见的方法就是使用超声波检测，一些最近的进展是采用超声波探伤，能够在断裂前发现其已经有裂纹的存在。

锁扣系统取决于以下几个因素：

1 正确的设置-如之前介绍的，这对正确的使用设备是非常关键的

2 正确的润滑-连接栓上应该有足够的润滑油脂或者油

3 良好的轴承- 锁扣的整个平衡是非常重要的，个别锁扣的过载将可能造成产品飞边或者连接栓寿命的下降

4 锁紧液压缸的抖动- 随着模具的闭合，会发现液压缸出现一个奇怪的抖动，它说明模具是否正确锁紧。定期的快速检查一下这一点，可以避免严重问题的发生。

模具锁紧系统还包括摩擦片和耐磨条。如果这些部件没有得到良好的润滑，磨损迅速，开模时，模具会发生掉落，将造成巨大的损害。

再补充一点，良好的模具锁模与不良的锁模之间往往只相差0.25毫米。如果模具生锈，生锈层的厚度就可能轻易达到0.25毫米，因此要用钢丝刷清理模具的背面，然后将模具装配到模框内。同样的，如果模具之间存在0.25毫米的飞边，模具将无法正确锁紧，而且会导致更大的飞边。如果再重新调整存在飞边的压铸设备上的模具，飞边掉落以后，将再次无法获得正确的锁紧力，因为模具间还是有0.25毫米的偏差。把模具清理干净，并良好的保持，那么工艺上这个部分将具有非常好的重复性，操作起来没有什么困难。另外模具温度升高时将会膨胀，这个量可以达到0.25毫米甚至更多。应该在模具加热的过程中，进行调整。

为什么要关注这些

设置压铸设备的参数是一个艰苦的差事。在克服脏污，磨损和损坏之前，无法将设备设置良好。良好的维修维护计划，包括定期检查，定期清理，将可以减少很多麻烦。没有人希望做很多工作，却无法获得良好质量的铸件产品，尤其是，这个责任往往要设备操作员来承担。这个问题的产生可能是因为设备产生的故障或者模具制造商的责任。举例来说，磨损的锁扣连接栓将会造成不均匀的锁紧，从而产生不可控的飞边。连接栓过长也会导致同样的问题。

如果您觉得哪里不正常，那么请汇报出来。将事情做对将会使工作更加容易。

请记住你是团队的一部分。越早将问题汇报给团队越会帮助到每一个人。

出现故障时怎么办

墨菲定律认为越出现危机的时候就越可能出现问题，尤其是明天中午必须要有10000件产品出货的时候。当事情做错了，就会发生问题。你应该对设备如何工作有所了解，那么就可以快速的找到问题的所在。以下整理出的清单描述了问题发生时应该检查哪些方面。

1.飞边
设备的问题
飞边	锁扣的锁紧-模具表面受到的压力不足
	只有一个哥林柱承受所有的应力
	哥林柱禁固的螺栓松了
	锁扣轴套磨损了
	模板变形或者损坏了
	套筒凸台使定模的部分脱离了模板
模具的问题
飞边	防撞杠太长
	检查卡簧和衬套之间的空隙
	滑块下面有飞边或者滑块滑动路径上有飞边
	心部顶针损坏了
	顶出销卡住或者损坏
	模具不是方形的，比如定模的背面和动模的背面不平行
	顶出板和模具背板之间有异物
2．冲头异响
导致异响的原因	锤头润滑还在正常工作么
	锤头冷却正常工作么
	锤头和套筒的位置是否平行/同轴
	锤头顶端是否有飞边，或者磨损
	套筒是否损坏
3．能量不足
能量不足	蓄能器需要充氮气
	液压泵需要维护
	泄油阀到油池的油通路阻塞
4．速度发生改变
速度发生改变	滑柱阀卡死(可以通过声音辨别工作正常和工作异常的区别)
	锤头在套筒中发生卡滞
	液压系统中有空气
	液压需要检查以及必要的更换(油太浓)
5．铸件突发的疏松
突发性疏松	检查蓄能器
	检查是否有飞边，检查模具的锁模
	检查锤头速度是否有变快或变慢，检查锤头监测跟踪系统
	排气孔有蜡或者飞边
	模具的喷涂有改变
	模具有裂纹，有水渗入模仁