锌合金真空压铸如何突破!

锌合金压铸是应用面很广的工艺。由于其熔点低，流动性好，而且尺寸精度稳定，加上后处理如表面抛光和电镀容易，机械性能高等优异特点，非常适合做小型电子配件、建筑五金件、卫浴、汽车零配件、成衣皮箱配件、高级装饰件等。在欧洲，特别是高级品牌的锌合金产品，表面质量要求越来越高，很多都需要粉末喷涂、PVD镀膜、光铬电镀这类表面处理。这些工序需要铸件做精致的表面抛光和烘烤处理。而只要铸件含有少量气孔，都会造成产品表面缺陷。要进一步提升产品质量，锌合金压铸件必须解决这些气孔问题。

锌热室压铸的生产问题

       锌压铸件以中小件为主，锌合金压铸件有表面要求的产品经常需要高质量的抛光。为了避免瑕疵，进浇口尽量设计得很薄。同时表面质量高的铸件要求很短的充型时间，这样就导致浇口速度过高，造成模具冲刷。浇口小而充型速度高，也令排气困难，加深卷气问题。

       热室机的生产效率虽然高，但是机器动力比冷室机小。如果要提供高充型速度，要提早启动快压射，这也增加了卷气空间。还有，热室机的锌液要流经射料筒和射嘴。如果这些位置的温度控制不好，导致冷咀和堵塞，对压力损耗很大，就很难达到短充型时间的要求了。

        一直以来真空压铸已经普遍应用在铝合金压铸。由于锌压铸经常面对排气不足而导致铸件内部卷气过多，如何增加排气量是个重要课题。如果能成功应用真空压铸于锌热室工艺，对降低铸件含气量会有很大的效益。

锌真空压铸为何不普遍

       不过，要成功应用锌合金真空压铸，必须解决几个较难处理的问题：首先是要把真空阀安装在小型模具上。锌合金压铸以中小件为主，最常用的是20-180T。要在有限的机板空间把真空阀或搓衣板放置在复杂的模具上，会有困难。如果为了装上真空阀而使用较大的压铸机，锌合金压铸件除了增加了生产成本外，增加了总排气量也令真空压铸的应用得不偿失。

       其次是模具密封问题。锌合金模具价值偏低，对尺寸精度的控制不高。好像在合模面、滑块的漏气。不用真空时模具要靠顶针位置来排气，而真空模具刚好相反，需要在顶针位置减少漏气，造成改装为真空压铸的模具，本来用作排气的地方变成了进气，不应有气孔的地方出现卷气，效果适得其反。

       锌合金铸件表面光洁度要求高，因此充型时间很短，需要的浇口速度高。同时由于机器需要时间加速，要提早作二速切换，导致抽气时间不足。如果抽气时间短而排气面积又不够的情况下，真空压铸的效果不会好。

       除了浇口速度高会冲刷模具外，真空压铸也容易产生气穴。压铸过程中金属前沿和空气混杂在一起，金属滴液在负压状态下容易气化，气化的金属会受挤压爆破而产生冲击波，会对模具造成极大的伤害，冲击成麻点。这些麻点可以打几百模就出现，严重影响模具寿命。         真空压铸会强化喷溅。在正常的压铸下，在充型过程中会产生背压，充型越后期，型腔内的背压越大，帮助抑制喷溅。在真空压铸下，背压很小，令金属前沿的喷溅严重。喷溅有机会令金属滴液过早接触模具冷面而快速凝固。不同的凝固速度令铸件表面的晶体结构有差异，这种差异令铸件表面出现不同的色泽，表面抛光也无法磨去，对后期的表面处理如电镀造成困扰。 

      此外，真空压铸需要对真空阀进行定期的维护保养。如果工艺设置不适当，真空阀还容易堵塞，生产不能顺畅，效率降低，成本大幅提高。

    FondVacuum真空系统

      面向锌合金真空压铸的这些难点，意大利的Fondvacuum真空压铸系统对锌合金真空压铸提供完整的方案。他们已为数十家欧洲客户提供了真空压铸方案。大部分都是表面要求极高的锌合金件。

      FondVacuum(FV)真空压铸阀的工作原理是靠进入阀体的金属液冲击力触动开关销，利用杠杆把真空阀关闭，因此整个充型过程都在抽气的。有别于其他类型如真空搓衣板和时间控制阀，真空搓衣板需要很大的空间和投影面积，才能达到真空机械阀的抽气面积和效果。而时间控制阀需要在二速切换前就要把阀门关闭，这样在停止抽气后，空气会从模具的空隙进入型腔，导致气压回升，影响效果。            

       FV阀的特点首先是阀体的大小。它最小的阀体面积只有47x53mm，是市面上最小的机械真空阀，能装在20T压铸机的模具上。阀体面积较大的也只有63x76mm，因此很适合装在小型模具上。

       其次是抽气时间不足的问题。它的控制系统有提前抽真空的功能，由于控制信号的延迟，令原来就很短的一速抽气时间更加不足。提前抽真空能帮助延长抽气时间，对提升真空度有很大的好处。

       另外就是喷溅和气穴的问题。控制系统有预真空的设置。独立调节每条真空通道的抽气曲线的变化，需要情况下缓和快速降压。          

       还有是保养维护的考虑。FV阀内置独有的润滑系统，每一模都对滑动销进行润滑，除了保证动作顺畅外，也防止生锈腐蚀。特殊的FV过滤器设计，方便快速清理和容易保养。分型面有防粘涂层，无需经常清理。阀体的部件公差是微米级，使阀在工作时不易受污染。

其他特点

       FondVacuum真空压铸系统是高科技的产品。除了以上特点外，锌合金压铸件阀体的关键部件由不同特殊钢材加工，经过特殊的表面处理，能经耐强大的金属液冲击。内置的弹簧补偿器，可以补偿模具变形时的两侧吻合密封。控制器使用西门子电脑和Profinet界面，专用的工业电脑软件，控制所有真空参数，包括每条管道的真空度测量、预真空控制，来做预真空和真空度的精准调节。

       FV真空阀的另一特点是能测量每一模的型腔真空度。由于传感器测量点和开关销相通，因此能准确检测充型过程的真空度变化，并显示真空度曲线，用作质量控制的依据。软件的另一特色是真空工艺参数统计；如真空度和抽气时间的工艺控制统计，方便作为记录和趋势变化诊断。

排气面积建议和设计

       除了之前谈过的工艺设置和模具密封性外，要做好真空压铸，还需要准确的流道计算、模具设计、正确的排气道放置，和充型模拟。意大利的CASTLE模流分析软件在这方面提供很好的辅助。在模具设计的初期，软件模块CASTLE-MIND能计算压铸机和模具浇道设计的配合是否合适，并提出一系列建议，达至优化的效果。在排气效率的评估方面，可以选择不同的真空或排气方式如机械阀、搓衣板和一般排气道，又能显示不同排气面积在真空和没有真空下的分别。在输入真空参数如真空度、排气种类、抽气时间等条件，评估使用真空压铸的效益。

       利用CASTLE-MIND的计算显示，锌真空压铸的抽气时间如果很短，那在排气面积太小的情况下，会出现困气量比自然排气更差的情况。需要增加排面积或抽气时间来提升效果。  图片

      在设计流道的阶段，CASTLE-RUN则提供非常快速的模拟计算，判断流道会出现的紊流和卷气位置。同时评估整个流道的速度变化，以避免速度出现局部过高或过低。

      最后是充型模拟。CASTLE-BODY使用独特的两相流体模拟计算，即金属液和空气一起流动，空气同时从排气口离开型腔。在模拟计算中，金属液和空气没有明显的分界而是混杂在一起，因此金属前沿呈喷溅状态。由于考虑了空气背压和排气变化的影响，这样的计算对充型和预测气孔的分布有很高的准确度。特别是微气孔；一般的软件需要把网格打得很细密才能侦测到微气孔的位置。而在CASTLE软件，由于每个网格都含有空气和金属，只需设置含气率百分比，也可以找到真空压铸下的微气孔位置。   

真空排气道的设计

       排气道的设计非常重要。它会影响抽气阀的关闭。由于关闭口需要锌液足够的动能，如果前沿的锌液呈现离散，不能推动顶杆把阀门关闭，继续向前的离散滴液会进入真空管道，造成堵塞。 因此在设计排气道时，要尽量拉长行程，和制造刹车效果，这样才能累积足够金属动能而又避免滴液过早前进，堵塞真空管道。     

  总结

      由于锌合金压铸的各种特点，使用真空压铸不太容易，也不一定合适。但对于表面质量或内部致密性要求极高的产品，真空压铸可以提高成品率。FondVacuum是专用于热室机的真空压铸系统，能针对小浇口而充型时间很短的问题提供方案，对小型锌合金外观件特别有效。当然，这需要良好的流道和排气道设计、机器和周边设备，工艺参数的配合，才能达到最佳的效果。