真空壓鑄資料.

1、一、前言壓鑄作為有色金屬鑄造業(yè)的一種革命，大大的提高了鑄件生產(chǎn)的生產(chǎn)率，成型率，降低 了生產(chǎn)成本，也為鑄件在各行各業(yè)的應(yīng)用奠定廣泛的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在，即使那些對壓鑄一無所知的 人們也無時無刻不在日常生活中得益于壓鑄技術(shù)的應(yīng)用。然而，壓鑄工藝從它的誕生起就帶有嚴(yán)重的先天不足-型腔內(nèi)的氣體影響。與傳統(tǒng)的砂型或金屬固定模重力鑄造相比，壓鑄在澆口的高速噴射比重力自然流入的高溫液態(tài)金屬有著更 好的充型效果，但也正是由于高溫高壓高速的金屬噴射，使金屬與型腔內(nèi)的空氣和熱金屬與型 腔內(nèi)殘留潤滑劑所產(chǎn)生的煙氣有更大可能的結(jié)合。因此，傳統(tǒng)壓鑄件的金屬結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如砂型 或固定金屬模的鑄造件是一個不爭的事實。為改善壓鑄的這

2、種致命缺陷，業(yè)內(nèi)人士早在大半個世紀(jì)前開始就對其工藝進(jìn)行了不斷的 改進(jìn)，諸如在模具上開排氣槽，盡量采用小壓室的壓射，低速壓射，以及現(xiàn)代壓鑄機采用的多 段多速壓射技術(shù)。但真正堪稱革命性的改革是1956年瑞士方達(dá)瑞第一次將真空技術(shù)引用到壓鑄生產(chǎn)工藝中。成立于 1942年的瑞士方達(dá)瑞起先也是一個壓鑄工廠，隨著成功的將真空應(yīng)用 到壓鑄工藝中，方達(dá)瑞逐漸將研究和發(fā)展方向完全轉(zhuǎn)移到壓鑄真空應(yīng)用當(dāng)中來，歷經(jīng)60余年的不斷發(fā)展和完善，使方達(dá)瑞的真空技術(shù)和應(yīng)用日臻完善。作為這個行業(yè)的先驅(qū)和領(lǐng)航者，方 達(dá)瑞始終走在壓鑄真空技術(shù)和應(yīng)用的最前端。 I圖：鼻代方通鼻事兌二、為什么要在壓鑄工藝中使用真空技術(shù)在壓鑄時存在于行

3、腔中的氣體由空氣和壓射時產(chǎn)生的煙氣組成。我們來看看無排氣傳統(tǒng) 壓鑄和采用方達(dá)瑞真空系統(tǒng)的型腔內(nèi)氣體壓力圖。在傳統(tǒng)壓鑄中，由於在注流口處的噴射效應(yīng)，50哌IJ 90%勺金屬熔液將與型腔內(nèi)的空氣和煙氣充分接觸，氣壓在最后充型點將達(dá)到3000毫巴以上至4000毫巴；在真空壓鑄中，最后的氣壓只有幾百至100毫巴以下，只有極少的空氣和煙氣與金屬接觸。滯留在型腔內(nèi)的空氣和煙 氣越多，就越難形成無缺陷的金屬結(jié)構(gòu)鑄件。所以排氣就成為決定壓鑄件質(zhì)量的重要因素。這 就不難理解真空排氣對壓鑄工藝的重要之處了。有些人認(rèn)為真空作為一種有效的排氣手段是可以由其它方式替代的，諸如多段壓射，模具上開排氣槽或采用冷卻塊集中排氣

4、等等。果真如此嗎？很多壓鑄機廠商的許諾-他們的壓鑄機本身就可以根本解決排氣問題，比如多段多速可調(diào)節(jié)壓射系統(tǒng)應(yīng)用。不可否認(rèn)的是，多段 多速壓射將解決一些在壓室內(nèi)由于金屬流動所產(chǎn)生的裹氣問題，剩下的即是寄希望于理想的金 屬流動將氣體由內(nèi)向外全部排除出型腔。但事實上，壓射的噴射效應(yīng)不可能在瞬間轉(zhuǎn)化成理想 的金屬流動，無法保證金屬流動于氣體之后，推動氣體排除型腔。氣體與金屬的充分結(jié)合也無可避免，型腔內(nèi)的氣壓上升也是事實。用新壓鑄機解決不了排氣問題，最后聯(lián)手與方達(dá)瑞合作 采用真空排氣的情況，在歐洲和亞洲客戶中屢見不鮮。印度市場的進(jìn)入就是方達(dá)瑞與布勒(Buhler )合作，通過幫助 Sundaram Cl

5、ayton 解決Voko的汽車備件氣孔率問題而實現(xiàn)的。傳統(tǒng)的積渣包和排氣槽設(shè)計-被動排氣的過程就是金屬與氣體緊密接觸的過程，隨著排 氣的進(jìn)行，型腔內(nèi)的氣體壓力會逐漸增高，更加大了氣孔的形成的可能。部分氣體能從氣槽中 排出，說明型腔內(nèi)的氣壓大于大氣壓力，而最后充型點的壓力將是最終型腔氣壓的極限點。另 外眾所周知的問題是，被動排氣還極可能會造成金屬飛料，降低壓射效率，污染環(huán)境并帶來安 全隱患。蒸鼻堂睢”下望有同戟，L厘* Y *也由加1 U-XEV 疊無真空被動排氣冷卻塊-由于最頂端的間隙通常設(shè)計成0.2毫米，以增大金屬冷凝的機會，盡管底部被設(shè)計為 0.8毫米或更大，這個最窄處截面也就成為排氣的“

6、瓶頸口”，所以該 形式排氣能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 預(yù)想中的情況。另外波浪板型的設(shè)計中，忽略金屬和氣體流動特性的組合優(yōu)化，也會給排氣和 金屬冷凝帶來困難，金屬充不滿或飛料就難以避免。更有由此帶來的投影面積增大的問題。在這里要說明的是，被動排氣的種種形式確實能多多少少排出部分型腔氣體，但并未從根本上解決排氣問題，因為此時的型腔氣壓會是大于大氣壓的“正壓”，與真空壓鑄的小于大 氣壓的“負(fù)壓”相比，效果是差別很大的。三、何時需要采用真空排氣采不采用真空排氣，完全取決于對鑄件質(zhì)量要求的程度。對于那些低端產(chǎn)品而言，由于利潤低薄，質(zhì)量要求不高，真空排氣帶來的益處并不彰顯；而對于其它高端產(chǎn)品而言，1%勺成品率的提高就可

7、能帶來豐厚的回報，就能在極短時間內(nèi)收回真空系統(tǒng)的投資，創(chuàng)造更大的效益。以德國寶馬6缸發(fā)動機缸體為例，1%成品率的增加意味著每天多15萬人民幣的收益，所以其壓鑄生產(chǎn)100麻用真空工藝。*)|甘小的等用罐將料至麻氣面礴傅，相玉一事過外陰福桂章文學(xué)信 tocr-nicaior OiBn 忙1Ml旬片在下列情況下，廠商應(yīng)考慮采取真空技術(shù)以提高壓鑄質(zhì)量： 型腔充注不完全 在下道工序出現(xiàn)空氣和氣體氣孔率 氣孔率造成抗拉強度減弱 鑄件內(nèi)部組織松弛，氣密性差 焊接性差或無法焊接在噴塑或電鍍或涂粉等工藝彳麥鑄件表面出現(xiàn)氣泡充型不好是因為殘留在型腔內(nèi)的氣體占據(jù)了充型空間，產(chǎn)生表面缺陷；當(dāng)在下道工序， 如加工或打磨

8、時暴露出表層下的氣孔時，將造成二次廢品率；氣孔還會造成金屬結(jié)構(gòu)不密實， 鑄件強度達(dá)不到要求；由氣孔率產(chǎn)生的氣密性問題將會帶來內(nèi)部氣體或液體的泄漏；焊接處如 果有氣孔將使焊接失效；鑄件表層的氣孔還將使噴塑或電鍍或涂粉脫層。5uversity of Leo ben (Au stria)*HuhCh tohM1fc&VnMl|FJM電曬”IMill14M此4|IWhiW-l/tJliEMQd二WJt*U1ttfiriiUL1IimAHUJH&F7M7JZIOJfiIfMi&MJIWFRrtMillBi .*UD*UIIMiwrWurm的成744J*uoEW IXJUMftmnn “占安OH UIMm

9、BH1*HJJ黯3.jjaj四、真空系統(tǒng)的選擇眾所周知的真空系統(tǒng)是由真空機和排氣元件組成。壓鑄真空發(fā)展時至今日，所謂的真空 系統(tǒng)林林總總，技術(shù)訣竅各具所長，投資成本也相差很大，但壓鑄商真正所關(guān)心的哪種技術(shù)更 適合于自己的壓鑄工藝，哪種系統(tǒng)能產(chǎn)生更大的效益，一句話性價比高的才是最終的選擇。從真空機來講，大致分為三類:1、由繼電器和手動開關(guān)控制真空機，多為國產(chǎn)真空泵。價格低廉，操作簡單，可由計時 器關(guān)閉真空，但不具備工藝參數(shù)控制要求，用于低端質(zhì)量要求產(chǎn)品排氣，與冷卻塊匹配，無兼 容性。2、由PLC控制，國產(chǎn)真空泵或進(jìn)口真空泵?？膳c單芯閥或冷卻塊匹配，由于排氣元件的 限制，無法測量真實的型腔真空度，

10、由計時器或行程開關(guān)信號關(guān)閉真空，無法控制純機械真空 閥。3、由PLC加觸摸屏控制，參數(shù)控制，故障顯示，即時型腔真空度曲線和真空值顯示，工 藝菜單存儲，多語言界面；可兼容機械閥，時間/路徑控制的單芯閥以及冷卻塊。進(jìn)口真空泵及所有控制元件。從真空排氣元件分，為對應(yīng)的以下三類：1、冷卻塊2、由時間或路徑控制關(guān)閉的單芯真空閥3、由金屬流動能機械關(guān)閉真空的雙芯真空閥從真空技術(shù)角度看以上分類的對應(yīng)組合：1、真空冷卻塊排氣：所謂的“形式真空”排氣，用于低質(zhì)量排氣要求優(yōu)點： 啟動真空排除空氣和煙氣直至金屬充滿型腔 不同數(shù)目的冷卻塊可以被合并入一個模具（如一模多件 造價相對低廉 維護簡單容易 可與最簡單的真空機

11、匹配缺點： 真空停止由冷卻塊中金屬凝固來實現(xiàn) 真空排氣能力非常低 所占用的投影面積相對過大有飛料的危險無法精確的控制排氣量金屬容易粘結(jié)在表面重復(fù)使用精確度無法保證通道污染度高（與采用的脫模劑有關(guān)聯(lián)真空應(yīng)用需要訣竅2、由液壓或氣動驅(qū)動的，依靠路徑 /時間提前關(guān)閥的真空排氣：所謂的“半過程真空” 排氣，用于一般質(zhì)量排氣要求優(yōu)點：排氣能力高 節(jié)省重熔成本 投影面積占用相對較小 集渣包較小缺點： 只可達(dá)到很小的真空度，因為真空在充型過程前很早時就已結(jié)束，模外的空氣由于壓 差將滲入型腔，同時高溫金屬流將與不潔表面接觸而產(chǎn)生千倍以上的煙氣，因此不是所有的空氣和煙氣被排除 一旦壓射外形改變，用于關(guān)閉真空閥的

12、計時器或極限開關(guān)必須加以調(diào)整 一次性投資成本較高需要維護需要備件 需要與之匹配的真空機 、由機械閥靠金屬動能關(guān)閥的真空排氣：所謂的“全過程真空”排氣，用于高質(zhì)量真空 排氣要求優(yōu)點： 真空閥將一直開啟至壓鑄過程結(jié)束，低真空度將得以獲得 排氣能力高 節(jié)省重熔成本 投影面積占用相對較小 可省卻集渣包 真空閥將由合金動能關(guān)閉，壓射外形的改變對真空閥的功能無影響 真空壓鑄工藝過程得以精確控制 極高的重復(fù)使用率 最可能達(dá)到理想的金屬結(jié)構(gòu)缺點： 一次性投資成本較高 需要相配的真空機實現(xiàn)其諸多功能 需要應(yīng)用“訣竅” 需要維護 需要備件真空技術(shù)從應(yīng)用到壓鑄工藝的第一天起就面臨一個排氣元件的問題。從排氣過程上看，

13、“形式真空”排氣雖然簡單經(jīng)濟，但無法實現(xiàn)工藝控制，換句簡單的話說，就是無法知道真空 排氣的真實情況；“半過程真空”雖然可以強調(diào)在慢速階段或者說金屬在壓室時的真空排氣， 通過加大真空閥和真空管路以及真空罐來達(dá)到超能力排氣，理論上在此時的真空度將達(dá)到一個 非常低的數(shù)值，但隨著真空在充型前的結(jié)束，姑且不論由模具間隙侵入的空氣，單單熱金屬射入時產(chǎn)生的煙氣就會因為真空結(jié)束而無法排除。不難了解到，一單位的殘余液體將產(chǎn)生1000倍以上體積的煙氣，“半過程真空”至此可以說是前功盡棄了，這可以從圖7看出其結(jié)果;“全過程真空”是與壓射同步，實現(xiàn)全過程排氣，最大程度上滿足低氣孔率的唯一手段，也是 方達(dá)瑞一直致力于研

14、究和推廣的排氣方式。升a交代才安比氣孔五、影響真空排氣的因素一些應(yīng)用了真空系統(tǒng)的壓鑄商經(jīng)常被這樣的問題困擾：為什么壓鑄采用了真空系統(tǒng)后效 果不明顯？不乏有人得出這樣的結(jié)論：用不用真空系統(tǒng)差別不大！為了更好地說明和回答以上 疑問，我們首先來看看壓鑄件的質(zhì)量組成，可以說，任何一個影響質(zhì)量的因素都可以一票否決 最終的鑄件質(zhì)量，這里所說的組成是指綜合條件下的情況，任何人都可以對其組成持不同意 見，但并不影響用它來說明問題。從圖8可以看出，模具和壓鑄機將是影響鑄件質(zhì)量的最關(guān)鍵因素。訐的工藝潤滑;模具：包括型腔，澆口和流道以及排氣口的設(shè)計布置和加工精度；還有起模頂針和滑芯 的設(shè)計布置和加工精度。對于重復(fù)使

15、用率要求極高的模具來說，其質(zhì)量的好壞直接影響了鑄件 的質(zhì)量，即模具質(zhì)量差就根本談不上什么產(chǎn)品的高質(zhì)量了。有人說模具不好，真空起的作用有 限，這是值得贊成的觀點；但對于另一些人說真空對模具要求很高，就不能這么看了。應(yīng)該說 明的是，要想生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，模具必須要高質(zhì)量，至于采用真空只是在此基礎(chǔ)上解決排氣 的問題。就是說提高模具的質(zhì)量并不僅僅是因為排氣，而是為了提高整體的鑄件質(zhì)量。這一點 應(yīng)該沒有疑問！模具的平整密合是最基本要求，從現(xiàn)象上看，不飛料就可以滿足真空排氣的應(yīng) 用。還有人問：是否在模具間加密封？答案是不必，因為我們要做的是盡可能排除型腔內(nèi)的氣 體，但不是要求一定得將型腔內(nèi)的氣壓降至絕對真

16、空零毫巴，這既不經(jīng)濟也很不現(xiàn)實，況且密 封的采用效果并不理想。再有，存在于型腔中的煙氣在大多數(shù)的時候會被低估，并在排氣設(shè)計 中沒有被計算到。最后，模具的經(jīng)常性的維護不僅對模具壽命有益，也對產(chǎn)品質(zhì)量的連續(xù)性和 真空排氣有利。壓鑄機：同樣的，好產(chǎn)品不大可能出自于狀況很差壓鑄機。即使最好的周邊設(shè)備的使用 也并不能解決壓鑄機自身不良的狀況。所以壓鑄機的選擇也是出于對鑄件質(zhì)量考慮，而不是真空應(yīng)用的額外要求。模板平行，鎖模力適宜，壓室和沖頭的間隙不飛料，對于真空的應(yīng)用已足夠。還有就是沖頭的速度過快的工藝過程，對真空排氣是個挑戰(zhàn)，可能使得排氣能力來不及充分發(fā)揮。其次，真空系統(tǒng)的選擇也會影響到其最終效果。選擇

17、“形式真空”（黑線）還是“半真空”（棕線），還是“全真空”（藍(lán)線）將會直接影響到其壓鑄工藝結(jié)果。見圖9, “形式真空”的最理想的排氣情況約為“全真空”的50%而“半真空”就很難說了，多數(shù)情況下比第三，真空應(yīng)用的“訣竅”。即真空應(yīng)用設(shè)計，包括排氣點的選取，排氣道的布置和截 面積大小，等等。作為一種理論也好，作為一種經(jīng)驗也好，真空應(yīng)用有著它自己一定的規(guī)律可 循。如果把真空技術(shù)簡單的理解為一接上真空排氣問題就解決了，那不是被供應(yīng)商誤導(dǎo)，就是 對真空技術(shù)有誤解。對于真空系統(tǒng)的供應(yīng)商來說，只能提供設(shè)備而不能提供應(yīng)用技術(shù)的，不可 能會滿足壓鑄商的質(zhì)量要求。真空系統(tǒng)供應(yīng)商必須要將真空應(yīng)用的“訣竅”傳授給壓鑄

18、商，用 以解決不同產(chǎn)品的排氣要求。第四.正確理解真空排氣的效率問題。一個選型得當(dāng)?shù)恼婵諜C提供的是一種充分的瞬間 排氣能力。型腔的真空度只能接近但永遠(yuǎn)達(dá)不到真空罐的真空度，這是個效率的問題。如果排 氣時間足夠長，冷卻塊絕對可以達(dá)到機械真空閥的排氣效果，可實際上壓鑄的全過程排氣時間 只是在1至2秒左右，所以冷卻塊不能代替機械真空閥。還有就是型腔真空度的取值處，只有 雙芯機械真空閥能實現(xiàn)真正測量型腔的真空度，也就是“全真空”系統(tǒng)，這是因為真空閥的關(guān) 閉是使用金屬自身的動能實現(xiàn)的；其它的系統(tǒng)無法實現(xiàn)真正測量型腔真空值，以冷卻塊為例， 取值點越靠近型腔處越好，但也只是近似值。這里要說明的是：型腔真空度一定要單獨反饋給 真空機測得，取值點不能在真空排氣主管線上，尤其不能在真空罐上，因為真空罐的容積遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于型腔容積，排氣時壓力上升很小，測得的值與真實的型腔真空度相差甚遠(yuǎn)。另外一點影響 排氣效率但又不為人們所重視的是模具的清潔與干爽程度，因為殘留的液體越多，產(chǎn)生的煙氣 也越多，排氣量也相應(yīng)增加，在給定的暫短時間內(nèi)，一定會影響排氣