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内浇口速度与充填时间:用 PQ² 图把工艺窗口定下来

思博睿技术团队 2026年10月27日 7 阅读 AI 辅助整理

内浇口速度、充填时间与内浇口截面积由同一组公式相互约束,只靠调冲头速度无法调出合适组合。本文给出铝合金压铸的常用取值区间、内浇口截面积的定量算法,以及用机台特性线与模具需求线在 PQ² 图上核对的三个判据和现场三步验证方法。

一、两个参数不能各自独立选择

内浇口速度 v_g 由冲头速度 v_p 和内浇口总截面积 A_g 共同决定:v_g = v_p ×(A_p / A_g),A_p 为压射室截面积。充填时间 t_f 则由型腔总容积(含溢流、排气包)除以流量得出:t_f = V /(A_g × v_g)。两式合起来才是完整约束:

A_g = V /(v_g × t_f)

也就是说,v_g 与 t_f 一旦确定,内浇口截面积就被唯一确定。现场很多问题的根源是先按经验开模、再靠调冲头速度去凑:速度上去了充填时间不够,充填时间对了速度又低到产生冷隔。

铝合金压铸的常用参考区间:内浇口速度 30–60 m/s,薄壁件、外观件可到 60–80 m/s;充填时间按壁厚估,1 mm 左右约 15–20 ms,2 mm 左右约 30–40 ms,3 mm 以上从 50 ms 起。这些只是起点值,必须用下面的 PQ² 核对后才能使用。

二、PQ² 图上要找的是三个点对得上

第一,机台特性线。用空压射(不装模或模腔直通)测出各速度档的冲头速度与压射压力,换算成流量 Q 和压力 P,得到 P = f(Q) 曲线,也可直接用压射单元厂家给出的性能曲线。要点是 Q_max(空压射流量)必须实测,不能照抄铭牌。

第二,模具需求线。内浇口处的压力损失近似与速度平方成正比,P_g = ρ·v_g²/(2Cd²),Cd 取 0.5–0.7;折算到冲头端(乘 A_p/A_g 及效率)后,在 PQ² 图上是一条过原点的抛物线。

第三,交点即工作点。判断窗口是否成立看三条:交点对应的内浇口速度是否落在目标区间;交点流量不超过 Q_max 的 70%–80%,留出压力余量,否则增压无法建立、速度波动大;交点压力不超过蓄能压力的 80%–90%。任一条不满足,先改内浇口截面积,再考虑换压射室或机台。

三、充填时间要回到实际约束上核算

交点确定后,用 t_f = V / Q_交点 反算实际充填时间,与第一步设定的目标比对。偏差超过 15%–20% 就应回头调整 A_g,不应单纯拉高冲头速度——拉速度会让需求线右移,工作点可能越过机台特性线的拐点,速度反而涨不上去。

还有两件事必须一起看:一是高速行程够不够,高速起点到充填终了所占的冲头行程要小于高速区间长度,否则最后一段会变成低速充填;二是内浇口厚度与速度的匹配,速度越高冲蚀越快,模具寿命和粘模风险要一并评估。

四、现场验证的三步

第一步空压射打曲线,确认机台侧无异常(蓄能压力、快排时间、增压建立时间)。第二步装模后按计算结果设定参数,打 3–5 模看充填形态:用短射(逐步缩短高速行程)观察最后充填位置是否与设计一致、有无提前凝固。第三步看铸件:冷隔、浇不足说明速度或时间偏保守;粘模、冲蚀、气孔集中在内浇口对面,则说明速度偏高或卷气。

把这三步测到的 Q、P 标回 PQ² 图存档,下次遇到同类件就能直接在图上判断,不必从头试。

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