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鋅合金真空壓鑄如何突破!

發(fā)布日期:2021-10-16 內(nèi)容來源于:http://www.qinyuanjingshui.com/

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鋅合金壓鑄件,鋁合金壓鑄件,鋅合金門窗五金壓鑄件

鋅合金壓鑄是應(yīng)用面很廣的工藝。由于其熔點(diǎn)低,流動性好,而且尺寸精度穩(wěn)定,加上后處理如表面拋光和電鍍?nèi)菀?,機(jī)械性能高等優(yōu)異特點(diǎn),非常適合做小型電子配件、建筑五金件、衛(wèi)浴、汽車零配件、成衣皮箱配件、高級裝飾件等。在歐洲,特別是高級品牌的鋅合金產(chǎn)品,表面質(zhì)量要求越來越高,很多都需要粉末噴涂、PVD鍍膜、光鉻電鍍這類表面處理。這些工序需要鑄件做精致的表面拋光和烘烤處理。而只要鑄件含有少量氣孔,都會造成產(chǎn)品表面缺陷。要進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量,鋅合金壓鑄件必須解決這些氣孔問題。


鋅熱室壓鑄的生產(chǎn)問題


       鋅壓鑄件以中小件為主,鋅合金壓鑄件有表面要求的產(chǎn)品經(jīng)常需要高質(zhì)量的拋光。為了避免瑕疵,進(jìn)澆口盡量設(shè)計得很薄。同時表面質(zhì)量高的鑄件要求很短的充型時間,這樣就導(dǎo)致澆口速度過高,造成模具沖刷。澆口小而充型速度高,也令排氣困難,加深卷氣問題。


       熱室機(jī)的生產(chǎn)效率雖然高,但是機(jī)器動力比冷室機(jī)小。如果要提供高充型速度,要提早啟動快壓射,這也增加了卷氣空間。還有,熱室機(jī)的鋅液要流經(jīng)射料筒和射嘴。如果這些位置的溫度控制不好,導(dǎo)致冷咀和堵塞,對壓力損耗很大,就很難達(dá)到短充型時間的要求了。



        一直以來真空壓鑄已經(jīng)普遍應(yīng)用在鋁合金壓鑄。由于鋅壓鑄經(jīng)常面對排氣不足而導(dǎo)致鑄件內(nèi)部卷氣過多,如何增加排氣量是個重要課題。如果能成功應(yīng)用真空壓鑄于鋅熱室工藝,對降低鑄件含氣量會有很大的效益。


鋅真空壓鑄為何不普遍


       不過,要成功應(yīng)用鋅合金真空壓鑄,必須解決幾個較難處理的問題:首先是要把真空閥安裝在小型模具上。鋅合金壓鑄以中小件為主,最常用的是20-180T。要在有限的機(jī)板空間把真空閥或搓衣板放置在復(fù)雜的模具上,會有困難。如果為了裝上真空閥而使用較大的壓鑄機(jī),鋅合金壓鑄件除了增加了生產(chǎn)成本外,增加了總排氣量也令真空壓鑄的應(yīng)用得不償失。


       其次是模具密封問題。鋅合金模具價值偏低,對尺寸精度的控制不高。好像在合模面、滑塊的漏氣。不用真空時模具要靠頂針位置來排氣,而真空模具剛好相反,需要在頂針位置減少漏氣,造成改裝為真空壓鑄的模具,本來用作排氣的地方變成了進(jìn)氣,不應(yīng)有氣孔的地方出現(xiàn)卷氣,效果適得其反。


       鋅合金鑄件表面光潔度要求高,因此充型時間很短,需要的澆口速度高。同時由于機(jī)器需要時間加速,要提早作二速切換,導(dǎo)致抽氣時間不足。如果抽氣時間短而排氣面積又不夠的情況下,真空壓鑄的效果不會好。


       除了澆口速度高會沖刷模具外,真空壓鑄也容易產(chǎn)生氣穴。壓鑄過程中金屬前沿和空氣混雜在一起,金屬滴液在負(fù)壓狀態(tài)下容易氣化,氣化的金屬會受擠壓爆破而產(chǎn)生沖擊波,會對模具造成極大的傷害,沖擊成麻點(diǎn)。這些麻點(diǎn)可以打幾百模就出現(xiàn),嚴(yán)重影響模具壽命。         真空壓鑄會強(qiáng)化噴濺。在正常的壓鑄下,在充型過程中會產(chǎn)生背壓,充型越后期,型腔內(nèi)的背壓越大,幫助抑制噴濺。在真空壓鑄下,背壓很小,令金屬前沿的噴濺嚴(yán)重。噴濺有機(jī)會令金屬滴液過早接觸模具冷面而快速凝固。不同的凝固速度令鑄件表面的晶體結(jié)構(gòu)有差異,這種差異令鑄件表面出現(xiàn)不同的色澤,表面拋光也無法磨去,對后期的表面處理如電鍍造成困擾。 




      此外,真空壓鑄需要對真空閥進(jìn)行定期的維護(hù)保養(yǎng)。如果工藝設(shè)置不適當(dāng),真空閥還容易堵塞,生產(chǎn)不能順暢,效率降低,成本大幅提高。


    FondVacuum真空系統(tǒng)


      面向鋅合金真空壓鑄的這些難點(diǎn),意大利的Fondvacuum真空壓鑄系統(tǒng)對鋅合金真空壓鑄提供完整的方案。他們已為數(shù)十家歐洲客戶提供了真空壓鑄方案。大部分都是表面要求極高的鋅合金件。


      FondVacuum(FV)真空壓鑄閥的工作原理是靠進(jìn)入閥體的金屬液沖擊力觸動開關(guān)銷,利用杠桿把真空閥關(guān)閉,因此整個充型過程都在抽氣的。有別于其他類型如真空搓衣板和時間控制閥,真空搓衣板需要很大的空間和投影面積,才能達(dá)到真空機(jī)械閥的抽氣面積和效果。而時間控制閥需要在二速切換前就要把閥門關(guān)閉,這樣在停止抽氣后,空氣會從模具的空隙進(jìn)入型腔,導(dǎo)致氣壓回升,影響效果。            



       FV閥的特點(diǎn)首先是閥體的大小。它最小的閥體面積只有47x53mm,是市面上最小的機(jī)械真空閥,能裝在20T壓鑄機(jī)的模具上。閥體面積較大的也只有63x76mm,因此很適合裝在小型模具上。


       其次是抽氣時間不足的問題。它的控制系統(tǒng)有提前抽真空的功能,由于控制信號的延遲,令原來就很短的一速抽氣時間更加不足。提前抽真空能幫助延長抽氣時間,對提升真空度有很大的好處。


       另外就是噴濺和氣穴的問題??刂葡到y(tǒng)有預(yù)真空的設(shè)置。獨(dú)立調(diào)節(jié)每條真空通道的抽氣曲線的變化,需要情況下緩和快速降壓。          



       還有是保養(yǎng)維護(hù)的考慮。FV閥內(nèi)置獨(dú)有的潤滑系統(tǒng),每一模都對滑動銷進(jìn)行潤滑,除了保證動作順暢外,也防止生銹腐蝕。特殊的FV過濾器設(shè)計,方便快速清理和容易保養(yǎng)。分型面有防粘涂層,無需經(jīng)常清理。閥體的部件公差是微米級,使閥在工作時不易受污染。


其他特點(diǎn)


       FondVacuum真空壓鑄系統(tǒng)是高科技的產(chǎn)品。除了以上特點(diǎn)外,鋅合金壓鑄件閥體的關(guān)鍵部件由不同特殊鋼材加工,經(jīng)過特殊的表面處理,能經(jīng)耐強(qiáng)大的金屬液沖擊。內(nèi)置的彈簧補(bǔ)償器,可以補(bǔ)償模具變形時的兩側(cè)吻合密封??刂破魇褂梦鏖T子電腦和Profinet界面,專用的工業(yè)電腦軟件,控制所有真空參數(shù),包括每條管道的真空度測量、預(yù)真空控制,來做預(yù)真空和真空度的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。


       FV真空閥的另一特點(diǎn)是能測量每一模的型腔真空度。由于傳感器測量點(diǎn)和開關(guān)銷相通,因此能準(zhǔn)確檢測充型過程的真空度變化,并顯示真空度曲線,用作質(zhì)量控制的依據(jù)。軟件的另一特色是真空工藝參數(shù)統(tǒng)計;如真空度和抽氣時間的工藝控制統(tǒng)計,方便作為記錄和趨勢變化診斷。


排氣面積建議和設(shè)計


       除了之前談過的工藝設(shè)置和模具密封性外,要做好真空壓鑄,還需要準(zhǔn)確的流道計算、模具設(shè)計、正確的排氣道放置,和充型模擬。意大利的CASTLE模流分析軟件在這方面提供很好的輔助。在模具設(shè)計的初期,軟件模塊CASTLE-MIND能計算壓鑄機(jī)和模具澆道設(shè)計的配合是否合適,并提出一系列建議,達(dá)至優(yōu)化的效果。在排氣效率的評估方面,可以選擇不同的真空或排氣方式如機(jī)械閥、搓衣板和一般排氣道,又能顯示不同排氣面積在真空和沒有真空下的分別。在輸入真空參數(shù)如真空度、排氣種類、抽氣時間等條件,評估使用真空壓鑄的效益。


       利用CASTLE-MIND的計算顯示,鋅真空壓鑄的抽氣時間如果很短,那在排氣面積太小的情況下,會出現(xiàn)困氣量比自然排氣更差的情況。需要增加排面積或抽氣時間來提升效果。  圖片


      在設(shè)計流道的階段,CASTLE-RUN則提供非??焖俚哪M計算,判斷流道會出現(xiàn)的紊流和卷氣位置。同時評估整個流道的速度變化,以避免速度出現(xiàn)局部過高或過低。


      最后是充型模擬。CASTLE-BODY使用獨(dú)特的兩相流體模擬計算,即金屬液和空氣一起流動,空氣同時從排氣口離開型腔。在模擬計算中,金屬液和空氣沒有明顯的分界而是混雜在一起,因此金屬前沿呈噴濺狀態(tài)。由于考慮了空氣背壓和排氣變化的影響,這樣的計算對充型和預(yù)測氣孔的分布有很高的準(zhǔn)確度。特別是微氣孔;一般的軟件需要把網(wǎng)格打得很細(xì)密才能偵測到微氣孔的位置。而在CASTLE軟件,由于每個網(wǎng)格都含有空氣和金屬,只需設(shè)置含氣率百分比,也可以找到真空壓鑄下的微氣孔位置。   



真空排氣道的設(shè)計


       排氣道的設(shè)計非常重要。它會影響抽氣閥的關(guān)閉。由于關(guān)閉口需要鋅液足夠的動能,如果前沿的鋅液呈現(xiàn)離散,不能推動頂桿把閥門關(guān)閉,繼續(xù)向前的離散滴液會進(jìn)入真空管道,造成堵塞。 因此在設(shè)計排氣道時,要盡量拉長行程,和制造剎車效果,這樣才能累積足夠金屬動能而又避免滴液過早前進(jìn),堵塞真空管道。     


  總結(jié)


      由于鋅合金壓鑄的各種特點(diǎn),使用真空壓鑄不太容易,也不一定合適。但對于表面質(zhì)量或內(nèi)部致密性要求極高的產(chǎn)品,真空壓鑄可以提高成品率。FondVacuum是專用于熱室機(jī)的真空壓鑄系統(tǒng),能針對小澆口而充型時間很短的問題提供方案,對小型鋅合金外觀件特別有效。當(dāng)然,這需要良好的流道和排氣道設(shè)計、機(jī)器和周邊設(shè)備,工藝參數(shù)的配合,才能達(dá)到最佳的效果。     


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