CN114472850A - 一种可调节模腔内流场状态的压铸模具以及压铸工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可调节模腔内流场状态的压铸模具，属于压铸模具技术领域，包括：模具体，其设置有型腔以及浇口，所述浇口与所述型腔连通；排气孔组，其设置于所述模具体并与所述型腔连通，所述排气孔组可将所述型腔内的气体排到外界。还提供了一种压铸工艺，属于压铸工艺技术领域。本发明的有益效果为：在型腔的重要区域设置排气孔，在排气孔处安装吸气装置，在压铸充型过程中，根据工艺的具体需要，通过对不同排气孔进行快速抽气，调节型腔内的气流状态，从而引导金属液依次进入到指定区域，实现调控不同区域的金属液充型顺序和充型状态，有利于改善压铸充型过程状态，从而获得组织致密和性能优良的高质量压铸件。

Description

一种可调节模腔内流场状态的压铸模具以及压铸工艺
技术领域
本发明属于压铸模具以及压铸工艺技术领域，涉及一种可调节模腔内流场状态的压铸模具，还涉及一种可调节模腔内流场状态的压铸工艺。
背景技术
压铸，是一种利用高压将金属熔液压入形状复杂的金属模内的一种精密铸造法，在高压的增压保压作用下，获得外观轮廓清晰、内部组织细密、机械性能优良的压铸件。
压铸充型时，金属液的流速和流场状态对充型效果和凝固质量有着非常重要的影响。如果填充速度过高，容易产生卷气、漩涡，使压铸铸件产生气孔及氧化夹杂等缺陷，并且也会存在冲刷模具型腔加剧模具磨损等问题。但是，过低的充填速度会影响铸件的充型效果，带来冷隔、欠注等质量问题。因此，压铸模具型腔内金属液流场状态内非常重要，它决定着金属液填充型腔时充型效果，以及铸件的凝固质量。
现有的压铸工艺一般通过调节冲头速度来调节压铸模具的内浇口流速，例如，一种申请号为201010106741.X的中国专利，提供了一种压铸方法、模具及其压铸系统，包括：从主浇道的环形浇道和辅助浇道的平面侧切式浇道同时进行浇注；在浇注金属液填充模具的型腔之前，采用低速射出速度进行浇注；在浇注金属液填充满模具的型腔过程中，采用高速射出速度进行浇注。
综上所述，现有的压铸工艺一般通过调节冲头速度来调节压铸模具的内浇口流速，进而间接调节模具内流场状态和充型的先后顺序，上述方法虽然对调节压铸模具的型腔内流场状态有一定效果，但很难调节不同区域充型的先后顺序，金属液填充型腔时充型效果较差，无法得到凝固质量高的压铸件。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种可调节模腔内流场状态的压铸模具，还提出了一种可调节模腔内流场状态的压铸工艺。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种可调节模腔内流场状态的压铸模具，包括：
模具体，其设置有型腔以及浇口，所述浇口与所述型腔连通；排气孔组，其设置于所述模具体并与所述型腔连通，所述排气孔组可将所述型腔内的气体排到外界。
较佳的，所述排气孔组包括第一排气孔以及第二排气孔，所述第一排气孔设置于所述模具体并靠近所述浇口，所述第二排气孔设置于所述模具体并靠近所述型腔的内侧壁。
较佳的，所述排气孔组还包括第三排气孔，所述第三排气孔设置于所述模具体并位于所述第一排气孔与所述第二排气孔之间。
较佳的，还包括吸气装置，所述吸气装置包括风管、驱动风机以及过滤网，所述风管的一端与所述驱动风机连接，另一端与所述第一排气孔或者所述第二排气孔或者所述第三排气孔连通，所述过滤网设置于所述风管内。
一种压铸工艺，包括所述的可调节模腔内流场状态的压铸模具，还包括步骤：
S1：根据压铸件的结构特点、充型工艺要求和增压补缩工艺要求，确定模具体的型腔在关键位置处填充金属液的先后顺序，并计算对应的工艺时间；
S2：根据金属液填充的先后顺序，在型腔的各个关键位置处设置不同的通气孔，并在各个通气孔处安装吸气装置；
S3：进行压铸生产，在压射冲头推动金属液的过程中，根据计算所得的工艺时间，开启各个不同排气孔所对应的吸气装置，调节型腔内气流状态，进而引导金属液进入预定区域；
S4：充型完成后进行增压保压，待铸件冷却凝固后开启模具体从而获得高质量的压铸件。
较佳的，在步骤S4中，熔炼金属液并将其注入到压射室内，压射冲头推动金属液充型，当金属液到达内浇口并开始快速压射时，先开启型腔远端的第二排气孔相对应的吸气装置，然后依次开启第三排气孔以及近浇口的第一排气孔所对应的吸气装置，从而实现调节型腔内气流状态，进而引导金属液按设定的顺序依次充满预定区域。
较佳的，在步骤S4中，驱动风机通过风道以及排气孔将相对应的关键位置处的空气吸出，利用风管内安装的过滤网冷却并阻碍进入风道的金属液。
较佳的，在步骤S4中，控制驱动风机的功率大小，防止金属液填充速度过高所带来的压铸件产生气孔以及氧化夹杂，并防止金属液填充速度过低影响压铸件的充型效果所带来的冷隔以及欠注。
较佳的，在步骤S1中，确定模具体的型腔关键位置填充金属液的先后顺序之前，通过铸造模拟仿真软件对压铸件进行模拟仿真计算，得到压铸件不同关键位置处的凝固进程和补缩效果。
较佳的，在步骤S2中，开设通气孔的直径为5-15mm；在步骤S5中，增压保压的压力为300-500bar；在步骤S5中，铸件冷却的时间为8-12s。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、确定型腔在关键位置处填充金属液的先后顺序并计算对应的工艺时间，在型腔的各个关键位置处设置通气孔，根据计算所得的工艺时间，依次按时对各个排气孔吸气，即可引导金属液进入预定区域，从而得到凝固质量高的压铸件。
2、当金属液到达内浇口并开始快速压射时，先对距离浇口较远的第二排气孔进行吸气，然后再对距离浇口较近的第一排气孔进行吸气，从而引导金属液按设定的顺序由远及近依次充满型腔的预定区域。
3、通过吸气装置对排气孔进行吸气，风管的一端与驱动风机连接，另一端与第一排气孔或者第二排气孔或者第三排气孔连通，驱动风机驱动风管将型腔对应关键部位的空气吸出，并利用过滤网冷却并阻碍进入风道的金属液。
4、在型腔的重要区域设置排气孔，在排气孔处安装吸气装置，在压铸充型过程中，根据工艺的具体需要，通过对不同排气孔进行快速抽气，调节型腔内的气流状态，从而引导金属液依次进入到指定区域，实现调控不同区域的金属液充型顺序和充型状态，有利于改善压铸充型过程状态，从而获得组织致密和性能优良的高质量压铸件。
5、依次按时开启各个排气孔相对应的吸气装置便于引导金属液按设定的顺序由远及近依次充满型腔的预定区域，实现调控不同区域的金属液充型顺序和充型状态，有利于改善压铸充型过程状态，使得压铸件组织致密和性能优良。
6、驱动风机通过风道以及排气孔将相对应的关键位置处的空气吸出，通过大气压引导空气以及金属液流向该区域，再利用风管内安装的过滤网冷却并阻碍进入风道的金属液，使得金属液不会流出型腔，保证压铸件具有正确的形状。
附图说明
图1为本发明的压铸模具的结构示意图。
图2为本发明的吸气装置的结构示意图。
图3为本发明的压铸工艺的流程框图。
图中，100、模具体；110、浇口；210、第一排气孔；220、第二排气孔；310、风管；320、驱动风机；330、过滤网；400、压铸件。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
如图1所示，一种可调节模腔内流场状态的压铸模具，包括：模具体100以及排气孔组，其中，模具体100设置有型腔(图中未画出)以及浇口110，所述浇口110与所述型腔连通；排气孔组设置于所述模具体100并与所述型腔连通，所述排气孔组可将所述型腔内的气体排到外界。
从总的工作原理来说，可根据该压铸模具压铸件的结构特点、充型工艺要求和增压补缩工艺要求，确定型腔在关键位置处填充金属液的先后顺序并计算对应的工艺时间，在型腔的各个关键位置处设置不同的通气孔，在压射冲头推动金属液的过程中，根据计算所得的工艺时间，依次按时对各个排气孔吸气，从而可调节型腔内的气流状态，进而引导金属液进入预定区域。
在本实施方式中，确定型腔在关键位置处填充金属液的先后顺序并计算对应的工艺时间，在型腔的各个关键位置处设置通气孔，根据计算所得的工艺时间，依次按时对各个排气孔吸气，即可引导金属液进入预定区域，从而得到凝固质量高的压铸件。
如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述排气孔组包括第一排气孔210以及第二排气孔220，所述第一排气孔210设置于所述模具体100并靠近所述浇口110，所述第二排气孔220设置于所述模具体100并靠近所述型腔的内侧壁。
在本实施方式中，当金属液到达内浇口110并开始快速压射时，先对距离浇口110较远的第二排气孔220进行吸气，然后再对距离浇口110较近的第一排气孔210进行吸气，从而引导金属液按设定的顺序由远及近依次充满型腔的预定区域。
如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述排气孔组还包括第三排气孔(图中未画出)，所述第三排气孔设置于所述模具体100并位于所述第一排气孔210与所述第二排气孔220之间。
在本实施方式中，第三排气孔位于第一排气孔210与第二排气孔220之间的关键位置处，当金属液到达内浇口110并开始快速压射时，先对距离浇口110较远的第二排气孔220进行吸气，然后对中间位置的第三排气孔进行吸气，再对距离浇口110较近的第一排气孔210进行吸气。
如图2所示，在上述实施方式的基础上，还包括吸气装置，所述吸气装置包括风管310、驱动风机320以及过滤网330，所述风管310的一端与所述驱动风机320连接，另一端与所述第一排气孔210或者所述第二排气孔220或者所述第三排气孔连通，所述过滤网330设置于所述风管310内。
在本实施方式中，通过吸气装置对排气孔进行吸气，风管310的一端与驱动风机320连接，另一端与第一排气孔210或者第二排气孔220或者第三排气孔连通，驱动风机320驱动风管310将型腔对应关键部位的空气吸出，并利用过滤网330冷却并阻碍进入风道的金属液。
如图1、图2、图3所示，一种压铸工艺，包括所述的吸气装置，还包括步骤：
S1：根据压铸件的结构特点、充型工艺要求和增压补缩工艺要求，确定模具体100的型腔在关键位置处填充金属液的先后顺序，并计算对应的工艺时间；
S2：根据金属液填充的先后顺序，在型腔的各个关键位置处设置不同的通气孔，并在各个通气孔处安装吸气装置；
S3：进行压铸生产，在压射冲头推动金属液的过程中，根据计算所得的工艺时间，开启各个不同排气孔所对应的吸气装置，调节型腔内气流状态，进而引导金属液进入预定区域；
S4：充型完成后进行增压保压，待铸件冷却凝固后开启模具体100从而获得高质量的压铸件。
在本实施方式中，在型腔的重要区域设置排气孔，在排气孔处安装吸气装置，在压铸充型过程中，根据工艺的具体需要，通过对不同排气孔进行快速抽气，调节型腔内的气流状态，从而引导金属液依次进入到指定区域，实现调控不同区域的金属液充型顺序和充型状态，有利于改善压铸充型过程状态，从而获得组织致密和性能优良的高质量压铸件。
如图1、图2所示，在上述实施方式的基础上，在步骤S4中，熔炼金属液并将其注入到型腔内，压射冲头推动金属液充型，当金属液到达内浇口110并开始快速压射时，先开启型腔远端的第二排气孔220相对应的吸气装置，然后依次开启第三排气孔以及近浇口110的第一排气孔210所对应的吸气装置，从而实现调节型腔内气流状态，进而引导金属液按设定的顺序依次充满预定区域。
在本实施方式中，依次按时开启各个排气孔相对应的吸气装置便于引导金属液按设定的顺序由远及近依次充满型腔的预定区域，实现调控不同区域的金属液充型顺序和充型状态，有利于改善压铸充型过程状态，使得压铸件组织致密和性能优良。
如图1、图2所示，在上述实施方式的基础上，在步骤S4中，驱动风机320通过风道以及排气孔将相对应的关键位置处的空气吸出，利用风管310内安装的过滤网330冷却并阻碍进入风道的金属液。
在本实施方式中，驱动风机320通过风道以及排气孔将相对应的关键位置处的空气吸出，通过大气压引导空气以及金属液流向该区域，再利用风管310内安装的过滤网330冷却并阻碍进入风道的金属液，使得金属液不会流出型腔，保证压铸件具有正确的形状。
如图1、图2所示，在上述实施方式的基础上，在步骤S4中，控制驱动风机320的功率大小，防止金属液填充速度过高所带来的压铸件产生气孔以及氧化夹杂，并防止金属液填充速度过低影响压铸件的充型效果所带来的冷隔以及欠注。
在本实施方式中，如果填充速度过高，容易产生卷气、漩涡，使压铸铸件产生气孔及氧化夹杂等缺陷，并且也会存在冲刷模具型腔加剧模具磨损等问题，过低的充填速度会影响铸件的充型效果，带来冷隔、欠注等质量问题，因此实时控制驱动风机320的功率大小以免金属液填充速度过高或者过低对压铸件带来的影响。
如图1、图2所示，在上述实施方式的基础上，在步骤S1中，确定模具体100的型腔关键位置填充金属液的先后顺序之前，通过铸造模拟仿真软件对压铸件进行模拟仿真计算，得到压铸件不同关键位置处的凝固进程和补缩效果。
在本实施方式中，预先通过铸造模拟仿真软件对压铸件进行模拟仿真计算，得到压铸件不同关键位置处的凝固进程和补缩效果，可以检测到肉眼无法看见的压铸过程中压铸件不同关键位置处的凝固进程和补缩效果，便于后续计算对应的工艺时间。
如图1、图2所示，在上述实施方式的基础上，在步骤S2中，开设通气孔的直径为5-15mm；在步骤S5中，增压保压的压力为300-500bar；在步骤S5中，铸件冷却的时间为8-12s。
在本实施方式中，在实际生产过程中，在步骤S2中，开设通气孔的直径为10mm；在步骤S5中，增压保压的压力为400bar；在步骤S5中，铸件冷却的时间为10s。

Claims (10)

1.一种可调节模腔内流场状态的压铸模具，其特征在于，包括：
模具体，其设置有型腔以及浇口，所述浇口与所述型腔连通；
排气孔组，其设置于所述模具体并与所述型腔连通，所述排气孔组可将所述型腔内的气体排到外界。
2.如权利要求1所述的一种可调节模腔内流场状态的压铸模具，其特征在于：所述排气孔组包括第一排气孔以及第二排气孔，所述第一排气孔设置于所述模具体并靠近所述浇口，所述第二排气孔设置于所述模具体并靠近所述型腔的内侧壁。
3.如权利要求2所述的一种可调节模腔内流场状态的压铸模具，其特征在于：所述排气孔组还包括第三排气孔，所述第三排气孔设置于所述模具体并位于所述第一排气孔与所述第二排气孔之间。
4.如权利要求1所述的一种可调节模腔内流场状态的压铸模具，其特征在于：还包括吸气装置，所述吸气装置包括风管、驱动风机以及过滤网，所述风管的一端与所述驱动风机连接，另一端与所述第一排气孔或者所述第二排气孔或者所述第三排气孔连通，所述过滤网设置于所述风管内。
5.一种压铸工艺，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的可调节模腔内流场状态的压铸模具，还包括步骤：
S1：根据压铸件的结构特点、充型工艺要求和增压补缩工艺要求，确定模具体的型腔在关键位置处填充金属液的先后顺序，并计算对应的工艺时间；
S2：根据金属液填充的先后顺序，在型腔的各个关键位置处设置不同的通气孔，并在各个通气孔处安装吸气装置；
S3：进行压铸生产，在压射冲头推动金属液的过程中，根据计算所得的工艺时间，开启各个不同排气孔所对应的吸气装置，调节型腔内气流状态，进而引导金属液进入预定区域；
S4：充型完成后进行增压保压，待铸件冷却凝固后开启模具体从而获得高质量的压铸件。
6.如权利要求5所述的一种压铸工艺，其特征在于：在步骤S4中，熔炼金属液并将其注入到压射室内，压射冲头推动金属液充型，当金属液到达内浇口并开始快速压射时，先开启型腔远端的第二排气孔相对应的吸气装置，然后依次开启第三排气孔以及近浇口的第一排气孔所对应的吸气装置，从而实现调节型腔内气流状态，进而引导金属液按设定的顺序依次充满预定区域。
7.如权利要求6所述的一种压铸工艺，其特征在于：在步骤S4中，驱动风机通过风道以及排气孔将相对应的关键位置处的空气吸出，利用风管内安装的过滤网冷却并阻碍进入风道的金属液。
8.如权利要求7所述的一种压铸工艺，其特征在于：在步骤S4中，控制驱动风机的功率大小，防止金属液填充速度过高所带来的压铸件产生气孔以及氧化夹杂，并防止金属液填充速度过低影响压铸件的充型效果所带来的冷隔以及欠注。
9.如权利要求6所述的一种压铸工艺，其特征在于：在步骤S1中，确定模具体的型腔关键位置填充金属液的先后顺序之前，通过铸造模拟仿真软件对压铸件进行模拟仿真计算，得到压铸件不同关键位置处的凝固进程和补缩效果。
10.如权利要求5所述的一种压铸工艺，其特征在于：
在步骤S2中，开设通气孔的直径为5-15mm；
在步骤S5中，增压保压的压力为300-500bar；
在步骤S5中，铸件冷却的时间为8-12s。
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