中国压铸杂志
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铝合金压铸件排气道减速结构的分析

作者:admin 来源:原创 发表时间:2019-12-11
 

 
文:长城汽车股份有限公司技术中心  河北省汽车工程技术研究中心王东升、 李华、 吴艳生、 张桂全
 
   摘要 为保证压铸件品质,常采用真空压铸,但真空阀芯受铝液的惯性冲击力会失灵,影响真空度,使抽真空效果降低。针对某压铸件的排气系统,利用 Anycasting软件进行模拟,发现铝液达到真空阀时速度接近68m/s,速度极高。通过在铝液到达真空阀前端增加减速结构以解决真空阀堵塞和断裂问题。
   关键词 排气系统;真空压铸;模拟仿真;高速;排气道减速
 
   铝合金压铸具有尺寸精度高、外观品质好、生产效率高等优点,但由于压铸时金属液以高速喷射状态充填模具型腔,会使气体无法排出而被卷入到金属液中,凝固后以气孔形式存留于铸件内。为消除压 铸件 内部的气孔,提高铸件的力学性能,通常采用真空压铸。
 
    金属液在真空状态下充填型腔,由于卷入的气体少,对铸件的内部品质起到良好的改善作用,因而在压铸行业得到广泛应用。机械式真空阀在真空压铸中应用极为广泛,其具有排气面积大、气体流动阻力小,真空度高的特点,工作原理是利用金属液的惯性冲击力使其阀芯关闭,完成一个工作循环。实际生产过程中存在真空阀阀芯堵塞而导致失灵故障,影响抽真空效果。通过对机油冷却器支架的排气系统进行改进,并利用 Anycasting软件进行仿真模拟,发现熔融的铝液达到真空阀时速度达到68m/s,速度极高,对真空阀堵塞现象有明显的影响,亟需一种有效途径来解决真空阀堵塞问题。
 
1、压铸件及浇排系统分析
   某机油冷却器支架,其结构及浇排系统见图1。外形尺寸为411 mm×214 mm×191 mm,基本壁厚为4mm,质量为3.4kg,浇口截面积为765mm,排气截面积为265mm,压射冲头直径为100mm。

 
2、问题分析及对策
2.1 存在问题及分析
    真空阀阀芯结构示意图见图2。真空阀阀芯头部(A 部位)容易堵塞;另外,真空阀阀芯尾部(B 部位)出现断裂现象。基于压铸过程高速、高压的特点,真空阀阀芯头部频繁承受高速、高压铝液的冲刷,导致真空阀阀芯头部(见图2中 A 处)堵 塞;真空阀阀芯尾部(见图 2中B处)为最薄弱的位置,熔融的铝液频繁冲击阀芯,使尾部受力集中,导致其尾部易出现断裂现象。
 

 
2.2 模拟仿真分析
    利用 Anycasting软件中的 AnyPRE模块进行模拟分析,见图3。着重对真空阀阀芯部位进行网格划分,以保证浇口流向的准确性,通过模拟分析,发现铝液达到该部位时速度约为68m/s,速度极高,对阀芯芯头堵塞影响很大,必须降低。
 

 
2.3 制定方案及优化方案
    通过在排气道的尾端增加减速结构,减小铝液对真空阀的撞击速度及冲击力,可以有效改善阀芯芯头的堵塞现象。排气道减速结构的样式除三角形还有以下几种,圆形减速结构、菱形减速结构、方形减速结构、凹凸分型减速结构等,见图4。试验中采用三角形减速机构,修改后的浇注排溢系统见图5。
 



 
    通过在排气道尾端增加减速结构,利用 Anycasting软件对增加减速结构的浇排系统进行模拟分析。本次模拟与原方案划分网格相同,工艺参数设置相同,对铝液的速度进行测量分析,检测铝液到达真空阀的速度约为29m/s,见图6。通过在排气道尾端增加减速结构,能够削弱铝液对真空阀的撞击速度,减小冲击力,从而消除真空阀堵塞问题及阀芯断裂问题。
 

 
2.4 方案实施验证
    通过在排气道尾端增加减速结构,对模具进行修模进行方案实施验证,发现实施后真空阀未出现阀芯断裂和堵塞现象,提高了真空阀阀芯的使用寿命。
 
3、结 语
    通过在排气道尾端增加减速结构,能够有效地削弱铝液对真空阀的撞击速度,减小对真空阀的冲击力,解决真空阀阀芯尾部断裂问题及真空阀堵塞问题,从而提高机械式真空阀阀芯的使用寿命。
 
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