88 即:

1v2

令C=

4Rs2

机械设计与研究 第25卷

当判断出型腔25内的空气由氧气置换完毕时,通过闭合机构36将气体排出通道34关闭。即如图3所示,将开闭栓38由排气通路34的排气口向流路入口34a插入,隔断型腔25与模具外的连通。此后,使冲头29后退并通过注液口27a向套管27内注入金属熔液,再通过使冲头29前进将套管27内的金属熔液向流路30内送入。此时,使出入部件33向闸道31伸出,使闸道31的流路面积变小,由此使从闸道31内的金属熔液向型腔25内喷出并与氧气反应,形成真空。由此能够防止铸件中产生气孔。随着型腔25和闸道31内金属熔液的压力增加,套管27内的金属熔液的压力达到一定值以上后,使出入部件33从闸道31退出,扩大闸道31的流路面积,推压套管27内的金属熔液,进而向型腔25内的金属熔液作用足够的压力。通过型腔25内空气的置换,并向金属熔液作用足够的压力,就能够制作出不会产生气孔等缺陷的铸件。

另外,由于排气缝隙26中设有冷却排气口26a,金属熔液在冷却排气口26a处被冷却并固化,从而防止了喷出到模具外面。又由于气体排出通道34如上述那样由闭合机构36所关闭,也不会发生金属熔液通过排气通路34喷出到模具外面导致氧气传感器35损坏的情况。

理论上需要氧气与充型金属液反应生成金属氧化物微粒弥散分布在压铸件内,从而消除压铸件内的气体。经过实际测试(使用合格的工业用氧气,纯度为99.2%),性能对比如下表。

则没有改造之前的设计的空气阻力为: Pm1=0.08C.新设计后的空气阻力为: Pm2=0.01C

就是说,在其他不变的情况下,相应的排气置换时间减少为原来的1/8。

新的充氧压铸模的主要工作过程如下:23和24闭合以后,使冲头29如图2中虚线所示地前进,在封闭了套管27的注液口27a的状态下,通过氧气供给口27b向型腔25内送入作为置换用气体的氧气,将型腔25内的空气置换为氧气。氧气被送入型腔25时,此前存在于型腔25内的空气首先通过排气缝隙26及气体排出通道34向模具外排出。然后随着型腔25内的空气被氧气所置换,通过排气缝隙26及气体排出通道34向模具外排出的气体的氧气浓度逐渐增加。在这期间,氧气传感器35一直监测着从气体排出通道34所排出的气体的氧气浓度,检测到浓度超过规定值的时候,就判断为型腔25内已由氧气置换完成。由于型腔25内的气体不只通过排气缝隙26,还可直接通过排气通路34向模具外排出,同时,还由于气体排出通道34中没有金属熔液从其中通过,不必将流路做得狭窄,所以能够使气体排出通道34的流路面积比排气缝隙26的流路面积更大,从而可高效的排出型腔25内的气体,并在短时间内将型腔25内的空气置换为氧气,提高了压铸件的生产效率。

新的充氧压铸模排气系统与现有系统性能对比表

项目型腔氧气纯度%供给氧气压力mpa改进前供给时间s改进后供给时间s产品内部气孔率%

试样196131.50.05

试样296131.50.06

试样396131.50.05

试样496131.50.05

试样596131.50.04

试样69813.51.0.02

试样79813.510.02

试样89813.510.01

试样99813.510.02

试样109813.510.03

3 结束语

新充氧压铸模排气系统能有效的克服现有充氧排气系统的缺点,排气置换时间减少为原来的1/8,实际测试结果表明,氧气供给时间改进后比改进前缩短了50%以上,在短时间内将型腔内的空气置换为氧气,提高了压铸件的生产效率;由于排气的气流不是喷射形式排出,防止了金属溶液溢到模具外面,保护了传感器不受金属熔液的损坏;测试结果同时表明,产品气孔率低至0.01~0.06%。具有较大的实用价值。

该系统已经在宜宾八一二股份有限公司试用,生产效率有明显的提高,氧气探测装置至今还没有发现损坏的情况,效果较好。该排气系统装置已于2009年2月申请并获受理实用新型专利。

参考文献:

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~16. 作者简介:唐永艳(1975-),讲师,主要研究方向为机械设计与制造、机械CAD,已发表论文六篇。