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1、 低压 差压与真空铸造 低压铸造lowpressuredie casting 1 定义2 工作原理3 低压铸造分类4 低压铸造特点 低压铸造是液体金属在压力作用下 自下而上充填型腔以形成铸件的成形工艺 0 02 0 06MPa 压铸压力 30 300MPa 低压铸造原理 压缩气 坩埚炉 铸型 熔化黄铜水 低压铸造工艺原理 主要步骤通气充型加压凝固放气开模 低压铸造基本原理 在装有金属液的密封容器 如坩埚 中 通入干燥的压缩空气 作用在保持一定温度的金属液面上 使金属液沿着升液管自下而上地经过浇道进入型腔 待金属液充满型腔后 增大气压 型腔里的金属液在一定的压力作用下凝固成形 然后解除液面上的气
2、体压力 使升液管中未凝固的金属液回落到坩埚中 再开型取件 低压铸造设备 低压铸造机主要由主机 机架 保温炉 开合型机构 液压系统 电气控制系统及电炉控制柜等组成 液面加压控制系统 在低压铸造中 正确控制液面加压工艺规范是获得良好铸件的关键 这个控制过程完全由液面加压控制系统来完成 根据不同铸件 液面加压控制系统可以进行手动和自动调节 工作要稳定可靠 抗干扰能力强 泄漏 气流压力波动 低压铸造装备外型 低压铸造特点p133 135 浇注压力和速度可调 适应各种铸型 合金和铸件大小 底注式平稳充型 无飞溅 气体卷入和型壁冲刷等弊病 铸件合格率提高 压力下结晶 组织致密 轮廓清晰 表面光洁 少切削或
3、零切削 机械性能高 对薄壁件铸造尤其有利 节省补缩冒口 金属利用率高达90 98 劳动强度低 劳动条件好 容易数控自动化 低压铸造工艺 铸型工艺参数的选择铸型种类的选择凝固方式的选择浇冒系统的选择铸型的排气浇注工艺参数的选择 铸型种类的选择 低压铸造所用的铸型有金属型 砂型 石墨型 陶瓷型及熔模壳型等 具体选用可参考以下原则 铸件质量 精度要求高 形状一般 生产批量较大的有色合金铸件 可用金属型或石墨型 铸件内腔结构复杂 不能用金属型芯时 可采用砂芯 铸件精度要求较高 生产批量不大时 可用熔模壳型 石膏型或陶瓷型 大型铸件 粗度要求不高 单件或小批生产 可采用砂型 凝固方式的选择 凝固方式的选
4、择是铸型工艺参数确定的先导 因为只有在铸件的凝固方式确定之后 诸如浇注系统 分型面 机械加工余量等才能随之确定下来 低压铸造的特点之一 就是浇注系统与铸型下方的升液管直接相连 液态金属自下而上地充填铸型 凝固过程中 升液管中炽热的金属液经由浇注系统向铸件提供补缩 而且由于气体压力作用 补缩作用较强 因而 通常情况下都采用自上而下的定向凝固原则 控制定向凝固的工艺措施 选择正确的浇注位置 尽量将铸件厚大部分朝向铸型底部接近浇口的位置 而薄壁部位远离浇口位置 采用不同的加工余量或工艺补贴 对于壁厚较均匀的铸件 铸件的上部和下部可给不同的加工余量或工艺补贴量 使铸件适应自上而下的凝固要求 正确确定内
5、浇道的数量及位置 对于面积较大的厚壁铸件 采用多内浇道 以补缩铸件 对于壁厚较均匀的薄壁铸件 如箱体零件 采用多内浇道 既利于充型 又使铸件水平方向上的温度场均匀易于实现同时或定向凝固 采用冷铁或不同的型壁厚度 在砂型铸造中 对于壁厚较均匀的铸件可用安放上 下不同厚度冷铁的方法 促成自上而下的定向凝固 在金属型铸造中 则可通过使金属型的侧模壁厚由上而下逐渐减小的方法达到同样的目的 也可采用使在金属型侧壁工作面上的涂料层厚度由上而下递增的方法 采用强制冷却方法 如对具有局部厚大部分的铸件 可对该部位进行局部冷却 以消除可能产生的缩孔 又如铝活塞金属型采用分段喷水冷却的方法 当充型完结后 立即通水
6、冷却活塞销孔和裙部的金属型 接着通水冷却燃烧室处的金属型 这样可保证铸件自上而下的定向凝固 采用具有不同热物理性质的材料制作金属型各个部位 发动机曲轴箱后型模总体用铸铁制成 为加强局部冷却 在模具的相应部位镶嵌热导率大的紫铜块 以上措施 在生产实际中常常结保起来运用 这样可以达到更理想的效果 例如低压铸造铝合金汽车发动机缸盖时 为强化定向凝固 获得致密的无缩孔类缺陷的铸件 将金属型的各个部分用热导率不同的材料制作 并采用强制冷却 浇冒系统的选择 为充分发挥浇注系统的补缩作用 应保证F升液管 F横 F内 避免液态金属直接冲击型壁和型芯 防止局部过热 当多内浇道与横浇道相连时 为使各内浇道流量均匀
7、 应根据具体情况设计各内浇道的截面积 对于某些结构复杂的铸件 单用浇道不能满足补缩要求时 要专门设置冒口 如采用明冒口 则浇注过程中无增压阶段 这种工艺称为敞开式低压浇注 适用于砂型低压铸造中 大型铸件 同时还可采用暗冒口的封闭式低压铸造 F升液管 F横 F内 2 2 3 1 5 1 7 1 一般来说近横浇道盲端及近升液管的内浇道面积偏小 铸型的排气 因低压铸造时铸型上部常是密闭的 不易排气 对砂型而言 除采用透气性好的砂型外 还可在砂型顶部扎一定数量的不透小孔排气 在金属型低压铸造中 一般的措施是在分型面上开设三角形或片状缝隙排气槽 在金属型上部或易憋气的地方安装排气塞 目前 金属型的排气槽
8、 排气塞的尺寸还是根据经验确定的 浇注工艺参数的选择 低压铸造的浇注过程一般包括升液 充型 结壳 增压 保压结晶 卸压等几个阶段 加在密封坩埚内金属液面上的气体压力的变化过程如图所示 气体压力的大小与金属液的密度 铸件结构 铸型种类有关 是低压铸造过程中最基本的工艺参数 对浇注过程本身及铸件的最终品质 质量 有很大影响 各阶段压力变化的情况结壳时间的确定增压压力的确定保压时间的确定浇注温度及铸型温度的确定 各阶段压力变化的情况 结壳时间的确定 对于壁较厚的铸件 采用砂型或金属型干砂芯进行低压铸造时 结壳时间一般为15 30s 一般地说 采用金属型时结壳时间较短 而采用砂型时结壳时间则较长 铸件
9、壁厚大 结壳时间长 反之则短 浇注温度高 结壳时间较长 反之则较短 在生产中 用无砂芯的金属浇注薄壁件时 有时可以取消结壳时间 增压压力的确定 保压时间的确定 差压铸造 差压铸造又称 反压铸造 是液体金属在压差作用下 充填到预先有一定压力的铸型中 进行结晶 凝固而获得铸件的一种工艺方法 差压铸造的工作原理 增压法 首先打开阀门G A D 使压力为P0的干燥压缩空气进入互通的上下压力筒内 当达到所需的结晶压力P1时 先关闭阀A 此时 上下压力筒内压力平衡 坩埚内的金属液处于平衡状态 关闭阀D 使上下筒隔绝 打开阀B 压缩空气向下压筒充气 其压力由P1增至P2 上下压力筒之间产生一个压力差 在压力
10、差的作用下 坩埚内的金属液沿升液管经浇道进入型腔 充型结束后 继续充气升压 达到较高的保压压力时 关闭阀门B 并保持一段时间 使铸件在较高的压力下结晶凝固 待铸件完全凝固后 打开阀门D和阀门C 上下压力筒同时放气 升液管中未凝固的金属液靠自重流回坩埚 差压铸造的工作原理 减压法 差压铸造的分类 差压铸造按工作时充气压力的大小可分为三类 低压差压铸造 充气压力 8 0MPa 低压铸造设备组成 差压铸造工艺特点 可获得最佳充型速度 铸件尺寸精确和表面粗糙度值低 铸件组织致密 力学性能高 可以实现可控气氛浇注 低压铸造虽可调节充型速度 但充型时型腔内空气受热膨胀 给金属的反压力是变动的 较难准确控制
11、充型速度 差压铸造的充型压力和型腔内的反压力均可随意调节 从而获得最佳充型速度 由于型腔内有较高的反压力 不容易引起金属液喷射 飞溅 能平稳充型 为铸造合金质量要求高的大型复杂铸件提供了有利条件 差压铸造时 可调节压差 从而获得轮廓清晰的铸件 这对于薄壁铸件成形更为有利 差压铸造时 金属在高压下结晶凝固 因而晶粒细小 同时提高补缩能力和抑制金属液中气体的析出 使缩松和针孔大为减少 而且铸件的壁厚效应小 铸件的力学性能得到提高 由于合金液和铸型型腔上部气体分压可以控制 如果使有害气体分压趋于零 则可生产出有害气体含量非常低的铸件 另外 高压下能提高气体的溶解度 如在钢中溶入N2 可提高合金强度和
12、耐磨性 应用范围 差压铸造可用于砂型 金属型 石膏型 石墨型及壳型 单件 小批及批量生产中 并适用于铝合金 锌合金 镁合金 铜合金 铸铁及铸钢 特别是铝 镁合金 生产的铸件有电机壳 阀门 叶轮 气缸体 轮毂 导弹舱体 增压器蜗轮等 铸件重量1 100Kg 国内已能做直径540mm 高890mm以上 壁厚8 10mm的大型复杂薄壁整体舱铸件 保加利亚能生产500Kg含氮合金钢铸件 真空吸铸 真空吸铸的特点 铸件晶粒细小 组织致密 力学性能提高金属液平稳地进入铸型 减少了铸件的气孔和夹渣等缺陷 提高了成品率铸件浇注系统少 加工余量小 工艺出品率高真空吸铸可显著消除铸件偏析缺陷易于实现机械化 劳动生
13、产率高 期末大作业题目 1 特种铸造中常用的组织控制方法与基本原理 讨论每种铸造方法适宜的合金种类 2 特种铸造中常用造型材料 涂料的组成与设计原理及比较 3 特种铸造中浇冒口系统设计 排气系统设计的原理与比较 4 任选一零件 分析其服役条件 选定一种适宜的铸造加工方法并说明理由 说明 1 比较铸造方法限于课堂所讲主要方法 2 学号 3N 1的同学选做第1题 N 0 1 2 学号 3N 2的同学选做第2题 N 0 1 2 学号 3N的同学选做第3题 N 0 1 2 3 第4题必做 4 时间 2010年11月20日之前 5 严禁互相抄袭 手写 打印均可 此课件下载可自行编辑修改 供参考 感谢您的支持 我们努力做得更好
