2023年4月6日 星期四

如何設計壓鑄模具正確認識溢流槽和排氣槽?

對壓鑄工藝理論計算與生產實踐相結合有深入的認知:壓鑄模具設計中通常將溢流槽、排氣槽和內澆口、橫澆道,作爲一個整體考慮,壓鑄模具中的溢流排氣系統包括溢流槽和排氣槽。爲了提高壓鑄件質量,在金屬液填充型腔的過程中,應儘量排除型腔中的氣體,排除混有氣體和被塗料殘餘脫模劑、潤滑劑汙染的前端冷凝金屬液,故而需要設置溢流-排氣系統。溢流排氣系統可以彌補由於澆注系統設計不合理帶來的鑄造缺陷。


溢流槽的主要作用是將前端的冷凝金屬液推擠至模具型腔外部,以達到良好有序的充填過程;排氣槽的主要功能是將壓室、澆道和型腔內的空氣和來自潤滑劑的氣體排出模具,讓氣體不被滯留在鑄件內部。


但是壓鑄模具的溢流槽和排氣槽的設置目的還是有所溢流槽的設計要考慮兩個方面:

1.是考慮溢流槽在鑄件上的具體位置。

2.是考慮溢流槽體積的大小。


前者要求模具設計者對型腔內金屬液流向的精準把控,此爲大方向的預測,後者要求設計人員對金屬液溢出量的準確測算,否則會導致模具設計失敗。


溢流槽的設計通病:

1.是溢流槽開口位置把握不合理。

2.是溢流量估計不準確。


即便是位置設計合理,若是體積計算值小了,仍然達不到預期目標。溢流槽要設計在金屬液最後到達的地方,並且同時考慮溢出量,計算合理的溢出量可以充分吸納前端冷凝金屬液和被汙染的金屬液。


排氣槽應設計在壓鑄模具的適當位置,同時要考慮適合的尺寸。排氣最大的問題是,排氣量的把握不準確導致氣體被大量困在模具中。


一般情況下,在一套壓鑄模具設計之初,澆道系統(內澆口和橫澆道)可以通過理論公式計算很快確定大致形態(內澆口截面積,橫澆道截面積等參數)。而溢流槽通常很難準確做到合理設計,加上排氣槽是緊接在溢流槽後面,所以排氣槽的位置也就變得撲朔迷離了。



利用仿真工具獲取準確的設計依據:

爲了準確獲得溢流槽的設計依據,我們可以運用「智鑄超雲」壓鑄仿真平台的「多澆口充填」模式,對所設計的澆道系統進行初步仿真充填,從計算結果中可以快速找到金屬液最後填充的部位。


多澆口方案是快速確定大致的最後充填區域,以便先確定溢流槽大致位置,最終確定溢流槽位置還是需要完整的澆注系統來計算確定。


經過「多澆口充填」模式的計算,我們可以大致得出每個澆口對應的型腔最後充填區域的大概體積(一般按型腔充填至90%及以後時,金屬液還未填充的體積),根據這個體積便可以接近實際的情況設計出足夠溢出量的溢流槽。


1.對鑄件進行分區,而分區依據也可以參照「多澆口充填」模式的計算結果,即可初步確定每個澆注段的體積。

2.計算型腔充填時的金屬液流量(目的是爲了確定內澆口速度及快速充填時間),這個流量可以通過理論計算公式計算得出。

3.以不超過聲速(本次選取200m/s)的排氣速度來確定總排氣槽截面積。


分區完成後,根據預估的金屬液流向及充填後期(充型至90%及以後)的形態,設定溢流口的位置,然後將排氣槽放置在溢流槽的後面,且在(相鄰)澆注分區之間,所以排氣面積應該與兩個澆注分區的平均體積成比例。如果排氣槽位於鑄件的一側,則排氣面積應與該側分區體積的一半成比例。


金屬液從相鄰兩個澆口進料後,會在充填後期形成類似「V」的剩餘空腔,而這個「V」形的空腔內的氣體排出量是和該處的排氣口截面積存在比例關係,也就是說,設置在該處的排氣口應負責兩個相鄰充填區域內的氣體排出。

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