?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機理,今拙筆總結,以供同行們參考。
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,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!
根據動能P=1/2mv2的原理,我們得出以下結論:
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(就像橡膠水管一樣,把口捏得越小,水柱噴得越遠)。通常的射口為φ8、φ10、φ12,極少有φ12以上的。
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,我們提醒注意:靠近射口附近型腔的“排氣能力”不要太好,即不放排氣塞,少放頂桿等。
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,這肯定的原因:不是此處“砂”無動能,而是此處窩“氣”。解決這種現象的方法:首選增加遠端排氣,其次才是此處適當加裝“排氣塞”(象型腔中間部分的孔、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,草率在窩氣處加裝“排氣塞”或“排氣槽”,有可能增加遠端射不好的風險(中間動能衰減太大)。
現實中,人們往往隨意在型腔的中間部位加裝“排氣塞”和“排氣槽”,非常普遍和隨意。型腔的排氣塞、排氣槽是星羅棋布。我們認為,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)——既不影響射“砂”過程中的動能,又解決了射“砂”后的排氣。
4、縮短射“砂”行程、多射口、射口設置在阻擋“物”少的位置等都利于降低射“砂”動能衰減速度、射制出良好砂芯。
4.1 如圖所示:當L較大(>400)時,圖a射砂方式不如圖b射砂方式利于射砂成型。“砂”在型腔中的行程越短,充滿型時的動能衰減越小。
?4.2圖b三個射口(根據需要,也可以選擇四個或五個射口),較圖a二個射口,可縮短射砂時間,有利于快速成型。
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”動能損失更大。對于殼型模具,我們往往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。
順便與大家分享一些經驗和看法:
* 射砂壓力控制在0.25~0.45Mpa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。
* 熱態“碰模”很重要
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,從而影響射砂成型。這時候,應該請模具鉗工在模具加熱到200℃左右時繼續“碰模”,直至合模間隙≤0.2mm。
* 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3~5mm,以減少射砂后,因砂粒等粘在分型面上,而合模不到位的可能性。
* 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。
* 開合模平行度≤0.2mm
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,砂芯射不完整和致密。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)底面間的平行度超標造成的。
* 模具加熱后頂板運動要自如
頂板通常由二塊組成,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。

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