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静压造型工艺中排气塞的功用和性能1简介在静压造型过程中铸型压实分两个过程，首先快速通入强气流，然后是压实。加砂后，工作台将砂箱和含型板的型板框一起升起直到压触膨胀室（expansionchamber），在这种情况下，整个铸型区域和外部完全密封，这样，压缩空气只能通过型板或型板区域的排气塞排出。事实上，压实过程有几个阶段，各阶段相继进行(如图1)。在静压阀被打开，压缩空气通入型砂后，第一阶段，确保砂子均匀的分布在模型周围，尤其在模型轮廓周围有好的分布，第二阶段，砂子被压实，空气流在每个砂团上施加向下的力，使砂柱向下运动，空气流使砂子流动到模型最低处，内部形成的横向压力消除、破坏了砂子的达棚现象，在气流方向紧实度增加，一层一层，所以，在离模型最近的地方得到最高的紧实度。静压阀打开的时间由模型的复杂程度、砂子的类型和阀的尺寸决定，可在0.1和1.0秒之间。最终的压实可以和静压阀打开同时进行，也可以延时。压实时，可以使用一个平带或一个塑料压板或水垫或多触头，不管什么方法，压实是液压操作。静压空气流一耗尽（时间设定），静压阀就立即关闭。可能在压实时通入二次气流以提高铸型强度，这股气流将进一步使压实板压实的型砂层松散，并将其运送到靠近模型表面的重要区域，当模型在高度方向有大的变化时推荐使用此方法。通入型砂的气流通过型板装置上足够大的排气面积排出，可以在型板框上安置缝隙式排气塞，如果必要，型板上也可以安置排气塞。图2砂型硬度和气流的分布，在不同的排气塞直径和排气塞设置位置不同的情况下排气面积和排气塞的安排是很关键的因素，在那儿，型砂被压缩空气紧实，图2的数据表明：在排气塞方向，空气流携带型砂，所以在排气塞附近，型砂被最大化压实。通过加倍排气塞面积，扩大了排气面积，空气流有效性明显提高，所以型板四周紧实度增加。在一系列实验中也得到相似的结果：实验中，为了在一个高120mm的模型上的凹槽处建立合理的排气面积，数据表明（如图3）：砂型硬度和空气流有关，而空气流又由排气塞的尺寸和数量决定。A）排气塞在型板上，自由通道4%B）排气塞在墙壁上，自由通道4%C）大的排气塞，自由通道8%砂型硬度气流分布实际经验也表明：对于尤其精确的、深的模型轮廓，有必要开设大的排气面积，在随后的压实中，对其只有很有限的影响。为生产出好的铸型，开设总型板面积的1—2%的排气面积即可。在大多数情况下，通过在型板台车（patternplatecarrier）上开一圈排气塞即可实现。对于不复杂的型板，在型板上不必开排气塞，在调试新型板时，建议先不要在型板上开设排气塞进行成型实验，然后再根据实际需要增加排气塞。静压造型工艺中，排气面积和压降分布如下图记录（图4），在这一系列实验中，每种情况下，静压阀打开的时间都是1秒。实验表明：排气面积占型板面积的1.7—1.9%时，静压阀关闭大约2.5秒后铸型区域内气压降至大气压，最后的压实可以在这一期间进行。2缝隙式排气塞2.1简介砂型硬度高度〇排气面积3.2%▽排气面积5.2%●排气面积7.1%图3静压阀打开时间气压型板排气面积图4铸型区域内气压降铜制缝隙式排气塞已经在静压造型工艺上成功使用。0.3mm宽的缝隙式排气塞可以设置在型板表面(如果在此处必须要排气塞的话)。排气塞尺寸不会磨损，可以使用几年，材料也不会疲劳破坏，它们紧紧镶嵌在安装孔中，几乎不受任何损坏。但是,铜制缝隙式排气塞要求定期保养和清洁，排气塞的堵塞对压实过程有很大危害。2.2详细的设计和尺寸排气塞安装孔一般是软材料（木头、塑料、铝）,钻孔最小公差至少为0.1mm，以确保排气塞不掉出去。型板上排气塞定位孔深度必须和排气塞深度完全一致,以防止铸件表面出现印记，如果不一致将使排气塞和其他模型表面有高差。铜制缝隙式排气塞在嵌入模型后应根据模型轮廓研磨，这样可能使缝隙宽度减小，应使用缝隙清洁装置或相似的装置将缝隙宽度开设到原始值0.3mm图5.排气塞直径排气面积排气面积排气面积安装尺寸铜制缝隙式排气塞有横向加强筋由G.H.Zimmermann制造铜制蝶形排气塞铜制缝隙式排气塞由WillyKraussGmbH公司Beilngries制造mmmm²%mm²%mm²%H，mmd，mm81325.810.621183675102127162025327612292623203430781539223319472779_11185822.848196525.5712_14207022.560197825714_16251072269149329816_2030153229814--820_253排气塞位置下面是排气塞布置位置的有关信息，排气塞准确位置的安排和数量由型板轮廓和型板的设计决定，在静压造型工艺介绍过程中，建议和我们的专家讨论许多典型型板系统，花几个小时去学习并明白排气塞设计原理。一般，大直径的的排气塞优先于小直径的排气塞通过自由通道尺寸比较表明：一个直径为30mm的排气塞和4个直径为15mm的排气塞或者7个直径为10mm的排气塞有同样的排气面积鉴于此，小直径排气塞只被使用在大排气塞无法布置的区域例如：肋板室（图6），各肋板之间间距很窄，只能安排小的排气塞，实验也表明：即使排气面积相同，大的排气塞比小的排气塞更有效，图7数据也明显表明：在型砂的压实过程中，大的排气塞有更好的效果。这一点也被实际经验证明。在理想条件下，当使用金属型板并且砂子性能也比较好，只使用空气流就可以使型板附近型砂硬度达到如下值。排气塞直径(mm)砂型硬度(GF)1575_8018_20大约8025_30大约853．1型板框型板框（图8）在静压造型工艺中用于使空气流从铸型区域很好的排出，型板框的设计应适合安排整体型板或分体型板，这样就可以不需花费大的费用使现存图6图7〇排气塞直径10mm排气面积4.1%●排气塞直径25mm排气面积4.0%高度砂型硬度型板适合新的安装情况，型板的设计一般比砂箱内尺寸小40—70mm，这样在型板和砂箱壁之间有20—30mm的距离可以安排一圈排气塞，足够使空气流排出排气塞沿着砂箱内壁安排，这样确保所有模型边缘被很好的压实型板台车是箱式，其侧壁朝内有一定偏距，足够连接排气塞孔突出到箱体外部，侧壁有大的开口使从型板排气塞排到型板台车上的空气没有压力的排到外面型板必要的支撑上应有大的孔洞用来避免产生凹槽，在那儿容易形成内部气压对型板框的生产精度要求很高，因为它对生产高质量铸件有关键影响，所以要求有特殊的照顾和保养3．2型板上的排气塞在型板上安置额外的排气塞是很困难的，排气塞和型板侧壁圆角末端的间距将是2mm，排气塞之间的距离将根据模型的复杂程度可能在5到15mm，在任何情况下，这个距离都不能大于排气塞直径，排气塞缝隙将平行于型板壁（图9）。为安装排气塞更方便，HWS发明了一个简单的中心钻孔装置，用于钻排气塞孔图8排气塞直径φDmm导套φHmmxmm中心钻φdmmLmm81216100+15010141612161615191.510120+20018221.51020241.510252921030342103.3极限的利用模型区域静压造型工艺允许极限的利用模型区域，和别的压实工艺相比,模板的边缘可以很靠近砂箱内壁,图9图10大的排气塞安排在此位置,使气流有效性最大,在异常情况下,排气塞可能被型板覆盖(图11).型板和砂箱壁的间距A或者两型板之间的间距由型板高度H决定(图12)下面是型板布置的指导距离，这些值将根据型板的设计和型砂的质量而变化3．4模型的极限情况在型板有窄且深的凹槽时，大直径的排气塞可能一个紧挨一个，在异常情况下,有可能被模型覆盖，在这些模型区域的排气面积大约是8%.(图3)3.5排气塞的不同影响实验表明:大排气塞在小排气塞附近以及排气塞堵塞对压实过程的影响,大排气图12图11塞安排在小排气塞附近将增加他们的有效性,如果有三个排气塞被堵塞,砂型硬度将惊人的下降所有带”*”的标记都被DeGlobe执行,也在各种出版物上出版最好的事例:安排排气塞制造带有肋板的电机壳,通过大的排气塞围绕型板,砂型硬度增加2．6圆的砂柱图14静压造型工艺可以根据以下比率形成圆的砂柱砂胎高/直径=H/D=2.5/1型板拔模斜度是0.5º在砂柱周围必须有足够的排气塞面积对圆砂柱,建议安排的排气塞以下给的是在这个区域安排的排气塞的最大尺寸和数量的参考值大多数场合下，较少的小排气塞已足够，他们将根据提供的设计数据安排,既不松又可最大的增加排气面积图16类别砂柱直径φFmm排气塞数量排气塞直径φDmm间距Amm孔节距Ⅰ20115--25120--30125--35130--Ⅱ4041216-5041520-6042025-Ⅲ70718-4680720-5290725-60100725-643．7长砂条(SandCrossPieces)在两个型板之间造出窄的砂条，必须安置足够多的排气塞确保足够大的排气面积(图18)当安置型板时，要考虑型板之间的间距(详见3.3)建议为长砂条安置的排气塞如图示砂条宽度Bmm排气塞直径φDmm节距Tmm252025302530353035403035以上所有建议都假定:型板适合高压造型，型砂有好的压实性能4排气孔的连接孔为了确保排气孔不产生内压，排气塞后的连接孔必须无瓶颈或堵塞4.1在厚壁零件上的连接孔如果连接孔通过厚壁或者肋板，为了防止内部产生压力,连接孔外部应扩大，从其另一面扩钻，将比排气孔直径大5mm排气塞直径φDmm连接孔φDmmφBmm壁厚≥Hmm8510_126010610_158012812_1880159_1115_201001812_1418_221002014_1620_251502516_2025_301503020_25301504.2平的型板平型板放置在支撑框架上，应注意支撑框架不能覆盖连接孔，如果有覆盖,在型板反面应开孔(图20)4．3肋板类型板在使用肋板类型板时，要求肋板和外部有相通的部分，如有必要，部分肋板将割断以提供必要的通道5静压装置原理上，所有静压造型机的压实装置是相同的（图22）每个造型机装配有一个进气阀A，它确保足够量的气流在瞬间得到，同时防止空气压缩机内的气压下降，气阀直接安装在机器上以使提供给机器的压力下降最小，在气阀和压实装置之间的管路上有一个开关阀作为静压阀“B“静压阀打开的时间有电气程序编程控制，为了1保持气流消耗最小2从排气塞区域快速排气静压阀打开的时间应尽可能短在高的复杂的型板，打开时间可以渐增直到达到足够压实力上下砂箱的静压阀打开时间可以分别设置在慢速运行造型机时，气流从型板框或型板的排气塞排出在快速运行造型机时，通过排气塞排气的时间不够，这时候有一个卸压阀“C“当压实板或多触头已压到型砂表面时，卸压阀才能打开，如果阀在别的时间打开，扩散的空气可能再一次松散压实的型砂6．静压压实顺序填满砂的砂箱和余砂框压触膨胀室，压实过程开始压实工作台升起压着型板装置，砂箱和余砂框接触膨胀室，“压实工作台升起”的信号使延时开始，延时的目的是确保静压阀在造型室(mouldingcompartment)完全密封的情况下打开,在这个时间末,静压阀打开，静压阀打开的时间是生产好的产品的关键因素，静压阀打开的时间将在调试时建立和设置（和打开行程有关），在造型室有一个压力表“D”用来做简单的视觉检查，在有气流时，指工作台举升造型室密封静压阀打开静压阀关闭延时压实压实后等待时间压实压力达到压实时间压实结束压头升起工作台下降0.2---0.5s1．静压时间0.2---0.8s0---1s1---3s静压阀打开2．静压时间静压阀关闭0.1---0.3s针摆到4bar然后很快下降。在很多情况下，在压实已经开始后有必要再次打开静压阀，二次气流开始的时间和持久度通过时间决定。气流压实完成后，最终压实开始，压实由液压驱动，压实板或者多触头一旦压实型砂表面就形成一个反压力，短时间后，压实压力达到提前设置的值，这时，压实时间开始，接到“压实时间完成”的命令和二次气流后静压阀已经关闭的信号，压头返回到其起始位置，工作台开始下降，压实过程完成。压实过程中问题及对