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压铸铝模具浇口设计原则

摘要:一副压铸模具的顺利投产是一个压铸件成功开发的关键环节,而浇道系统的良好设计是保证压铸模具正常生产的前提。特别是一些有特殊要求(如气密性、表面粗糙度等)的产品,批量...

一副压铸模具的顺利投产是一个压铸件成功开发的关键环节,而浇道系统的良好设计是保证压铸模具正常生产的前提。特别是一些有特殊要求(如气密性、表面粗糙度等)的产品,批量生产时,这些特殊要求往往成了考核一个压铸模具成功与否的关键指标。我们在实际生产中发现,虽然影响压铸件特殊要求质量的因素较多,但浇口位置的设置往往是一个不可忽视的环节,不恰当的浇口位置设置会造成一副模具的整体报废,或者模具生命周期大打折扣。

压铸件浇道系统的设计需要通过对铸件的结构分析,并确定各种要求以后进行。设计浇注系统的一般过程是:
1)选择浇口的位置。

2)考虑引导金属流的流向。

3)划分浇口的股数。

4)设置浇道的形状和尺寸。

5)确定内浇道的截面积。
内浇口设计的原则:

1、有利于压力的传递,内浇道一般设置在压铸件的厚壁处。
2、有利于型腔的排气。
3、薄壁复杂的压铸件.宜采用较薄的内浇道,以保证较高的充填速度;一般结构的压铸件,宜采用较厚的内浇道,使金属液流动平稳。
4、金属液进入型腔后不宜正面冲击型芯,以减少动能损耗,防止型芯冲蚀。
5、应使金属液充填型腔时的流程尽可能短,以减少金属液的热量损失:
6、内浇道的数量以单道为主,以防止多道金属液进入型腔后从几路汇合,相互冲击,产生涡流、裹气和氧化夹渣等缺陷。
7、压铸件上精度、表面粗糙度要求较高且不加工的部位,不宜设置内浇道。
8、内浇道的设置应便于切除和清理。

浇口位置的选择原则:

1)浇口位置应取在金属液填充流程最短、流至型腔各部位的距离尽量相近的部位,使填充路径减少曲折和避免过多的迂回。建议尽量采用中心浇口。

2)浇口位置放在压铸件壁厚最厚的部位有利于最终压力的传递。同时,浇口开设在厚壁部位,对内浇道厚度的增加也留有余地。

3)浇口位置应使型腔温度场的分布符合工艺要求,尽量满足金属液流至最远端的填充条件。

4)浇口位置取在金属液流进入型腔不起旋涡且排气顺畅的部位,有利于型腔内气体的排除。生产实践中,要排除出全部气体是十分困难的,但针对铸件形状设法尽量多地排除气体则是设计时应考虑的问题。排气问题对有气密性要求的铸件应特别引起重视。

5)对于框形铸件,浇口位置可以放在铸件投影范围内,若单个浇口填充良好,没必要采用多股浇口。

6)浇口位置尽可能取在金属液流不正面冲击型芯的部位,应避免使金属流撞击型芯(或型壁)。因为撞击型芯后,金属液动能耗散剧烈,同时也易形成分散液滴与空气相混,使铸件缺陷增多。型芯被冲蚀后,产生粘模,严重时,被冲蚀的部位形成凹陷,影响铸件脱模。

7)浇口位置应设置在铸件成形后容易去除或冲切浇口的部位。

8)对有气密性要求或不允有气孔存在的压铸件,内浇道应设置在金属液最终都能保持压力的部位。

内浇道的形状:

内浇道的形状,不管是扇形,漏斗形,锥形,但有点是非常重要的,那就是保证溶烫经过流道不能产生涡流。几种形状可以单用,可以混用,一切从实际出发。

内浇口位置 :

1:溶烫的充填应从厚到薄 

2:内浇口设置应使溶烫先远后近 

3:内浇口的设置应你溶烫进入型腔后保证排渣,排汽畅通 

4:内浇口不宜正对型芯 

5:如有肋,应与溶烫进入型腔后流向一致 

6:保证充填距离最短 

7:如果须要设置多个浇口时,要保证进入型腔的溶烫不产生涡流 

8:内浇口的形状一定要考虑产品的形状,保证充填的一致性

 

9:内浇口的设置要去除容易

主要确定浇口位置、形状和尺寸,基于流体力学的原理,充分了解金属液充填型腔时的流动状态,使压铸成型填充完美,尽量减少气孔产生和机加位置的砂孔,从而保证压铸件的表面光洁完整无缺陷。

浇口种类:
人工去除式浇口有下列形式:直接浇口、凸片浇口、边缘浇口、重迭式浇口、扇形浇口、盘状浇口、环状浇口、辐状浇口、和薄膜浇口。 
直接浇口:
直接浇口又称为竖浇道浇口(sprue gate),通常使用于单模穴模具,塑料以最小的压力降直接从竖浇道填入模穴。此类浇口于剪除后容易在塑件表面留下浇口痕迹。直接浇口的凝固受控制于塑件肉厚,而不是浇口厚度。通常塑件在接近直接浇口区域的收缩不大,但在直接浇口处有大量的收缩,结果造成浇口处的大量拉伸应力。 
直接浇口入口端的直径与射出机喷嘴直径有关系,此浇口入口直径必须比射出机喷嘴直径大 1mm以上。标准竖浇道衬套具有2.4° 锥度向塑件端开口,因此,直接浇口的长度控制着塑件端的浇口根部直径,此浇口根部直径至少要比塑件肉厚大1.5 mm以上,或者大约取塑件浇口肉厚的2倍。直接浇口锥角至少要1°,太小的锥角可能在顶出时使竖浇道无法与竖浇道衬套分离;太大的锥角则浪费塑料,并且加长冷却时间。非标准锥角的竖浇道加工成本较高,却没有什么好处。

浇口计算:

1.内浇口面积

内浇口构截面积是压铸浇口系统计算的主要组成部分,辚截面积可用下式确定¨‘2i:r=G铸件/(mrj,(1)式中:G铸件为铸件重量,蚝;y为合金密度,kg/m3;u为内浇口内的流动速度,m/s;r为填充型腔的时间AG铸件和y两个参数已知.关键是确定金属液在内浇道内的流速m和填充型腔的时间r.

2.内浇口内的流动速度

内浇口内的流动速度与许多在极短的填充时

间内发生变化的影响因素有关,因此,m不是一个恒定的参数,而是在压铸过程中不断发生变化的~个量.一般地,为分析方便,总是假设在填充时间内此值为恒定.似定金属液撞击对面型壁时的速度等于内浇口内舶流速m在撞击后不产生紊流的条件下,其临界速度值为=ReT/(2(Hh)),(2)式中:y为动力学牯滞系数,m2/s;Re为雷诺准数;H为铸件厚度;h为内浇口厚度.

不过,在实际中,更多地是采用经验数值.文献[3]给出了允许的内浇口速度与用凝固模数M表示的铸件特征之阔的关系.w・芬努菠川更是详细给出了内浇口速度与铸件厚度的关系.对于不同的合金及篮铸机种类,m和H的对应关系有所不同,但总的趋势是m随增大而减小.

3型腔填充时间的确定:

确定填充时间的条件是离内浇口最远的金属液温度恰恰降到固相线温度.确定型腔填充时间时,必须考虑以下因素:(1)铸件的主要壁厚,金属的种类,金属和模具的温度.这些因素决定铸件凝固时间;(2)铸件形状,包括从浇订开始金属必须流过的路径和压铸件的复杂程度;(3)浇注金属的体积.因此,准确、完整地用数学表达式来描述液态金属在充填型腔过程中的流动、传热行为

 

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