基于真空站和激冷排气阀的真空压铸技术开发与应用

 徐飞跃  陈剑虹  万  里  安肇勇  齐劲风 伍伟志  曾庆杰

 （广东鸿图科技股份有限公司）

摘要  自主开发了将真空站和激冷排气阀结合的真空压铸技术。结果表明，采用集中提供真空的真空站模式的压铸机边真空控制系统，可以减少每台压铸机机边占地面积1. 35 m2，同时提高了真空系统的稳定性和可靠性，降低了操作难度。采用激冷排气阀，在保证真空效果的基础上，大大降低了真空阀维修和保养的工作量，降低了劳动强度。

 关键词真空压铸；真空控制系统；真空站；激冷排气阀

中图分类号  TG249.2  DOI:10. 15980/j．tzzz. 2016. 05. 014

 压铸由于高速喷射的充型特点，型腔易卷入气体导致铸件报废。为降低或消除型腔气体对压铸成形的不利影响，常用方法是在压铸过程中对型腔抽真空，使金属液在真空下充型并凝固，获得内部组织良好的压铸件。本课题为提高真空压铸的可靠性，减少维护工作量，开发了一种一对多的真空站和激冷排气阀的真空压铸技术，并成功地应用于压铸车间的大规模生产。

1  真空站的工作原理

 本课题开发的真空压铸控制系统见图1。压射冲头启动慢压射，接近开关向真空控制系统发出真空启动信号。当压射冲头前行封住料套的人料口，PLC发出信号打开电磁阀，电磁阀打开真空管道的真空阀，模具型腔开始抽真空并实时测量型腔中的真空度；压射冲头快压射结束后，PLC发出真空关闭信号，电磁阀关闭真空管道的真空阀，模具型腔停止抽真空；模具开模取件后，真空控制系统根据开模信号打开压缩空气管道电磁阀，利用压缩空气对真空阀和真空管道进行清理，管道堵塞时压力传感器测量到压力异常时，向PLC反馈信号，并触发报警；当检测到压铸模合模信号时，真空系统复位，为下一压铸循环做好准备。安装在模具上的激冷排气阀属于“全程排气”，具有结构简单，维护方便，可靠性高，抽气效果良好等优点。

2  真空控制系统的开发及功能介绍

 真空控制系统采用PLC+触摸屏电气控制，可适用于多种压铸生产模式（普通压铸、真空压铸、密封测试、点动测试）。

 真空启动信号：若接压射启动信号，则需设置延时时间。即延时一定时间，当冲头封住压室浇口后，抽真空启动。若压铸机有真空启动信号（该信号由压射冲头移动位置触发），则无需延时，延时时间设为0s。

 抽真空时间：从抽真空启动到抽真空回路中的阀关闭的时间，该时间应大于压射时间（即冲头从开始运动到停止这一段时间）；当收到真空启动信号时，二位三通电磁阀打开气路，则依靠此信号的气体压力打开抽真空回路上的气动阀，抽真空回路开通。

 抽真空停止：当压射结束，抽真空时间到，抽真空回路上的气动阀关闭，停止抽真空；为防止抽真空时铝粉堵塞真空管路，抽真空回路要有过滤装置。

 开模信号（在某些情况下可接入顶出信号）。

 合模信号：真空机接收到合模信号后，进入下一循环操作。若喷吹动作尚未结束，则停止喷吹动作。

 设置喷吹延时时间和喷吹时间：接收到开模信号经过一定延时后，真空机开始喷吹清洗真空阀，吹出吸入的一些铝屑或离模剂的残留物，防止阀体堵塞，喷吹达到设定的时间后停止。

 系统设置有抽气回路、喷吹回路的点动测试功能，轻点相应的按钮键，可进行相关操作。

 系统设置完毕，进入真空压铸模式或普通压铸模式。真空压铸模式是指模具中装有激冷排气块（俗称搓衣板）进行抽真空的一种压铸方法，该模式下，系统可检测真空罐以及抽气管路中的真空度。同时，系统具有反吹清洗功能，用于清理铝屑。真空压铸模式能实时显示型腔真空度及其变化曲线。

3  真空气路设计与开发

 气动控制系统由真空管道、双真空回路机边气动控制柜和激冷排气阀组成。

 激冷排气槽法(Chill Vent)真空阀俗称搓衣板，又叫排气块，是由一组间隙非常小的波纹状或锯齿状排气槽组成，利用等距间隙排气通道的激冷作用，快速凝固充型熔体流，真空通道的开启由脉冲信号触发延时动作，抽真空时间由时间继电器控制；与机械式真空阀相比，缺点是抽气效率低，排气速度慢；优点是可靠性高，结构简单，易于维护。本课题开发的大间隙的激冷排气阀，锯齿间隙厚度在1.0～1.1 mm，因此激冷排气阀的抽气效率大为提升，又具有可靠性高、维护成本低等优点。因而适应性广，能广泛应用在真空压铸中。激冷排气阀工作原理见图2。由于齿间间隙在1.0 mm左右，压铸时极易飞料堵塞真空管路。为此，通过优化齿形，延长铝液流动距离，同时在排气槽中引入水冷通道，促进铝液快速凝固，从而保证了阀工作时不飞料，提高了可靠性。

 双真空回路机边气动控制柜，可同时接入2～4个真空阀，提高模具抽气能力，每组真空回路中都有抽气回路、喷吹回路，气流方向相反；真空回路有独立的真空表、电磁阀、负压真空阀，二位三通电磁阀把压缩空气分配到负压真空阀和喷吹阀，通过PLC发出的信号控制着负压真空阀和喷吹阀，实现双真空回路抽气和喷吹功能；可接入目前各种不同的机械被动式真空阀或激冷真空阀；由于机边没有真空泵和缓冲罐，电控柜和气控柜占地面积只有0.4m3，减少占地面积1.35m3，比独立的机边真空机减少了76%，见图3。

4  应用效果

 经实践验证，该技术的采用使铸件产品外观及内部品质均得到明显提升，见表1。