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冷室压铸机的工作原理可系统拆解为金属液浇注、压射充型、模具开合与铸件取出四大核心环节,结合液压系统与模具结构的协同作用,实现高压高速的金属成型过程。以下是具体原理与关键技术解析:
一、金属液浇注:定量导入压室
操作方式:通过汤勺或机械臂从保温炉中舀取定量熔融金属(如铝合金650-720℃),倒入垂直或水平放置的压室(入料筒)中。
设计目的:避免压室长期浸泡金属液(区别于热室压铸机),减少部件腐蚀与合金含铁量,延长设备寿命。
典型案例:卧式冷室压铸机采用水平压室,金属液从加料口直接浇入;立式冷室压铸机则通过垂直压室,气体上浮减少包卷。
二、压射充型:高压高速填充模具
1.液压系统驱动
动力源:油泵将液压油加压至15-20 MPa,通过控制阀(如溢流阀、换向阀)调节压力与方向。
压射缸动作:液压油推动压射活塞(锤头)分阶段运动:
慢压射阶段:活塞低速(0.1-0.5 m/s)推进,排出压室内空气,避免金属液飞溅。
快压射阶段:活塞加速至5-12 m/s,金属液高速填充模具型腔(填充时间0.01-0.2秒)。
增压阶段:通过蓄能器瞬间释放高压油(压力可达200 MPa),压实金属液,减少缩松缺陷。
2.模具结构配合
浇注系统:金属液经压室→内浇口→横浇道→内浇道进入型腔,设计需优化流道截面积,减少压力损失。
排气系统:模具设置排气槽或排气塞,排出型腔内气体,防止气孔缺陷。
三、模具开合:精准控制成型压力
1.合模机构
曲肘扩力式:通过液压缸驱动曲肘连杆机构,将合型力放大5-10倍(如4000吨锁模力机型),确保模具闭合紧密。
安全设计:配备机械锁模装置,防止压射时模具胀开,保障操作安全。
2.开模与顶出
开模顺序:压射完成后,液压系统驱动动模后退,分型面打开。
顶出机构:顶出液压缸推动顶杆,将铸件从动模顶出,部分机型集成机械手自动取件。
四、铸件取出与余料处理
1.余料分离
立式机:下冲头切断压室底部余料饼,与铸件一并取出后分离。
卧式机:余料从模具分型面间随铸件推出,无需切断装置。
2.自动化集成
典型配置:浇料机械手、喷涂机器人、取件机械手协同工作,形成闭环自动化单元(如KUX公司提出的压铸单元标准)。
效率提升:自动化生产节拍可达15-30秒/件,较人工操作效率提升50%以上。
五、关键技术参数与行业标准
核心参数:
合模力:2800-16000吨(如力劲16000吨超大型冷室压铸机)。
压射力:320-5000 kN,匹配不同铸件尺寸需求。
压射室直径:50-200 mm,影响单次金属浇注量(如铝件单次浇注量可达50 kg)。
国家标准:遵循GB/T 21269-2018,对压铸模厚度、顶出力、空循环时间等参数进行标准化,确保设备安全性与互换性。
六、工作原理的差异化对比
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特性 |
冷室压铸机 |
热室压铸机 |
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压室位置 |
与保温炉分离,需手动/机械浇注 |
压室浸入保温炉,直接舀取金属液 |
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适用合金 |
高熔点合金(铝、铜、镁) |
低熔点合金(锌、锡、铅) |
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压力传递 |
结构转折导致增压阶段压力损失 |
压射部件直接连接熔炉,压力传递高效 |
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设备寿命 |
压室不长期接触金属液,寿命更长 |
压射冲头易腐蚀,寿命较短 |
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自动化难度 |
需集成浇料机械手,系统复杂度较高 |
工序简单,自动化实现容易 |
总结:冷室压铸机通过“定量浇注→高压高速压射→精准开合模→自动化取件”的闭环流程,实现高精度、高质量的金属成型。其核心优势在于兼容多类合金、延长设备寿命,但需通过自动化升级与超大型化发展,进一步突破效率与成本瓶颈。 http://www.zszhenli.com/