典型镁合金的模具设计——AZ31B镁合金薄壁壳形件真空压铸模的设计

发布日期:[10-04-08 21:13:35] 浏览人次:[]

典型镁合金的模具设计——AZ31B镁合金薄壁壳形件真空压铸模的设计

范有发

利用模内直接抽真空的方法可以解决镁合金薄壁壳形件流程长、填充型腔困难的问题,同时可减少镁合金的氧化和内部气孔、提高压铸件致密度、减小变形和达到高的表面质量要求。分析了薄壁壳形件镁合金真空压铸模设计的要点,指出了模具浇注系统、排溢系统、冷却系统和推出机构等的设计与常规压铸模具设计之间存在的差别,确保真空压铸成型工艺能够顺利实现。

1 引言

镁合金薄壁件较好的成形方案是真空压铸,真空压铸成形有2种方法:①利用真空罩密封压铸模成形法;②模腔直接抽真空成形法。由于模腔直接真空法对装备要求较低,抽气量小且生产周期短,得到较多地应用。模腔直接抽真空压铸法的关键是真空压铸模的设计与制造。以笔记本电脑机壳为例,说明薄壁镁合金压铸件真空压铸模设计的要点,以供参考。

2 薄壁壳形件压铸工艺参数选择

图1所示压铸件材料为镁合金AZ31B,其化学成分为:2.50%一3, 50% Al、0.61%一1. 40% Zn、0.20%-1 . 0% Mn、Si À≤0. 10%、Fe ≤ 0,005 %、Cu≤0.05%, Ni0. 005%、总杂质 0.30%,密度为1. 8g/mm 3。压铸件最大轮廓尺寸为246mm x 200nvn,均匀壁厚为1. 26mm, 最小壁厚为0. 8mm,筋厚为0. 6mm,压铸件总质量约为75.38。依据压铸件的结构特点和要求,为增强镁合金液的充填能力、减少氧化、提高压铸件质量,采用模腔直接抽真空压铸法成形。基本工艺过程为:镁合金液注人压室,压射冲头密封注料口后开始抽真空,达到一定真空度后,关闭总排气槽,此时压射冲头转为快速压射,经保压、冷却、开模取件,完成一次真空压铸成形过程。成形工艺参数初选为:压射比压400MPa、压射速度0. 8m/s、合金的充填速度约35一40m/ s、充填时间取0.03S ,合金浇注温度660 一70090,模具温度取27090,涂料为聚乙烯煤油,精确工艺参数依据试模情况确定。压铸设备为卧式冷压室镁合金压铸机。

1. 1 模具总体结构方案

模具采用1模1件,分型面沿压铸件侧壁下边界呈阶梯面延伸至模外,以利于气体的流动。浇注中心与模具中心重合,镁合金液由压铸件窗体内侧进料,内浇口位置选在窗体上半部,多点进料,浇注系统与排溢系统的布局如图2所示。模具动、定模成型部分为整体镶块结构,材质选用DAC55,壁侧通孔采用整体斜导柱抽芯机构成型,推出机构选用推杆推 出,模架尺寸为540mm x 560mm x 400mm,图3为压铸模结构简图。

1.2 模具浇注系统与排溢系统的设计

浇注系统设计是压铸模设计中保证制品成形质量的关键,浇注系统设计的优劣取决于分流道的布局、内浇口位置的选择和内浇口断面尺寸的确定。

考虑压铸件为薄壁壳形件,金属液相对流程很长(最大流程达375mm,而均匀壁厚仅1. 26mm),充填较困难,因此,内浇口分布的区域应比常规壁厚压铸件宽得多(见图2),防止料流紊乱,产生明显的流痕。分浇道开设应尽可能开成流线形,料流末端留有较大容积,以便去除冷料。由于采用真空压铸,模腔内压力很低,内浇口断面积应相对取较大值,以减少金属液流动阻力,尽快充模,内浇口位置应根据压铸件结构形状按金属液充填规律确定。通常内浇口断面积可依下式计算。

真空压铸成型模内浇口的断面积可比理论计算所得数据大,内浇口的实际取值为123. 2㎡,约为计算值的3.5倍。如此大的差别主要有如下原因造成:①式(1)中未将溢流槽部分金属液计算在内;②增大内浇口尺寸可以加速真空型腔的填充,减小合金液流动阻力;③增大内浇口断面尺寸,可延长内浇口凝结时间、有利于补缩、减少冷却收缩变形。

排溢系统设计时,料流最后到达的各溢流槽应与主排气道相连,并与抽真空系统相连通,主排气道尺寸可比普通排气槽大许多,便于型腔空气的抽出。溢流槽

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