高真空壓鑄工藝 整體高效合一
壓鑄上的高真空是指50毫巴以下的真空度，進(jìn)一步的超高真空是指30毫巴以下的真空度，這在以前已經(jīng)論述過(guò)，在此姑且統(tǒng)稱(chēng)為高真空壓鑄。除了采取加大真空系統(tǒng)的排氣量包括真空機(jī)和排氣元件，增加系統(tǒng)的瞬間排氣能力等手段外，型腔空間（相應(yīng)的包括與之相連的熔杯，下同）的密封成為至關(guān)重要的因素；同時(shí)控制型腔空間表面的干燥和清潔，以減少壓射高速充型時(shí)二次氣體的形成，提高系統(tǒng)排氣效率。甚至一些壓鑄企業(yè)在此基礎(chǔ)上，采取了大通道半真空過(guò)程排氣工藝，試圖將高真空排氣發(fā)揮到理論上的極致。
二、高真空系統(tǒng)組成特點(diǎn)
由此不難看出，壓鑄高真空系統(tǒng)由真空機(jī)和排氣元件，以及壓射時(shí)形成的相對(duì)高度封閉的型腔空間整體組成。
真空機(jī)：為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)瞬間大排氣能力，真空機(jī)在周期內(nèi)低壓回復(fù)能力必須強(qiáng)大。一般兩種方式實(shí)現(xiàn)這一要求，一是加大真空泵排氣量；二是增加一個(gè)二級(jí)泵。同時(shí)，為了降低單個(gè)壓射周期真空系統(tǒng)壓力的上升，維持其更好真空值，真空罐一般要相應(yīng)地增大與真空泵和壓鑄要求工藝相一致。
排氣元件：對(duì)于全過(guò)程真空排氣工藝，排氣元件排氣面積確定還是以壓鑄件產(chǎn)品大小匹配為原則；對(duì)于半過(guò)程真空排氣工藝，排氣元件的排氣面積至少可以增加至實(shí)際所需的數(shù)倍。
封閉的型腔空間：除了分型面的密封外，頂桿和滑塊也要考慮提高加工和配合精度或密封，沖頭采用卡環(huán)式配合密封。
三、影響高真空效率因素
首先，模具的密封度是至關(guān)重要的一環(huán)，包括分型面、頂針和滑塊。以往回答某款真空機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中型腔能達(dá)到多少真空度，是讓真空供應(yīng)商著實(shí)難以回答的問(wèn)題；業(yè)界為此提出了模具氣體泄漏量的概念來(lái)約束模具的交貨質(zhì)量，這就為高真空壓鑄的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。具體的模具測(cè)漏方式有兩種：其一是在一定的真空度下，測(cè)試在給定的時(shí)間內(nèi)型腔封閉空間泄漏后的真空度，進(jìn)而算出泄漏量；其二是根據(jù)泵的排氣特性，在終壓時(shí)得到泄漏量。兩種方式算出的泄漏量都可以作為反映模具泄漏多少的一個(gè)數(shù)值，并將其當(dāng)作是否能夠?qū)崿F(xiàn)高真空的預(yù)判參考。比較之下，第一種方式簡(jiǎn)單，但涉及的因素多；第二種方式稍復(fù)雜，結(jié)果卻更直接。應(yīng)用中多采用第一種方式測(cè)量泄漏量。在此，小量程高精度的壓力感應(yīng)器必不可少。在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況下，沖頭密封狀況也包括需要考慮的因素之中。
其次，提升真空泵的排氣量或只增加二級(jí)泵的手段，其目的都一樣，都是為了在壓射周期內(nèi)快速回復(fù)系統(tǒng)的低壓值或者說(shuō)高真空度。就成本來(lái)說(shuō)基本相當(dāng)，效果也沒(méi)有什么差別，但從維護(hù)來(lái)看顯然前者有優(yōu)勢(shì)。這里要說(shuō)明的是，二級(jí)泵的使用會(huì)將系統(tǒng)壓力回復(fù)得更快些，但前提是前級(jí)泵要將壓力先降下來(lái)，工作制也許是間斷的，在足夠的工藝時(shí)間內(nèi)，是否有必要采用二級(jí)泵值得考慮；在壓鑄行業(yè)中，二級(jí)泵的使用并不會(huì)顯示出明顯優(yōu)勢(shì)，畢竟與其它一些行業(yè)的真空度要求比較起來(lái)，壓鑄真空只能算是粗真空。單極泵一般如果增加100%，那么雙極泵的二級(jí)泵比一級(jí)泵至少增加200%排量以上，否則沒(méi)有實(shí)際意義。與真空泵相匹配的真空罐也需要相應(yīng)的加大，增加的幅度要與壓鑄周期和選擇的真空泵統(tǒng)籌考慮，不是越大越好，一般增大相對(duì)于真空泵增加幅度的50%左右。
第三，排氣元件。全過(guò)程排氣的元件（包括真空閥和排氣板）通常只需要按鑄件重（體積）比例進(jìn)行選擇，過(guò)大的排氣面積需要更大的模芯排氣通道、過(guò)多的合金熔液，這會(huì)增加充型時(shí)間，為充型帶來(lái)負(fù)擔(dān)甚至引起意想不到的鑄造缺陷。對(duì)于半過(guò)程排氣元件（這里指的是真空閥），由于是借助其它力量主動(dòng)提前隔斷型腔和排氣管路，如靠液壓傳動(dòng)關(guān)閉的真空閥，不存在對(duì)模芯排氣通道內(nèi)合金熔液的要求影響產(chǎn)生，所以可以加大至所需的幾倍以上。前者需要匹配得當(dāng)，其結(jié)果經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但維護(hù)工作較大；后者要精確給出閥體關(guān)閉的沖頭行進(jìn)位置，低速期排氣效率高，但對(duì)二次氣體敏感，對(duì)模具密封性要求更嚴(yán)格。
第四，型腔空間表面的干燥和清潔，會(huì)對(duì)充型時(shí)二次氣體的產(chǎn)生起到很大作用，進(jìn)而對(duì)半過(guò)程真空排氣工藝帶來(lái)重要影響，需要得到良好的控制。
最后，其它的如合金質(zhì)量，包括熔化、保溫和除氣等都會(huì)成為影響因素；還有工藝參數(shù)設(shè)定，涉及到壓鑄機(jī)與真空機(jī)同步的通訊和信號(hào)接口等等，就不一一在此陳述。
四、高真空系統(tǒng)應(yīng)用
真空所要排除的氣體容積包括膠管部分、型腔部分以及熔杯空置部分，傳統(tǒng)的方式是將排氣元件安裝在模具末端進(jìn)行排氣，今天來(lái)舉例討論的是目前應(yīng)用相對(duì)較多的熔杯輔助式高真空排氣。
1.系統(tǒng)原理
真空系統(tǒng)由雙泵雙罐組成，即各自獨(dú)立的真空泵和真空罐的并列系統(tǒng)：泵罐A用于熔杯排氣；泵罐B用于型腔排氣，統(tǒng)一由一套PLC控制。真空機(jī)與壓鑄機(jī)的同步和沖頭位置的傳輸由彼此的PLC通過(guò)以太網(wǎng)通信。模具上的真空閥由真空機(jī)信號(hào)觸發(fā)，液壓驅(qū)動(dòng)，安裝于動(dòng)模之上。在此可以看出，該系統(tǒng)應(yīng)用的是典型的半過(guò)程真空排氣。
2.周期動(dòng)作
模具關(guān)閉，型腔上真空閥Vh復(fù)位開(kāi)啟；定量倒料；沖頭越過(guò)熔杯倒料口，此時(shí)受“沖頭位置：熔杯真空開(kāi)始”觸發(fā)，泵罐A的V1開(kāi)啟，真空開(kāi)始于熔杯頂部排氣，并測(cè)量熔杯真空度；當(dāng)沖頭接近熔杯頂部排氣口，接到“沖頭位置：熔杯真空結(jié)束”觸發(fā)，泵罐A的V1關(guān)閉，熔杯排氣結(jié)束；當(dāng)受到“沖頭位置：型腔真空開(kāi)始”觸發(fā)，泵罐B的V2開(kāi)啟，型腔真空排氣開(kāi)始，并測(cè)量型腔真空度；在“沖頭位置：型腔真空結(jié)束”觸發(fā)時(shí)，泵罐B的V2和型腔上的真空閥Vh關(guān)閉，型腔真空排氣結(jié)束；壓射結(jié)束；開(kāi)模到位；取件；噴涂；再次關(guān)模到位，型腔上真空閥Vh再次復(fù)位開(kāi)啟，周而復(fù)始。型腔排氣可與熔杯共同開(kāi)始也可以接力進(jìn)行，取決于具體工藝要求和設(shè)定。
3.系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定和傳感器調(diào)整
參數(shù)設(shè)定主要是指以上所提到的4個(gè)沖頭位置觸發(fā)點(diǎn)：即熔杯真空開(kāi)始、熔杯真空結(jié)束、型腔真空開(kāi)始和型腔真空結(jié)束。
傳感器調(diào)整是指用于兩個(gè)真空罐、熔杯排氣閥和型腔排氣閥處的4個(gè)滿(mǎn)程高精度真空傳感器，其調(diào)整精度為+/-10個(gè)點(diǎn)，單位1毫巴；以及用于測(cè)量模具泄漏量的小量程高精度真空傳感器，其調(diào)整精度為+/-10個(gè)點(diǎn)，單位0.1毫巴。
4.手動(dòng)模具泄漏測(cè)量
手動(dòng)模式下，按下啟動(dòng)鍵，當(dāng)系統(tǒng)壓力平衡后，將得到泄漏流量。模具泄漏量從1升/秒～5升/秒，取決于產(chǎn)品對(duì)真空度的要求。
5.采用其它真空閥的替代方案
上述模具型腔排氣采用的為液壓式真空閥，由于響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，真空閥在高速充型前某個(gè)位置必須關(guān)閉，否則將有合金熔液進(jìn)入閥體的危險(xiǎn)，影響其使用的可重復(fù)性，整個(gè)工藝為半過(guò)程排氣。如果改用其它全過(guò)程真空閥，這里以海望的強(qiáng)力閥為例，可以將閥安裝在定模上，其周期動(dòng)作不同在于，在受“沖頭位置：型腔真空結(jié)束”觸發(fā)時(shí)，泵罐B的V2和型腔上的真空閥Vh半關(guān)閉，型腔真空排氣繼續(xù)，直至壓射結(jié)束。這樣可以在高速充型時(shí)將二次氣體排除，繼續(xù)維持型腔的高真空度不受影響。
五．小結(jié)
要著重說(shuō)明的是，這里提到了所謂高真空也就是幾十毫巴級(jí)的真空度，而不是接近絕對(duì)“0”真空度的某個(gè)值，所以產(chǎn)品還是有形成氣孔缺陷的可能，還是需要整體考慮排氣方案與具體壓鑄工藝的優(yōu)化配合來(lái)完成高品質(zhì)壓鑄產(chǎn)品的生產(chǎn)。也就是說(shuō)，高真空壓鑄并不是簡(jiǎn)單將真空機(jī)或排氣元件提高到某個(gè)范圍就能實(shí)現(xiàn)，還必須兼顧與之相關(guān)聯(lián)的模具，噴涂、壓鑄工藝設(shè)定等一系列因素。高真空壓鑄系統(tǒng)最終指的是整體合一的高效真空壓鑄系統(tǒng)。隨著壓鑄產(chǎn)業(yè)升級(jí)的到來(lái)，可以預(yù)見(jiàn)到真空壓鑄的應(yīng)用會(huì)得到更廣泛的的普及和提高，從而進(jìn)一步擴(kuò)展中國(guó)壓鑄企業(yè)結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品范圍和提升壓鑄件的整體品質(zhì)。
