摘要：為保證產(chǎn)品品質(zhì)，壓鑄件常采用真空壓鑄，但真空閥芯受鋁液的慣性沖擊力會使閥芯失靈，影響真空度，使抽真空效果降低；針對某壓鑄件的排氣系統(tǒng)，利用Anycasting軟件進行模擬，鋁液達到真空閥時速度接近68 m/s，速度極高，通過在鋁液到達真空閥前端增加減速結(jié)構(gòu)以解決真空閥堵塞和斷裂問題。

鋁合金壓鑄具有尺寸精度高、外觀品質(zhì)好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點,但由于壓鑄時金屬液以高速噴射狀態(tài)充填模具型腔，會存在氣體無法排出而被卷入到金屬液中，凝固后會以氣孔形式存留于鑄件內(nèi)；為消除壓鑄件內(nèi)部的氣孔，提高鑄件的力學(xué)性能，通常采用真空壓鑄；金屬液在真空狀態(tài)下充填型腔，因而卷入的氣體少，對鑄件的內(nèi)部品質(zhì)起到良好的改善作用，因而在壓鑄行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

機械式真空閥在真空壓鑄中應(yīng)用極為廣泛，具有排氣面積大、氣體流動阻力小，真空度高的特點，其工作原理是利用金屬液的慣性沖擊力使其閥芯關(guān)閉，完成一個工作循環(huán)。實際生產(chǎn)過程中存在真空閥閥芯堵塞，導(dǎo)致其失靈現(xiàn)象，影響抽真空效果。通過對機油冷卻器支架的排氣系統(tǒng)進行整改對比分析，利用Anycasting軟件進行仿真模擬，發(fā)現(xiàn)熔融的鋁液達到真空閥時速度接近70 m/s，速度極高，對真空閥堵塞現(xiàn)象有一定的影響，亟需一種有效途徑來解決真空閥堵塞問題。

1、壓鑄件及澆排系統(tǒng)分析

產(chǎn)品為機油冷卻器支架，其結(jié)構(gòu)及澆排系統(tǒng)見圖1。外形尺寸為411 mm×214 mm×191mm，基本壁厚為4 mm，質(zhì)量為3.4 kg，澆口截面積為765 mm2，排氣截面積為265 mm2，壓射沖頭直徑為φ100mm

圖1：機油冷卻器支架產(chǎn)品及澆排

2、存在問題分析及對策

存在問題及分析

真空閥閥芯結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。存在的問題是真空閥閥芯頭部
（A部位）容易堵塞；另外，真空閥閥芯尾部（B部位）出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

圖2：真空閥閥芯結(jié)構(gòu)示意圖

基于壓鑄過程高速、高壓的特點，真空閥閥芯頭部頻繁承受高速、高壓鋁液的沖刷，導(dǎo)致真空閥閥芯頭部（見圖2中A處）堵塞；真空閥閥芯尾部（見圖2中B處）為真空閥閥芯最薄弱的位置，熔融的鋁液頻繁撞擊閥芯，真空閥閥芯尾部受力集中，導(dǎo)致其尾部出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

模擬仿真分析

利用Anycasting仿真模擬分析軟件中的AnyPRE模塊進行模擬分析，見圖3。著重對真空閥閥芯部位進行網(wǎng)格劃分，以保證澆口流向的準確性，通過模擬分析檢測到鋁液達到該部位時速度約為68 m/s。

圖3：原方案模擬分析速度檢測示意圖

制定方案及優(yōu)化方案

通過在排氣道的尾端增加減速結(jié)構(gòu)，減小鋁液對真空閥的撞擊速度及沖擊力，排氣道減速結(jié)構(gòu)的樣式除三角形減速結(jié)構(gòu)外還有以下幾種，圓形減速結(jié)構(gòu)、菱形減速結(jié)構(gòu)、方形減速結(jié)構(gòu)、凹凸分型減速結(jié)構(gòu)等，見表1。

表1：減速機構(gòu)的不同形式

試驗中采用三角形減速機構(gòu)，修改后的澆排系統(tǒng)見圖4。

圖4：機油冷卻器支架澆排對策方案

模擬仿真驗證

通過在排氣道尾端增加減速結(jié)構(gòu)，利用Anycasting軟件對增加減速結(jié)構(gòu)的澆排進行模擬分析，本次模擬與原方案劃分網(wǎng)格相同，工藝參數(shù)設(shè)置相同，對鋁液的速度進行測量分析，檢測鋁液到達真空閥的速度約為29 m/s，見圖5。通過在排氣道尾端增加減速結(jié)構(gòu)，能夠削弱鋁液對真空閥的撞擊速度，減小沖擊力，能夠消除真空閥堵塞問題及閥芯斷裂問題。

圖5：對策方案模擬分析速度檢測示意圖

方案實施驗證

通過在排氣道尾端增加減速結(jié)構(gòu)，對模具進行修模進行方案實施驗證，此方案實施后真空閥閥芯未出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象和真空閥堵塞現(xiàn)象，并提高真空閥閥芯的使用壽命。

3、結(jié)論

通過在排氣道尾端增加減速結(jié)構(gòu)，能夠有效地削弱鋁液對真空閥的撞擊速度，減小對真空閥的沖擊力，解決真空閥閥芯尾部斷裂問題及真空閥堵塞問題，提高機械式真空閥閥芯的使用壽命。