真空压铸模具
真空压铸模具
真空压铸模具
真空压铸模具的设计取决于产品结构、质量等要求,需考虑的因素与传统被动排气模具是一致的。真空压铸模具的型腔抽真空时,模具分型面不需要增加密封圈,但要求模具表面平整,无飞料!所有内部排气通道都要求汇合于排气元件接口处,除了与排气元件相连的接口外,不容许出现任何其它排气口。同时,真空元件的排气点一定要设置在定模块上,否则会造成排气胶管拖动而过早损坏!如对传统排气模具进行真空模具的改造,除以上要求外,一定要将通往模具外的其它排气槽全部封死。
摘要 :在当今的工业产品中,越来越多的有色金属零件采用了压铸工艺,使得压铸工业呈现出更加广阔的发展前途;同时产品结构更复杂,成品率也要求更高,这无疑对传统的压铸工艺提出了更为严峻的挑战。其中,影响铸件的机械性能,表面质量和气密性等最重要的因素——与气孔有关的缺陷,是最难解决的。
采用真空压铸工艺后,问题转化为压铸模具浇道及排气方案的设计。结合生产示例,探讨交流真空压铸模具设计过程及关键点。 引言
与砂型和重力铸造相比,传统压铸件的微观结构不尽人意,主要原因是高速金属流在浇口处的喷射,要比金属缓慢喂入砂型或金属模腔更容易接触型腔内的空气和烟气。真空压铸工艺的重点是尽量减少这种气液接触,因此将型腔内气体有效的排出是真空压铸模具设计的关键。
对于压铸模具,传统排气设计与真空排气设计并无本质区别。只是排气的方式上前者为被动排气,利用金属流动将气体排出,即所谓的正压压射;后者为主动排气,即由采用真空装置,随压射的进行将型腔内的气体抽出,也称为负压压射。就排气效果而言,相差甚远,正确的真空排气应用将会极大降低型腔内的气体含量,从而有效地提高产品的质量。本文将就真空模具方案设计所涉及的一些内容展开讨论,重点是排气方案设计。
1 真空压铸模具设计基础
了解和掌握产品和铸件方面的知识越多,真空模具设计方案越准确。首先要进行的是模具型腔布置,包括确定分型面、模穴数量和布置方式;其次要考虑的是可能的充型位置和方向等。其中最重要是浇口设计。为了确定正确的浇口面积,以下因素必须要先行考虑: - 铸件大小
表三:锌合金浇口速度选择经验数据
现在根据铸件
的几何形状来分配浇口:确定充型流动方向和流量分配,由此可确定浇口的位置,导流方向,厚度及长度。本例中,浇口分为10段(最左边两个合为一个),每段面积都为51.8毫米2,厚度为2.8毫米,宽度为18.5毫米,见图2。
浇口设置完毕后,进行浇道方案设计。需要考虑以下问题:怎样使得从浇道进入到浇口的热金属流无紊乱?其优化的截面积是多少?其最佳的几何形状是什么?
浇道的设计,其截面积应该是从压室开始朝着浇口方向逐步递减,最实用和简捷的方法是在浇道截面积上
使用厚度系数来确定。一般说来,对于厚壁件,系数为1.8至2.2;中等厚度件为1.5至1.8;薄壁件为1.3至1.6。本案例选择了1.75作为中间优化系数,从压室至浇口间,以1.9开始,1.5结束。见图3。
从能量损失方面考虑,浇道的最佳几何形状应是圆形,考虑到便于加工等原因,常采用其近似的梯形来代替,见图4。
2 排气方案设计
3.2. 排气元件安装
排气元件最佳安装位置是在模框内,如果安装在模框外,其背面与模板之间需增加支撑块,以防止压射时排气元件涨开;同时尽量靠近铸件排气接口。至于放在上面还是侧面,不影响排气效果。本例中图6,排气冷却块设计在上模框内。
3.3 排气接口的设置原则
铸件金属液最后充型处和重要控制点都应设置排气接口,接口的截面积总和至少要等于相应的排气元件的面积和。本例中中型冷却块的排气面积为64平方毫米,而排气接口面积总和为72平方毫米。
3.4 排气通道的设置
设排气元件的接口处为100%,以下的分支总和至少按1.1倍递增。见图6。排气通道的脱模斜度为12-15度。如果按15度考虑,采用中型真空冷却块SCS60,其尺寸分配为: 1)12×6;2)9×6.6;3)7.6×5;4)7×4;5)6×3.6;6)5×3;7)4×3
本例的真空排气设计方案见图7。有关排气元件的详细安装尺寸,请参见瑞士方达瑞公司提供的相关型号
设计手册。
4 应用示例
图8展示的是平板铸件真空压铸模具浇注系统及排气方案的设计要点。左半部展示的是标准的真空压铸排气接口及通道的设计图,右半部展示的是带集渣包的真空压铸排气通道的设计图。
图9展示的是一铸件真空压铸设计错误的浇注系统和排气通道设计,应按细线条标明的位置及要求做修改,才能保证真空压铸的效果。
图10和图11展示的是典型的圆筒形压铸件,采用双冷却块的浇注系统及排气方案设计。
5 结论
真空压铸模具的设计取决于产品结构、质量等要求,需考虑的因素与传统被动排气模具是一致的。真空压铸模具的型腔抽真空时,模具分型面不需要增加密封圈,但要求模具表面平整,无飞料!所有内部排气通道都要求汇合于排气元件接口处,除了与排气元件相连的接口外,不容许出现任何其它排气口。同时,真空元件的排气点一定要设置在定模块上,否则会造成排气胶管拖动而过早损坏!如对传统排气模具进行真空模具的改造,除以上要求外,一定要将通往模具外的其它排气槽全部封死。 一般来讲,采用与铸件重量匹配的单个排气元件最经济;但由于受到铸件形状的限制,或排气通道过长的影响,换成两个低一级的排气元件,效果更佳!严格来说,即使在排气面积一样的情况下,设计合理的冷却块排气,其效率仅为机械式真空阀的60%左右。但从一次性投资成本以及维护成本上考量,冷却块比机械阀占优。
瑞士方达瑞真空系统设计应用范围较宽:可用于设计新模,或旧模改造;可用于铝,锌,镁合金等有色金属生产;可用于冷室和热室压铸机;可用于有自动化数据控制要求的压铸工艺中。对于特殊的应用,如低压、低速压铸等,作适当的调整后也可采用。
总之,真空压铸生产是一个影响因素众多,彼此干涉交错而非常复杂的工艺。真空压铸模具的设计,既有一定规律可循,也要具体问题具体分析,灵活掌握。要做到基本数据、信息收集全面,分析透彻,尽可能充分考虑所有的外部条件。确保设计优质的模具,才能生产高质量压铸件