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)介在靜壓造型過程中鑄型壓實(shí)分兩個(gè)過程，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，壓縮空氣只能通過型板或型板區(qū)域的排氣塞排出。事實(shí)上，壓實(shí)過程有幾個(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、破壞了砂子的達(dá)棚現(xiàn)

2、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?？赡茉趬簩?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式排氣塞，如果必要，型

3、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)置位置不同的情況下砂型硬度氣流分布C）大的排氣塞，自由通道8%B）排氣塞在墻壁上，自由通道4%A）排氣塞在型板上，自由通道4% 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的模型上的凹槽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)，而空氣流又由排氣塞的尺

4、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。圖4 鑄型區(qū)域內(nèi)氣壓降型板排氣面積氣壓靜壓閥打開時(shí)間圖 3 排氣面積3.2% 排氣面積5.2% 排氣面積7.1%高度砂型硬度為生產(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)

5、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1.71.9%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定期保養(yǎng)和清潔，排氣塞的堵塞對(duì)壓實(shí)過程有很大危害。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

6、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 制造 由 Willy Krauss GmbH公司Beilngries 制造 銅制縫隙式排氣塞銅制蝶形排氣塞圖5.排氣塞直徑排氣面積排氣面積排氣面積安裝尺寸mmmm%mm%mm%H， mmd，mm81325.810.62118367510212716202532761229262

7、3203430781539223319472779_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程中，建議和我們的專家討論許多典型型板系統(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

8、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。砂型硬度高度 排氣塞直徑 10 mm排氣面積4.1% 排氣塞直徑 25 mm排氣面積4.0%圖 6 圖 7排氣塞直徑(mm)砂型硬度(GF)1575_8018_20大約8025_30大約8531 型板框型板框（圖8）在靜壓造型工藝中用于使空氣流

9、從鑄型區(qū)域很好的排出，型板框的設(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4070mm，這樣在型板和砂箱壁之間有2030mm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，圖8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)生凹槽，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)32型板上

10、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)明了一個(gè)簡(jiǎn)單的中心鉆孔裝置，用于鉆排氣塞孔排氣塞直徑D mm導(dǎo)套H mm x mm中心鉆d mm L mm81216100+15010141612161615191.510120+20018221.51020241.51025292103034210圖103.3極限的利用模型區(qū)域圖9靜壓造型工藝允許極限的利用模型區(qū)域，和別的壓實(shí)工藝相比,模板的邊緣可

11、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)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)量而變化圖1234 模型的極限情況在型板有窄且深的凹槽時(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 排氣塞的不同影響實(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)過程的影響,大排氣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,砂型硬度將驚人的下降圖14所有帶”

12、*”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0.5在砂柱周圍必須有足夠的排氣塞面積對(duì)圓砂柱,建議安排的排氣塞圖16以下給的是在這個(gè)區(qū)域安排的排氣塞的最大尺寸和數(shù)量的參考值大多數(shù)場(chǎng)合下，較少的小排氣塞已足夠，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類別砂柱直徑F mm排氣塞數(shù)量排氣塞直徑D mm間距A mm孔節(jié)距20115-25120-30125-35130-4041216-504152

13、0-6042025-70718-4680720-5290725-60100725-6437 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3.3)建議為長(zhǎng)砂條安置的排氣塞如圖示砂條寬度B mm排氣塞直徑D mm節(jié)距T 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厚壁或者肋板，為了防止內(nèi)部產(chǎn)生壓力,

14、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5 mm排氣塞直徑D mm連接孔D mm B mm壁厚H mm8510_126010610_158012812_1880159_1115_201001812_1418_221002014_1620_251502516_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)43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5 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）每個(gè)造型機(jī)裝配

15、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“B“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)，通過排氣塞排氣的時(shí)間不夠，這時(shí)候有一個(gè)卸壓閥“C“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

16、實(shí)的型砂6靜壓壓實(shí)順序工作臺(tái)舉升0.2-0.5s造型室密封 靜壓閥打開0.2-0.8s1靜壓時(shí)間靜壓閥關(guān)閉0-1s延時(shí)1-3s壓實(shí)后等待時(shí)間壓實(shí)靜壓閥打開壓實(shí)壓力達(dá)到0.1-0.3s2靜壓時(shí)間壓實(shí)時(shí)間靜壓閥關(guān)閉壓實(shí)結(jié)束壓頭升起工作臺(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（和打開行程有關(guān)），在造型室有一

17、個(gè)壓力表“D”用來(lái)做簡(jiǎn)單的視覺檢查，在有氣流時(shí)，指針擺到4bar然后很快下降。在很多情況下，在壓實(shí)已經(jīng)開始后有必要再次打開靜壓閥，二次氣流開始的時(shí)間和持久度通過時(shí)間決定。氣流壓實(shí)完成后，最終壓實(shí)開始，壓實(shí)由液壓驅(qū)動(dòng)，壓實(shí)板或者多觸頭一旦壓實(shí)型砂表面就形成一個(gè)反壓力，短時(shí)間后，壓實(shí)壓力達(dá)到提前設(shè)置的值，這時(shí)，壓實(shí)時(shí)間開始，接到“壓實(shí)時(shí)間完成”的 命令和二次氣流后靜壓閥已經(jīng)關(guān)閉的信號(hào)，壓頭返回到其起始位置，工作臺(tái)開始下降，壓實(shí)過程完成。壓實(shí)過程中問題及對(duì)策故障原因?qū)Σ呱爸纬刹蝗珘簩?shí)不夠使用更多更大排氣塞增加壓實(shí)壓力延長(zhǎng)靜壓閥打開的時(shí)間砂柱潰散型板退讓型板偏轉(zhuǎn)型板太冷造型機(jī)底板滾道不平行型板臺(tái)車粘砂下降速度太快砂柱太硬導(dǎo)銷磨損分型介質(zhì)太少型板表面太粗