中國壓鑄雜志
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一肖中特免费公开选料白小姐:雙系統高真空壓鑄技術應用

作者:admin 來源:原創 發表時間:2018-07-18
 
文:海望真空高級顧問 秦耘;應用工程師 高天陽
 
以鋁代鋼的汽車壓鑄結構件產品對強度等機械性能的綜合的要求,決定了結構件產品內部質量從材質、熔煉、保溫、模具溫控、噴涂、排氣等一系列額外要求的提高,以確保T6或T7處理的順利進行。對真空工藝也不局限于以往的型腔排氣,而普遍采用的是熔杯加型腔的接力排氣。
 
 
一、 為什么要采用雙系統高真空排氣
眾所周知,對于冷室壓鑄真空排氣,要排出的氣體由三部分組成:真空機主閥至模具過濾器間的真空管線容積;模具型腔容積;冷室熔杯空置容積。其中真空管線由于截面積足夠大(通常=>DN25),在真空管線足夠短的情況下,對最后排氣效果的影響可以不計。這樣排氣時,型腔容積和熔杯空置容積(100%-充填率)需要考慮。對于絕大多數的情況下,鋁合金的壓鑄充填率要小于50%,換句話說熔杯含氣會大于型腔含氣。排氣點的選擇對由熔杯和型腔所形成的封閉空間內的氣流走向和相對壓差的行程帶來一定的影響。
 
1.1先來看在只有模具型腔排氣時的情況,見圖一,熔杯內的氣體將最后被排除,或者說,熔杯內的氣壓會大于型腔氣壓,這樣對于壓射低速階段鋁液在初始真空排氣下的流動會產生裹氣的可能性非常大,裹氣后的氣體是無法通過真空或自然方式排出的。這是傳統壓鑄型腔真空排氣的一個弱點。
 
 

 
1.2如果僅在熔杯排氣呢?此方法可以在真空排氣開始的初期,形成熔杯內的低壓,減少熔杯內裹氣可能,但由于熔杯上的排氣點受限于壓射沖頭行程中熔杯內鋁液的高度,或液面與排氣點距離,該方式不可能達成完整的低速排氣,見圖二。該方法的實用性很低,沒有推廣性,在此處提出只是作為一種情況對比。
 

 
1.3傳統單系統的熔杯和型腔接力排氣如何?見圖三,第一種用法為接力排氣,熔杯排氣先行,熔杯排氣結束后型腔排氣繼續進行至真空排氣結束;也有采用熔杯與型腔同時真空排氣開始,熔杯先行結束,型腔至真空排氣結束。無論如何應該注意到:該方式在真空排氣開始初期大大降低了熔杯的氣壓,即熔杯與型腔的正壓差,對于解決熔杯裹氣有很大幫助;后續的型腔真空排氣在真空罐內壓力上升的情況進行,總的最終效果該與單系統型腔真空排氣接近。
 
 
1.4 雙獨立真空系統排氣。見圖四,與上一種真空排氣方式不同在于熔杯與型腔的排氣是由兩個獨立系統分別完成的。 最大程度上保證了型腔接力排氣時,熔杯系統的真空罐壓力為最低,已達到最終的排氣的最佳效果。
 

 
二、 高真空系統的構成要求
2.1最終壓力實現50毫巴及以下的真空度目標
 
2.2 采用雙系統熔杯型腔接力排氣:將密封容腔內的氣體在壓射周期內接力排除。熔杯先行排氣,避免了壓射低速時真空排氣造成的裹氣現象;雙系統的應用最大程度上降低了型腔的最終氣壓,進而降低壓鑄件的氣孔率,實現高真空壓鑄下的高品質生產。要注意的是,熔杯真空阻滯功能的采用,會進一步穩定低速壓射的鋁液流動穩定。
 
2.3 采用主動式大口徑型腔排氣閥,氣動閥或液壓閥:大口徑熔杯排氣,提高了有限周期排氣時間內整體的排氣效率。由于閥芯關閉為氣動或液壓力主動進行,不受真空閥與型腔比例的嚴格匹配限制。同等真空閥,氣動閥可以達到兩倍以上被動式機械閥的排氣面積;而液壓閥可以達到3~5倍以上。在每個壓射周期內,即時進行精準真空開始和結束,具有高重復性。
 
2.4模具上合理的排氣通道及排氣點設置:所選擇的排氣元件,如氣動閥或液壓閥為通道瓶頸;多閥的設置增加了排氣的靈活性和排氣通道的簡潔性。
 
2.5 形成最為周全的密封系統:分型面密封、熔杯沖頭密封、頂針密封和滑塊密封;也可將頂針部分從動模板后側封閉,單獨一個型腔通道排氣。
 
2.6 適量的噴涂和沖頭潤滑;尤其避免用噴涂液代替模具冷卻。
 
2.7 當然以上的最基礎的因素在于良好的鋁液質量控制、精密的模具設計和加工和良好狀態的壓鑄機等就不在此處絮談。手動型腔測泄漏功能,甄別了模具自身問題所帶的真空排氣效率不佳問題所在。

 
三、 高真空系統應用實例
 
3.1 項目概況
? 產品:殼體
? 材料:鋁合金
? 重量(產品+澆道+料餅+渣包+排氣道):28.3公斤
? 設備構成:3500噸壓鑄機,
? 真空系統:HV10001000-160SHR-5高真空系統
? 其它主要周邊設備:保溫爐、模溫機、點冷機等
 
3.2 排氣方式:熔杯排氣+兩個型腔液壓閥排氣+兩個型腔排氣板輔助排氣,共五通道設置;液壓源自壓鑄機系統。
 
 
 
 
3.3 工藝數據:
? 熔杯直徑:190毫米
? 熔杯口長:130毫米
? 熔杯排氣口中心位置:390毫米
? 熔杯排氣口直徑:16毫米
? 總行程:1330毫米
? 填充率:30%
? 充型點:895mm
? 料餅厚度:40毫米
? 低速:0.15米/秒
? 高速:2.5米/秒
? 液壓閥排氣面積:2X300=600毫米2
? 排氣板排氣面積:2X60=120毫米2
 
 
3.3 真空數據:
? 熔杯真空開始:130毫米
? 熔杯真空結束:380毫米
? 型腔真空開始:400毫米
? 型腔真空結束:800毫米
? 熔杯有效排氣時間:1667毫秒
? 型腔液壓閥有效排氣時間:2667毫秒
? 型腔排氣板有效排氣時間:3458毫秒
? 預留真空閥關閉響應時間:633毫秒
? 真空閥實際關閉響應時間200毫秒
? 熔杯排氣結束真空度: 130毫巴
? 型腔液壓閥排氣結束真空度: 50毫巴
? 型腔排氣板排氣結束真空度: 50毫巴
 

 
 
 
 
 
3.4. 壓鑄機與真空機通訊
壓鑄機為主機:西門子的公共機PC
真空機為從機:西門子1500PLC
方式:網絡通訊Profinet
內容:每周期即時真空度,包括熔杯A、型腔B、C、D和E通道;真空機輸入信號和輸出信號
 
 
四、 其它方案討論
4.1 集中式真空系統的高真空應用
由于集中式真空系統系統壓力穩定,采用熔杯和型腔接力排氣與雙系統獨立排氣差別不大,主要是看當初設計集中系統時是否考慮到了有高真空的應用;也有用戶將集中系統作為熔杯排氣,另外用一臺單系統真空機抽型腔也取得很好效果。但臺數少于5臺壓鑄機,對于集中真空系統的經濟性是不夠的。
 
4.2 排氣板的輔助作用
排氣板作為大口徑液壓閥排氣的輔助手段,實現了全過程排氣的目的,為液壓閥在結構件的應用提供廣泛的選擇機會。由于液壓閥與排氣板的控制要求不同,比如液壓閥要測斷頭,而排氣板要測表面污染,在此建議應采用獨立通道分別控制液壓閥和排氣板。
 
4.3 單系統真空機用于熔杯和型腔接力排氣
這里不包含集中式的真空系統,是指獨立單系統,即一套真空罐和真空泵??梢愿納迫郾牌跏冀錐蔚墓魘?,但總的真空效果要遜于雙系統真空排氣方式。
 
4.4 雙系統同時抽的可行性
效果介于同等能力的單系統真空接力抽和雙系統真空接力抽之間。建議盡量采用接力形式雙系統真空排氣,為了提高響應,可以將型腔排氣的開始點稍提前熔杯結束前至5~10毫米。
 
五. 小結
液壓閥結合排氣板的雙系統高真空排氣是提高結構件真空壓鑄效率的有效手段,開啟了了大口徑液壓閥全過程排氣的工藝的先河,必將帶來越來越廣泛的推廣和應用。在鋁合金壓鑄成型行業中,對產品氣孔率的要求取決于產品本身用途的要求。對于對氣孔率限制有更高要求的汽車壓鑄結構件,含氣量是至關重要的的產品質量衡量標準,是單系統真空裝置的傳統型腔排氣難以完成的工作。采用最有效和最經濟的方式來實現高質量的壓鑄件生產,永遠是我們追求的目標。
 
 
 
 
 
 
 
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