典型镁合金的模具设计——AZ31B镁合金薄壁壳形件真空压铸模的设计

利用模内直接抽真空的方法可以解决镁合金薄壁壳形件流程长、填充型腔困难的问题，同时可减少镁合金的氧化和内部气孔、提高压铸件致密度、减小变形和达到高的表面质量要求。分析了薄壁壳形件镁合金真空压铸模设计的要点，指出了模具浇注系统、排溢系统、冷却系统和推出机构等的设计与常规压铸模具设计之间存在的差别，确保真空压铸成型工艺能够顺利实现。

1 引言

镁合金薄壁件较好的成形方案是真空压铸，真空压铸成形有2种方法：①利用真空罩密封压铸模成形法；②模腔直接抽真空成形法。由于模腔直接真空法对装备要求较低，抽气量小且生产周期短，得到较多地应用。模腔直接抽真空压铸法的关键是真空压铸模的设计与制造。以笔记本电脑机壳为例，说明薄壁镁合金压铸件真空压铸模设计的要点，以供参考。

2 薄壁壳形件压铸工艺参数选择

图1所示压铸件材料为镁合金AZ31B，其化学成分为：2.50％一3, 50% Al、0.61％一1. 40% Zn、0.20％-1 . 0% Mn、Si À≤0. 10%、Fe ≤ 0,005 %、Cu≤0.05%, Ni0. 005%、总杂质 0.30%，密度为1. 8g/mm 3。压铸件最大轮廓尺寸为246mm x 200nvn，均匀壁厚为1. 26mm， 最小壁厚为0. 8mm，筋厚为0. 6mm,压铸件总质量约为75.38。依据压铸件的结构特点和要求，为增强镁合金液的充填能力、减少氧化、提高压铸件质量，采用模腔直接抽真空压铸法成形。基本工艺过程为：镁合金液注人压室，压射冲头密封注料口后开始抽真空，达到一定真空度后，关闭总排气槽，此时压射冲头转为快速压射，经保压、冷却、开模取件，完成一次真空压铸成形过程。成形工艺参数初选为：压射比压400MPa、压射速度0. 8m/s、合金的充填速度约35一40m/ s、充填时间取0.03S ，合金浇注温度660 一70090，模具温度取27090，涂料为聚乙烯煤油，精确工艺参数依据试模情况确定。压铸设备为卧式冷压室镁合金压铸机。

1. 1 模具总体结构方案

模具采用1模1件，分型面沿压铸件侧壁下边界呈阶梯面延伸至模外，以利于气体的流动。浇注中心与模具中心重合，镁合金液由压铸件窗体内侧进料，内浇口位置选在窗体上半部，多点进料，浇注系统与排溢系统的布局如图2所示。模具动、定模成型部分为整体镶块结构，材质选用DAC55，壁侧通孔采用整体斜导柱抽芯机构成型，推出机构选用推杆推 出，模架尺寸为540mm x 560mm x 400mm，图3为压铸模结构简图。

1.2 模具浇注系统与排溢系统的设计

浇注系统设计是压铸模设计中保证制品成形质量的关键，浇注系统设计的优劣取决于分流道的布局、内浇口位置的选择和内浇口断面尺寸的确定。

考虑压铸件为薄壁壳形件，金属液相对流程很长（最大流程达375mm，而均匀壁厚仅1. 26mm），充填较困难，因此，内浇口分布的区域应比常规壁厚压铸件宽得多（见图2），防止料流紊乱，产生明显的流痕。分浇道开设应尽可能开成流线形，料流末端留有较大容积，以便去除冷料。由于采用真空压铸，模腔内压力很低，内浇口断面积应相对取较大值，以减少金属液流动阻力，尽快充模，内浇口位置应根据压铸件结构形状按金属液充填规律确定。通常内浇口断面积可依下式计算。

真空压铸成型模内浇口的断面积可比理论计算所得数据大，内浇口的实际取值为123. 2㎡，约为计算值的3.5倍。如此大的差别主要有如下原因造成：①式(1)中未将溢流槽部分金属液计算在内；②增大内浇口尺寸可以加速真空型腔的填充，减小合金液流动阻力；③增大内浇口断面尺寸，可延长内浇口凝结时间、有利于补缩、减少冷却收缩变形。

排溢系统设计时，料流最后到达的各溢流槽应与主排气道相连，并与抽真空系统相连通，主排气道尺寸可比普通排气槽大许多，便于型腔空气的抽出。溢流槽