HWS靜壓造型的排氣塞功能和作用

1、靜壓造型工藝中排氣塞的功用和性能1簡(jiǎn)介在靜壓造型過(guò)程中鑄型壓實(shí)分兩個(gè)過(guò)程，首先快速通入強(qiáng)氣流，然后是壓實(shí)。加砂后，工作臺(tái)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(gè)鑄型區(qū)域和外部完全密封， 這樣，壓縮空氣只能通過(guò)型板或型板區(qū)域的排氣塞排出。事實(shí)上，壓實(shí)過(guò)程有幾個(gè)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(shí)，空氣流在每個(gè)砂團(tuán)上施 加向下的力，使砂柱向下運(yùn)動(dòng)，空氣流使砂子流動(dòng)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(shí)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(shí)度。靜壓閥打開的時(shí)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(shí)可以和靜壓閥打開同時(shí)進(jìn)行，也可以延時(shí)。壓實(shí) 時(shí)，可以使用一個(gè)平帶或一個(gè)塑料壓板或水墊或多觸頭，不管什么方法，壓 實(shí)是液壓操作。靜壓空氣流一耗盡（時(shí)間設(shè)定），靜壓閥就立即關(guān)閉可能在壓實(shí)時(shí)通入二次氣流以提高鑄型強(qiáng)度，這股氣流將進(jìn)一步使壓實(shí)板壓實(shí)的型砂層松散，并將其運(yùn)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(shí)推薦使用此方法。通入型砂的氣流通過(guò)型板裝置上足夠大的排氣面積排出，可以在型板框上安置縫隙

3、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(shí)，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(shí)。通過(guò)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(shí)度增加。在一系列實(shí)驗(yàn)中也得到相似的結(jié)果：實(shí)驗(yàn)中，為了在一個(gè)高120mm的模型 上的凹梢處建立合理的排氣面積，數(shù)據(jù)表明（如圖3）:砂型硬度和空氣流有 關(guān)，而空氣流又由

4、排氣塞的尺寸和數(shù)量決定。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)也表明：對(duì)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(shí)中，對(duì)其只有很有限的影響H為曲rJWI1高度0排氣面積3.2%排氣面積5.2%靜壓閥打開時(shí)間比1產(chǎn)：H1氣壓 1III-. 1-砂型硬度Hardness of mould型板排氣面積Fig. 4： Drop in pressure in the mould圖4鑄型區(qū)域內(nèi)氣壓降排氣面積7.1%為生產(chǎn)出好的鑄型，開設(shè)總型板面積的12%的排氣面積即可。在大多數(shù)情況下，通過(guò)在型板臺(tái)車(pattern plate carrier )上開一圈排氣塞即可實(shí)現(xiàn)對(duì)于不復(fù)雜的型板，在型板上不必開排氣塞，在調(diào)試

5、新型板時(shí)，建議先不要在型板上開設(shè)排氣塞進(jìn)行成型實(shí)驗(yàn)，然后再根據(jù)實(shí)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(shí)驗(yàn)中，每種情況下，靜壓閥打開的時(shí)間都是 1秒。實(shí)驗(yàn)表明：排氣面積占型板面積的 1.7 1.9%時(shí)，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(shí)可以在這一期間進(jìn)行。2縫隙式排氣塞 2.1 簡(jiǎn)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(huì)磨損，可以使用幾年，材料也不會(huì)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

6、定期保養(yǎng)和清潔，排氣塞的堵塞對(duì)壓實(shí)過(guò)程有很大 危害。2.2 詳細(xì)的設(shè)計(jì)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銅制縫隙式排氣塞 有橫向加強(qiáng)筋由 G.H.Zimmermann銅制縫隙式排氣塞銅制蝶形排氣塞stared Hg pvaud nmxI in：n圖5.排氣塞直徑排氣面積排氣面積

7、排氣面積安裝尺寸制造由 Willy Krauss GmbH 公司Beilngries 制造mmmm 2%mm 2%mm 2%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(jì)決定，在靜壓造型工藝介紹過(guò)程中，建議和我們的專家討論

8、許多 典型型板系統(tǒng)，花幾個(gè)小時(shí)去學(xué)習(xí)并明白排氣塞設(shè)計(jì)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(guò)自由通道尺寸比較表明：一個(gè)直徑為30mm的排氣塞和4個(gè)直徑為15mm 的排氣塞或者7個(gè)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(wú)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(shí)驗(yàn)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(shí)過(guò)程中，大的排氣塞有更好的效果。這一點(diǎn)也被實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證明。在理想條件下，當(dāng)使用金屬型板并且砂子性能也比較好，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 mm排氣面積4.1%排氣塞直徑25 mm排氣面積4.0%Mould hardness砂型硬度Fig. 73. 1型板框排氣塞直徑（mm）砂型硬度（GF）1575_8018_20大約8025_30大約85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Hattem plate supportVentSeal圖8的設(shè)計(jì)應(yīng)適合安排整體型板或分體型板，這樣就可以不需花費(fèi)大的費(fèi)用使現(xiàn)存型板適合新的安裝情況，型板的設(shè)計(jì)一般比砂箱內(nèi)尺寸小40 70mm ,這樣在型板和砂箱壁之間有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

10、型邊緣被很好的壓實(shí)型板臺(tái)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(tái)車上的空氣沒(méi)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(lái)避免產(chǎn)生凹梢，在那兒容易形成內(nèi)部氣壓 對(duì)型板框的生產(chǎn)精度要求很高，因?yàn)樗鼘?duì)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 , 在任何情況下，這個(gè)距離都不能大于排氣塞直徑，排氣塞縫隙將平行于型板壁（圖 9）。為安裝排氣塞更方便，HWS發(fā)明了一

11、個(gè)簡(jiǎn)單的中心鉆孔裝置，用于鉆排氣塞孔L p ic» the ond R®ol皿3.3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,圖10和別的排氣塞直徑（|）D mm導(dǎo)套（|）H mmxmm中心鉆（|）d mmLmm81216100 +15010141612161615191.510120 +20018221.51020241.51025292103034210壓實(shí)工藝相比，模板的邊緣可以很靠近砂箱內(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）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

12、板布置的指導(dǎo)距離，這些值將根據(jù)型板的設(shè)計(jì)和型砂的質(zhì)量而變化, 1 PL fnltt1 'HUB WL1I JUH LI LITpattem desi and the sand qualiiy,一'M II ,. < - - L ! 1 « i-y 匕 八in 粉 ri 3 sr b« 二工工承jh ,zzz；i Distance A Jim尸M in mini 3 d ixliiiKtI 圖123. 4模型的極限情況在型板有窄且深的凹梢時(shí)，大直徑的排氣塞可能一個(gè)緊挨一個(gè)，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

13、氣塞的不同影響，大排氣，砂型硬1 Lilly圖14Fik. L3Ribbed Mo usings實(shí)驗(yàn)表明：大排氣塞在小排氣塞附近以及排氣塞堵塞對(duì)壓實(shí)過(guò)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(gè)排氣塞被堵塞 度將驚人的下降Fig 15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(jī)殼，通過(guò)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=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(duì)圓砂柱，建議安排的排氣塞以下給的是在這個(gè)區(qū)域安排的排氣

14、塞的最大尺寸和數(shù)量的參考值大多數(shù)場(chǎng)合下，較少的小排氣塞已足夠一圖 16他們將根據(jù)提供的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)安排，既不松又可最大的增加排氣面積-nVuiviur t類別砂柱直徑曠 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-丑4041216-5041520-6042025-m70718-4680720-5290725-60100725-643 . 7 長(zhǎng)砂條(Sand Cross Pieces)在兩個(gè)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)安置型板時(shí)，要考慮型板之間的間距（詳見(jiàn)3.3）建議為長(zhǎng)砂條安置的排氣塞如

15、圖示砂條寬度排氣塞直徑節(jié)距B mm(|)D mmT 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(shí)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(wú)瓶頸或堵塞4.1 在厚壁零件上的連接孔如果連接孔通過(guò)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 5mm排氣塞直徑（|）D mm連接孔（|）D mm（|）B mm壁厚>Hmm8510_126010610_158012812_1880159_1115_201001812_1418_221002014_1620_251502516

16、_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(shí)，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以一 iLfXXT T 1-Jr )/產(chǎn) /_u. /W »jr/.iT.jiT yr/ / / -J / /j/Z Z I'< fvyj/而B. IZZL勢(shì) H -(incorrectcorrect 1辭LMined4' *建空 An tM/</-patternpl"一um±F惕2

17、0incorrectcorrectpxx ,校方 E上一； kXX KX? 衣 / 八'rii| ”h.、，q .卜vxxKx?vHeccss milkdjg 9i the ribFig-215靜壓裝置原理上，所有靜壓造型機(jī)的壓實(shí)裝置是相同的（圖22)二 4每個(gè)造型機(jī)裝配有一個(gè)進(jìn)氣閥A,它確保足夠量的氣流在瞬間得到，同時(shí)防止空氣壓縮機(jī)內(nèi)的氣壓下降，氣閥直接安裝在機(jī)器上以使提供給機(jī)器的壓力下降最小，在氣閥和壓實(shí)裝置之間的管路上有一個(gè)開關(guān)閥作為靜壓閥靜壓閥打開的時(shí)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(shí)間應(yīng)盡可能短在高的復(fù)雜的型板，打開時(shí)間可以漸增直

18、到達(dá)到足夠壓實(shí)力上下砂箱的靜壓閥打開時(shí)間可以分別設(shè)置在慢速運(yùn)行造型機(jī)時(shí)，氣流從型板框或型板的排氣塞排出在快速運(yùn)行造型機(jī)時(shí)，通過(guò)排氣塞排氣的時(shí)間不夠，這時(shí)候有一個(gè)卸壓閥“ 當(dāng)壓實(shí)板或多觸頭已壓到型砂表面時(shí)，卸壓閥才能打開，如果閥在別的時(shí)間打 開，擴(kuò)散的空氣可能再一次松散壓實(shí)的型砂6.靜壓壓實(shí)順序0.2-0.5S0.2-0.8S01s13s壓實(shí)時(shí)間2.靜壓時(shí)間0.1-0.3s JI壓實(shí)結(jié)束靜壓閥關(guān)閉 I壓頭升起 工作臺(tái)下降填滿砂的砂箱和余砂框壓觸膨脹室，壓實(shí)過(guò)程開始?jí)簩?shí)工作臺(tái)升起壓著型板裝置，砂箱和余砂框接觸膨脹室， “壓實(shí)工作臺(tái)升起” 的信號(hào)使延時(shí)開始，延時(shí)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(gè)時(shí)間末，靜壓閥打開，靜壓閥打開 的時(shí)間是生產(chǎn)好的產(chǎn)品的關(guān)鍵因素，靜壓閥打開的時(shí)間將在調(diào)試時(shí)建立和設(shè)置(和打開行