鋅合金壓鑄是應(yīng)用面很廣的工藝。由于其熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，而且尺寸精度穩(wěn)定，加上后處理如表面拋光和電鍍?nèi)菀?，機(jī)械性能高等優(yōu)異特點(diǎn)，非常適合做小型電子配件、建筑五金件、衛(wèi)浴、汽車(chē)零配件、成衣皮箱配件、高級(jí)裝飾件等。在歐洲，特別是高級(jí)品牌的鋅合金產(chǎn)品，表面質(zhì)量要求越來(lái)越高，很多都需要粉末噴涂、PVD鍍膜、光鉻電鍍這類(lèi)表面處理。這些工序需要鑄件做精致的表面拋光和烘烤處理。而只要鑄件含有少量氣孔，都會(huì)造成產(chǎn)品表面缺陷。要進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量，鋅合金壓鑄件必須解決這些氣孔問(wèn)題。

鋅熱室壓鑄的生產(chǎn)問(wèn)題

       鋅壓鑄件以中小件為主，鋅合金壓鑄件有表面要求的產(chǎn)品經(jīng)常需要高質(zhì)量的拋光。為了避免瑕疵，進(jìn)澆口盡量設(shè)計(jì)得很薄。同時(shí)表面質(zhì)量高的鑄件要求很短的充型時(shí)間，這樣就導(dǎo)致澆口速度過(guò)高，造成模具沖刷。澆口小而充型速度高，也令排氣困難，加深卷氣問(wèn)題。

       熱室機(jī)的生產(chǎn)效率雖然高，但是機(jī)器動(dòng)力比冷室機(jī)小。如果要提供高充型速度，要提早啟動(dòng)快壓射，這也增加了卷氣空間。還有，熱室機(jī)的鋅液要流經(jīng)射料筒和射嘴。如果這些位置的溫度控制不好，導(dǎo)致冷咀和堵塞，對(duì)壓力損耗很大，就很難達(dá)到短充型時(shí)間的要求了。

        一直以來(lái)真空壓鑄已經(jīng)普遍應(yīng)用在鋁合金壓鑄。由于鋅壓鑄經(jīng)常面對(duì)排氣不足而導(dǎo)致鑄件內(nèi)部卷氣過(guò)多，如何增加排氣量是個(gè)重要課題。如果能成功應(yīng)用真空壓鑄于鋅熱室工藝，對(duì)降低鑄件含氣量會(huì)有很大的效益。

鋅真空壓鑄為何不普遍

       不過(guò)，要成功應(yīng)用鋅合金真空壓鑄，必須解決幾個(gè)較難處理的問(wèn)題：首先是要把真空閥安裝在小型模具上。鋅合金壓鑄以中小件為主，最常用的是20-180T。要在有限的機(jī)板空間把真空閥或搓衣板放置在復(fù)雜的模具上，會(huì)有困難。如果為了裝上真空閥而使用較大的壓鑄機(jī)，鋅合金壓鑄件除了增加了生產(chǎn)成本外，增加了總排氣量也令真空壓鑄的應(yīng)用得不償失。

       其次是模具密封問(wèn)題。鋅合金模具價(jià)值偏低，對(duì)尺寸精度的控制不高。好像在合模面、滑塊的漏氣。不用真空時(shí)模具要靠頂針位置來(lái)排氣，而真空模具剛好相反，需要在頂針位置減少漏氣，造成改裝為真空壓鑄的模具，本來(lái)用作排氣的地方變成了進(jìn)氣，不應(yīng)有氣孔的地方出現(xiàn)卷氣，效果適得其反。

       鋅合金鑄件表面光潔度要求高，因此充型時(shí)間很短，需要的澆口速度高。同時(shí)由于機(jī)器需要時(shí)間加速，要提早作二速切換，導(dǎo)致抽氣時(shí)間不足。如果抽氣時(shí)間短而排氣面積又不夠的情況下，真空壓鑄的效果不會(huì)好。

       除了澆口速度高會(huì)沖刷模具外，真空壓鑄也容易產(chǎn)生氣穴。壓鑄過(guò)程中金屬前沿和空氣混雜在一起，金屬滴液在負(fù)壓狀態(tài)下容易氣化，氣化的金屬會(huì)受擠壓爆破而產(chǎn)生沖擊波，會(huì)對(duì)模具造成極大的傷害，沖擊成麻點(diǎn)。這些麻點(diǎn)可以打幾百模就出現(xiàn)，嚴(yán)重影響模具壽命。         真空壓鑄會(huì)強(qiáng)化噴濺。在正常的壓鑄下，在充型過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生背壓，充型越后期，型腔內(nèi)的背壓越大，幫助抑制噴濺。在真空壓鑄下，背壓很小，令金屬前沿的噴濺嚴(yán)重。噴濺有機(jī)會(huì)令金屬滴液過(guò)早接觸模具冷面而快速凝固。不同的凝固速度令鑄件表面的晶體結(jié)構(gòu)有差異，這種差異令鑄件表面出現(xiàn)不同的色澤，表面拋光也無(wú)法磨去，對(duì)后期的表面處理如電鍍?cè)斐衫_。 

      此外，真空壓鑄需要對(duì)真空閥進(jìn)行定期的維護(hù)保養(yǎng)。如果工藝設(shè)置不適當(dāng)，真空閥還容易堵塞，生產(chǎn)不能順暢，效率降低，成本大幅提高。

    FondVacuum真空系統(tǒng)

      面向鋅合金真空壓鑄的這些難點(diǎn)，意大利的Fondvacuum真空壓鑄系統(tǒng)對(duì)鋅合金真空壓鑄提供完整的方案。他們已為數(shù)十家歐洲客戶(hù)提供了真空壓鑄方案。大部分都是表面要求極高的鋅合金件。

      FondVacuum(FV)真空壓鑄閥的工作原理是靠進(jìn)入閥體的金屬液沖擊力觸動(dòng)開(kāi)關(guān)銷(xiāo)，利用杠桿把真空閥關(guān)閉，因此整個(gè)充型過(guò)程都在抽氣的。有別于其他類(lèi)型如真空搓衣板和時(shí)間控制閥，真空搓衣板需要很大的空間和投影面積，才能達(dá)到真空機(jī)械閥的抽氣面積和效果。而時(shí)間控制閥需要在二速切換前就要把閥門(mén)關(guān)閉，這樣在停止抽氣后，空氣會(huì)從模具的空隙進(jìn)入型腔，導(dǎo)致氣壓回升，影響效果。            

       FV閥的特點(diǎn)首先是閥體的大小。它最小的閥體面積只有47x53mm，是市面上最小的機(jī)械真空閥，能裝在20T壓鑄機(jī)的模具上。閥體面積較大的也只有63x76mm，因此很適合裝在小型模具上。

       其次是抽氣時(shí)間不足的問(wèn)題。它的控制系統(tǒng)有提前抽真空的功能，由于控制信號(hào)的延遲，令原來(lái)就很短的一速抽氣時(shí)間更加不足。提前抽真空能幫助延長(zhǎng)抽氣時(shí)間，對(duì)提升真空度有很大的好處。

       另外就是噴濺和氣穴的問(wèn)題。控制系統(tǒng)有預(yù)真空的設(shè)置。獨(dú)立調(diào)節(jié)每條真空通道的抽氣曲線的變化，需要情況下緩和快速降壓。          

       還有是保養(yǎng)維護(hù)的考慮。FV閥內(nèi)置獨(dú)有的潤(rùn)滑系統(tǒng)，每一模都對(duì)滑動(dòng)銷(xiāo)進(jìn)行潤(rùn)滑，除了保證動(dòng)作順暢外，也防止生銹腐蝕。特殊的FV過(guò)濾器設(shè)計(jì)，方便快速清理和容易保養(yǎng)。分型面有防粘涂層，無(wú)需經(jīng)常清理。閥體的部件公差是微米級(jí)，使閥在工作時(shí)不易受污染。

其他特點(diǎn)

       FondVacuum真空壓鑄系統(tǒng)是高科技的產(chǎn)品。除了以上特點(diǎn)外，鋅合金壓鑄件閥體的關(guān)鍵部件由不同特殊鋼材加工，經(jīng)過(guò)特殊的表面處理，能經(jīng)耐強(qiáng)大的金屬液沖擊。內(nèi)置的彈簧補(bǔ)償器，可以補(bǔ)償模具變形時(shí)的兩側(cè)吻合密封?？刂破魇褂梦鏖T(mén)子電腦和Profinet界面，專(zhuān)用的工業(yè)電腦軟件，控制所有真空參數(shù)，包括每條管道的真空度測(cè)量、預(yù)真空控制，來(lái)做預(yù)真空和真空度的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。

       FV真空閥的另一特點(diǎn)是能測(cè)量每一模的型腔真空度。由于傳感器測(cè)量點(diǎn)和開(kāi)關(guān)銷(xiāo)相通，因此能準(zhǔn)確檢測(cè)充型過(guò)程的真空度變化，并顯示真空度曲線，用作質(zhì)量控制的依據(jù)。軟件的另一特色是真空工藝參數(shù)統(tǒng)計(jì)；如真空度和抽氣時(shí)間的工藝控制統(tǒng)計(jì)，方便作為記錄和趨勢(shì)變化診斷。

排氣面積建議和設(shè)計(jì)

       除了之前談過(guò)的工藝設(shè)置和模具密封性外，要做好真空壓鑄，還需要準(zhǔn)確的流道計(jì)算、模具設(shè)計(jì)、正確的排氣道放置，和充型模擬。意大利的CASTLE模流分析軟件在這方面提供很好的輔助。在模具設(shè)計(jì)的初期，軟件模塊CASTLE-MIND能計(jì)算壓鑄機(jī)和模具澆道設(shè)計(jì)的配合是否合適，并提出一系列建議，達(dá)至優(yōu)化的效果。在排氣效率的評(píng)估方面，可以選擇不同的真空或排氣方式如機(jī)械閥、搓衣板和一般排氣道，又能顯示不同排氣面積在真空和沒(méi)有真空下的分別。在輸入真空參數(shù)如真空度、排氣種類(lèi)、抽氣時(shí)間等條件，評(píng)估使用真空壓鑄的效益。

       利用CASTLE-MIND的計(jì)算顯示，鋅真空壓鑄的抽氣時(shí)間如果很短，那在排氣面積太小的情況下，會(huì)出現(xiàn)困氣量比自然排氣更差的情況。需要增加排面積或抽氣時(shí)間來(lái)提升效果。  圖片

      在設(shè)計(jì)流道的階段，CASTLE-RUN則提供非常快速的模擬計(jì)算，判斷流道會(huì)出現(xiàn)的紊流和卷氣位置。同時(shí)評(píng)估整個(gè)流道的速度變化，以避免速度出現(xiàn)局部過(guò)高或過(guò)低。

      最后是充型模擬。CASTLE-BODY使用獨(dú)特的兩相流體模擬計(jì)算，即金屬液和空氣一起流動(dòng)，空氣同時(shí)從排氣口離開(kāi)型腔。在模擬計(jì)算中，金屬液和空氣沒(méi)有明顯的分界而是混雜在一起，因此金屬前沿呈噴濺狀態(tài)。由于考慮了空氣背壓和排氣變化的影響，這樣的計(jì)算對(duì)充型和預(yù)測(cè)氣孔的分布有很高的準(zhǔn)確度。特別是微氣孔；一般的軟件需要把網(wǎng)格打得很細(xì)密才能偵測(cè)到微氣孔的位置。而在CASTLE軟件，由于每個(gè)網(wǎng)格都含有空氣和金屬，只需設(shè)置含氣率百分比，也可以找到真空壓鑄下的微氣孔位置。   

真空排氣道的設(shè)計(jì)

       排氣道的設(shè)計(jì)非常重要。它會(huì)影響抽氣閥的關(guān)閉。由于關(guān)閉口需要鋅液足夠的動(dòng)能，如果前沿的鋅液呈現(xiàn)離散，不能推動(dòng)頂桿把閥門(mén)關(guān)閉，繼續(xù)向前的離散滴液會(huì)進(jìn)入真空管道，造成堵塞。 因此在設(shè)計(jì)排氣道時(shí)，要盡量拉長(zhǎng)行程，和制造剎車(chē)效果，這樣才能累積足夠金屬動(dòng)能而又避免滴液過(guò)早前進(jìn)，堵塞真空管道。     

  總結(jié)

      由于鋅合金壓鑄的各種特點(diǎn)，使用真空壓鑄不太容易，也不一定合適。但對(duì)于表面質(zhì)量或內(nèi)部致密性要求極高的產(chǎn)品，真空壓鑄可以提高成品率。FondVacuum是專(zhuān)用于熱室機(jī)的真空壓鑄系統(tǒng)，能針對(duì)小澆口而充型時(shí)間很短的問(wèn)題提供方案，對(duì)小型鋅合金外觀件特別有效。當(dāng)然，這需要良好的流道和排氣道設(shè)計(jì)、機(jī)器和周邊設(shè)備，工藝參數(shù)的配合，才能達(dá)到最佳的效果。