HWS静压造型的排气塞功能和作用解读

1、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(expansion chamber)，在这种情况下，整个铸型区域和外部完全密圭寸，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

2、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

3、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A）排气塞在型板上，自由通道 4%B）排气塞在墙壁上，自由通道 4%C）大的排气塞，自由通道 8%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

4、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Hciglit mm 高度排气面积3.2%排气面积5.2%排气面积7.1%iJO静压阀打开Fig. 4; Drop in pressure in lhe mould1 kirdness of mould砂型硬度图4铸型区域内气压降为生产出好的铸型，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(pattern plate carrier )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，

5、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

6、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铜制缝隙式排气塞小，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", jrii i.-',pluUiil lil.ixOa | mm排气塞直径排气面积排气面积排气面积安装尺寸有横向加强筋图5.铜制缝隙式排气塞铜制蝶形

7、排气塞由 Willy Krauss GmbH 公司Beilngries 制造mmmm2%mm2%mm2%H， mmd, mm81325.810.621183675102127162025327612292623203430781539223319472779_11185822.848196525.5712_14207022.560197825714_16251072269149329816_2030153229814-820_253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，

8、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JSII76图7ry，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。0排气塞直

9、径10 mm3. 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，型板框高度排气面积4.0%排气面积4.1%排气塞直径25 mmAir exhaustXir exhausthardness砂型硬度-I iB Q_ Q1J 匸二©图排气塞直径（mm）砂型硬度（GF）1575_8018_20大约8025_30大约85Pattern plate supportVentSeal气塞直径，排气塞缝隙将平行于型板壁（图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

10、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， 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

11、况下，这个距离都不能大于排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导套中心钻©Dmm©Hmmx©dmmL mmmm81216100101416+12161615015191.51018221.51012020241.510+252921020030341210M I£ IL'p to lhe end RLT LJ- rK rhu< rlbX/1 rHM 崛drr. Jnd% zll.图103.3极限的利用模型区域静压造型工艺允许极限的利用模型区域，和别的图9压实工艺相比，模板的边缘可以很靠近砂箱

12、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）I I B , F -hi- I L I.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I liv vaioca whi vaiy ucpcnuiii vn mupattern design and the sand quality,-_I* s= - - - HeightH. mm -/102Ci ! Mmitnuin disiuitcc1j 图 123. 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

13、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,大排气,砂型硬图14Ribbed Housings度将惊人的下降Fig. IS所有带”的标记都被De Globe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/直径二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

14、圆砂柱，建议安排的排气塞以下给的是在这个区域安排的排气图16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，既不塞的最大尺寸和数量的参考值松又可最大的增加排气面积类别砂柱直径©F mm排气塞数量排气塞直径©D mm间距A mm孔节距I20115-25120-30125-35130-n4041216-5041520-6042025-皿70718-46Version I80720-5290725-60100725-643. 7 长砂条(Sand Cross Pieces)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

15、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排气塞直径节距B mm©DmmT mm252025302530353035403035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5 mm排气塞直径©D mm连接孔壁厚>H mm©Dmm©B mm8510_126010610_158012812_1880159_11

16、15_201001812_1418_221002014_1620_251502516_2025_301503020_25301504.2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incorrectcorrectincorrectMilled aay on the patlem phiU"wrreGlFig. 20RtiCLMs milkd on dw ribFig- 215静压装置原理上，所有静压造型机的压实装置是相同

17、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

18、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0.20.5s0.2-0.8S0-1S1-3S压实时间2.静压时间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(moulding compartment)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