第5章低压铸造

1、第五章，低压铸造，低压铸造概述低压铸造工艺特点及低压铸造工艺在低压铸造设备设计中的应用。5.1概述低压铸造是一种在压力下用液态金属填充型腔以形成铸件的方法。因为使用的压力很低，所以被称为低压铸造。1910年，英国E.F.LAKE首次提出低压铸造并获得专利。1950年后，由于汽车工业的发展，低压铸造技术和设备取得了飞跃。由于质量要求高，汽车轮毂结构适合低压铸造，需求量大，极大地推动了低压铸造技术的发展。英国在20世纪60年代率先开发低压铸造汽车车轮，随后美国、日本和西德相继开发。1981年，低压铸造汽车用铸铝车轮的市场份额仅为4%，1994年扩大到40%，2000年扩大到60%。低压铸造的主要特

2、点是：低压、自下而上、充填稳定。1)液态金属在压力下自下而上充满型腔，在外力作用下结晶凝固，并进行加料；2)低压铸造的充型过程不同于重力铸造和压力铸造(高速高压下压力铸造为几十到几百兆帕，而低压铸造为0.020.06兆帕)，低压铸造工艺原理，型腔流道密封盖入口管熔融金属冒口坩埚；1-坩埚2-冒口3-熔融金属4-入口管5-密封盖6-浇道7-型腔8-模具，在没有保温炉的情况下，将压力为26N/mm的压缩空气或惰性气体引入到含有熔融金属的坩埚中，并作用在液面上，熔融金属通过冒口管从底部到顶部被压入型腔中，然后，除去液面压力，冒口和浇注系统中未固化的熔融金属在重力的作用下流回到坩埚中。低压铸造工艺原理

3、，5.2低压铸造工艺，5.2.1低压铸造工艺1)组装金属、冒口和模具，并盖上密封盖。2)将干燥的压缩空气引入坩埚中密封熔融金属，使熔融金属在压力下从下向上通过冒口管进入铸型，并在压力下凝固。3)卸压，使提液管和浇注系统中未凝固的液态金属回流到坩埚中。4)打开铸模，取出铸件。低压铸造动画演示，低压铸造工艺：金属材料熔炼封闭炉体制备模具预热模具制备复合芯模封闭低压铸造成型高压加料、保压铸造成型、脱气、结晶、凝固、开模、取出铸件和清洗。5.2.2低压铸造工艺规范包括充型、加压、模具预热温度、浇注温度、模具涂层等。(1)充型和加压低压铸造的充型完全依靠坩埚内金属表面气体的压力来实现。压力=高压气体压力

4、；熔融金属的上升距离；重金属液体；阻力系数。当金属液面在闸门附近上升时所需的压力。提升压力反映了提升管中熔融金属的上升速度。上升速度应尽可能慢：(1)排出型腔有利于防止熔融金属飞溅；(2)充型压力和充型速度：充型压力是充型熔融金属上升到模具顶部所需的压力。在充模阶段，金属表面压力上升的速度就是充模速度。充填速度，高于最小值，防止冷隔和欠铸。湍流夹带影响模具。(3)加压和加压速度在型腔充满熔融金属后，继续加压，这样铸件的结晶和凝固可以在一定的压力下进行，此时的压力称为结晶压力。结晶压力越高，补缩效果越好，最终铸件的显微组织越致密。然而，通过结晶来增加压力并不总是能够提高铸件的质量。结晶压力的通常

5、值范围是(0 . 10 . 25兆帕)，(4)保持时间。当空腔压力增加到结晶压力后，它保持在结晶状态保持时间长：浇口残留物太长，这降低了工艺成品率，导致浇口冻结，使铸件难以成型。(5)模具温度和浇注温度，各种模具均可用于低压铸造，非金属模具的工作温度一般为室温，没有特殊要求，但金属模具的工作温度有一定要求。例如，低压铸造铝合金时，金属模具的工作温度一般控制在200-250，铸造薄壁复杂零件时，可高达300-350。实践证明，模具温度越低，在保证铸件成型的前提下越好。浇注温度一般比重力浇注低1020。(6)模具涂装，采用金属模具低压铸造时，应进行涂装，以提高模具寿命。5.2.3低压铸造的特定充型

6、过程、上端开口冒口的模具、低压充型过程的压力曲线、低压铸造的压力曲线、湿砂型和薄壁复杂金属零件、5.2.3低压铸造的特定充型过程、低压充型过程的压力曲线、厚壁砂型零件的缓慢加压结晶、5低压充型过程的压力曲线、金属模具和石墨模具的快速加压结晶过程提高了加料效果。5.3低压铸造的特点1。提高模具寿命和铸件质量。低压铸造不仅克服了重力铸造流动性差、铸件成型差、易缩孔缩松的缺点；克服了压力铸造充型速度过快，对型腔冲刷作用大，模具寿命缩短，铸件容易产生气孔的缺点。2.浇注和凝固压力可根据需要调节。由于适当的填充压力，它可以应用于各种模具(金属模具、砂型等)。)。3.它有很好的喂食效果。因为它是在压力下被

7、填充和冷凝的，所以它可以供给闸门；并且可以实现自上而下的顺序凝固，铸件组织致密，力学性能好。低压铸造中铸件的凝固过程；4.经常使用金属模具，生产效率高。低压铸造应解决坩埚和坩埚与模具之间的密封问题。使用砂型时，模具安装麻烦，生产效率低，应用少；使用金属模具生产效率高，应用广泛。低压铸造的铸造精度和表面质量取决于所用模具的类型。5.低压铸造设备简单，投资少，易于实现。低压铸造的主要缺点是：冒口使用寿命短，保温时易氧化熔融金属和夹渣。在低压铸造中，必须解决坩埚和坩埚与模具之间的密封问题。1-坩埚2-冒口管3-熔融金属4-入口管5-密封盖6-流道7-型腔8-无保温炉5.4低压铸造的应用低压铸造主要用

8、于铸造一些高质量要求的铝合金和镁合金铸件，如高速内燃机的气缸体、气缸盖、曲轴箱和铝活塞。几种铸造方法铸件力学性能的比较，5.5低压铸造工艺设计，5.5.1低压铸造用模具，1。金属模具金属模具主要用于有色金属铸件的批量生产。2.非金属非金属模具主要用于单件和小批量生产，如砂型、石墨型、石膏型、陶瓷型和熔模壳等。可用于低压铸造，而砂型更常用于生产。然而，用于低压铸造的砂型的模制材料的渗透性和强度应该高于重力铸造，并且型腔中的气体通过排气管道和砂孔排出。选择模具的参考原则：(1)对精度或质量要求高、形状普通、生产批量大的有色金属铸件可以选择金属模具。(2)当铸件内腔复杂，不能使用金属型芯时，可以使用

9、砂芯，外部可以使用金属模具。(3)对于精度要求低的大中型铸件，砂型可用于单件或小批量生产。(4)铸造精度要求高，壳型可批量生产。通常采取以下措施：浇口位于铸件的厚壁部分，而薄壁部分远离浇口；用加工余量调整铸件壁厚，以调整铸件的定向凝固；改变铸件的冷却条件。(1)浇口位于铸件的厚壁部分，而薄壁部分远离浇口；(2)对于壁厚均匀的铸件，通过顶部不同的加工余量，可以使铸坯的壁厚在顶部变薄，在底部变厚，有利于后续凝固。使用砂型时，可上下使用不同厚度的冷铁；当使用金属模具时，金属模具的壁厚可以不同于底部的壁厚，以确保铸件顺序凝固。(3)对于壁厚差较大的特殊结构铸件，通常需要采用特殊的方法：(1)对于厚度较

10、大的铸件，可将铜局部嵌入低压铸模的相应部位，并吹气或用水强制冷却；对于复杂的气缸盖，整体采用水冷，局部采用空冷；具有不同导热系数的不同涂层可以用于复杂铸件的不同部分，或者可以改变涂层的厚度来控制铸件的冷却速度。5.5.3低压铸造浇注系统的设计低压铸造浇注系统应满足顺序凝固的要求，并保证熔融金属流动顺畅，除渣效果好，提高生产效率，节约熔融金属，便于浇注冒口的拆除。底部浇注浇注系统常用于低压铸造。为了实现顺序凝固，通常，铸件的薄壁部分朝上，厚壁部分朝下，并且内浇道在铸件的厚壁部分中敞开。对于具有多个热点的大型铸件，可以使用多个内部流道。对于气缸盖铸件等壳体铸件，使用立管(注入口)、横浇道和5个内浇

11、道。材质：ZAl104铸件重量：10.5公斤外形尺寸：495mm155mm100mm壁厚：5mm耐压：0.6Mpa薄壁圆筒铸件双升液管浇注系统示意图。对于圆筒铸件，当铸件直径大于400毫米时，可以使用两个液体冒口。可氧化金属应采用开式浇注系统。封闭浇注系统通常用于不易氧化的金属。内流道的具体尺寸可通过热节圆法、模数法和经验法等计算方法确定，然后在生产中进行检验和修正。对于使用单浇道的铸件，通常采用的冒口管出口为：，跨越：=(22.3):(1 . 51 . 7):1。立管设计通常采用暗立管，特殊需要时仅采用明立管。排气低压铸造中模具的透气性很差，尤其是金属模具。当熔融金属被填充时，如果空腔中的气

12、体不能快速排出，它将成为阻碍熔融金属连续填充的“背压”。具有一定压力的气体要么进入熔融金属，要么阻止熔融金属顺利填充型腔，导致气孔、冷绝缘或轮廓不清等缺陷。对于薄壁复杂铸件，排气问题更为重要。因此，为了平稳地排出气体，除了配合部分的间隙之外，还应该在分型面上开一个排气槽，特别是在腔的深凹部分的“死角”和腔的最高部分，离金属入口最远，并且必须采取有效的排气措施(例如设置排气孔或排气塞)。5.6、低压铸造设备，主要由三部分组成：保温炉和密封坩埚系统、机架和模具开合机构。根据结晶器与保温炉的连接方式，液位加压控制系统可分为以下两种类型：顶铸低压铸造机、侧铸低压铸造机和顶铸低压铸造机。模具放在保温炉的顶部，一炉只能放一个模具，这是目前广泛使用的一种模具。结构简单，操作方便，但生产效率低，铸件冷却慢，凝固时间长，热应力严重；侧铸低压铸造机，将模具放置在h的一侧开合模机构开合模机构主要包括手动式、机械传动式、气动传动式和液压传动式。液位加压控制系统(供气系统)的功能：正确控制充型和加压设计：根据不同的铸造要求，充型速度可以自由调节，坩埚液位下降和气压泄漏可以补偿，保压压力可以调节，连续生产过程中工艺重现性好。工作应稳定可靠，结构应便于维护。气源：空气压缩机，手动半自动电脑控制，5.7特殊低压铸造工艺5.7.1差压法低压铸造利用模具和坩埚之间的压力差来填充模具。目的提高结晶压力，使铸件致密。