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低压铸造铝合金轮毂使用的纤维过滤网的改进及探讨

发布时间:2018-06-28 浏览次数:991

【引言】现阶段,低压铸造铝合金轮毂使用的过滤网的应用现状是,泡沫陶瓷滤芯的过滤效果突出,但在铸件的顺利补缩方面不如纤维过滤网和铁丝过滤网。纤维过滤网过滤效果不及泡沫陶瓷滤芯,但价廉和基本能够满足工艺要求,仍在大量使用中。本文为促进纤维过滤网在低压铸造铝合金轮毂中的使用效果,从结构方面做一些改进,提出一种卷沿锥筒形纤维过滤网的探讨,并有这方面的机器配合。

【关键词】纤维过滤网 翘曲缝隙 卷沿锥筒形

 

1.概述

1.1纤维网布

  用来做铝合金铸造过滤网的纤维网布,一般是硅酸铝纤维网布,厚度0.35~1mm,网孔0.8~2.5mm。常温抗拉强度≥50N/4根(厚度0.35mm时)。在温度850℃时,可持续工作10分钟。这种网布柔韧性好,有弹性。凭手工就能卷曲、弯折。

1.2.纤维过滤网的形状

  用在低压铸造铝合金轮毂中的纤维过滤网的形状主要有:圆片形、帽形、卷沿帽形、圆筒形、锥筒形等等,和本文提出的卷沿锥筒形纤维过滤网。还有圆拱形、圆拱形带盖,是用铁丝网做成的,已被淘汰。尽管铁丝网强度、刚度、弹性都好,但仍被淘汰,原因是凝固物有铁丝网的废料回收对铝合金材质存在不利影响。

  中信戴卡轮毂制造股份有限公司在广州的某一轮毂厂使用的过滤网情况是,曾经淘汰的有用铁丝网或纤维网做成的圆拱形过滤网见图A,还淘汰了纤维网做成的卷沿帽形过滤网见图B,现在使用的过滤网之一是锥筒形纤维过滤网见图C。本文推荐的是卷沿锥筒形纤维过滤网见图D.

 

1.3.做成卷沿过滤网能提高刚度

  纤维过滤网在结构上如果刚度足够,对铝液夹杂物有很好的阻挡拦截效果。由于有柔韧性弹性能够满足铸件冷却凝固时的顺利补缩。

为了提高纤维过滤网的刚度,做成卷沿的结构。例如,制成卷沿的帽形、卷沿的锥筒形就分别比帽形、锥筒形的刚度要强些。

2.锥筒形网是对帽形网的改进

这里的锥筒形是在使用过程中对帽形的一种改进型。以下的图例就能说明改进的原因。

2.1翘曲弯矩和缝隙及杜绝

1是理想情况下帽形过滤网的装配,从该图知网帽受力如图2,这种受力,使网帽产

  

  生由中点向四周的弯矩M,由于纤维网较软就容易产生翘曲现象。特别是在使用过程中受到铝液的冲击,会产生翘曲缝隙,发生冲渣现象见图3。这种翘曲缝隙是受翘曲弯矩和铝液冲击

产生的。铝液夹杂物多的地方阻力大,或者网的薄弱处容易翘曲,因此所产生的翘曲缝隙一般是单边的,难以发生本图3所示的对称的翘曲缝隙。

2.2椭圆缝隙的杜绝

  由于帽形过滤网有可发生翘曲缝隙导致冲渣现象,后来改为锥筒形过滤网见图4,其受力在

 

  锥筒形的上下沿口上,形成的弯矩小不易产生翘曲。但沿口刚度差,铝液在流过锥筒形过滤网时,夹杂物多的地方阻力大,因而有可能使上沿口变成不规则的椭圆形。由于上模压头是带锥角α的,椭圆长轴方向与上模压头接触处会出现缝隙,使铝液直接冲出的可能。因此为加强锥筒形过滤网的沿口刚度,将沿口的边做成卷边形,上沿口向内卷边,下沿口向外卷边,见图5。上沿口刚度得到改善,就不会轻易发生冲渣现象。下沿口卷边锥面与浇口套是锥面配合,当上模压头压下时与浇口套距离H有误差时,由于卷沿类似弹簧可以伸缩,对本卷沿锥筒网的配合影响不大,因而更加不会产生翘曲缝隙,从而更加避免冲渣现象的发生。

 

3.卷沿锥筒形过滤网的尺寸

 卷沿锥筒形过滤网的尺寸见图6。怎样给出合理的尺寸数值呢?要求符合铸造工艺要求,也要考虑制作工艺。以下是各尺寸的注意点。

3.1 过滤网下沿口卷边锥面与浇口套的配合面应是锥面β的配合

 沿口下方应留有距离c,这样上下模具距离误差导致H变小时不会将网底沿压到浇口套台阶上产生翘曲变形,当然有圆弧R和r变化来补偿H误差的以减少翘曲变形作用也是有限的。

3.2 下沿卷边r适当小些

 太小使模具太尖锐,最好不要突出浇口内台阶以防铝液流直接冲击下沿。

3.3 上沿口卷边锥面与上模压头的α锥面贴合

 Rr适当大些。d也适当大,便于自动放网的纤插杆插入通过而不碰擦网口。

3.4 在有限范围内,Rr有一定的自适应补偿高度误差的作用

 当上模压头与浇口距离H有误差时,Rr会发生尺寸变化来使网高h适应H的变化。当h做成正偏差就会类似弹簧的作用。例如,当H变小则Rr也会变小,缩短了h以适应变小的H;反之,当H变大则Rr也会变大,恢复延长了h以适应变大的H。这样过滤网始终将铝液流入与流出用过滤网来隔开,保持未经过滤网处的密封。

3.5 尺寸综合

 一台压铸机要压铸不同规格尺寸的铝合金轮毂。生产某规格轮毂时就要换上某规格轮毂的模具。不同规格轮毂的模具所使用的浇口套不尽相同,因此在浇口套上放置的过滤网就有少量规格的存在。要对这少量规格的过滤网的尺寸进行综合考虑,有利于迈进标准化。

上述尺寸中,压铸机模具给定有:浇口套口径D以及锥角β、上下模闭合后流道高度H、上模压头半锥角α。一台压铸机所配置的自动放网装置,要完成不同规格的过滤网的自动放网工作,为节省自动放网时间,把吹扫浇口周边渣子、放网、纤通可能堵塞了的浇口、等等功能动作放在一个工步里。因此过滤网上沿口尺寸d要让纤插杆通过就不能小于纤插杆直径,d就被固定下来为不同规格过滤网用相同的d。这样可以用一台自动放网装置来放网。得出,不同规格的过滤网要适应不同规格的浇口套口径D,只有改变过滤网锥形ψ角来适应。因此不同规格的过滤网有不同的ψ角和D,其他尺寸基本一致。小规格过滤网D小,ψ也小。当ψ过小时,过滤面与铝液流动线法面倾斜过大时,使过滤网孔表现过小时,有可能影响过滤时,可以采取加大网孔规格的下料来适应。

3.6 举例

 某厂有三种规格的浇口套,对应有三种纤维过滤网,确定的尺寸见下表。

 

卷沿锥筒形纤维过滤网尺寸表

序号 规格 D ψ β α d h f R r δ 备注

1 65 Φ70 68° 10° 10° Φ20 25 5 5 1 0.45 未注单位为毫米

2 55 Φ60 35°

3 45 Φ50 25°

  

4.设备配合

 制作这种卷沿锥筒网,除了压制成型以外,还要冲孔。本部已有两种工艺设备生产线。

一种是手工单机生产线,设备包括压制机和冲孔机。还有一种是自动生产线,在制造台上含有给料机、落料机、压制机、脱模机、冲孔机、机械手、等等,整台制造台设备总重约300KG,比手工单机生产线的设备要多些,但工效高得很多,每小时能生产约1千个卷沿锥筒形过滤网。而且安全些。

 这种卷沿锥筒形过滤网,由于是模制的尺寸误差小,便于压铸工艺中全自动放网的实施。本部已有低压铸造铝合金轮毂的自动放网装置在试制中,包括两个分体设备共重约50KG。其功能除自动放网外,还同时具备纤通浇口、吹扫底模内浇口平台的作用。

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