摘要：為保證產品品質，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，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構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、外觀品質好、生產效率高等優點,但由于壓鑄時金屬液以高速噴射狀態充填模具型腔，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；為消除壓鑄件內部的氣孔，提高鑄件的力學性能，通常采用真空壓鑄；金屬液在真空狀態下充填型腔，因而卷入的氣體少，對鑄件的內部品質起到良好的改善作用，因而在壓鑄行業得到了廣泛的應用。

機械式真空閥在真空壓鑄中應用極為廣泛，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閉，完成一個工作循環。實際生產過程中存在真空閥閥芯堵塞，導致其失靈現象，影響抽真空效果。通過對機油冷卻器支架的排氣系統進行整改對比分析，利用Anycasting軟件進行仿真模擬，發現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、壓鑄件及澆排系統分析

產品為機油冷卻器支架，其結構及澆排系統見圖1。外形尺寸為411 mm×214 mm×191mm，基本壁厚為4 mm，質量為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

真空閥閥芯結構示意圖見圖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）出現斷裂現象。

圖2：真空閥閥芯結構示意圖

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，導致其尾部出現斷裂現象。

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

制定方案及優化方案

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

表1：減速機構的不同形式

試驗中采用三角形減速機構，修改后的澆排系統見圖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構，利用Anycasting軟件對增加減速結構的澆排進行模擬分析，本次模擬與原方案劃分網格相同，工藝參數設置相同，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構，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構，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斷裂現象和真空閥堵塞現象，并提高真空閥閥芯的使用壽命。

3、結論

通過在排氣道尾端增加減速結構，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。