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1、材料成型及控制专业本科毕业论文ZL101A排气管的低压铸造工艺摘 要本文对实际生产中的汽车排气管低压铸造进行了研究，研究了从制模、造型、合箱、浇注的整个过程。根据生产排气管所选的材料（铝合金）的性能特点包括收缩率、流动性、成型性能等，以及排气管的具体工艺要求，完成了具体工艺设计：包括模型、造型、低压浇注时的充型、增压、铸型预热温度、浇注温度，铸型的涂料等。针对浇铸后的铸件所产生的缺陷进行了分析并提出解决方法。研究表明，低压铸造工艺有较好的通用性和灵活性，对于提高工艺出品率和毛坯使用率，提高综合经济效益有相当重要的作用：劳动条件得到改善,并可实现机械化和自动化，生产效率高，在铸造领域极有拓展低压
2、铸造应用范围的必要。关键词：低压铸造，铝合金，充型，浇注温度，涂料AbstractIn this thesis, the actual production of the automobile exhaust pipe for low pressure die casting for the study, carried out the product from the mold, molding, co-box, pouring the whole process. Selected according to the production pipe materials (aluminum a
3、lloy) and performance characteristics, including shrinkage, fluidity, formability, etc., and the exhaust pipe of the specific process requirements, to complete the detailed design: including model, model, and low pressure casting of charge when type, pressure, mold preheat temperature, pouring tempe
4、rature, and the casts of the coatings. Casting defects produced on the analysis and proposed solutions. Low pressure casting process has good versatility and flexibility, which enhance the process yield and rough usage, to improve overall economic efficiency has an important role. Improved working c
5、onditions, and can be mechanized and automated, high production efficiency, expand in most areas of low pressure casting foundry application necessary.Key words: Low pressure die casting,aluminum alloy, filling, pouring temperature, coating目 录摘 要IAbstractII绪 论11.1 课题背景11.2 低压铸造的发展史和目前国内外低压铸造概况11.3 低
6、压铸造的基本特点31.3.1 目前国内低压铸造普遍存在的问题41.3.2 21世纪低压铸造的变化51.3.3 低压铸造的展望61.4 低压铸造71.4.1 低压铸造的原理71.4.2 低压铸造工艺设计81.4.3 低压铸造工艺81.4.4 低压铸造设备91.5 研究低压铸造的意义10第2章 实验材料、内容及方法112.1 实验材料112.2 实验设备152.3低压铸造流程17第3章 低压铸造的过程及铸件组织分析183.1 引言183.2 排气管低压铸造工艺设计183.2.1 浇注位置的确定183.2.2 浇注系统设计183.2.3 型砂和芯砂的材料、涂料193.2.4升液管193.2.5铸型排
7、气203.2.6铝液精炼203.2.7浇注工艺参数203.3低压铸造充型模拟233.4造型及浇注243.5 结果分析273.5.1 低压铸造与其他铸造方法的比较273.5.2 低压铸造排气管铸件的缺陷及解决方法29结论31参考文献32致谢34绪 论1.1 课题背景众所周知，铸造行业在机械制造工业中占有非常重要的位置，但它一直是消耗大户，资源利用率低，污染严重。多数的中小型铸造企业专业程度低，铸造工艺，技术装备等基础条件差，一直沿着传统的高投入，高消耗，高成本及低产出的模式生产，经济效益差，严重制约了铸造行业的发展。长期以来，铸造行业的节能意识普遍淡薄，一些陈旧的工艺装备仍在使用。铸造行业的节能
8、，应是以全面提高综合经济效益为前提，只有在全面提高铸件质量，最大限度地提高工艺出品率，减少资源消耗，才能获得规模经济效益。以牺牲资源、能源和污染环境及廉价劳动力为代价来获取企业的发展，这种表面的辉煌是短暂的、无生命力的。在科学进步、快速发展的今天，终将会被淘汰出局，无立足之地。低压铸造工艺有较好的通用性和灵活性，这对提高工艺出品率和毛坯使用率，提高综合经济效益有相当重要的作用。低压铸造的优点是：金属液在压力下充型有利于铸造薄壁铸件;铸件的致密性得到提高；底注充型平稳,可减少因金属液冲击飞溅而引起的氧化夹杂；浇冒口系统简单,金属利用率可达80以上；劳动条件得到改善,并可实现机械化和自动化，生产效
9、率高，在铸造领域极有拓展低压铸造应用范围的必要。1.2 低压铸造的发展史和目前国内外低压铸造概况低压铸造最早由英国人E. F. LAKE于1910年提出并申请专利1。其目的是解决重力铸造中浇注系统充型和补缩的矛盾。在重力铸造中为了充型平稳，避免气孔、夹渣，一般都采用底注式，因此铸型内温度场分布不利于冒口补缩。低压铸造则巧妙地利用坩埚内气压，将金属液由下而上充填铸型，在低气压下保持下浇道与补缩通道合二为一，始终维持铸型温度梯度与压力梯度的一致性，从而解决了重力铸造中充型平稳性与补缩的矛盾，而且使铸件品质大大提高。低压铸造真正被推广应用是在“二战” 以后，当时发现低压铸造可解决厚大断面铝合金铸件的
10、壁厚效应，即因壁厚增加力学性能急剧下降的缺点。低压铸造由于有较高的补缩压力和温度梯度，有效地提高了厚大断面铸件的致密性。这一技术至今仍被应用于厚大断面铸件的铸造。1950年以后由于汽车工业的发展，使低压铸造工艺和设备有了一个飞跃。汽车轮毂由于质量要求高，本身结构又适于低压铸造，而且需求量大，因此极大地推动了低压铸造技术的发展。英国在60年代率先发展低压铸造汽车轮毂，其后美国、日本、西德相继发展。据1989年统计，美国Parkficld 车轮有限公司低压铸造轮毂年产量达到250万只，日本日立金属制作所采用14台自动化低压铸造机，年产铝合金轮毂180万只。德国Stahlschmidt & Maiw
11、orn 公司使用30台低压铸造机每年生产200万只铸铝轮毂。80%供应O. E. M市场，包括Audi, Ford, GM, Mercedes, Benz, Porsche和Volvo等名车制造商。法国雷诺公司所有汽车发动机缸盖均采用低压铸造法生产，共11台低压铸机，日产5 500只缸盖2。铸铝轮毂市场占有率1981年仅4%，1994年扩大到40%，至2000年预计市场份额将扩大到60%3，铸铝轮毂生产在国际上绝大多数采用低压铸造法。目前国外低压铸造机与成套设备著名厂家有：美国Empire公司，日本Isuzu公司，英国Plume公司，丹麦Rimatic公司和德国Gima和Kurtz公司。产品规
12、格比较齐全，保温炉铝合金容量3001 000 kg。系列产品已进入中国企业。现仅以德国Kurtz公司Ak-93和Ak-96以及德国Gima公司Tec800和Tec350型各两种型号低压铸机为代表，介绍世界上比较先进的低压铸造机。国内低压铸造机主要生产厂家有济南铸锻研究所(J455)，上海机械制造工艺研究所(FDZ-A、FDZ-C)，江苏灌南压铸机厂(J453A，J453B)，天水铸造机械厂(J452，J453)和沈阳铸造研究所(803液面加压系统)等。国内低压铸造机不成系列，无成套供应能力。最重要的问题还是设备与工艺脱节使之产品成品率低，生产故障频繁，造成生产率低。国内最大的轮毂厂秦皇岛戴卡轮
13、毂公司和广东中南铝合金轮毂公司的低压铸造机分别由德国和美国公司提供。1.3 低压铸造的基本特点低压铸造技术是实现铸件少余量、无余量加工，同时也是汽车铸件精密化、薄壁化、轻量化和节能化的重要措施。90年代后期世界各国对铸件要求越来越高，铸件的精密化、薄壁化、轻量化和省力化已成为铸造技术发展的主攻方向。而低压铸造技术和压铸洽巧能够满足上述要求。但目前低压铸造在设备、模具、工艺和自动化方面尚需进一步改进和提高。(1) 低压铸造的最基本特征是金属液在坩埚内由下而上充填铸型。充填铸型浇口与冒口可以合而为一。升液管截面积都比较大，金属流量大，但流速不高。一般升液管内金属液上升速度在0.050.2 m/s，
14、金属流动非常平稳，且金属液前锋，氧化膜不断破裂趋向升液管管壁，铸件内极少气孔和夹渣。对比压铸充型，在活塞挤压筒内，活塞以12 m/s速度将合金液推进，充满挤压筒后，以极快速度增压，又由于内浇口截面积小，造成内浇道处射速高达2050 m/s，因此更显低压铸造充型平稳性。由于低压铸造铸件内没有气泡，这种铸件可以用热处理方法大幅度提高铸件材质的力学性能，这一基本特点在未来的低压铸造设备中将得到充分保证和发展。(2) 低压铸造过程中，根据铸件壁厚、合金牌号和铸型情况，在液面加压参数中一般都要建立升液-充型-结壳(仅砂型)-升压-保压-卸压几个阶段参数，以保证充型平稳、排气和在尽可能大的压头下凝固结晶。
15、这种工艺的需要，目前在设备上还不可能完全得到保证。这是在未来需要进一步改善和确保的。(3) 铝合金铸件因壁厚增加而力学性能大幅度下降，是一般重力铸造中常出现的问题。低压铸造由于补缩压力大，而且低压铸造正向差压铸造发展，铸型也处于正压力场中，因此低压铸造厚壁铝合金铸件力学性能可望达到令人满意的程度。(4) 低压铸造可以高度机械化、自动化，既提高生产率，达到1015 型/h，又可减少众多的不利于生产工艺的人为因素，提高成品率，而且可大大减轻工人劳动强度。在未来21世纪中，低压铸造技术以上特点将得到充分发展。1.3.1 目前国内低压铸造普遍存在的问题三目前国内低压铸造法在批量生产铝合金铸件上存在的问题是：浇注条件相对不稳定，影响产品质量稳定性和成品率；其次是生产效率不高，操作比较麻烦，现作如下分析。(1) 设备设计与铸造工艺严重脱节。目前国产低压铸造设备大都不能保证原定铸造工艺实现和重现。最典型的是液面加压系统。低压铸造最重要的是工艺过程要靠液面加压系统来保证。诸如升液曲线一定是指保温炉内液面压力和时间曲线。但目前国内数家工厂或公司出品的液面加压系统均只能在控制柜试压筒或控制柜反馈管内实现预定加压-时间参数。在保温炉坩埚液面上的实际压力-时间参数就
