液态金属压铸机的应用和选择

液态金属压铸机是镁合金压铸最主要的设备。压铸机分冷室压铸机和热室压铸机两大类，两者在镁合金压铸中应用很广泛，一般根据零件的大小来选择设备。通常，质量低于1kg的铸件采用热室压铸机进行压铸，质量高于1kg的铸件采用冷室压铸机进行压铸。

一般来说，为铝合金设计的冷室压铸机也能用于镁合金。镁和铝两者的重要差别是密度和比热容不同，镁的密度小，惯性小，在相同的压铸下流速较快，从而在同一模具中镁合金充填时间比铝合金短。对于流程长的镁合金薄壁工件，要求充填时间非常短。正因为如此，一些镁合金压铸机要求注射设备的最大柱塞速度超过10m/s，铸件静压力30～70MPa。对于薄壁铸件，压力增强效果非常有限。

近年来，全自动化的压铸设备也逐步得到了应用，该设备主要由以下部分组成：铸锭预热装置（最低预热温度423K）、预热铸锭装炉系统、熔融金属气体保护系统、熔炼炉、熔融金属计量系统、可进行压射控制/检测的压铸机、模具温度控制器、模具喷射设备、自动化工件脱模装置、工件冷却舱、压力机、工件和碎屑运输装置。

1.热室压铸机

热室压铸机的特点是压射单元与熔炉组合成为主机的一个部分，被压射的金属液可以较容易地在一个封闭管道内流动，从而避免金属液氧化、燃烧和成渣，热损失降低至最低程度。镁合金用热室压铸机基本结构及工作原理如图4-5所示。

图4-5 热室压铸机基本结构及工作原理

压铸机工作过程如下：当压射活塞上升时，镁合金熔体通过入口进入到压室内，然后被往下运动的活塞沿着管道压到压铸模具内凝固成形。然后，活塞回升，多余的熔体回流到压室内。打开模具就可取出压铸件。热室压铸机生产工序简单，生产率高，容易实现自动化；金属消耗少，工艺稳定，压入型腔中的液态金属干净、无氧化物夹杂，铸件质量好；可以生产薄壁件。但压室、压铸冲头和坩埚长期浸在镁液中，影响使用寿命，对这些热作件材料要求较高。镁合金热室压铸机更适合生产一些薄壁而外观要求较高的零件，如移动电话和掌上电脑外壳等，但由于镁合金热室压铸机是采用冲头直接将镁合金液经过封闭的鹅颈和喷嘴压入金属型型腔，因此压射时增压压力较小，一般不适用于汽车、航天航空等大型、壁厚、载荷大的零件。合理的设计压铸结构，可以延长熔体的流动距离，进而制备出面积更大的薄壁件，壁厚尺寸最小可以达到0.6mm。

在热室压铸过程中，压射冲头、冲头环、压室和鹅颈浇壶等零件始终浸泡在金属液中。镁合金压铸的工作温度比锌合金高473K以上，即使选用特种高合金钢制造热作件，其使用寿命也比压铸锌合金的短得多，并且失效后更换工作量非常大。而且，热室压铸机生产率高（每小时可压铸100次以上），金属液热损失少，是压铸小型镁合金薄壁件的主要选择，但是并非所有的镁合金都适用于热室压铸。通常选用锁型力低于400t的机型为宜，机型越小优点越突出。目前镁合金和铝合金已广泛采用热室压铸。热室压铸机性能的参数指标为：压射压力＞20MPa，空压射速度＞6m/s。

2.冷室压铸机

冷室压铸机的压室与保温坩埚炉是分离的。压铸时从保温坩埚中舀取金属液倒入压铸机压室进行压射。压室与冲头间歇地与金属液接触，工作条件较好。根据压室与压射机构的相对位置，冷室压铸机可分为立式压铸机（垂直放置）和卧式压铸机（水平放置）。(https://www.xing528.com)

立式压铸机的压室和压射机构互相垂直。镁合金熔体被加入到压室中后，在压射冲击的作用下，迫使反料冲头下降，由喷嘴处压入到模膛内，待凝固成形后，压射冲头回升退回压室，同时反料冲头在液压系统的作用下上升，切断直浇道与余料间的连接并将余料顶出，取出余料后，使反料冲头复位，取出压铸件。

卧式压铸机的压室和压射机构处于水平位置，其工作原理如图4-6所示，从熔炉中舀出的镁合金熔体被浇到压室中后，被压射冲头推进，经浇道压入到型腔内。待铸件凝固成形后，借助压射冲头向前推进，将余料与铸件一起推出，再由推杆推出。

图4-6 卧式压铸机工作原理

图4-7 冷室压铸机的结构示意图

冷室压铸机的结构示意图如图4-7所示。它的压射压力和压射速度均比热室压铸机的高，适合于生产对速度、刚度和致密性都有要求的受力件、安全件和复杂结构件。通常冷室压铸机的锁型力最大可达4500t，因此大型工件都采用冷室压铸机进行生产。冷室压铸机中压室与熔炉分离，因而压室和冲头更换非常简便。然而，冷室压铸机需要增加一个人工或自动浇料程序，对小件而言，生产率比同吨位的热室压铸机稍低，但没有热作件更换不便和故障频繁等缺陷。冷室压铸机的工艺指标为：压射压力大于50MPa，增压时间20ms（大型机可稍长），空压射速度8m/s。表4-17列出了冷室压铸与热室压铸工艺的比较。与热室压铸相比，采用冷室压铸法生产薄壁件时，可以通过提高压射力的方式来消除铸件在凝固收缩时形成的缺陷，相应地提高了熔体的充填速度。

表4-17 冷室压铸与热室压铸工艺的比较