特種鑄造12低壓差壓鑄造

低壓 差壓與真空鑄造 低壓鑄造lowpressuredie casting 1 定義2 工作原理3 低壓鑄造分類4 低壓鑄造特點 低壓鑄造是液體金屬在壓力作用下 自下而上充填型腔以形成鑄件的成形工藝 0 02 0 06MPa 壓鑄壓力 30 300MPa 低壓鑄造原理 壓縮氣 坩堝爐 鑄型 熔化黃銅水 低壓鑄造工藝原理 主要步驟通氣充型加壓凝固放氣開模 低壓鑄造基本原理 在裝有金屬液的密封容器 如坩堝 中 通入干燥的壓縮空氣 作用在保持一定溫度的金屬液面上 使金屬液沿著升液管自下而上地經(jīng)過澆道進入型腔 待金屬液充滿型腔后 增大氣壓 型腔里的金屬液在一定的壓力作用下凝固成形 然后解除液面上的氣體壓力 使升液管中未凝固的金屬液回落到坩堝中 再開型取件 低壓鑄造設(shè)備 低壓鑄造機主要由主機 機架 保溫爐 開合型機構(gòu) 液壓系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)及電爐控制柜等組成 液面加壓控制系統(tǒng) 在低壓鑄造中 正確控制液面加壓工藝規(guī)范是獲得良好鑄件的關(guān)鍵 這個控制過程完全由液面加壓控制系統(tǒng)來完成 根據(jù)不同鑄件 液面加壓控制系統(tǒng)可以進行手動和自動調(diào)節(jié) 工作要穩(wěn)定可靠 抗干擾能力強 泄漏 氣流壓力波動 低壓鑄造裝備外型 低壓鑄造特點p133 135 澆注壓力和速度可調(diào) 適應(yīng)各種鑄型 合金和鑄件大小 底注式平穩(wěn)充型 無飛濺 氣體卷入和型壁沖刷等弊病 鑄件合格率提高 壓力下結(jié)晶 組織致密 輪廓清晰 表面光潔 少切削或零切削 機械性能高 對薄壁件鑄造尤其有利 節(jié)省補縮冒口 金屬利用率高達90 98 勞動強度低 勞動條件好 容易數(shù)控自動化 低壓鑄造工藝 鑄型工藝參數(shù)的選擇鑄型種類的選擇凝固方式的選擇澆冒系統(tǒng)的選擇鑄型的排氣澆注工藝參數(shù)的選擇 鑄型種類的選擇 低壓鑄造所用的鑄型有金屬型 砂型 石墨型 陶瓷型及熔模殼型等 具體選用可參考以下原則 鑄件質(zhì)量 精度要求高 形狀一般 生產(chǎn)批量較大的有色合金鑄件 可用金屬型或石墨型 鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復雜 不能用金屬型芯時 可采用砂芯 鑄件精度要求較高 生產(chǎn)批量不大時 可用熔模殼型 石膏型或陶瓷型 大型鑄件 粗度要求不高 單件或小批生產(chǎn) 可采用砂型 凝固方式的選擇 凝固方式的選擇是鑄型工藝參數(shù)確定的先導 因為只有在鑄件的凝固方式確定之后 諸如澆注系統(tǒng) 分型面 機械加工余量等才能隨之確定下來 低壓鑄造的特點之一 就是澆注系統(tǒng)與鑄型下方的升液管直接相連 液態(tài)金屬自下而上地充填鑄型 凝固過程中 升液管中熾熱的金屬液經(jīng)由澆注系統(tǒng)向鑄件提供補縮 而且由于氣體壓力作用 補縮作用較強 因而 通常情況下都采用自上而下的定向凝固原則 控制定向凝固的工藝措施 選擇正確的澆注位置 盡量將鑄件厚大部分朝向鑄型底部接近澆口的位置 而薄壁部位遠離澆口位置 采用不同的加工余量或工藝補貼 對于壁厚較均勻的鑄件 鑄件的上部和下部可給不同的加工余量或工藝補貼量 使鑄件適應(yīng)自上而下的凝固要求 正確確定內(nèi)澆道的數(shù)量及位置 對于面積較大的厚壁鑄件 采用多內(nèi)澆道 以補縮鑄件 對于壁厚較均勻的薄壁鑄件 如箱體零件 采用多內(nèi)澆道 既利于充型 又使鑄件水平方向上的溫度場均勻易于實現(xiàn)同時或定向凝固 采用冷鐵或不同的型壁厚度 在砂型鑄造中 對于壁厚較均勻的鑄件可用安放上 下不同厚度冷鐵的方法 促成自上而下的定向凝固 在金屬型鑄造中 則可通過使金屬型的側(cè)模壁厚由上而下逐漸減小的方法達到同樣的目的 也可采用使在金屬型側(cè)壁工作面上的涂料層厚度由上而下遞增的方法 采用強制冷卻方法 如對具有局部厚大部分的鑄件 可對該部位進行局部冷卻 以消除可能產(chǎn)生的縮孔 又如鋁活塞金屬型采用分段噴水冷卻的方法 當充型完結(jié)后 立即通水冷卻活塞銷孔和裙部的金屬型 接著通水冷卻燃燒室處的金屬型 這樣可保證鑄件自上而下的定向凝固 采用具有不同熱物理性質(zhì)的材料制作金屬型各個部位 發(fā)動機曲軸箱后型?？傮w用鑄鐵制成 為加強局部冷卻 在模具的相應(yīng)部位鑲嵌熱導率大的紫銅塊 以上措施 在生產(chǎn)實際中常常結(jié)保起來運用 這樣可以達到更理想的效果 例如低壓鑄造鋁合金汽車發(fā)動機缸蓋時 為強化定向凝固 獲得致密的無縮孔類缺陷的鑄件 將金屬型的各個部分用熱導率不同的材料制作 并采用強制冷卻 澆冒系統(tǒng)的選擇 為充分發(fā)揮澆注系統(tǒng)的補縮作用 應(yīng)保證F升液管 F橫 F內(nèi) 避免液態(tài)金屬直接沖擊型壁和型芯 防止局部過熱 當多內(nèi)澆道與橫澆道相連時 為使各內(nèi)澆道流量均勻 應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)計各內(nèi)澆道的截面積 對于某些結(jié)構(gòu)復雜的鑄件 單用澆道不能滿足補縮要求時 要專門設(shè)置冒口 如采用明冒口 則澆注過程中無增壓階段 這種工藝稱為敞開式低壓澆注 適用于砂型低壓鑄造中 大型鑄件 同時還可采用暗冒口的封閉式低壓鑄造 F升液管 F橫 F內(nèi) 2 2 3 1 5 1 7 1 一般來說近橫澆道盲端及近升液管的內(nèi)澆道面積偏小 鑄型的排氣 因低壓鑄造時鑄型上部常是密閉的 不易排氣 對砂型而言 除采用透氣性好的砂型外 還可在砂型頂部扎一定數(shù)量的不透小孔排氣 在金屬型低壓鑄造中 一般的措施是在分型面上開設(shè)三角形或片狀縫隙排氣槽 在金屬型上部或易憋氣的地方安裝排氣塞 目前 金屬型的排氣槽 排氣塞的尺寸還是根據(jù)經(jīng)驗確定的 澆注工藝參數(shù)的選擇 低壓鑄造的澆注過程一般包括升液 充型 結(jié)殼 增壓 保壓結(jié)晶 卸壓等幾個階段 加在密封坩堝內(nèi)金屬液面上的氣體壓力的變化過程如圖所示 氣體壓力的大小與金屬液的密度 鑄件結(jié)構(gòu) 鑄型種類有關(guān) 是低壓鑄造過程中最基本的工藝參數(shù) 對澆注過程本身及鑄件的最終品質(zhì) 質(zhì)量 有很大影響 各階段壓力變化的情況結(jié)殼時間的確定增壓壓力的確定保壓時間的確定澆注溫度及鑄型溫度的確定 各階段壓力變化的情況 結(jié)殼時間的確定 對于壁較厚的鑄件 采用砂型或金屬型干砂芯進行低壓鑄造時 結(jié)殼時間一般為15 30s 一般地說 采用金屬型時結(jié)殼時間較短 而采用砂型時結(jié)殼時間則較長 鑄件壁厚大 結(jié)殼時間長 反之則短 澆注溫度高 結(jié)殼時間較長 反之則較短 在生產(chǎn)中 用無砂芯的金屬澆注薄壁件時 有時可以取消結(jié)殼時間 增壓壓力的確定 保壓時間的確定 差壓鑄造 差壓鑄造又稱 反壓鑄造 是液體金屬在壓差作用下 充填到預(yù)先有一定壓力的鑄型中 進行結(jié)晶 凝固而獲得鑄件的一種工藝方法 差壓鑄造的工作原理 增壓法 首先打開閥門G A D 使壓力為P0的干燥壓縮空氣進入互通的上下壓力筒內(nèi) 當達到所需的結(jié)晶壓力P1時 先關(guān)閉閥A 此時 上下壓力筒內(nèi)壓力平衡 坩堝內(nèi)的金屬液處于平衡狀態(tài) 關(guān)閉閥D 使上下筒隔絕 打開閥B 壓縮空氣向下壓筒充氣 其壓力由P1增至P2 上下壓力筒之間產(chǎn)生一個壓力差 在壓力差的作用下 坩堝內(nèi)的金屬液沿升液管經(jīng)澆道進入型腔 充型結(jié)束后 繼續(xù)充氣升壓 達到較高的保壓壓力時 關(guān)閉閥門B 并保持一段時間 使鑄件在較高的壓力下結(jié)晶凝固 待鑄件完全凝固后 打開閥門D和閥門C 上下壓力筒同時放氣 升液管中未凝固的金屬液靠自重流回坩堝 差壓鑄造的工作原理 減壓法 差壓鑄造的分類 差壓鑄造按工作時充氣壓力的大小可分為三類 低壓差壓鑄造 充氣壓力 8 0MPa 低壓鑄造設(shè)備組成 差壓鑄造工藝特點 可獲得最佳充型速度 鑄件尺寸精確和表面粗糙度值低 鑄件組織致密 力學性能高 可以實現(xiàn)可控氣氛澆注 低壓鑄造雖可調(diào)節(jié)充型速度 但充型時型腔內(nèi)空氣受熱膨脹 給金屬的反壓力是變動的 較難準確控制充型速度 差壓鑄造的充型壓力和型腔內(nèi)的反壓力均可隨意調(diào)節(jié) 從而獲得最佳充型速度 由于型腔內(nèi)有較高的反壓力 不容易引起金屬液噴射 飛濺 能平穩(wěn)充型 為鑄造合金質(zhì)量要求高的大型復雜鑄件提供了有利條件 差壓鑄造時 可調(diào)節(jié)壓差 從而獲得輪廓清晰的鑄件 這對于薄壁鑄件成形更為有利 差壓鑄造時 金屬在高壓下結(jié)晶凝固 因而晶粒細小 同時提高補縮能力和抑制金屬液中氣體的析出 使縮松和針孔大為減少 而且鑄件的壁厚效應(yīng)小 鑄件的力學性能得到提高 由于合金液和鑄型型腔上部氣體分壓可以控制 如果使有害氣體分壓趨于零 則可生產(chǎn)出有害氣體含量非常低的鑄件 另外 高壓下能提高氣體的溶解度 如在鋼中溶入N2 可提高合金強度和耐磨性 應(yīng)用范圍 差壓鑄造可用于砂型 金屬型 石膏型 石墨型及殼型 單件 小批及批量生產(chǎn)中 并適用于鋁合金 鋅合金 鎂合金 銅合金 鑄鐵及鑄鋼 特別是鋁 鎂合金 生產(chǎn)的鑄件有電機殼 閥門 葉輪 氣缸體 輪轂 導彈艙體 增壓器蝸輪等 鑄件重量1 100Kg 國內(nèi)已能做直徑540mm 高890mm以上 壁厚8 10mm的大型復雜薄壁整體艙鑄件 保加利亞能生產(chǎn)500Kg含氮合金鋼鑄件 真空吸鑄 真空吸鑄的特點 鑄件晶粒細小 組織致密 力學性能提高金屬液平穩(wěn)地進入鑄型 減少了鑄件的氣孔和夾渣等缺陷 提高了成品率鑄件澆注系統(tǒng)少 加工余量小 工藝出品率高真空吸鑄可顯著消除鑄件偏析缺陷易于實現(xiàn)機械化 勞動生產(chǎn)率高 期末大作業(yè)題目 1 特種鑄造中常用的組織控制方法與基本原理 討論每種鑄造方法適宜的合金種類 2 特種鑄造中常用造型材料 涂料的組成與設(shè)計原理及比較 3 特種鑄造中澆冒口系統(tǒng)設(shè)計 排氣系統(tǒng)設(shè)計的原理與比較 4 任選一零件 分析