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射型機射砂緊實原理及設計經驗

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射型機射砂緊實原理及設計經驗

隨著對中小鑄件的質量要求不斷提高,覆膜砂制芯工藝得到越來越廣泛地運用。筆者長期與射芯機和射芯模打交道,在實踐中不斷思考和分析射砂成型的原理,今得到了一些理性認識,同時也積累了一些設計經驗,現總結如下,以供同行們參考。

1、原理

不同的鑄件,就有不同的砂芯形狀,也就有不同的模具型腔與結構,但萬變不離其宗:射砂過程就是所射“砂”的動能在型腔內衰減的過程。也就是說,如砂芯某一處沒射足或沒射致密,我們可以理解為:當“砂”到達該處前動能已衰減至零。

2、認識

根據動能P=1/2mv2的原理,可得出以下各點認識:

2.1 射口宜小不宜大

在射砂壓力確定以后,“砂”的動能由m和v的決定,但由于v是平方關系,所以,“砂”的速度(v)相對“砂”的質量(m)來說更重要。通常的射口為φ8、φ10、φ12,極少有φ12以上的。

2.2 把合模間隙(無論是冷態時還是熱態時)控制在0.2mm以下,是射砂成型良好的關鍵。

我們理解,“砂”是被“氣”裹挾著充型的,“砂”的速度決定于裹挾它的“氣”的壓力,所以,避免射砂后,“氣”快速泄漏是關鍵所在。當然充型完之后,保持型腔適當排氣也是不可少的。實踐證明,只有把射芯模左右(或上下)模具合模間隙控制在0.2mm以下,才能確保射制出良好的砂芯。不僅如此,對于大型腔,筆者提醒注意:靠近射口附近型腔的“排氣能力”不宜太好,即不放排氣塞,少放頂桿等。

2.3 在離射口最遠的遠端要有充分的排氣

通常的情況是“頭痛醫頭,腳痛醫腳”,在型腔的中部往往也有局部不致密的情況,這肯定是由于:此處窩“氣”,而不是此處“砂”無動能。解決這種現象的方法:首選增加遠端排氣能力,其次才是在“窩氣”處適當加裝“排氣塞”(如型腔中間部分的孔、封閉腔)。更多的情況是,當遠端排氣能力增加后,此處的“窩氣”就不見了。草率地在窩氣處加裝“排氣塞”或“排氣槽”,有可能會出現遠端射不好的風險(中間動能衰減太大)。

現實中,人們往往在型腔的中間部位加裝“排氣塞”和“排氣槽”,而且非常普遍和隨意。型腔的排氣塞、排氣槽是星羅棋布的。筆者認為,型腔內除了適當加裝頂桿外(也有排氣功能),所有的排氣都應放在遠離射口的遠端,而且是越多越好(以不噴砂為原則),這樣既不影響射“砂”過程中的動能損耗,又解決了射“砂”后的排氣問題。

2.4 縮短射“砂”行程、多射口、射口設置在阻擋“物”少的位置等都有利于降低射“砂”動能的衰減,這些都有助于射制出良好的砂芯。

2.4.1 如圖1所示:當L較大(>400)時,圖1射砂方式不如圖2射砂方式利于射砂成型?!吧啊痹谛颓恢械男谐淘蕉?,充滿型時的動能衰減越小。

2.4.2圖2中設計了三個射口(根據需要,也可以選擇四個或五個射口),較圖1兩個射口相比,可縮短射砂時間,有利于快速成型。

2.4.3射口要設置在阻擋小的位置,即射口正對的型腔通道上盡量少阻擋“物”,以減小動能損失,尤其是靠近射口處的阻擋“物”,對剛射入型腔內的“砂”動能損失影響更大。對于殼型模具,通常會在型腔中人為增設射砂通道,既利于成型又增加了殼型的剛性。

3、經驗

筆者在認識的基礎上總結出了一些經驗,可供同行們參考。

3.1 射砂壓力控制在0.25MPa~0.45MPa為好

良好的型腔遠端排氣,可有效降低射砂壓力,減小模具型腔的磨損,有利于提高模具壽命。

3.2 熱態“碰?!焙苤匾?/span>

對于一些曲面分型的模具,冷態合模良好,但模具加熱后,由于動定模具膨脹不一致,合模銷、套卡死從而合模不到位,因而會影響射砂成型。這時候,應該請模具鉗工在模具加熱到200℃左右時繼續“碰?!?,直至合模間隙≤0.2mm。

3.3 盡量減小分型面的接觸面積

建議在型腔四周留30mm寬的接觸面,其余部分(除復位桿等需要外)都加工至平面下3 mm ~5mm,以減少合模不到位的可能性(射砂后因砂粒等粘在分型面上)。

3.4 測溫點的位置應遠離加熱管(距加熱孔邊緣≥40mm)

通電后,加熱管四周很快升溫,如測溫點靠加熱管太近,則溫控儀測的溫度很快就到達設定溫度(220℃~250℃),交流接觸器就會斷開,但斷開后不久,測溫點溫度馬上降低到設定溫度之下,交流接觸器迅即通電,但通電后不久又斷電,斷電后不久再通電,如此反復,不僅使電器元件易于損壞,而且模具溫度上升很慢,熱損失加大,生產效率很低。

3.5 開合模平行度≤0.2mm

筆者曾遇到設備動、定模板平行度達2mm的情況,模具合上后,或上或下或前或后有≥0.2(有的甚至大于1mm以上)的縫隙,射“砂”時局部噴砂,砂芯射不完整而且不致密。根本原因是設備動、定模板平行度超標,亦或是模具左右(或上下)背面間的平行度超標造成的。

3.6 模具加熱后頂板運動要自如

頂板通常由兩塊組成,一塊底板,一塊夾板。通常要求:夾板壓緊底板后,頂桿不能被夾死,要能轉動自如(隨形頂桿需防轉除外),同時,當模體加熱膨脹后,頂桿在頂板內有左右膨脹位移的空間(將底板上頂桿孔銑成腰形)而不至發生因模體內頂桿隨模體膨脹、頂板內頂桿沒有隨頂板膨脹(或膨脹不夠)、又沒有位移空間而造成頂桿傾斜、憋死、活動不自如的現象。一旦頂桿傾斜、憋死、活動不自如,則合模就難以合好,射砂則會出現噴砂、泄氣等,就難以射出良好的砂芯。

3.7 相鄰型腔間的距離≥20mm

為防止相互竄氣,在設置多個型腔時,筆者建議型腔間的距離不小于20mm,為杜絕竄氣,在相鄰型腔間分型面中央加工一道3mm~5mm溝槽,在溝槽中鉆一到數個φ4~φ5的孔,與外界相通,可有效阻斷型腔間的竄氣。

4、結束語

要射出高質量的砂芯,首先要有合乎要求的制芯設備及模具,其次要選擇合適的操作參數,兩者缺一不可,在嚴格地“軟”“硬”結合的條件下,才能可靠地得到高質量的砂芯。

(轉自:《鑄造裝備》雜志2014年6月刊)

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