真空压铸模具设计方案探讨
葛晓宏 秦 耘 阎 • 爱米尼哥
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。
关键词:真空压铸 模具 排气方案 实例验证
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
- 几何形状,包括壁厚,流动路径,最后充型点,排气点等等
- 优化的模具温度
- 去边操作可行性
- 铸件质量要求,包括整体性和局部性的安全性,气密性,表面处理和机加要求等
- 充型时间
- 浇口速度
其中铸件净重,充型时间,浇口速度是模具设计的最基本计算数据。锌和铝铸件的充型时间请分别参考表一及表二。
表一:锌合金充型时间选择经验数据
铸件净重 |
壁厚 |
短流动路径 |
中流动路径 |
长流动路径 |
5克 |
小于1毫米 |
5 |
3 |
1 |
大于3毫米 |
8 |
4 |
3 | |
15克 |
小于1.1毫米 |
7 |
5 |
2 |
大于3毫米 |
9 |
7 |
5 | |
50克 |
小于1.2毫米 |
10 |
7 |
4 |
大于3.5毫米 |
14 |
10 |
7 | |
150克 |
小于1.2毫米 |
14 |
11 |
8 |
大于4毫米 |
17 |
14 |
11 | |
500克 |
小于1.3毫米 |
18 |
16 |
12 |
大于5毫米 |
26 |
21 |
16 | |
1000克 |
小于1.5毫米 |
22 |
20 |
15 |
大于6毫米 |
32 |
26 |
20 |
表二:铝合金充型时间选择经验数据
铸件净重 |
壁厚 |
短流动路径 |
中流动路径 |
长流动路径 |
30克 |
小于1.1毫米 |
6 |
4 |
2 |
大于3毫米 |
10 |
8 |
5 | |
100克 |
小于1.2毫米 |
10 |
8 |
6 |
大于3.5毫米 |
17 |
13 |
9 | |
500克 |
小于1.4毫米 |
24 |
19 |
12 |
大于4毫米 |
38 |
28 |
21 | |
1000克 |
小于1.6毫米 |
34 |
29 |
22 |
大于4.5毫米 |
50 |
37 |
30 | |
3000克 |
小于2毫米 |
58 |
50 |
38 |
大于5毫米 |
75 |
65 |
53 | |
9000克 |
小于2.5毫米 |
94 |
85 |
65 |
大于7毫米 |
150 |
110 |
92 |