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(duì)壓鑄一無所知的 人們也無時(shí)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(rùn)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(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。為改善壓鑄的這

2、種致命缺陷，業(yè)內(nèi)人士早在大半個(gè)世紀(jì)前開始就對(duì)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(jī)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(gè)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(gè)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(shí)存在于行

3、腔中的氣體由空氣和壓射時(shí)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(diǎn)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(duì)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(jī)廠商的許諾-他們的壓鑄機(jī)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(dòng)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(dòng)將氣體由內(nèi)向外全部排除出型腔。但事實(shí)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(dòng)，無法保證金屬流動(dòng)于氣體之后，推動(dòng)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(shí)。用新壓鑄機(jī)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(chǎng)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(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)的積渣包和排氣槽設(shè)計(jì)-被動(dòng)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(huì)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(diǎn)的壓力將是最終型腔氣壓的極限點(diǎn)。另 外眾所周知的問題是，被動(dòng)排氣還極可能會(huì)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(dòng)排氣冷卻塊-由于最頂端的間隙通常設(shè)計(jì)成0.2毫米，以增大金屬冷凝的機(jī)會(huì)，盡管底部被設(shè)計(jì)為 0.8毫米或更大，這個(gè)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(jì)中，忽略金屬和氣體流動(dòng)特性的組合優(yōu)化，也會(huì)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(dòng)排氣的種種形式確實(shí)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?yàn)榇藭r(shí)的型腔氣壓會(huì)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(shí)需要采用真空排氣采不采用真空排氣，完全取決于對(duì)鑄件質(zhì)量要求的程度。對(duì)于那些低端產(chǎn)品而言，由于利潤(rùn)低薄，質(zhì)量要求不高，真空排氣帶來的益處并不彰顯；而對(duì)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(bào)，就能在極短時(shí)間內(nèi)收回真空系統(tǒng)的投資，創(chuàng)造更大的效益。以德國(guó)寶馬6缸發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng)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?yàn)闅埩粼谛颓粌?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(shí)暴露出表層下的氣孔時(shí)，將造成二次廢品率；氣孔還會(huì)造成金屬結(jié)構(gòu)不密實(shí)， 鑄件強(qiáng)度達(dá)不到要求；由氣孔率產(chǎn)生的氣密性問題將會(huì)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(jī)和排氣元件組成。壓鑄真空發(fā)展時(shí)至今日，所謂的真空 系統(tǒng)林林總總，技術(shù)訣竅各具所長(zhǎng)，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(jià)比高的才是最終的選擇。從真空機(jī)來講，大致分為三類:1、由繼電器和手動(dòng)開關(guān)控制真空機(jī)，多為國(guó)產(chǎn)真空泵。價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單，可由計(jì)時(shí) 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(guó)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(cè)量真實(shí)的型腔真空度，

10、由計(jì)時(shí)器或行程開關(guān)信號(hào)關(guān)閉真空，無法控制純機(jī)械真空 閥。3、由PLC加觸摸屏控制，參數(shù)控制，故障顯示，即時(shí)型腔真空度曲線和真空值顯示，工 藝菜單存儲(chǔ)，多語言界面；可兼容機(jī)械閥，時(shí)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(duì)應(yīng)的以下三類：1、冷卻塊2、由時(shí)間或路徑控制關(guān)閉的單芯真空閥3、由金屬流動(dòng)能機(jī)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(duì)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(diǎn)： 啟動(dòng)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(gè)模具（如一模多件 造價(jià)相對(duì)低廉 維護(hù)簡(jiǎn)單容易 可與最簡(jiǎn)單的真空機(jī)

11、匹配缺點(diǎn)： 真空停止由冷卻塊中金屬凝固來實(shí)現(xiàn) 真空排氣能力非常低 所占用的投影面積相對(duì)過大有飛料的危險(xiǎn)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(dòng)驅(qū)動(dòng)的，依靠路徑 /時(shí)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(diǎn)：排氣能力高 節(jié)省重熔成本 投影面積占用相對(duì)較小 集渣包較小缺點(diǎn)： 只可達(dá)到很小的真空度，因?yàn)檎婵赵诔湫瓦^程前很早時(shí)就已結(jié)束，模外的空氣由于壓 差將滲入型腔，同時(shí)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(jì)時(shí)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(hù)需要備件 需要與之匹配的真空機(jī) 、由機(jī)械閥靠金屬動(dòng)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(diǎn)： 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(duì)較小 可省卻集渣包 真空閥將由合金動(dòng)能關(guān)閉，壓射外形的改變對(duì)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(diǎn)： 一次性投資成本較高 需要相配的真空機(jī)實(shí)現(xiàn)其諸多功能 需要應(yīng)用“訣竅” 需要維護(hù) 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(gè)排氣元件的問題。從排氣過程上看，

13、“形式真空”排氣雖然簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但無法實(shí)現(xiàn)工藝控制，換句簡(jiǎn)單的話說，就是無法知道真空 排氣的真實(shí)情況；“半過程真空”雖然可以強(qiáng)調(diào)在慢速階段或者說金屬在壓室時(shí)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(shí)的真空度將達(dá)到一個(gè) 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(shí)產(chǎn)生的煙氣就會(huì)因?yàn)檎婵战Y(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(shí)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(gè)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(duì)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(jī)將是影響鑄件質(zhì)量的最關(guān)鍵因素。訐的工藝潤(rùn)滑;模具：包括型腔，澆口和流道以及排氣口的設(shè)計(jì)布置和加工精度；還有起模頂針和滑芯 的設(shè)計(jì)布置和加工精度。對(duì)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(diǎn)；但對(duì)于另一些人說真空對(duì)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?yàn)榕艢猓菫榱颂岣哒w的鑄件質(zhì)量。這一點(diǎn) 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?yàn)槲覀円龅氖潜M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(duì)真

16、空零毫巴，這既不經(jīng)濟(jì)也很不現(xiàn)實(shí)，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(shí)候會(huì)被低估，并在排氣設(shè)計(jì) 中沒有被計(jì)算到。最后，模具的經(jīng)常性的維護(hù)不僅對(duì)模具壽命有益，也對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的連續(xù)性和 真空排氣有利。壓鑄機(jī)：同樣的，好產(chǎn)品不大可能出自于狀況很差壓鑄機(jī)。即使最好的周邊設(shè)備的使用 也并不能解決壓鑄機(jī)自身不良的狀況。所以壓鑄機(jī)的選擇也是出于對(duì)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(duì)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(duì)真空排氣是個(gè)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(huì)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(huì)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(jì)，包括排氣點(diǎn)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(yàn)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(jiǎn)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(duì)真空技術(shù)有誤解。對(duì)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(huì)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(gè)選型得當(dāng)?shù)恼婵諜C(jī)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(gè)效率的問題。如果排 氣時(shí)間足夠長(zhǎng)，冷卻塊絕對(duì)可以達(dá)到機(jī)械真空閥的排氣效果，可實(shí)際上壓鑄的全過程排氣時(shí)間 只是在1至2秒左右，所以冷卻塊不能代替機(jī)械真空閥。還有就是型腔真空度的取值處，只有 雙芯機(jī)械真空閥能實(shí)現(xiàn)真正測(cè)量型腔的真空度，也就是“全真空”系統(tǒng)，這是因?yàn)檎婵臻y的關(guān) 閉是使用金屬自身的動(dòng)能實(shí)現(xiàn)的；其它的系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)真正測(cè)量型腔真空值，以冷卻塊為例， 取值點(diǎn)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(dú)反饋給 真空機(jī)測(cè)得，取值點(diǎn)不能在真空排氣主管線上，尤其不能在真空罐上，因?yàn)檎婵展薜娜莘e遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于型腔容積，排氣時(shí)壓力上升很小，測(cè)得的值與真實(shí)的型腔真空度相差甚遠(yuǎn)。另外一點(diǎn)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?yàn)闅埩舻囊后w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(shí)間內(nèi)，一定會(huì)影響排氣