关于低压铸造.docx

黄河水院毕业论文题目：关于低压铸造课题毕业论文（设计）学 校：黄河水利学院班 级：机制1003姓 名： 学 号：2010051021指导老师： 撰写日期：2013年6月1日 第一章关于铸造的一些介绍1.1铸造铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。中国商朝的重875公斤的司母戊方鼎，战国时期的曾侯乙尊盘，西汉的透光镜，都是古代铸造的代表产品早期的铸件大多是农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具，艺术色彩浓厚。那时的铸造工艺是与制陶工艺并行发展的，受陶器的影响很大中国在公元前513年，铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件晋国铸型鼎,重约270公斤。欧洲在公元八世纪前后也开始生产铸铁件。铸铁件的出现，扩大了铸件的应用范围。例如在1517世纪，德、法等国先后敷设了不少向居民供饮用水的铸铁管道。18世纪的工业革命以后，蒸汽机、纺织机和铁路等工业兴起，铸件进入为大工业服务的新时期，铸造技术开始有了大的发展。进入20世纪，铸造的发展速度很快，其重要因素之一是产品技术的进步，要求铸件各种机械物理性能更好，同时仍具有良好的机械加工性能；另一个原因是机械工业本身和其他工业如化工、仪表等的发展，给铸造业创造了有利的物质条件。如检测手段的发展，保证了铸件质量的提高和稳定，并给铸造理论的发展提供了条件；电子显微镜等的发明，帮助人们深入到金属的微观世界，探查金属结晶的奥秘，研究金属凝固的理论，指导铸造生产。在这一时期内开发出大量性能优越，品种丰富的新铸造金属材料，如球墨铸铁，能焊接的可锻铸铁，超低碳不锈钢，铝铜、铝硅、铝镁合金，钛基、镍基合金等，并发明了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺，使铸件的适应性更为广泛。50年代以后，出现了湿砂高压造型，化学硬化砂造型和造芯，负压造型以及其他特种铸造、抛丸清理等新工艺，使铸件具有很高的形状、尺寸精度和良好的表面光洁度，铸造车间的劳动条件和环境卫生也大为改善。20世纪以来铸造业的重大进展中，灰铸铁的孕育处理和化学硬化砂造型这两项新工艺有着特殊的意义。这两项发明，冲破了延续几千年的传统方法，给铸造工艺开辟了新的领域，对提高铸件的竞争能力产生了重大的影响。铸造一般按造型方法来分类，习惯上分为普通砂型铸造和特种铸造。普通砂型铸造包括湿砂型、干砂型、化学硬化砂型三类。特种铸造按造型材料的不同，又可分为两大类：一类以天然矿产砂石作为主要造型材料，如熔模铸造、壳型铸造、负压铸造、泥型铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等；一类以金属作为主要铸型材料，如金属型铸造、离心铸造、连续铸造、压力铸造、低压铸造等。铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金金属熔炼不仅仅是单纯的熔化，还包括冶炼过程，使浇进铸型的金属，在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。为此，在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试，液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。有时，为了达到更高要求，金属液在出炉后还要经炉外处理，如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。以应用最广泛的砂型铸造为例，铸型准备包括造型材料准备和造型造芯两大项工作。砂型铸造中用来造型造芯的各种原材料，如铸造砂、型砂粘结剂和其他辅料，以及由它们配制成的型砂、芯砂、涂料等统称为造型材料造型材料准备的任务是按照铸件的要求、金属的性质，选择合适的原砂、粘结剂和辅料，然后按一定的比例把它们混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂设备有碾轮式混砂机、逆流式混砂机和叶片沟槽式混砂机。后者是专为混合化学自硬砂设计的，连续混合，速度快。造型造芯是根据铸造工艺要求，在确定好造型方法，准备好造型材料的基础上进行的。铸件的精度和全部生产过程的经济效果，主要取决于这道工序。在很多现代化的铸造车间里，造型造芯都实现了机械化或自动化。常用的砂型造型造芯设备有高、中、低压造型机、抛砂机、无箱射压造型机、射芯机、冷和热芯盒机等。铸件自浇注冷却的铸型中取出后，有浇口、冒口及金属毛刺披缝，砂型铸造的铸件还粘附着砂子，因此必须经过清理工序。进行这种工作的设备有抛丸机、浇口冒口切割机等。砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序，所以在选择造型方法时，应尽量考虑到为落砂清理创造方便条件。有些铸件因特殊要求，还要经铸件后处理，如热处理、整形、防锈处加工等。铸造是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。如汽车发动机的缸体和缸盖，船舶螺旋桨以及精致的艺术品等。有些难以切削的零件，如燃汽轮机的镍基合金零件不用铸造方法无法成形。另外，铸造的零件尺寸和重量的适应范围很宽，金属种类几乎不受限制；零件在具有一般机械性能的同时，还具有耐磨、耐腐蚀、吸震等综合性能，是其他金属成形方法如锻、轧、焊、冲等所做不到的。因此在机器制造业中用铸造方法生产的毛坯零件，在数量和吨位上迄今仍是最多的。铸造生产经常要用的材料有各种金属、焦炭、木材、塑料、气体和液体燃料、造型材料等。所需设备有冶炼金属用的各种炉子，有混砂用的各种混砂机，有造型造芯用的各种造型机、造芯机，有清理铸件用的落砂机、抛丸机等。还有供特种铸造用的机器和设备以及许多运输和物料处理的设备。铸造生产有与其他工艺不同的特点，主要是适应性广、需用材料和设备多、污染环境。铸造生产会产生粉尘、有害气体和噪声对环境的污染，比起其他机械制造工艺来更为严重，需要采取措施进行控制。铸造产品发展的趋势是要求铸件有更好的综合性能，更高的精度，更少的余量和更光洁的表面。此外，节能的要求和社会对恢复自然环境的呼声也越来越高。为适应这些要求，新的铸造合金将得到开发，冶炼新工艺和新设备将相应出现。铸造生产的机械化自动化程度在不断提高的同时，将更多地向柔性生产方面发展，以扩大对不同批量和多品种生产的适应性。节约能源和原材料的新技术将会得到优先发展，少产生或不产生污染的新工艺新设备将首先受到重视。质量控制技术在各道工序的检测和无损探伤、应力测定方面，将有新的发展。铸造工作者在电子技术和测试手段不断进步的条件下，将对金属结晶凝固和型砂紧实等理论进行更深入的探索，以研究提高铸件性能和内部质量的有效途径。机器人和电子计算机在铸造生产和管理领域里的应用，也将日益广泛。1.2低压铸造的发展历程低压铸造法的雏形可以追溯到上世纪初。适用于铝合金是1917年在法国，1924年在德国提出的申请，但并没有形成大规模的工业生产。为商业的目的而开始生产是在二战以后的1945年，由英国的路易斯先生创立了阿鲁马斯库公司，开始生产雨水管道、啤酒容器等。在那以后的五十年代里，奥地利和德国开始生产气缸头。1958年美国的泽讷拉路默它斯在小型汽车的发动机零件上（气缸头、箱体、齿轮箱）大量运用了铝合金铸件，并采用了低压铸造法。这件事对至今仍广泛采用的低压铸造法而言是不可或缺的推动，特别是在全世界的汽车工业界引起了极大的反响。低压铸造法被介绍进我国是1957年左右，但真正引起业界的注意，开始进行各种研究、引进设备是从1960年左右开始的。但是这种打破了以往常识的划时代的工艺方法，几乎没有冒口，与已经作为一种“技术”确立起来的重力金型铸造的技术相比具有完全不同的难度，因此业界的反应比较冷淡。在这种状况下，1961年的轻型汽车用空冷气缸头的生产成为低压铸造法在我国实用化的开端。以后的发展非常迅速，在克服了多个技术难题后，利用低压铸造法所具有的材料利用率高、容易实现注汤自动化等优点，以汽车部件为中心，逐步确立了轻合金铸件的主要铸造法的牢固地位。在铝合金铸件的生产量中，低压铸造品已占了大约50%，并以其巨大的生产量和优良的品质而著称于世。产品扩大到汽车相关部件，如气缸头、气缸体、刹车鼓、离合器罩、轮毂、进气岐管等。特别是1970年以后大量应用在轮毂上，并且随着汽车轻量化和提高性能等要求，在以往从未有过的复杂内部品质和机械性质的严格要求下，气缸头、气缸体上的使用也逐渐增加。如图5.1所示，在密闭的保持炉的熔汤表面上施加0.010.05mpa的空气压力或惰性气体压力，熔汤通过浸放在熔汤里的给汤管(升液管)上升，被压进与炉子连接着的上方的模具内。熔汤是从型腔的下部慢慢开始充填，保持一段时间的压力后凝固。凝固是从产品上部开始向浇口方向转移，浇口部分凝固的时刻就是加压结束的时间。于是就凭借浇口的方向性凝固和从浇口开始的冒口压力效果得到了完美的铸件。最后当铸件冷却至固相温度以下便可从模具中取出产品。低压铸造装置如图1-38a所示缓慢地向坩埚炉内通入干燥的压缩空气，金属液受气体压力的作用，由下而上沿着升液管和浇注系统充满型腔，1.3低压铸造在国内外的应用情况20世纪20年代初英国e.h.lake申请了第一个低压铸造专利，最初主要用于巴氏合金。同时期法国制出用于铜，铝合金的低压铸造机，这种方法真正被推广应用在“二战”后，被用来生产汽车缸体，电动机转子，炊事用具，高硅铝啤酒桶等。1955年，德国出现铸铁和铸钢用低压铸造专利。20世纪60年代英国率先发展低压铸造汽车轮毂，随后美、日、德相继发展。1989年仅美、日、德三国用此法就生产630万只轮毂。现今国内已用自己研制的低压铸造技术成功地应用于一些要求高的复杂铸件。目前我国除引进保加利亚设备和技术外、并自行研制了适合单件小批生产的低压铸造设备，而这种工艺技术在我国的国防工业正在发挥作用。低压铸造的压力也从低压（0.6mpa）发展到中压（4mpa）合金种类也从铝镁合金发展到铜合金，低压铸造设备也从一般的手动控制发展到目前的微机自动控制。尽管国内的低压铸造在铝合金、镁合金方面已投入使用，尤其在汽车、摩托车轮箍生产上同先进国家水平不相上下，但生产的铸件大多局限于外形简单、呈中心对称的筒形件、而对于壁厚悬殊、形状复杂、承受液、气压及x光透视检查的高要求铝合金铸件采用低压铸造成形生产的铸件内部还存在一些铸造缺陷要进行探讨研究1.4低压铸造的原理及工艺流程2低压铸造原理及工艺流程低压铸造是介于压力与重力铸造之间的一种铸造方法。它的基本原理是：在装有金属液的坩埚中，通入干燥的压缩空气（或惰性气体）于保持一定温度的金属液的表面上，使金属液沿着升液管自下而上通过浇道进入型腔，待金属液充满腔后，增大气压并使液面上的气体压力保持至铸件完全凝固，然后解除压力，使升液管和浇道中末凝固的金属回落到坩埚中，即完成一个低压铸造过程，开型后获得所需的铸件。低压铸造示意图见图1。 低压铸造工艺流程包括：升液将一定压力的干燥空气通入坩埚中，使金属液沿着升液管平稳上升到铸型的浇道处。充型金属液由浇道进入型腔直至充满铸型。结壳金属液受型腔接触面冷却形成一层固态金属。增压金属液充满型腔后，立即进行增压，使金属液处在高于充型压力状态。保压金属液在压力下凝固。卸压铸件凝固完毕，卸除坩埚中的压力。根据不同零件的特点在冷却一定时间后开型。低压铸造工艺流程见图2。升液阶段充型阶段 结壳阶段 增压阶段保压阶段卸压阶段开型得到产品铸件1.4低压铸造的技术特点特点（1）浇注时的压力和速度可以调节，故可适用于各种不同铸型（如金属型、砂型等），铸造各种合金及各种大小的铸件。（2）采用底注式充型，金属液充型平稳，无飞溅现象，可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷，提高了铸件的合格率（3）铸件在压力下结晶，铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁，力学性能较高，对于大薄壁件的铸造尤为有利。（4）省去补缩冒口，金属利用率提高到9098%。（5）劳动强度低，劳动条件好，设备简易，易实现机械化和自动化1优点和缺点（相对重力金型铸造而言）1）铸造利用率非常高。（8595%）由于没有冒口和浇道，浇口较小，因此可以大幅度降低材料费和加工工时。2）获得完美的铸件。容易形成方向性凝固，内部缺陷少。3）气体、杂物的卷入少。可以改变加压速度，熔汤靠层流进行充填。4）可以使用砂制型芯。5）容易实现自动化，可以多台作业、多工序作业。6）不受操作者熟练程度的影响。7）材料的使用范围广。表5.1 各铸造方法材料利用率工艺方法重力金型铸造高压铸造低压铸造材料利用率（%）455550608595缺点：1）浇口方案的自由度小，因而限制了产品。（浇口位置、数量的限制，产品内部壁厚变化等）2）铸造周期长，生产性差。为了维持方向性凝固和熔汤流动性，模温较高，凝固速度慢。3）靠近浇口的组织较粗，下型面的机械性能不高。4）需要全面的严密的管理（温度、压力等）11.6其它几种类型的铸造方式1.6.1重力铸造重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称重力浇铸。广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造，泥模铸造等；窄义的重力铸造主要指金属型浇铸。砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料，制作铸型的传统铸造工艺。砂型一般采用重力铸造，有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。砂型铸造的适应性很广，小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用。砂型铸造用的模具，以前多用木材制作，通称木模。旭东精密铸件厂为改变木模易变形、易损坏等弊病，除单件生产的砂型铸件外，全部改为尺寸精度较高，并且使用寿命较长的铝合金模具或树脂模具。虽然价格有所提高，但仍比金属型铸造用的模具便宜得多，在小批量及大件生产中，价格优势尤为突出。此外，砂型比金属型耐火度更高，因而如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。但是，砂型铸造也有一些不足之处：因为每个砂质铸型只能浇注一次，获得铸件后铸型即损坏，必须重新造型，所以砂型铸造的生产效率较低；又因为砂的整体性质软而多孔，所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低，表面也较粗糙。不过，精密铸件厂集多年的技术积累，已大大改善了砂型铸件的表面状况，其抛丸后的效果可与金属型铸件媲美。金属型铸造是用耐热合金钢制作铸造用中空铸型模具的现代工艺。金属型既可采用重力铸造，也可采用压力铸造。金属型的铸型模具能反复多次使用，每浇注一次金属液，就获得一次铸件，寿命很长，生产效率很高。金属型的铸件不但尺寸精度好，表面光洁，而且在浇注相同金属液的情况下，其铸件强度要比砂型的更高，更不容易损坏。因此，在大批量生产有色金属的中、小铸件时，只要铸件材料的熔点不过高，一般都优先选用金属型铸造。但是，金属型铸造也有一些不足之处：因为耐热合金钢和在它上面做出中空型腔的加工都比较昂贵，所以金属型的模具费用不菲，不过总体和压铸模具费用比起来则便宜多了。对小批量生产而言，分摊到每件产品上的模具费用明显过高，一般不易接受。又因为金属型的模具受模具材料尺寸和型腔加工设备、铸造设备能力的限制，所以对特别大的铸件也显得无能为力。因而在小批量及大件生产中，很少使用金属型铸造。此外，金属型模具虽然采用了耐热合金钢，但耐热能力仍有限，一般多用于铝合金1、锌合金、镁合金的铸造，在铜合金铸造中已较少应用，而用于黑色金属铸造就更少了。旭东精密铸件厂的金属型模具全部是自行设计、自行制造，因而能更及时地为客户提供价廉、适用的优质模具。1.6.2高压铸造压力铸造high pressure die casting（简称压铸）的实质是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型（压铸模具）型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。高压和高速充填压铸型是压铸的两大特点。它常用的压射比压是从几千至几万kpa，甚至高达2105kpa。充填速度约在1050m/s，有些时候甚至 可达100m/s以上。充填时间很短，一般在0.010.2s范围内。压铸优点与其它铸造方法相比，压铸有以下三方面优点：1产品质量好铸件尺寸精度高，一般相当于67级，甚至可达4级；表面光洁度好，一般相当 于58级；强度和硬度较高，强度一般比砂型铸造提高2530%，但延伸率 降低约70%；尺寸稳定，互换性好；可压铸薄壁复杂的铸件。例如，当前锌合金压铸件最小壁厚可达0.3mm；铝合金铸件可达0.5mm；最小铸出孔径为 0.7mm；最小螺距为0.75mm。2生产效率高机器生产率高，例如国产j3型卧式冷空压铸机平均八小时可压铸600700次，小型热室压铸机平均每八小时可压铸30007000次；压铸型寿命长，一付压铸型，压铸钟合金，寿命可达几十万次，甚至上百万次；易实现机械化和自动化。3经济效果优良由于压铸件尺寸精确，表泛光洁等优点。一般不再进行机械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金属利用率，又减少了大量的加工设备和工时；铸件价格便易；可以采用组合压铸以其他金属或非金属材料。既节省装配工时又节省金属。压铸缺点压铸虽然有许多优点，但也有一些缺点，尚待解决1). 压铸时由于液态金属充填型腔速度高，流态不稳定，故采用一般压铸法，铸件易产生气孔，不能进行热处理；2). 对内凹复杂的铸件，压铸较为困难；3).高熔点合金（如铜，黑色金属），压铸型寿命较低；4).不宜小批量生产，其主要原因是压铸型制造成本高，压铸机生产效率高，小批量生产不经济。2、压铸应用范围及发展趋势压铸是最先进的金属成型方法之一，是实现少切屑，无切屑的有效途径，应用很广，发展很快。目前压铸合金不再局限于有色金属的锌、铝、镁和铜，而且也逐渐扩大用来压铸铸铁和铸钢件。压铸件的尺寸和重量，取决于压铸机的功率。由于压铸机的功率不断增大，铸件形尺寸可以从几毫米到12m；重量可以从几克到数十公斤。国外可压铸直径为 2m，重量为50kg的铝铸件。压铸件也不再局限于汽车工业和仪表工业，逐步扩大到其它各个工业部门，如农业机械、机床工业、电子工业、国防工业、计算 机、医疗器械、钟表、照相机和日用五金等几十个行业。在压铸技术方面又出现了真空压铸、加氧压铸、精速密压铸以及可溶型芯的应用等新工艺。第一章 构成压铸机的几个部分2.1模具在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。广泛用于冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中。模具具有特定的轮廓或内腔形状，应用具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离(冲裁)。应用内腔形状可使坯料获得相应的立体形状。模具一般包括动模和定模(或凸模和凹模)两个部分，二者可分可合。分开时装入坯料或取出制件，合拢时使制件与坯料分离或成形。模具是精密工具，形状复杂，承受坯料的胀力，对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有较高要求，模具生产的发展水平是机械制造水平的重要标志之一品的设1）铸造方案低压铸造品的设计基本要求是将壁厚整体平均化，或是将壁厚的分布考虑容易实现方向性凝固的地方。也就是说对于浇口而言，断面从小到大逐渐变化是产品设计的必要条件，因此如果产品的性能上无法进行这种设计时最好避开使用低压铸造法。在气缸头、气缸体、轮毂等产品中普及使用这种铸造法的第一理由就是形状上容易达到方向性凝固。铸造方案还算比较单纯，充分考虑铸件整体的方向性凝固和浇口周围的冒口效果的浇口位置、大小、数量的设定也是非常必要的。浇口的位置应该是铸件整体的最大壁厚部位，并且要设在从熔汤前方和上方可能达到方向性凝固的部位。因产品形状、大小等原因浇口数量有所差异，但通常是1-4个。在远离浇口的位置如果壁较厚冒口无法到达时，有时也加上无顶冒口或过渡桥。但是水冷气缸头的形状变得复杂，要想达到理想的壁厚分配是非常困难的，方案上对这些问题进行为维持方向性凝固的严格的温度控制和条件管理等，根据情况还可以在成为热点的部位进行空气、水等的冷却或埋入冷铁。（2）模具结构上特征低压铸造模具的浇口在下面，下型部分通过给汤管与保持炉连结，所以不能使用挤压结构，而采用把铸件放在上型或横型里的方法，下型的温度很高，因此拔模斜度需要比其它模具做得大一些。模具内部的空气、砂芯产生的气体需要充分考虑分型方法和排气道等，应该在尽量减少随着熔汤充填而产生的背压的情况下排出去。如果背压高到影响加压速度时，会产生熔汤流动不良、表面缩孔等，因此希望控制在0.002mpa以下。2.2保持炉 （1）铁坩锅炉这是实用化早期的炉型，操作简单，因此仍大量使用，但由于铁慢慢熔解会增加熔汤铁的含量，所以必须定期（1个星期）进行涂层处理。另外，它不适合用于高纯度合金的铸造。（2）石墨坩锅炉由于不能对石墨坩锅直接施加压力，因此这是一种对炉子整体加压的构造。由于腐蚀少，所以可以连续用90-120天左右。但缺点是用钠进行改良处理时，坩锅的寿命会变短。（3）耐火材料炉这种炉的使用随着铸件的大型化、1模多个的推进而逐步增大了。因为气密室整体构成了炉体，所以容积大（700-1000kg），熔汤的补充次数少。连续使用时间长，铸造条件稳定，热源有加热熔汤面的辐射式加热器和保护管浸入熔汤直接加热的浸泡式加热器两种。浸泡式加热器耐火材料炉由于是用浸泡式加热器直接加热熔汤，与辐射式耐火材料炉相比，热效率高出40%以上，电力消耗少，熔汤温度变化非常小，控制适应性高。因为空气温度较低，所有氧化物的产生也较少。因为加热器管的寿命、维护保养的不方便及成本高等问题影响了使用的普及程度，但从节省能源的观点来看今后会很快地普及使用的。但是由于采用耐火材料炉与采用铁坩锅相比，从熔汤表面和坩锅传来的热量变得非常少，模具温度分布会发生变化，上下模具之间的温差坡度也变小，因此有必要开发适合这种设备的铸造方案。 给汤管这是将熔汤从保持炉引向模具的管子，截面积是æ80-æ120mm左右的圆或椭园形。以前是以铸铁表面加上涂料的为主，但因烧损会增加熔汤铁的含量，给汤管自身的寿命变短，所以陶瓷制的给汤管逐渐成为主流。但是成本高、抗热冲击性能差、异形截面形状成形难等是需要探讨的课题。2.3模具开关结构液压接头及控制装置模具液压测试机控制装置，它包括带有显示屏的主控制器、电控箱、压力比例阀、油泵、行程开关接口及多个电磁阀，所述油泵、压力比例阀、行程开关接口和多个电磁阀通过电控箱与主控制器连接。采用这种模具液压测试机控制装置的模具液压测试机解决了以前手动测试的麻烦，并且加装了行程开关接口，可以与模具的行程开关连接，从而可以使电磁阀按照模具的行程开关进行动作，并通过主控制器进行监视、记录，简单方便。2.4炉内压力控制装置见手机图片第三章低压铸造机的几个要点3.1低压铸造的条件（1）温度熔汤温度因合金种类、产品形状而稍有不同，但一般在680730c的范围内。熔汤温度对内部缺陷和外观品质等有很大影响，所以实际操作时管理范围是14c左右。模具温度在低压铸造时更显得重要。从方向性凝固的观点来看模温分布是从浇口往上型方向变低，一般而言浇口480520c，下型400450c，横型350400c，上型250350c，但是为了改善内部品质（强化方向性凝固）、缩短铸造周期，可以进行上型和横型的冷却（水冷、空冷，一般冷却模具整体的线式冷却比较多）。在多个浇口的情况下，浇口间距离变近、浇口间温度变高，使浇口和成形部位的凝固容易发生反转。如果是由于产品形状的限制无法修改模具方案的话，采用在浇口间加上点式冷却，加大浇口的温差坡度等方法也是比较有效的。模具温度是由铸造周期、熔汤温度、气氛温度等决定的，所以在试制作阶段要抓住这些条件和内部外观品质的关系。改善负面因素，在可能的范围内大幅度地改变铸造条件进行品质变动的试验，然后订出管理范围。这些能做到的话就可以确保稳定的品质。另外条件和品质的关系在短时间内还很难完全掌握，所以同时进行凝固解析也是有效的手段。（2）加压时间这是指充填开始到浇口部凝固为止的加压时间。因产品数量、产品形状、模具温度、熔汤温度、浇口直径、浇口数量等原因加压时间会有所不同，但一般气缸头是28分钟，根据重量相应延长。温度条件是影响最大的，在稳定条件下是固定的时间，浇口长度（相当于冒口高度）也较稳定。但是在铸造开始时，短时间停顿后模具温度降低，波动变大，并随着铸造数量的增加和温度条件的波动，浇口部分和给料管内的氧化物堆积起来，浇口截面积减小。在这些情况下，从熔汤、模具传来的热量发生变动，凝固时间变得不稳定。于是成形部的凝固时间发生改变，从产品到浇口的方向性凝固被破坏，产品内部容易出现缩孔等内部缺陷。因此稳定温度条件、保持浇口和给料管等给汤系统的正常状态是非常重要的。以前操作者是观察浇口的状态后再调整时间的，后来引进了测量铸造时的温度后实时自动调整到最佳条件的控制器。在所有的工序中这是最花时间的部分，因此为了提高生产性要积极地考虑模具冷却、1模2件、2段加压等缩短时间的方法。（3）凝固时间这是从加压完毕到产品脱模的时间，是脱模时冷却到铸件不出现变形、拉伤等的时间。一般而言是加压时间的1/3左右，但和加压时间一样也随温度发生变化。从生产性考虑凝固时间短点好。可以加快冷却速度，让脱模阻力小的横型先行，积极地对开模后的产品和模具进行冷却。（4）加压条件低压铸造法是用气体对熔汤面加压使熔汤上升进行充填的铸造法，因此加压条件影响到熔汤流动性和冒口效果，是品质管理的重要项目。充填时必要的压力如下面公式计算：p(mpa) = (1+s/a)h10 (2)= 熔汤比重（2.42.5）s = 给汤管截面积（m）a = 加压实际（有效）面积（m）h = 熔汤面变动量（m）（给汤管内上升量+加压面下降量）根据铸造机的结构和产品会有所不同，公式（2）中下划线的部分在批量生产的产品中一般是0.025左右，可以根据公式（2）来决定加压力。加压力是由到产品上端的熔汤顶升力和冒口压力组成，其中前者是由铸造机和模具的构造决定的，冒口压力一般在0.0050.01mpa左右。为了冒口效果冒口压力高一点好，但如果超过0.01mpa，模具排气道会闭塞，涂料脱落，熔汤容易压进砂制型芯，所以冒口压力不会太高。在气缸头中使用了很多砂芯，因此将中子产生的燃气高效率地排出模具是很有必要的。但气缸头的中子形状变得很复杂，数量也多，所以在模具上无法充分设计排气道。在这种情况下采用将冒口压力提高至上限来防止气体卷入产品内部的手段是比较有效的。如果加压速度太慢，熔汤的充填效果会变差，引起熔汤流动性不良；如果太快，又会引起乱流，出现卷入气体、异物等缺陷。由于根据流路形状不同流速会有差异，所以模具内各部分的速度有所变化。给汤管内要控制熔汤温度的下降，速度便快；模具内部要控制乱流，速度便慢，冒口压力高。一般而言，薄壁铸件需要快速充填，厚壁铸件则相反。表5.2、图5.8表示了双缸1模2件气缸头中的加压力和加压速度的设定。熔汤补充后，随着铸造的进行熔汤面下降，因此必须增加与液面下降量相对应的加压力。稳定初期液面位置，然后从液面变化量来决定压力补充值。特别是对熔汤面积变化大的坩埚型保持炉而言更需要进行详细的条件设定。已普及了能全部设定这些加压条件的控制器，所以因加压条件而引起的故障已得到很大改善。给汤管和炉床间的距离如果太短的话，在加压时熔汤的流动会出现乱流，因此一般而言要确保不影响熔汤使用量的200mm左右。最后为了防止从熔汤表面吸收氢气，对作为加压气体使用的空气要进行除湿处理。3.2低压铸造的工序1批量生产中的气缸头的工序概要，分为上涂料、准备模具等前期准备工序、熔解、熔汤处理、给铸造机供汤的给汤工序以及铸造作业工序等，这种工序都非常重要，不能马虎，要维持品质关键是如何做到在稳定的条件下坚持管理铸造作业。（1） 模具的保养、上涂料模具的保养、上涂料是指每500-700模次进行包括模具保养、保持炉和给汤管内的清扫作业，将模具的模框、嵌块、拔模销、排气块等分解后，用空气除去铝渣和砂芯的燃烧剩余物等。排气块的堵塞对熔汤流动性、气孔等品质有很大影响，所以应该仔细地清除掉，而且还有必要检查排气孔，排气型芯等的通气程度。下一个工序上涂料是以确保排气性，减低脱模阻力，保护模具表面，确保保温隔热性，确保熔汤流动性等为目的。在保养结束后，将模具加热至473k（200c）左右，用钢丝轮刷除去表面的氧化皮后再上涂料，操作是用喷枪来进行的，但根据喷吹压力，距离、速度、浓度、模具温度等，其强度和粗糙度有很大区别。在涂复杂的模具时，需要熟练地进行操作，但为了保持稳定的上涂料的效果应尽快使操作标准化，涂层厚度粗糙度等因部位不同而存差异。一般而言，产品面是0.1-0.2mm，光洁度要求高的加工基准面，燃烧室面等应用粒子细小的涂料涂0.05mm的厚度，涂料一般利用市场上的，基本构成是骨材（碳酸钙、陶土、氧化铝、云母、石墨等）、粘接剂（硅酸钠）和水等。关于模具涂料的选择并没有定量的评价尺度，一般在实际产品中使用后再来决定。（2） 熔解、熔汤处理作为合金最普通的是ac4b、ac2b。在提出延伸率、耐腐蚀性的要求时，可以使用ac4c等，另外作为高品质化的对策同时也使用加钠、锶的改良处理和加钛的微细化处理，熔汤处理除了以往的加精炼剂的脱氧处理以外，为了得到稳定的品质，使用旋转式除气装置进行除气处理的做法也日益增多。（3） 铸造作业装浇口滤渣网此工序的目的为了防止从给汤管进来的氧化物、砂子等杂物以及加强熔汤层流化。把做成浇口形状的镀锌网（æ0.4-0.6mm，12-14个网孔）用专用夹具固定起来。这样做人工作业比较多，但也可以试一试进行自动化设计或给汤管内吹惰性气体等方法。 装砂芯、吹气 水道中子、气道中子、凸轮轴室中子等，材质大多是中子砂。因形状的复杂化、与其它部件的共用化等引起中子的增加。一般是人工作业，但由于是模具内的高温作业，所以越来越多地采用由机器人自动安装。包括活砂铸型在内自动安装进模具的方法也开始使用。脱模时因要除去装中子时落下的砂子，所以要吹空气。合模、加压、凝固、开模、取出产品 这些工序都是在自动化、标准化的循环周期下进行运转的。加压力、加压速度、加压时间、凝固时间等各种条件要根据温度进行调整3.3低压铸造的发展方向低压铸造法从被大量使用以来已经30多年了，已确立了铝合金铸件的重要工作法之一的地位。特别是在气缸头中的作用巨大，今后低压铸造仍会是主流方法。从空冷小型发动机的气缸头开始，到水冷化、多气筒化、功能的扩大、dohc化和材料重量的增加，并且形状越来越复杂，壁厚变化也加大，铸造的难度也逐年增加，同时为了降低成本进行生产性改善，考虑了1模2件、交换模具时工序改进、动模速度提高和与后处理工序的结合等，冷却控制和加压控制等技术也逐年提高，已出现了包括砂芯的搬运和组装在内的完全自动化线，这同时也从高温作业解放出来，改善了作业环境。根据以上内容，可以考虑以下气缸头铸造技术的课题：1）提高材料强度（直喷式汽油机、柴油机气缸头的铝合金化推进）2）生产性的提高（提高控制技术、后处理线的同步化、全自动化生产线的推进）3）其他品种少量生产对策（包括模具准备工序的缩减、中子造型和后处理的紧凑的生产线设计）4）缩短开发时间5）技能的延续（上涂料、铸造条件的调整等）关于1）项，如何对下型进行冷却是重点，但以往的技术在低压铸造中很难应用，所以认为更适合采用重力铸造。因此例2是最大限度地发挥了低压铸造的优点克服了问题点的实际例子。在欧美国家气缸头的主要铸造法仍是重力铸造法，所以为了扩大今后的市场必须解决这个问题。关于2）和3）项，这是随着fa技术的进步必然要发展的问题。考虑到铸件的高强度化和高生产性化的要求，条件控制会变得比更复杂，因此紧凑的自由度高的生产线结构可以保持综合的高水准。关于4）项，重点在于需要在设计初期阶段和用户共同开发以及积极运用cae技术。最后的第5）项是最紧迫的项目，越推进自动化和无人化，这个问题越显得重要。由于很难定量数据化，而且与经验有关的项目较多，所以地道的技能教育和继承是很重要的。同时为了达到定量化控制而进行的基础研究和开发也同样重要。从历史悠久的铸造技术发展到今天的现代铸造技术或液态凝固成形技术这不仅与金属与合金的结晶与凝固理论研究的深入和发展、各种凝固技术的不断的出现和提高、计算机技术的应用等有关 , 而且还与化学工业、机械制造业、制造方法和技术的发展密切相关。第四章分析汽车轮毂低压铸造缺陷成因及预防方法4.1缩孔与缩松缺陷的形成机理合金在冷凝过程中由于体积的收缩而在铸件厚大部位形成管状、嗽叭状或分散孔洞称为缩孔；形成细小的孔隙称为缩松。缩孔的相对体积与液态金属的温度、冷却条件等有关。液态金属的温度愈高，则液体与固体之间体积差愈大，而缩孔的体积也愈大。在薄壁铸型中浇注金属时，型壁迅速受热而冷却型壁的空气则是热的不良导体，因此型壁越薄则受热越快，液体金属也越不易冷却，金属液冷凝后产生的缩孔也愈大。总之，液体金属的冷凝条件，对缩孔体积的大小有显著的影响。产生缩松的主要原因与缩孔相同，也是由于金属凝固时的体积收缩所造成。因此在缩孔附近一般常存在着较多的缩松。4.2缩孔与缩松缺陷的预防方法由于低压铸造是反重力铸造，重力时刻都在阻碍补缩。因而无论对于砂型铸造还是金属型铸造、同时凝固的铸件还是顺序凝固的铸件，液面加压控制系统质量的好坏都是决定铸件致密性的关键。尤其是对于薄壁件金属型铸造，凝固时间本来就不长。当充型至型顶时液态金属中固相部分已经占有相当大的比例，此时应立即急速升压，以便克服重力的负作用，进行补缩。这对铸件致密性是极为关键的。目前有些液面加压控制系统在这关键时刻仍旧按充型速度缓慢加压或压力越高升压速度却越慢，其后果是贻误了补缩的良机。当液态金属凝固结束后，无论增压多大都起不到补缩的作用。铸件补缩不足可导致致密度低，容易产生缩孔与缩松。生产有时补缩压力已经很高（可达0.2mpa），但铸件仍有缩松缺陷，致使打压渗漏率太高。在补缩通道合理时，这主要是因为控制系统增压的时机没控制好，而不是所谓“补缩压力大小对铸件致密性影响不大”的错误说法。例如：某厂试生产一种较大的薄壁件，试制很长时间没铸出合格的铸件。该铸件缩松多、致密性差、打压渗漏严重。当将老式的液面加压控制系统换成闭环反馈的“clp-3型”低压铸造液面控制系统后，在原工艺没有改变的情况下生产出合格的铸件。由此可见，液面加压控制系统在低压铸造生产中的作用是极其重要的。具体预防措施见下表。序号缩 孔 缩 松 预 防 措 施1使铸型温度分布合理，即上部温度低，下部温度高来增加补缩能力。2使铸型自身的热容量分布合理，即下部热容小，上部热容大（即下部型壁薄，上部型壁厚）。3对局部热节处应采用强制冷却，以调节出一个符合补缩的温度场分布。4对局部影响补缩的“冷节”，可在背后的四周钻孔铣槽，然后充填绝热材料，以增大热阻，可给出合理的温度场。5降低充型速度及型温，但要适当，以防出现冷隔及浇不足。6适当降低浇注温度对减少缩松有显著的影响。4.3气孔缺陷的分类及形成机理铸件气孔缺陷主要分为析出性气孔、反应性气孔、侵入性气孔。在低压铸造中，产生气体的根源很多，主要有如下方面：a、存在于型腔中的空气b、湿芯中析出的水蒸气c、烘烤烧毁粘结剂而产生的气体d、从坩埚冲到型腔中的空气或惰性气体e、由于铸型的涂料没有充分烘干而产生的水蒸气f、由于合金中溶解有气体，在冷却过程中析出来的气体。析出性气孔主要均匀分布在内部靠近冒口处、热节温度较高区域，气孔细小且分散经常同缩孔共存。反应性气孔主要均匀分布在型壁与铸件的接触面上，气孔表面光滑，呈银白色（铸钢件），金属光亮色或暗色。侵入性气孔分布在铸件上部，孔洞光滑。析出性气孔是金属熔化时含有的气体在液态金属冷却凝固时，气体溶解度下降而析出气体，因来不及从型腔排除，而产生气孔。反应性气孔是型壁物质同液态金属表面或在液态金属内部发生化学反应所产生的气孔。侵入性气孔多为外界气体在压力或其它原因的作用下侵入合金液所产生的。4.4气孔缺陷的预防方法从铸造熔炼工艺方面考虑可以采用下列方法预防气孔缺陷的产生。a、任何种类的金属熔炼时间都应尽可能缩短，以防时间过长使液态金属吸气量增大。例如：某厂生产铝铁锰黄铜铸件，2.5小时熔清出炉，浇注的铸件气密性合格，但6小时熔清出炉后浇注的铸件在工艺不变的前提下铸件全部因气密性不合格而报废。当恢复熔清时间后铸件气密性全部合格，这充分说明熔炼时间对铸件气密性有较大的影响。b、含铝的合金应尽可能不用工频炉熔炼，因为这种炉子的搅拌能力极强，而铝与空气接触很易氧化成al2o3，并进入液态金属中成为熔渣，也为气体的析出提供机会。同时也容易与h2o发生反应，使液态金属吸入h2气。c、投料时应先投入熔点低的料，依次投入熔点高的料，这样会使金属吸气量小，其原因就在于炉料与空气接触面积和时间均减少。d、液态金属除气后应立即扒渣、浇注，不可停留过久，以防再吸气。在低压铸造中，要特别注意铸型的排气。与一般浇注比较，低压铸造的铸型排气条件比较差，因用于低压铸造的铸型基本上是密封的，金属液的充型速度又比较快，不象一般浇注中能通过明冒口等措施来排气，而低压铸造的铸型只能从分型面处和排气孔中排气。往往因铸型排气不畅而浇不出成形铸件，或者是产生“包气”现象，或者因模具憋气出使铸件轮廓不清，排气不畅会在浇注过程中产生与充型方向相反的“反压力”。使金属液压在上升过程中产生波动，影响铸件质量，因此在低压铸造的铸型设计过程中，除了考虑铸件的顺序凝固外，排气条件是不可忽视的因素。在浇注时，热的金属液进入型腔，型腔中的气体被加热以后，会强烈成倍地增加它的体积，所以在考虑铸型工艺时，要特别着重排除气体产生的根源。例如：砂芯在装配时，潮芯的表面层含水量不应超过5%6%，而砂芯应有适当的通气道。由于镁合金铸造，型砂和芯砂的附加物，应控制在最低的范围内。用油砂芯应仔细烘烤。金属型表面的涂料层脱落后，应重新喷涂并重新干燥。低压铸造运用金属型时，排气装置通常有：a、排气槽，一般开在分型面上，系三角形，深0.5mm,宽1mm左右;b、排气片，一般用在带叶片的铸件，排气片厚度一片不大于0.2mm,宽度均为100mm左右，排气片根部开口r