[实用新型]有效缓解半固态压铸件液固分离缺陷的模具溢流排气系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种有效缓解半固态压铸件液固分离缺陷的模具溢流排气系统，属于金属半固态加工成形技术领域，特别是金属与合金的液态模锻和挤压铸造等相关技术领域。

背景技术

在半固态压铸过程中固、液两相相互分离，不均匀分配的现象即为固液分离现象，固液分离直接的后果是其对压铸件组织、成分及宏观力性的均匀性产生极大的负面影响，最终将会导致成形件质量和服役性能的下降。半固态浆料为两相介质，其流动行为取决于浆料的固相体积分数、固相颗粒形状、成形温度及其所固有的热机械性能等因素。稳态情形下，半固态浆料存在强烈的剪切变稀特性，在中、高固相体积分数条件下，浆料在外力推动作用下固相颗粒容易聚集，而液相则在固相颗粒相互挤压作用下被聚集快速向前或者滞留在拐角弯头处，液相聚集的直接危害就是致使半固态压铸零件出现液态压铸所存在的问题。如图1所示为半固态零件表面与心部组织差异，图1-a为表面液固分离，图1-b为心部组织，虽然液固分离缺陷大多集中在表面或次表面，但液固分离形成的成分组织宏观偏析的影响范围却是整个铸件。

与常规液态压铸相同，在模具上设置溢流槽的作用是：1)排除型腔中的气体，储存混有气体和涂料残渣的前沿冷污金属液；2)控制金属液的流动状态，防止局部产生涡流。3)调节模具型腔的温度场，改善模具的热平衡状态。与常规液态压铸不同的是，半固态浆料前端分离液相温度和流动性相对较差，溢流口的尺寸须相应增大，再就是半固态压铸溢流口的作用除了引流和去除前沿冷污金属液(集渣包)外，更大的作用是将分离出的液相排出到零件本体以外。

实用新型内容

液固分离是金属半固态浆料压铸充型过程中无法避免的特有现象，也是半固态压铸零件表面和次表面各类凝固、卷气缺陷频发的根源，针对这一问题，本实用新型在传统压铸模具溢流槽基础上，对半固态压铸溢流槽结构和设置方式进行了改进，大大提高了其对半固态浆料液相分离能力。除了在模具充型最远端外，还需在拐角内外侧、零件受力关键部位、厚大热节处增设溢流槽，为了模具制作和成本考虑，溢流槽一般都是设置在分型面上。

溢流槽在常规液态压铸、液态模锻上采用，是封闭腔体排出多余填料的模具设计方法，也是排出前端冷污合金液的手段。对于金属半固态压铸来说，常规模具设计的溢流槽部位和数量显得尤为重要，溢流槽的作用除了溢出多余浆料，更希望溢出更多的是充型前沿的液相，因为液相的偏聚会引发多种铸造缺陷，诸如常规的缩孔和疏松、表层涡流卷气导致热处理后表面鼓泡，针对上述问题，本实用新型公开了一种半固态压铸模具溢流槽结构和溢流口尺寸的全新设计，确定了半固态压铸模具溢流槽、溢流口和排气槽的主要尺寸及其尺寸范围，同时明确了在半固态压铸零件模具上设置溢流槽的位置和部位，对于减少半固态压铸液固分离危害起到了很好的作用。

本实用新型的具体设计与技术方案如下：

一种有效缓解半固态压铸件液固分离缺陷的模具溢流排气系统，可用于降低半固态压铸零件表面和次表面缺陷，包括溢流口、溢流槽和排气槽，所述的溢流槽一端与溢流口连接，另一端与排气槽连接，所述的溢流口设置于压铸件模具分型面上，所述的溢流口与溢流槽之间为圆弧过渡，所述的溢流槽为圆弧形。

所述的溢流口的形状为短而厚型，所述溢流口的厚度(宽度)不小于其高度；优选的，溢流口的厚度为3.0～4.0mm，溢流口的高度为3.0mm，以降低分离液相转入溢流槽的阻力。

所述的溢流口与溢流槽之间过渡圆弧的半径R为3.0～5.0mm；所述的溢流槽采用圆弧形，圆弧形的半径R为10mm，以延缓溢流对排气孔的封堵时间。

所述的溢流槽外端与排气槽相连，所述的排气槽厚度(宽度)为1.0-1.5mm。

所述的溢流槽宽度为20-30mm，间距一般为15-20mm。

在零件模具分型面上设置的溢流槽数量视零件大小和分型面周边尺寸决定；除了充型前沿外，一般还须在铸件拐角内外侧、主要受力部位增设溢流槽。

本实用新型的优点：

本实用新型在传统压铸模具溢流槽基础上，对半固态压铸溢流槽结构和设置方式进行了改进，大大提高了其对半固态浆料液相移出能力。本实用新型显著改善了金属半固态浆料压铸充型过程中无法避免的液固分离状况，从根本上避免了半固态压铸零件表面和次表面各类凝固、卷气缺陷包括热处理表面鼓泡的发生。除了充型前沿外，一般还须在铸件拐角内外侧、主要受力部位增设溢流槽，实践证明，溢流槽结构优化和设置位置的确定可有效降低半固态压铸零件表层缺陷的产生。