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真空压铸技术全解析,为什么要在压铸工艺中使用真空技术?

  • 作者:admin
  • 发布时间:2023-11-13
  • 点击:183次

原文链接:https://www.xianjichina.com/news/details_303869.html

来源:贤集网

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真空压铸,也称为反重力铸造,是一种模具填充技术,通过真空技术在模具型腔内产生的负压,引导铝合金溶液向上或反重力运动进入模具型腔。该工艺于1972年由HitchinerManufacturing获得专利,多年来该工艺一直不断创新不断发展。

真空压铸技术独特的充型方式使其在铸造经济性、消除缺陷和获得成品净形等方面具有一系列独特的优势。这些特性使得这种技术越来越被重视并应用到更多领域,特别是在电力和汽车应用方面。这种铸造技术在一些金属铸造行业中的重要性越来越大,但并未占据主流。

真空压铸法是通过在压铸过程中抽除压铸模具型腔内的气体而消除或显著减少压铸件内的气孔和溶解气体,从而提高压铸件力学性能和表面质量的先进压铸工艺。


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真空压铸的出现


压铸作为有色金属铸造业的一种革命,大大的提高了铸件生产的生产率,成型率,降低了生产成本,也为铸件在各行各业的应用奠定广泛的基础。现在,即使那些对压铸一无所知的人们也无时无刻不在日常生活中得益于压铸技术的应用。


然而,压铸工艺从它的诞生起就带有严重的先天不足---型腔内的气体影响。与传统的砂型或金属固定模重力铸造相比,压铸在浇口的高速喷射比重力自然流入的高温液态金属有着更好的充型效果,但也正是由于高温高压高速的金属喷射,使金属与型腔内的空气和热金属与型腔内残留润滑剂所产生的烟气有更大可能的结合。因此,传统压铸件的金属结构远远不如砂型或固定金属模的铸造件是一个不争的事实。


为改善压铸的这种致命缺陷,业内人士早在大半个世纪前开始就对其工艺进行了不断的改进,诸如在模具上开排气槽,尽量采用小压室的压射,低速压射,以及现代压铸机采用的多段多速压射技术。


为什么要在压铸工艺中使用真空技术


在压铸时存在于行腔中的气体由空气和压射时产生的烟气组成。我们来看看无排气传统压铸和采用方达瑞真空系统的型腔内气体压力图。


在传统压铸中,由於在注流口处的喷射效应,50%到90%的金属熔液将与型腔内的空气和烟气充分接触,气压在最后充型点将达到3000毫巴以上至4000毫巴;在真空压铸中,最后的气压只有几百至100毫巴以下,只有极少的空气和烟气与金属接触。滞留在型腔内的空气和烟气越多,就越难形成无缺陷的金属结构铸件。所以排气就成为决定压铸件质量的重要因素。这就不难理解真空排气对压铸工艺的重要之处了。


有些人认为真空作为一种有效的排气手段是可以由其它方式替代的,诸如多段压射,模具上开排气槽或采用冷却块集中排气等等。果真如此吗?很多压铸机厂商的许诺---他们的压铸机本身就可以根本解决排气问题,比如多段多速可调节压射系统应用。不可否认的是,多段多速压射将解决一些在压室内由于金属流动所产生的裹气问题,剩下的即是寄希望于理想的金属流动将气体由内向外全部排除出型腔。但事实上,压射的喷射效应不可能在瞬间转化成理想的金属流动,无法保证金属流动于气体之后,推动气体排除型腔。气体与金属的充分结合也无可避免,型腔内的气压上升也是事实。


传统的积渣包和排气槽设计---被动排气的过程就是金属与气体紧密接触的过程,随着排气的进行,型腔内的气体压力会逐渐增高,更加大了气孔的形成的可能。部分气体能从气槽中排出,说明型腔内的气压大于大气压力,而最后充型点的压力将是最终型腔气压的极限点。另外众所周知的问题是,被动排气还极可能会造成金属飞料,降低压射效率,污染环境并带来安全隐患。


无真空被动排气冷却块---由于最顶端的间隙通常设计成0.2毫米,以增大金属冷凝的机会,尽管底部被设计为0.8毫米或更大,这个最窄处截面也就成为排气的“瓶颈口”,所以该形式排气能力远远小于预想中的情况。另外波浪板型的设计中,忽略金属和气体流动特性的组合优化,也会给排气和金属冷凝带来困难,金属充不满或飞料就难以避免。更有由此带来的投影面积增大的问题。-宁波贺鑫


在这里要说明的是,被动排气的种种形式确实能多多少少排出部分型腔气体,但并未从根本上解决排气问题,因为此时的型腔气压会是大于大气压的“正压”,与真空压铸的小于大气压的“负压”相比,效果是差别很大的。


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真空压铸技术正在崛起


传统的重力或压力辅助铝合金铸造技术,如砂型铸造,熔模铸造和压力铸造总会遇到这样或那样的问题,包括气孔缺陷、氧化缺陷、收缩缺陷和浇注缺陷,缺陷会导致铸件强度低、表面光洁度差和成批废品率高等问题。铝合金溶液特别容易从空气中吸收大量的氢气,从而导致溶液中溶解的氢浓度很高。镁等合金元素可能会形成氧化反应产物,从而降低氢扩散到溶液中的阻力,这会导致铸件出现气孔,从而降低铸件的强度。


氧化是铝合金铸件的另一个严重缺陷,铝合金溶液温度升高后容易被环境中的氧气氧化,转而形成的氧化铝。通常需要通过使用模内过滤器、合金添加剂来减少氧化物的形成和结晶夹带。


在真空压铸中,铸件收缩缺陷将不复存在,这是因为在铸造过程中,模具中保持了铝合金溶液的恒定供应。在铸件凝固过程中,下浇口是最后凝固的,而浇口在凝固过程中向模具中稳定地供应熔液,这有效地消除了体积收缩缺陷。


在真空镇压铸技术中,浇注系统大大简化,模具内部和大气压之间的高压差能让铝合金溶液完全渗透到模具中的每个型腔中。因此,不需要设计让溶液流动的复杂流道,大大的简化了模具设计及模具开发难度。


与传统的铝合金铸造技术相比,真空压铸技术十分有潜力,它正逐渐侵入传统熔模铸造应用领域,也被应用在新型材料生产领域。


来源:帝辉铝合金压铸,铸造设计

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!


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