與砂型和重力鑄造相比，傳統(tǒng)壓鑄件的微觀結(jié)構(gòu)不盡人意，主要原因是高速金屬流在澆口處的噴射，要比金屬緩慢喂入砂型或金屬模具型腔時(shí)更容易接觸型腔內(nèi)的空氣。真空壓鑄工藝的重點(diǎn)是盡量減少這種氣液接觸，因此，將型腔內(nèi)氣體有效地排出是真空壓鑄模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
對(duì)于壓鑄模具，傳統(tǒng)排氣設(shè)計(jì)與真空排氣設(shè)計(jì)并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只是排氣的方式上，前者為被動(dòng)排氣，利用金屬流動(dòng)將氣體排出，即所謂的正壓壓射；后者為主動(dòng)排氣，即由采用真空裝置，將型腔內(nèi)的氣體抽出，也稱為負(fù)壓壓射。就排氣效果而言，兩者相差甚遠(yuǎn)，正確的真空排氣應(yīng)用將會(huì)極大降低型腔內(nèi)的氣體含量，從而有效地提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
本文結(jié)合“智鑄超云”壓鑄云計(jì)算平臺(tái)，就真空模具方案設(shè)計(jì)所涉及的真空閥所在位置展開(kāi)討論，重點(diǎn)探討真空閥究竟是離內(nèi)澆口遠(yuǎn)點(diǎn)好，還是近點(diǎn)好?
在真空壓鑄模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，真空閥位置應(yīng)能滿足使真空閥保持長(zhǎng)時(shí)間的打開(kāi)狀態(tài)，以便抽出盡可能多的氣體。
必須將真空閥設(shè)置在合金熔液最后填充的位置，但這個(gè)位置可能違反直覺(jué)，如圖3所示：與常規(guī)壓鑄一樣，真空壓鑄呈現(xiàn)霧化流，如果真空閥設(shè)置于離澆口最遠(yuǎn)的位置，則真空閥可能在型腔充填過(guò)程中較早地關(guān)閉。
為了形象地說(shuō)明以上觀點(diǎn)，特此設(shè)計(jì)了2個(gè)針對(duì)性的模型，如下圖5、6示，通過(guò)“智鑄超云”壓鑄云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行壓鑄充型模擬，觀察合金熔液在型腔內(nèi)的流動(dòng)情況，直觀理解在實(shí)際壓鑄過(guò)程中兩種真空閥位置布局下的區(qū)別。
智鑄超云模擬結(jié)果對(duì)比
左側(cè)示例真空閥位于澆口較遠(yuǎn)位置時(shí)，充填開(kāi)始階段，真空閥就被封堵了；
右側(cè)示例真空閥位于澆口較近位置時(shí)，充填過(guò)程中，真空閥可持續(xù)作用
可以看出，圖5的真空閥設(shè)計(jì)的確是違反了直覺(jué)，金屬液充填開(kāi)始時(shí)，真空閥就已經(jīng)被封堵了，而圖6的真空閥可以最大限度地保持通暢，為真空排氣贏得寶貴時(shí)間（本例中大致有40ms）。當(dāng)然，這個(gè)模型例子比較簡(jiǎn)單，在實(shí)際的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作中，真空閥的位置設(shè)計(jì)可以借助“智鑄超云”壓鑄云計(jì)算平臺(tái)強(qiáng)大的壓鑄仿真能力來(lái)確定其最佳位置。
video | 左側(cè)：充填一開(kāi)始，真空閥就被封堵了；
右側(cè)：真空閥可以最大限度地保持通暢
