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3.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括澆流道的設(shè)計(jì),溢流排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì),冷卻加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì),
首先確定進(jìn)料方式。從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)來分析,單側(cè)進(jìn)料方式比較適合。這樣的設(shè)計(jì)有利于鑄件在澆注過程中的排氣,避免氣體窩在缸筒內(nèi),而導(dǎo)致最后在里面出現(xiàn)大的氣縮孔。
其次根據(jù)壓鑄工藝及參數(shù)做一些必要的計(jì)算,來確定澆道各部分的尺寸。先根據(jù)流量法及一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)值來確定內(nèi)澆口的截面積。
式中:A內(nèi)為內(nèi)澆口截面積mm2;G為通過內(nèi)澆口的金屬液質(zhì)量,包括溢流渣包的質(zhì)量g ;ρ 為液體金屬的密度g/cm3 ;V為內(nèi)澆口處金屬液的流速m/s ;t 為型腔的充型時(shí)間S。
鑄件密度取2.7g/cm3;溢流渣包的質(zhì)量取壓鑄件質(zhì)量的30% ,得G=25000 g;對于該缸體,取V=60m/s ,t=0.08s ,計(jì)算得到A內(nèi)=2200mm2
鑄件體積為7117cm3,取澆口渣包為鑄件的45% ,則總體積為10319cm3。鑄件在2500T臥室冷室壓鑄機(jī)上使用,根據(jù)投影面計(jì)算的脹型力為1920T,在安全區(qū)內(nèi)。料筒長度為960 mm,為使料在前期料筒內(nèi)填充不出現(xiàn)紊流卷氣,料筒填充率最好控制在在40%至50%區(qū)間內(nèi),此處選上限。 故經(jīng)計(jì)算取整得到料筒直徑為160 mm。
因?yàn)楦左w鑄件輪廓大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,常規(guī)的排氣在澆注時(shí)很很容易卷氣。而且此缸體鑄件的特殊性,在溢流排氣方面采用真空抽氣方式。真空壓鑄能顯著的減少氣孔,使組織更加致密,提高鑄件的力學(xué)性能。另外減小充型反壓力,成型性能好,使表面質(zhì)量得到改善。如圖(2)所示,鑄件后半部分的溢流排氣集中到一起,最終匯到2塊排氣板上,再由定模側(cè)排氣板抽真空實(shí)現(xiàn)模具的抽氣方式。
模具溫度是影響壓鑄件質(zhì)量的一個(gè)重要因素。大多數(shù)形狀簡單,壓鑄工藝性好的鑄件對模具溫度控制要求不高,模具溫度在較大范圍內(nèi)變化仍能制得合格的鑄件。對于復(fù)雜的鑄件,只有將模具溫度控制在狹窄的區(qū)間內(nèi),才能生產(chǎn)出合格的鑄件。模具溫度控制是通過模具的加熱冷卻系統(tǒng)來達(dá)到的。其主要目的是提高壓鑄件內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量,穩(wěn)定壓鑄件的尺寸精度,提高壓鑄件的生產(chǎn)效率,降低模具熱交變應(yīng)力,提高模具使用壽命。從前面論述的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看,缸筒厚大區(qū)域是熱節(jié)區(qū)域,凝固肯定會(huì)比其他區(qū)域滯后,故這里需要合理的設(shè)置冷卻系統(tǒng)。如圖(3)所示為缸筒處水冷卻結(jié)構(gòu)。缸筒周壁內(nèi)布置有螺紋型冷卻,冷卻壁厚控制在12mm左右。這樣的設(shè)計(jì)能有效的減低此處的溫度,使該區(qū)域的金屬液提前凝固。
4.有限元數(shù)值模擬分析
從模擬的數(shù)據(jù)可以得到,進(jìn)料處的流速最快時(shí)達(dá)到63m/s左右,與理論設(shè)計(jì)值基本吻合。從沖型狀態(tài)可以看出,流態(tài)是中間快,兩側(cè)慢,未出現(xiàn)包氣區(qū)域。流道設(shè)計(jì)有利于鑄件的排氣。
從以上的視圖可以看出4個(gè)缸筒和進(jìn)料區(qū)域是后凝固區(qū)域,屬于熱節(jié)區(qū)域,符合原來的設(shè)計(jì)初衷。
不過解剖之后,在缸筒處內(nèi)部出現(xiàn)分布區(qū)域廣,粗大的氣縮孔,詳見圖(7)。
4.結(jié)論
說到壓鑄件的質(zhì)量問題,那必須要從源頭,壓鑄模具質(zhì)量好不出缺陷,才能保障...
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