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射芯机射砂紧实原理及设计经验
作者:guangming  来源:本站  发表时间:2019-11-23 14:41:50  点击:150

随着对中小铸件的质量要求不断提高,覆膜砂制芯工艺得到越来越广泛地运用。笔者长期与射芯机和射芯模打交道,在实践中不断思考和分析射砂成型的原理,今得到了一些理性认识,同时也积累了一些设计经验,现总结如下,以供同行们参考。

1、原理

不同的铸件,就有不同的砂芯形状,也就有不同的模具型腔与结构,但万变不离其宗:射砂过程就是所射“砂”的动能在型腔内衰减的过程。也就是说,如砂芯某一处没射足或没射致密,我们可以理解为:当“砂”到达该处前动能已衰减至零。

2、认识

根据动能P=1/2mv2的原理,可得出以下各点认识:

2.1 射口宜小不宜大

在射砂压力确定以后,“砂”的动能由m和v的决定,但由于v是平方关系,所以,“砂”的速度(v)相对“砂”的质量(m)来说更重要。通常的射口为φ8、φ10、φ12,极少有φ12以上的。

2.2 把合模间隙(无论是冷态时还是热态时)控制在0.2mm以下,是射砂成型良好的关键。

我们理解,“砂”是被“气”裹挟着充型的,“砂”的速度决定于裹挟它的“气”的压力,所以,避免射砂后,“气”快速泄漏是关键所在。当然充型完之后,保持型腔适当排气也是不可少的。实践证明,只有把射芯模左右(或上下)模具合模间隙控制在0.2mm以下,才能确保射制出良好的砂芯。不仅如此,对于大型腔,笔者提醒注意:靠近射口附近型腔的“排气能力”不宜太好,即不放排气塞,少放顶杆等。

2.3 在离射口远的远端要有充分的排气

通常的情况是“头痛医头,脚痛医脚”,在型腔的中部往往也有局部不致密的情况,这肯定是由于:此处窝“气”,而不是此处“砂”无动能。解决这种现象的方法:主要选择增加远端排气能力,其次才是在“窝气”处适当加装“排气塞”(如型腔中间部分的孔、封闭腔)。更多的情况是,当远端排气能力增加后,此处的“窝气”就不见了。草率地在窝气处加装“排气塞”或“排气槽”,有可能会出现远端射不好的风险(中间动能衰减太大)。

现实中,人们往往在型腔的中间部位加装“排气塞”和“排气槽”,而且非常普遍和随意。型腔的排气塞、排气槽是星罗棋布的。笔者认为,型腔内除了适当加装顶杆外(也有排气功能),所有的排气都应放在远离射口的远端,而且是越多越好(以不喷砂为原则),这样既不影响射“砂”过程中的动能损耗,又解决了射“砂”后的排气问题。

2.4 缩短射“砂”行程、多射口、射口设置在阻挡“物”少的位置等都有利于降低射“砂”动能的衰减,这些都有助于射制出良好的砂芯。

2.4.1 当L较大(>400)时,图1射砂方式不如图2射砂方式利于射砂成型。“砂”在型腔中的行程越短,充满型时的动能衰减越小。

2.4.2图2中设计了三个射口(根据需要,也可以选择四个或五个射口),较图1两个射口相比,可缩短射砂时间,有利于快速成型。

2.4.3射口要设置在阻挡小的位置,即射口正对的型腔通道上尽量少阻挡“物”,以减小动能损失,尤其是靠近射口处的阻挡“物”,对刚射入型腔内的“砂”动能损失影响更大。对于壳型模具,通常会在型腔中人为增设射砂通道,既利于成型又增加了壳型的刚性。

3、经验

笔者在认识的基础上总结出了一些经验,可供同行们参考。

3.1 射砂压力控制在0.25MPa~0.45MPa为好

良好的型腔远端排气,可有效降低射砂压力,减小模具型腔的磨损,有利于提高模具寿命。

3.2 热态“碰模”很重要

对于一些曲面分型的模具,冷态合模良好,但模具加热后,由于动定模具膨胀不一致,合模销、套卡死从而合模不到位,因而会影响射砂成型。这时候,应该请模具钳工在模具加热到200℃左右时继续“碰模”,直至合模间隙≤0.2mm。

 3.3 尽量减小分型面的接触面积

建议在型腔四周留30mm宽的接触面,其余部分(除复位杆等需要外)都加工至平面下3 mm ~5mm,以减少合模不到位的可能性(射砂后因砂粒等粘在分型面上)。

3.4 测温点的位置应远离加热管(距加热孔边缘≥40mm)

通电后,加热管四周很快升温,如测温点靠加热管太近,则温控仪测的温度很快就到达设定温度(220℃~250℃),交流接触器就会断开,但断开后不久,测温点温度马上降低到设定温度之下,交流接触器迅即通电,但通电后不久又断电,断电后不久再通电,如此反复,不仅使电器元件易于损坏,而且模具温度上升很慢,热损失加大,生产效率很低。

3.5 开合模平行度≤0.2mm

笔者曾遇到设备动、定模板平行度达2mm的情况,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)的缝隙,射“砂”时局部喷砂,砂芯射不完整而且不致密。根本原因是设备动、定模板平行度超标,亦或是模具左右(或上下)背面间的平行度超标造成的。

3.6 模具加热后顶板运动要自如

顶板通常由两块组成,一块底板,一块夹板。通常要求:夹板压紧底板后,顶杆不能被夹死,要能转动自如(随形顶杆需防转除外),同时,当模体加热膨胀后,顶杆在顶板内有左右膨胀位移的空间(将底板上顶杆孔铣成腰形)而不至发生因模体内顶杆随模体膨胀、顶板内顶杆没有随顶板膨胀(或膨胀不够)、又没有位移空间而造成顶杆倾斜、憋死、活动不自如的现象。一旦顶杆倾斜、憋死、活动不自如,则合模就难以合好,射砂则会出现喷砂、泄气等,就难以射出良好的砂芯。

3.7 相邻型腔间的距离≥20mm

为防止相互窜气,在设置多个型腔时,笔者建议型腔间的距离不小于20mm,为杜绝窜气,在相邻型腔间分型面中央加工一道3mm~5mm沟槽,在沟槽中钻一到数个φ4~φ5的孔,与外界相通,可有效阻断型腔间的窜气。

4、结束语

要射出高质量的砂芯,首先要有合乎要求的制芯设备及模具,其次要选择合适的操作参数,两者缺一不可,在严格地“软”“硬”结合的条件下,才能可靠地得到高质量的砂芯。

 

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