基于真空站和激冷排氣閥的真空壓鑄技術開發(fā)與應用
徐飛躍 陳劍虹 萬 里 安肇勇 齊勁風 伍偉志 曾慶杰
（廣東鴻圖科技股份有限公司）
摘要 自主開發(fā)了將真空站和激冷排氣閥結合的真空壓鑄技術。結果表明，采用集中提供真空的真空站模式的壓鑄機邊真空控制系統(tǒng)，可以減少每臺壓鑄機機邊占地面積1. 35 m2，同時提高了真空系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低了操作難度。采用激冷排氣閥，在保證真空效果的基礎上，大大降低了真空閥維修和保養(yǎng)的工作量，降低了勞動強度。
關鍵詞真空壓鑄；真空控制系統(tǒng)；真空站；激冷排氣閥
中圖分類號 TG249.2 DOI:10. 15980/j．tzzz. 2016. 05. 014
壓鑄由于高速噴射的充型特點，型腔易卷入氣體導致鑄件報廢。為降低或消除型腔氣體對壓鑄成形的不利影響，常用方法是在壓鑄過程中對型腔抽真空，使金屬液在真空下充型并凝固，獲得內部組織良好的壓鑄件。本課題為提高真空壓鑄的可靠性，減少維護工作量，開發(fā)了一種一對多的真空站和激冷排氣閥的真空壓鑄技術，并成功地應用于壓鑄車間的大規(guī)模生產(chǎn)。
1 真空站的工作原理
本課題開發(fā)的真空壓鑄控制系統(tǒng)見圖1。壓射沖頭啟動慢壓射，接近開關向真空控制系統(tǒng)發(fā)出真空啟動信號。當壓射沖頭前行封住料套的人料口，PLC發(fā)出信號打開電磁閥，電磁閥打開真空管道的真空閥，模具型腔開始抽真空并實時測量型腔中的真空度；壓射沖頭快壓射結束后，PLC發(fā)出真空關閉信號，電磁閥關閉真空管道的真空閥，模具型腔停止抽真空；模具開模取件后，真空控制系統(tǒng)根據(jù)開模信號打開壓縮空氣管道電磁閥，利用壓縮空氣對真空閥和真空管道進行清理，管道堵塞時壓力傳感器測量到壓力異常時，向PLC反饋信號，并觸發(fā)報警；當檢測到壓鑄模合模信號時，真空系統(tǒng)復位，為下一壓鑄循環(huán)做好準備。安裝在模具上的激冷排氣閥屬于“全程排氣”，具有結構簡單，維護方便，可靠性高，抽氣效果良好等優(yōu)點。
2 真空控制系統(tǒng)的開發(fā)及功能介紹
真空控制系統(tǒng)采用PLC+觸摸屏電氣控制，可適用于多種壓鑄生產(chǎn)模式（普通壓鑄、真空壓鑄、密封測試、點動測試）。
真空啟動信號：若接壓射啟動信號，則需設置延時時間。即延時一定時間，當沖頭封住壓室澆口后，抽真空啟動。若壓鑄機有真空啟動信號（該信號由壓射沖頭移動位置觸發(fā)），則無需延時，延時時間設為0s。
抽真空時間：從抽真空啟動到抽真空回路中的閥關閉的時間，該時間應大于壓射時間（即沖頭從開始運動到停止這一段時間）；當收到真空啟動信號時，二位三通電磁閥打開氣路，則依靠此信號的氣體壓力打開抽真空回路上的氣動閥，抽真空回路開通。
抽真空停止：當壓射結束，抽真空時間到，抽真空回路上的氣動閥關閉，停止抽真空；為防止抽真空時鋁粉堵塞真空管路，抽真空回路要有過濾裝置。
開模信號（在某些情況下可接入頂出信號）。
合模信號：真空機接收到合模信號后，進入下一循環(huán)操作。若噴吹動作尚未結束，則停止噴吹動作。
設置噴吹延時時間和噴吹時間：接收到開模信號經(jīng)過一定延時后，真空機開始噴吹清洗真空閥，吹出吸入的一些鋁屑或離模劑的殘留物，防止閥體堵塞，噴吹達到設定的時間后停止。
系統(tǒng)設置有抽氣回路、噴吹回路的點動測試功能，輕點相應的按鈕鍵，可進行相關操作。
系統(tǒng)設置完畢，進入真空壓鑄模式或普通壓鑄模式。真空壓鑄模式是指模具中裝有激冷排氣塊（俗稱搓衣板）進行抽真空的一種壓鑄方法，該模式下，系統(tǒng)可檢測真空罐以及抽氣管路中的真空度。同時，系統(tǒng)具有反吹清洗功能，用于清理鋁屑。真空壓鑄模式能實時顯示型腔真空度及其變化曲線。
3 真空氣路設計與開發(fā)
氣動控制系統(tǒng)由真空管道、雙真空回路機邊氣動控制柜和激冷排氣閥組成。
激冷排氣槽法(Chill Vent)真空閥俗稱搓衣板，又叫排氣塊，是由一組間隙非常小的波紋狀或鋸齒狀排氣槽組成，利用等距間隙排氣通道的激冷作用，快速凝固充型熔體流，真空通道的開啟由脈沖信號觸發(fā)延時動作，抽真空時間由時間繼電器控制；與機械式真空閥相比，缺點是抽氣效率低，排氣速度慢；優(yōu)點是可靠性高，結構簡單，易于維護。本課題開發(fā)的大間隙的激冷排氣閥，鋸齒間隙厚度在1.0～1.1 mm，因此激冷排氣閥的抽氣效率大為提升，又具有可靠性高、維護成本低等優(yōu)點。因而適應性廣，能廣泛應用在真空壓鑄中。激冷排氣閥工作原理見圖2。由于齒間間隙在1.0 mm左右，壓鑄時極易飛料堵塞真空管路。為此，通過優(yōu)化齒形，延長鋁液流動距離，同時在排氣槽中引入水冷通道，促進鋁液快速凝固，從而保證了閥工作時不飛料，提高了可靠性。
雙真空回路機邊氣動控制柜，可同時接入2～4個真空閥，提高模具抽氣能力，每組真空回路中都有抽氣回路、噴吹回路，氣流方向相反；真空回路有獨立的真空表、電磁閥、負壓真空閥，二位三通電磁閥把壓縮空氣分配到負壓真空閥和噴吹閥，通過PLC發(fā)出的信號控制著負壓真空閥和噴吹閥，實現(xiàn)雙真空回路抽氣和噴吹功能；可接入目前各種不同的機械被動式真空閥或激冷真空閥；由于機邊沒有真空泵和緩沖罐，電控柜和氣控柜占地面積只有0.4m3，減少占地面積1.35m3，比獨立的機邊真空機減少了76%，見圖3。
4 應用效果
經(jīng)實踐驗證，該技術的采用使鑄件產(chǎn)品外觀及內部品質均得到明顯提升，見表1。
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