HWS静压造型的排气塞功能和作用DOC.docx
《HWS静压造型的排气塞功能和作用DOC.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《HWS静压造型的排气塞功能和作用DOC.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
HWS静压造型的排气塞功能和作用DOC
静压造型工艺中排气塞的功用和性能
1简介
在静压造型过程中铸型压实分两个过程，首先快速通入强气流，然后是压实。
加砂后，工作台将砂箱和含型板的型板框一起升起直到压触膨胀室（expansionchamber），在这种情况下，整个铸型区域和外部完全密封，这样，压缩空气只能通过型板或型板区域的排气塞排出。
事实上，压实过程有几个阶段，各阶段相继进行（如图1）。
在静压阀被打开，压缩空气通入型砂后，第一阶段，确保砂子均匀的分布在模型周围，尤其在模型轮廓周围有好的分布，第二阶段，砂子被压实，空气流在每个砂团上施加向下的力，使砂柱向下运动，空气流使砂子流动到模型最低处，内部形成的横向压力消除、破坏了砂子的达棚现象，在气流方向紧实度增加，一层一层，所以，在离模型最近的地方得到最高的紧实度。
静压阀打开的时间由模型的复杂程度、砂子的类型和阀的尺寸决定，可在0.1和1.0秒之间。
最终的压实可以和静压阀打开同时进行，也可以延时。
压实时，可以使用一个平带或一个塑料压板或水垫或多触头，不管什么方法，压实是液压操作。
静压空气流一耗尽（时间设定），静压阀就立即关闭。
可能在压实时通入二次气流以提高铸型强度，这股气流将进一步使压实板压实的型砂层松散，并将其运送到靠近模型表面的重要区域，当模型在高度方向有大的变化时推荐使用此方法。
通入型砂的气流通过型板装置上足够大的排气面积排出，可以在型板框上安置缝隙式排气塞，如果必要，型板上也可以安置排气塞。
图2砂型硬度和气流的分布，在不同的排气塞直径和排气塞设置位置不同的情况下
砂型硬度
气流分布
C）大的排气塞，自由通道8%
B）排气塞在墙壁上，自由通道4%
A）排气塞在型板上，自由通道4%
排气面积和排气塞的安排是很关键的因素，在那儿，型砂被压缩空气紧实，图2的数据表明：
在排气塞方向，空气流携带型砂，所以在排气塞附近，型砂被最大化压实。
通过加倍排气塞面积，扩大了排气面积，空气流有效性明显提高，所以型板四周紧实度增加。
在一系列实验中也得到相似的结果：
实验中，为了在一个高120mm的模型上的凹槽处建立合理的排气面积，数据表明（如图3）：
砂型硬度和空气流有关，而空气流又由排气塞的尺寸和数量决定。
实际经验也表明：
对于尤其精确的、深的模型轮廓，有必要开设大的排气面积，在随后的压实中，对其只有很有限的影响。
图4铸型区域内气压降
型板排气面积
气压
静压阀打开
时间
图3
〇排气面积3.2%
▽排气面积5.2%
●排气面积7.1%
高度
砂型硬度
为生产出好的铸型，开设总型板面积的1—2%的排气面积即可。
在大多数情况下，通过在型板台车（patternplatecarrier）上开一圈排气塞即可实现。
对于不复杂的型板，在型板上不必开排气塞，在调试新型板时，建议先不要在型板上开设排气塞进行成型实验，然后再根据实际需要增加排气塞。
静压造型工艺中，排气面积和压降分布如下图记录（图4），在这一系列实验中，每种情况下，静压阀打开的时间都是1秒。
实验表明：
排气面积占型板面积的1.7—1.9%时，静压阀关闭大约2.5秒后铸型区域内气压降至大气压，最后的压实可以在这一期间进行。
2缝隙式排气塞
2.1简介
铜制缝隙式排气塞已经在静压造型工艺上成功使用。
0.3mm宽的缝隙式排气塞可以设置在型板表面（如果在此处必须要排气塞的话）。
排气塞尺寸不会磨损，可以使用几年，材料也不会疲劳破坏，它们紧紧镶嵌在安装孔中，几乎不受任何损坏。
但是,铜制缝隙式排气塞要求定期保养和清洁，排气塞的堵塞对压实过程有很大危害。
2.2详细的设计和尺寸
排气塞安装孔一般是软材料（木头、塑料、铝）,钻孔最小公差至少为0.1mm，以确保排气塞不掉出去。
型板上排气塞定位孔深度必须和排气塞深度完全一致,以防止铸件表面出现印记，如果不一致将使排气塞和其他模型表面有高差。
铜制缝隙式排气塞在嵌入模型后应根据模型轮廓研磨，这样可能使缝隙宽度减小，应使用缝隙清洁装置或相似的装置将缝隙宽度开设到原始值0.3mm
铜制缝隙式排气塞
有横向加强筋
由G.H.Zimmermann制造
由WillyKraussGmbH公司Beilngries制造
铜制缝隙式排气塞
铜制蝶形排气塞
图5.
排气塞直径
排气面积
排气面积
排气面积
安装尺寸
mm
mm²
%
mm²
%
mm²
%
H，mm
d，mm
8
13
25.8
10.6
21
18
36
7
5
10
21
27
16
20
25
32
7
6
12
29
26
23
20
34
30
7
8
15
39
22
33
19
47
27
7
9_11
18
58
22.8
48
19
65
25.5
7
12_14
20
70
22.5
60
19
78
25
7
14_16
25
107
22
69
14
93
29
8
16_20
30
153
22
98
14
-
-
8
20_25
3排气塞位置
下面是排气塞布置位置的有关信息，排气塞准确位置的安排和数量由型板轮廓和型板的设计决定，在静压造型工艺介绍过程中，建议和我们的专家讨论许多典型型板系统，花几个小时去学习并明白排气塞设计原理。
一般，大直径的的排气塞优先于小直径的排气塞
通过自由通道尺寸比较表明：
一个直径为30mm的排气塞和4个直径为15mm的排气塞或者7个直径为10mm的排气塞有同样的排气面积
鉴于此，小直径排气塞只被使用在大排气塞无法布置的区域
例如：
肋板室（图6），各肋板之间间距很窄，只能安排小的排气塞，实验也表明：
即使排气面积相同，大的排气塞比小的排气塞更有效，图7数据也明显表明：
在型砂的压实过程中，大的排气塞有更好的效果。
这一点也被实际经验证明。
在理想条件下，当使用金属型板并且砂子性能也比较好，只使用空气流就可以使型板附近型砂硬度达到如下值。
砂型硬度
高度
〇排气塞直径10mm
排气面积4.1%
●排气塞直径25mm
排气面积4.0%
图6
图7
排气塞直径（mm）
砂型硬度（GF）
15
75_80
18_20
大约80
25_30
大约85
3．1型板框
型板框（图8）在静压造型工艺中用于使空气流从铸型区域很好的排出，型板框的设计应适合安排整体型板或分体型板，这样就可以不需花费大的费用使现存型板适合新的安装情况，型板的设计一般比砂箱内尺寸小40—70mm，这样在型板和砂箱壁之间有20—30mm的距离可以安排一圈排气塞，足够使空气流排出
排气塞沿着砂箱内壁安排，这样确保所有模型边缘被很好的压实
型板台车是箱式，其侧壁朝内有一定偏距，足够连接排气塞孔突出到箱体外部，
图8
侧壁有大的开口使从型板排气塞排到型板台车上的空气没有压力的排到外面
型板必要的支撑上应有大的孔洞用来避免产生凹槽，在那儿容易形成内部气压
对型板框的生产精度要求很高，因为它对生产高质量铸件有关键影响，所以要求有特殊的照顾和保养
3．2型板上的排气塞
在型板上安置额外的排气塞是很困难的，排气塞和型板侧壁圆角末端的间距将是2mm，排气塞之间的距离将根据模型的复杂程度可能在5到15mm，在任何情况下，这个距离都不能大于排气塞直径，排气塞缝隙将平行于型板壁（图9）。
为安装排气塞更方便，HWS发明了一个简单的中心钻孔装置，用于钻排气塞孔
排气塞直径
φDmm
导套
φHmmxmm
中心钻
φdmmLmm
8
12
1
6
100
+
150
10
14
1
6
12
16
1
6
15
19
1.5
10
120
+
200
18
22
1.5
10
20
24
1.5
10
25
29
2
10
30
34
2
10
图10
3.3极限的利用模型区域
图9
静压造型工艺允许极限的利用模型区域，和别的压实工艺相比,模板的边缘可以很靠近砂箱内壁,大的排气塞安排在此位置,使气流有效性最大,在异常情况下,排气塞可能被型
板覆盖（图11）
图11
.
型板和砂箱壁的间距A或者两型板之间的间距由型板高度H决定（图12）
下面是型板布置的指导距离，这些值将根据型板的设计和型砂的质量而变化
图12
3．4模型的极限情况
在型板有窄且深的凹槽时，大直径的排气塞可能一个紧挨一个，在异常情况下,有可能被模型覆盖，在这些模型区域的排气面积大约是8%.（图3）
3.5排气塞的不同影响
实验表明:
大排气塞在小排气塞附近以及排气塞堵塞对压实过程的影响,大排气塞安排在小排气塞附近将增加他们的有效性,如果有三个排气塞被堵塞,砂型硬度将惊人的下降
图14
所有带”*”的标记都被DeGlobe执行,也在各种出版物上出版
最好的事例:
安排排气塞制造带有肋板的电机壳,通过大的排气塞围绕型板,砂型硬度增加
2．6圆的砂柱
静压造型工艺可以根据以下比率形成圆的砂柱
砂胎高/直径=H/D=2.5/1
型板拔模斜度是0.5º
在砂柱周围必须有足够的排气塞面积
对圆砂柱,建议安排的排气塞
图16
以下给的是在这个区域安排的排气塞的最大尺寸和数量的参考值
大多数场合下，较少的小排气塞已足够，他们将根据提供的设计数据安排,既不松又可最大的增加排气面积
类别
砂柱直径
φFmm
排气塞数量
排气塞直径
φDmm
间距
Amm
孔节距
Ⅰ
20
1
15
-
-
25
1
20
-
-
30
1
25
-
-
35
1
30
-
-
Ⅱ
40
4
12
16
-
50
4
15
20
-
60
4
20
25
-
Ⅲ
70
7
18
-
46
80
7
20
-
52
90
7
25
-
60
100
7
25
-
64
3．7长砂条（SandCrossPieces）
在两个型板之间造出窄的砂条，必须安置足够多的排气塞确保足够大的排气面积（图18）
当安置型板时，要考虑型板之间的间距（详见3.3）
建议为长砂条安置的排气塞如图示
砂条宽度
Bmm
排气塞直径
φDmm
节距
Tmm
25
20
25
30
25
30
35
30
35
40
30
35
以上所有建议都假定:
型板适合高压造型，型砂有好的压实性能
4排气孔的连接孔
为了确保排气孔不产生内压，排气塞后的连接孔必须无瓶颈或堵塞
4.1在厚壁零件上的连接孔
如果连接孔通过厚壁或者肋板，为了防止内部产生压力,连接孔外部应扩大，从其另一面扩钻，将比排气孔直径大5mm
排气塞直径
φDmm
连接孔
φDmmφBmm
壁厚
≥Hmm
8
5
10_12
60
10
6
10_15
80
12
8
12_18
80
15
9_11
15_20
100
18
12_14
18_22
100
20
14_16
20_25
150
25
16_20
25_30
150
30
20_25
30
150
4.2平的型板
平型板放置在支撑框架上，应注意支撑框架不能覆盖连接孔，如果有覆盖,在型板反面应开孔（图20）
4．3肋板类型板
在使用肋板类型板时，要求肋板和外部有相通的部分，如有必要，部分肋板将割断以提供必要的通道
5静压装置
原理上，所有静压造型机的压实装置是相同的（图22）
每个造型机装配有一个进气阀A，它确保足够量的气流在瞬间得到，同时防止空气压缩机内的气压下降，气阀直接安装在机器上以使提供给机器的压力下降最小，在气阀和压实装置之间的管路上有一个开关阀作为静压阀“B“
静压阀打开的时间有电气程序编程控制，为了
1保持气流消耗最小
2从排气塞区域快速排气
静压阀打开的时间应尽可能短
在高的复杂的型板，打开时间可以渐增直到达到足够压实力
上下砂箱的静压阀打开时间可以分别设置
在慢速运行造型机时，气流从型板框或型板的排气塞排出
在快速运行造型机时，通过排气塞排气的时间不够，这时候有一个卸压阀“C“
当压实板或多触头已压到型砂表面时，卸压阀才能打开，如果阀在别的时间打开，扩散的空气可能再一次松散压实的型砂
6．静压压实顺序
0.2---0.5s
0.2---0.8s
0---1s
1---3s
0.1---0.3s
填满砂的砂箱和余砂框压触膨胀室，压实过程开始
压实工作台升起压着型板装置，砂箱和余砂框接触膨胀室，“压实工作台升起”的信号使延时开始，延时的目的是确保静压阀在造型室（mouldingcompartment）完全密封的情况下打开,在这个时间末,静压阀打开，静压阀打开的时间是生产好的产品的关键因素，静压阀打开的时间将在调试时建立和设置（和打开行程有关），在造型室有一个压力表“D”用来做简单的视觉检查，在有气流时，指针摆到4bar然后很快下降。
在很多情况下，在压实已经开始后有必要再次打开静压阀，二次气流开始的时间和持久度通过时间决定。
气流压实完成后，最终压实开始，压实由液压驱动，压实板或者多触头一旦压实型砂表面就形成一个反压力，短时间后，压实压力达到提前设置的值，这时，压实时间开始，接到“压实时间完成”的命令和二次气流后静压阀已经关闭的信号，压头返回到其起始位置，工作台开始下降，压实过程完成。
压实过程中问题及对策
故障
原因
对策
砂柱形成不全
压实不够
使用更多更大排气塞
增加压实压力
延长静压阀打开的时间
砂柱溃散
型板退让
型板偏转
型板太冷
造型机底板滚道不平行
型板台车粘砂
下降速度太快
砂柱太硬
导销磨损
分型介质太少
型板表面太粗糙
型砂质量太差
砂箱和型板框之间有型砂
纠正型板支撑
检查型板的固定
型板至少加热到砂温
重调偏心滚轮
重调清扫刷，检查吹气系统
在下降阶段降低其速度
减少静压阀打开的时间
降低压实压力
更换导销和销套
检查分型剂喷涂系统，更多更频繁的喷涂
精修型板
使型砂质量在推荐的范围内，并且更松散
检查并调整吹气装置
边缘压实不够
填砂不均匀（到一侧）
型砂粘在砂箱壁上
在型板台车上的排气塞堵塞
在型板台车上开的排气面积太小
型砂质量改变
纠正加砂槽的导向板
调整或者更换砂箱清扫刮板
用溶剂或刷子等清洁排气塞缝隙，直到缝隙开
在型板上开设额外的排气塞
保持型砂在推荐的范围内并且在填砂之前松散
升级会员 