型腔抽真空理论及压铸抽真空系统的设计

摘要

轻合金是制造业轻量化用关键结构材料，压铸是轻合金的主流液态成形方法。但型腔气体是压铸成形过程中影响轻合金压铸生产的主要技术经济指标，还因被截留在铸件内而阻碍压铸件组织和力学性能的热处理改善。因此，真空压铸就成为压铸产业工艺技术的主要研发方向之一。
　　要在高速实施的压铸过程中确保真空充型，不仅需要在合模浇注后的极短时间内抽空型腔气体并将型腔真空度保持到充型结束；还需要稳定及时地关闭抽真空通道，避免金属熔体进入外真空系统。本文针对“型腔抽真空理论不完善、现有抽真空方法达到的型腔真空度较低、真空系统可靠性低下”等问题，根据真空高压铸造的工艺特点，建立了压铸型腔抽真空理论模型；在深入分析现有商用真空辅助系统的基础上，提出对模具型腔实现快速抽真空，并维持型腔高真空度的新思路和新方法；建立了一种能有效抑制浇注熔体二次污染、抽真空能力强、充型过程中型腔真空度保持好、可靠性高的高压铸造抽真空系统原型。研究取得了以下成果：
　　①建立了型腔抽真空过程的工程模型，运用流体力学、高等数学理论，建立了型腔抽真空过程数学模型，对型腔抽真空过程进行了表述，并探讨了工艺参数对型腔真空度的影响，为抽真空系统设计奠定了基础；
　　②构建了型腔抽真空系统原型，用该原型设备验证了抽真空理论，并对型腔抽真空工艺参数进行了系统实验研究和验证；
　　③针对市场上现有真空系统的抽真空效果不稳定、型腔真空度不够高及系统可靠性较差等问题，针对性地研究开发了集成式抽真空模块；
　　④针对现用熔体浇注方法存在的二次污染问题，提出了用重庆硕龙科技有限公司镁合金熔化精炼浇注一体炉为压铸机封闭供液的方法，并在力劲-硕龙联合研发的“镁合金一体化真空压铸单元”得到实施，取得了满意的效果。

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1 绪 论

1.1 压铸技术简介

1.2 真空压铸技术

1.3 真空压铸系统

1.4 课题研究的意义

1.5 课题研究的内容

2 抽气过程的数学模型

2.1 抽气数学模型的国内外研究现状

2.2 型腔抽气过程中的数学模型

2.3 影响型腔抽气效率的因素

2.4 影响负压罐抽气效率的因素

3 抽气模型的验证

3.1 实验原理

3.2 实验器材

3.3 实验结果

3.4 实验验证

4 真空压铸辅助系统的设计

4.1 确定抽真空方案

4.2 系统设计原理

4.3 真空压铸系统的改进设计

5 真空压铸单元在镁合金轮毂上的试生产

5.1 真空压铸一体机的开发

5.2 镁合金熔炼炉的选择

5.3 真空压铸模具

5.4 新型真空压铸系统在汽车轮毂上的试生产

6 结 论

致谢

参考文献

附录 A. 作者攻读硕士学位期间发表的论文目录