HWS靜壓造型的排氣塞功能和作用解讀

1、靜壓造型工藝中排氣塞的功用和性能1簡介在靜壓造型過程中鑄型壓實分兩個過程， 首先快速通入強氣流，然后是壓實。 加砂后，工作臺將砂箱和含型板的型板框一起升起直到壓觸膨脹室(expansion chamber)，在這種情況下，整個鑄型區(qū)域和外部完全密圭寸，這樣，壓縮空氣只能通過型板或型板區(qū)域的排氣塞排出。事實上，壓實過程有幾個階段，各階段相繼進(jìn)行 (如圖1)。在靜壓閥被打開，壓縮空氣通入型砂后，第一階段，確保砂子均勻的分布在模型周圍，尤其在 模型輪廓周圍有好的分布，第二階段，砂子被壓實，空氣流在每個砂團(tuán)上施 加向下的力，使砂柱向下運動，空氣流使砂子流動到模型最低處，內(nèi)部形成 的橫向壓力消除、破壞了

2、砂子的達(dá)棚現(xiàn)象，在氣流方向緊實度增加，一層一 層，所以，在離模型最近的地方得到最高的緊實度。靜壓閥打開的時間由模型的復(fù)雜程度、砂子的類型和閥的尺寸決定，可在0.1 和1.0秒之間。最終的壓實可以和靜壓閥打開同時進(jìn)行，也可以延時。壓實 時，可以使用一個平帶或一個塑料壓板或水墊或多觸頭，不管什么方法，壓 實是液壓操作。靜壓空氣流一耗盡（時間設(shè)定），靜壓閥就立即關(guān)閉可能在壓實時通入二次氣流以提高鑄型強度， 這股氣流將進(jìn)一步使壓實板壓 實的型砂層松散，并將其運送到靠近模型表面的重要區(qū)域，當(dāng)模型在高度方 向有大的變化時推薦使用此方法。通入型砂的氣流通過型板裝置上足夠大的排氣面積排出， 可以在型板框上安

3、置縫隙式排氣塞，如果必要，型板上也可以安置排氣塞。圖2砂型硬度和氣流的分布，在不同的排氣塞直徑和排氣塞設(shè)置位置不同的情況下砂型硬度氣流分布A）排氣塞在型板上，自由通道 4%B）排氣塞在墻壁上，自由通道 4%C）大的排氣塞，自由通道 8%排氣面積和排氣塞的安排是很關(guān)鍵的因素，在那兒，型砂被壓縮空氣緊實， 圖2的數(shù)據(jù)表明：在排氣塞方向，空氣流攜帶型砂，所以在排氣塞附近，型 砂被最大化壓實。通過加倍排氣塞面積，擴(kuò)大了排氣面積，空氣流有效性明顯提高，所以型板四周緊實度增加。在一系列實驗中也得到相似的結(jié)果：實驗中，為了在一個高120mm的模型 上的凹槽處建立合理的排氣面積，數(shù)據(jù)表明（如圖3）：砂型硬度和

4、空氣流有 關(guān)，而空氣流又由排氣塞的尺寸和數(shù)量決定。實際經(jīng)驗也表明：對于尤其精確的、深的模型輪廓，有必要開設(shè)大的排氣面積，在隨后的壓實中，對其只有很有限的影響Hciglit mm 高度排氣面積3.2%排氣面積5.2%排氣面積7.1%iJO靜壓閥打開Fig. 4; Drop in pressure in lhe mould1 kirdness of mould砂型硬度圖4鑄型區(qū)域內(nèi)氣壓降為生產(chǎn)出好的鑄型，開設(shè)總型板面積的1 2%的排氣面積即可。在大多數(shù)情況下，通過在型板臺車(pattern plate carrier )上開一圈排氣塞即可實現(xiàn)對于不復(fù)雜的型板，在型板上不必開排氣塞，在調(diào)試新型板時，

5、建議先不要 在型板上開設(shè)排氣塞進(jìn)行成型實驗，然后再根據(jù)實際需要增加排氣塞。靜壓造型工藝中，排氣面積和壓降分布如下圖記錄(圖 4),在這一系列實驗 中，每種情況下，靜壓閥打開的時間都是 1秒。實驗表明：排氣面積占型板面積的1.7 1.9%時，靜壓閥關(guān)閉大約2.5秒后鑄型區(qū)域內(nèi)氣壓降至大氣壓，最后的壓實可以在這一期間進(jìn)行。2縫隙式排氣塞 2.1 簡介銅制縫隙式排氣塞已經(jīng)在靜壓造型工藝上成功使用0.3mm寬的縫隙式排氣塞可以設(shè)置在型板表面（如果在此處必須要排氣塞的話）。排氣塞尺寸不會磨損，可以使用幾年，材料也不會疲勞破壞，它們緊緊鑲嵌在 安裝孔中，幾乎不受任何損壞。但是，銅制縫隙式排氣塞要求定期保養(yǎng)

6、和清潔，排氣塞的堵塞對壓實過程有很大 危害。2.2 詳細(xì)的設(shè)計和尺寸排氣塞安裝孔一般是軟材料（木頭、塑料、鋁），鉆孔最小公差至少為0.1mm， 以確保排氣塞不掉出去。型板上排氣塞定位孔深度必須和排氣塞深度完全一致，以防止鑄件表面出現(xiàn)印記，如果不一致將使排氣塞和其他模型表面有高差 銅制縫隙式排氣塞在嵌入模型后應(yīng)根據(jù)模型輪廓研磨，這樣可能使縫隙寬度減銅制縫隙式排氣塞小，應(yīng)使用縫隙清潔裝置或相似的裝置將縫隙寬度開設(shè)到原始值0.3mm", jrii i.-',pluUiil lil.ixOa | mm排氣塞直徑排氣面積排氣面積排氣面積安裝尺寸有橫向加強筋圖5.銅制縫隙式排氣塞銅制蝶形

7、排氣塞由 Willy Krauss GmbH 公司Beilngries 制造mmmm2%mm2%mm2%H， mmd, mm81325.810.621183675102127162025327612292623203430781539223319472779_11185822.848196525.5712_14207022.560197825714_16251072269149329816_2030153229814-820_253排氣塞位置下面是排氣塞布置位置的有關(guān)信息，排氣塞準(zhǔn)確位置的安排和數(shù)量由型板輪廓 和型板的設(shè)計決定，在靜壓造型工藝介紹過程中，建議和我們的專家討論許多 典型型板系統(tǒng)，

8、花幾個小時去學(xué)習(xí)并明白排氣塞設(shè)計原理。一般，大直徑的的排氣塞優(yōu)先于小直徑的排氣塞通過自由通道尺寸比較表明：一個直徑為 30mm的排氣塞和4個直徑為15mm的排氣塞或者7個直徑為10mm的排氣塞有同樣的排氣面積鑒于此，小直徑排氣塞只被使用在大排氣塞無法布置的區(qū)域例如：肋板室（圖6），各肋板之間間距很窄，只能安排小的排氣塞，實驗也表明：即使排氣面積相同，大的排氣塞比小的排氣塞更有效，圖7數(shù)據(jù)也明顯表明：在型砂的壓實過程中，大的排氣塞有更好的效果。這一點也被實際經(jīng)驗證明。在理想條件下，當(dāng)使用金屬型板并且砂子性能也比JSII76圖7ry，較好，只使用空氣流就可以使型板附近型砂硬度達(dá)到如下值。0排氣塞直

9、徑10 mm3. 1型板框型板框（圖8）在靜壓造型工藝中用于使空氣流從鑄型區(qū)域很好的排出，型板框高度排氣面積4.0%排氣面積4.1%排氣塞直徑25 mmAir exhaustXir exhausthardness砂型硬度-I iB Q_ Q1J 匸二©圖排氣塞直徑（mm）砂型硬度（GF）1575_8018_20大約8025_30大約85Pattern plate supportVentSeal氣塞直徑，排氣塞縫隙將平行于型板壁（圖的設(shè)計應(yīng)適合安排整體型板或分體型板，這樣就可以不需花費大的費用使現(xiàn)存型板適合新的安裝情況，型板的設(shè)計一般比砂箱內(nèi)尺寸小40 70mm，這樣在型板和砂箱壁之間

10、有 20 30mm的距離 可以安排一圈排氣塞，足夠使空氣流排出 排氣塞沿著砂箱內(nèi)壁安排，這樣確保所有 模型邊緣被很好的壓實型板臺車是箱式，其側(cè)壁朝內(nèi)有一定偏 距，足夠連接排氣塞孔突出到箱體外部， 側(cè)壁有大的開口使從型板排氣塞排到型 板臺車上的空氣沒有壓力的排到外面 型板必要的支撐上 應(yīng)有大的孔洞用來避免產(chǎn)生凹槽，在那兒容易形成內(nèi)部氣壓對型板框的生產(chǎn)精度要求很高，因為它對生產(chǎn)高質(zhì)量鑄件有關(guān)鍵影響，所以要求有特殊的照顧和保養(yǎng)3. 2型板上的排氣塞在型板上安置額外的排氣塞是很困難 的，排氣塞和型板側(cè)壁圓角末端的間距 將是2mm，排氣塞之間的距離將根據(jù) 模型的復(fù)雜程度可能在 5到15mm , 在任何情

11、況下，這個距離都不能大于排9）。為安裝排氣塞更方便，HWS發(fā)明了一個簡單的中心鉆孔裝置，用于鉆排氣塞孔排氣塞直徑導(dǎo)套中心鉆©Dmm©Hmmx©dmmL mmmm81216100101416+12161615015191.51018221.51012020241.510+252921020030341210M I£ IL'p to lhe end RLT LJ- rK rhu< rlbX/1 rHM 崛drr. Jnd% zll.圖103.3極限的利用模型區(qū)域靜壓造型工藝允許極限的利用模型區(qū)域，和別的圖9壓實工藝相比，模板的邊緣可以很靠近砂箱

12、內(nèi)壁，大的排氣塞安排在此位置，使氣流有效性最大，在異常情況下,排氣塞可能被型板覆蓋（圖11）I I B , F -hi- I L I.型板和砂箱壁的間距 A或者兩型板之間的間距由型板高度H決定（圖12）下面是型板布置的指導(dǎo)距離，這些值將根據(jù)型板的設(shè)計和型砂的質(zhì)量而變化I liv vaioca whi vaiy ucpcnuiii vn mupattern design and the sand quality,-_I* s= - - - HeightH. mm -/102Ci ! Mmitnuin disiuitcc1j 圖 123. 4模型的極限情況在型板有窄且深的凹槽時，大直徑的排氣塞可能

13、一個緊挨一個，在異常情況下有可能被模型覆蓋，在這些模型區(qū)域的排氣面積大約是8%.（圖3）3.5排氣塞的不同影響實驗表明：大排氣塞在小排氣塞附近以及排氣塞堵塞對壓實過程的影響塞安排在小排氣塞附近將增加他們的有效性，如果有三個排氣塞被堵塞,大排氣,砂型硬圖14Ribbed Housings度將驚人的下降Fig. IS所有帶”的標(biāo)記都被De Globe執(zhí)行,也在各種出版物上出版最好的事例:安排排氣塞制造帶有肋板的電機殼，通過大的排氣塞圍繞型板，砂型 硬度增加2.6圓的砂柱靜壓造型工藝可以根據(jù)以下比率形成圓的砂柱砂胎高/直徑二H/D=2.5/1型板拔模斜度是0.5o在砂柱周圍必須有足夠的排氣塞面 積對

14、圓砂柱，建議安排的排氣塞以下給的是在這個區(qū)域安排的排氣圖16大多數(shù)場合下，較少的小排氣塞已足夠,他們將根據(jù)提供的設(shè)計數(shù)據(jù)安排，既不塞的最大尺寸和數(shù)量的參考值松又可最大的增加排氣面積類別砂柱直徑©F mm排氣塞數(shù)量排氣塞直徑©D mm間距A mm孔節(jié)距I20115-25120-30125-35130-n4041216-5041520-6042025-皿70718-46Version I80720-5290725-60100725-643. 7 長砂條(Sand Cross Pieces)在兩個型板之間造出窄的砂條，必須安置足夠多的排氣塞確保足夠大的排氣面積（圖18）當(dāng)安置型板

15、時，要考慮型板之間的間距（詳見3.3）建議為長砂條安置的排氣塞如圖示砂條寬度排氣塞直徑節(jié)距B mm©DmmT mm252025302530353035403035以上所有建議都假定：型板適合高壓造型，型砂有好的壓實性能4排氣孔的連接孔為了確保排氣孔不產(chǎn)生內(nèi)壓，排氣塞后的連接孔必須無瓶頸或堵塞4.1在厚壁零件上的連接孔如果連接孔通過厚壁或者肋板，為了防止內(nèi)部產(chǎn)生壓力，連接孔外部應(yīng)擴(kuò)大，從其另一面擴(kuò)鉆，將比排氣孔直徑大5 mm排氣塞直徑©D mm連接孔壁厚>H mm©Dmm©B mm8510_126010610_158012812_1880159_11

16、15_201001812_1418_221002014_1620_251502516_2025_301503020_25301504.2平的型板平型板放置在支撐框架上，應(yīng)注意支撐框架不能覆蓋連接孔， 如果有覆蓋，在型 板反面應(yīng)開孔（圖20）4. 3肋板類型板在使用肋板類型板時，要求肋板和外部有相通的部分，如有必要，部分肋板將割斷以提供必要的通道incorrectcorrectincorrectMilled aay on the patlem phiU"wrreGlFig. 20RtiCLMs milkd on dw ribFig- 215靜壓裝置原理上，所有靜壓造型機的壓實裝置是相同

17、的（圖22）每個造型機裝配有一個進(jìn)氣閥A，它確保足夠量的氣流在瞬間 得到，同時防止空氣壓縮機內(nèi)的 氣壓下降，氣閥直接安裝在機器 上以使提供給機器的壓力下降最 小，在氣閥和壓實裝置之間的管 路上有一個開關(guān)閥作為靜壓閥“ B靜壓閥打開的時間有電氣程序編程控制，為了1保持氣流消耗最小2從排氣塞區(qū)域快速排氣靜壓閥打開的時間應(yīng)盡可能短在高的復(fù)雜的型板，打開時間可以漸增直到達(dá)到足夠壓實力上下砂箱的靜壓閥打開時間可以分別設(shè)置在慢速運行造型機時，氣流從型板框或型板的排氣塞排出在快速運行造型機時，通過排氣塞排氣的時間不夠，這時候有一個卸壓閥“ C 當(dāng)壓實板或多觸頭已壓到型砂表面時，卸壓閥才能打開，如果閥在別的時

18、間打 開，擴(kuò)散的空氣可能再一次松散壓實的型砂6.靜壓壓實順序0.20.5s0.2-0.8S0-1S1-3S壓實時間2.靜壓時間0.1 0.3s填滿砂的砂箱和余砂框壓觸膨脹室，壓實過程開始壓實工作臺升起壓著型板裝置，砂箱和余砂框接觸膨脹室，“壓實工作臺升起”的信號使延時開始，延時的目的是確保靜壓閥在造型室(moulding compartment)完全密封的情況下打開，在這個時間末，靜壓閥打開，靜壓閥打開的時間是生產(chǎn)好 的產(chǎn)品的關(guān)鍵因素，靜壓閥打開的時間將在調(diào)試時建立和設(shè)置(和打開行程有 關(guān))，在造型室有一個壓力表“D”用來做簡單的視覺檢查，在有氣流時，指針擺到 4bar然后很快下降。在很多情況下，在壓實已經(jīng)開始后有必要再次打開靜壓閥， 二次氣流開始的時間和持久度通過時間決定。氣流壓實完成后，最終壓實開始，壓實由液壓驅(qū)動，壓實板或者多觸頭一旦壓 實型砂表面就形成一個反壓力，短時間后，壓實壓力達(dá)到提前設(shè)置的值，這時， 壓實時間開始，接到“壓實時間完成”的命令和二次氣流后靜壓閥已經(jīng)關(guān)閉的信 號，壓頭返回到其起始位置，工作臺開始下降，壓實過程完成。壓實過程中問題及對策故障原因?qū)Σ呱爸纬刹蝗珘簩嵅粔蚴褂酶喔笈艢馊黾訅簩崏毫ρ娱L靜壓閥打開的時間砂柱潰散型板退讓型板偏轉(zhuǎn)型板太冷造型機底板滾道不平行型板臺車粘砂下降