低壓鑄造

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低壓鑄造

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低壓鑄造簡介

更新時間:2017-06-26 點擊數:1478

低壓鑄造簡介

低壓鑄造法的歷史  

  在二十世紀初期,國外開始研究并應用低壓鑄造工藝。英國E.H.Lake登記了第一個低壓鑄造專利,主要用于巴氏合金的鑄造。法國人制定了用于鋁合金和銅合金的計劃,并首先在鋁合金鑄造生產中得到推廣使用。 第二次世界大戰爆發后,隨著航空工業的發展,英國廣泛地采用低壓鑄造工藝用于生產技術要求較高的航空發動機的氣缸等輕鋁合金鑄件,并采用金屬型低壓鑄造。低壓鑄造工藝在我國上世紀五、六十年代得到廣泛應用,并研制出了最早的液面加壓裝置和簡易的金屬型低壓鑄造機。上世紀九十年代,隨著國外先進設備的引進,我國低壓鑄造設備和工藝也得到了快速發展和應用,并研發出單片計算機控制的液面加壓裝置,極大地提高了低壓鑄造工藝水平。現在,低壓鑄造機已經廣泛應用于汽車、電力、航空等領域,已成為一種成熟的鑄造工藝設備。

 

低壓鑄造的原理

  在密閉的金屬液保溫爐的金屬液表面上施加0.01~0.1Mpa的干燥壓縮空氣壓力或惰性氣體壓力,使金屬液通過浸放在金屬液里的升液管上升,被壓進與保溫爐連接著的上方的鑄型內。然后金屬液是從鑄型型腔的下部慢慢開始充填,直到充滿整個型腔,這個過程叫充型。充滿型腔后,壓力再升高到保壓壓力,使鑄件在較高的壓力下開始凝固。凝固是從鑄件上部開始向澆口方向轉移,澆口部分凝固的時刻就是加壓過程結束的時間。待澆口凝固后,保溫爐排氣、卸壓,升夜管中未凝固的金屬液流回保溫爐內。待鑄件冷卻到一定強度后,打開鑄型,取出鑄件,一個完整的低壓澆注過程結束。

  低壓鑄造用的鑄型可以是金屬型、砂型、殼型、陶瓷型,也可以是石膏型、石墨型等。在低壓鑄造工藝基礎上進一步改進,使液態金屬在差壓下充型、在壓力下凝固的方法稱為差壓鑄造,它是低壓鑄造的一種特殊形式。

  低壓鑄造機就是完成低壓鑄造生產工藝的設備。根據鑄型的不同,分為金屬型低壓鑄造機、砂型低壓鑄造機等。其中,保溫爐和液面加壓裝置是低壓鑄造設備必須的部分。

 

低壓鑄造工藝過程動畫演示如下:

 

低壓鑄造優缺點
優點:
(1)澆注時的加壓壓力和速加壓度可以調節,故可適用于各種不同鑄型(如金屬型、砂型等),鑄造各種合金及各種大小的鑄件;

(2)采用底注式充型,充型速度可控,金屬液充型平穩,無紊流、飛濺現象,可避免卷入氣體及對型壁和型芯的沖刷,同時,型腔的氣體可充分排出,故提高了鑄件的合格率;

(3)鑄件在壓力下結晶,鑄件組織致密、輪廓清晰、表面光潔,力學性能較高,對于大薄壁件的鑄造尤為有利;
(4)由于鑄件凝固是在壓力下從上往下進行,澆口始終處于液體狀態,升夜管中的金屬液起到冒口的作用。故省去工藝補縮冒口,使金屬利用率提高到90~98%;

 

              各鑄造方法材料利用率比較   
工藝方法      重力金型鑄造   高壓鑄造       低壓鑄造 
材料利用率(%) 45~55          50~60         85~95

 

(5)可以使用砂制型芯,因此可以澆注出復雜的鑄件,如發動機缸蓋;

(6)勞動強度低,勞動條件好,設備簡易,易實現機械化和自動化。可以多臺作業、多工序作業。 
  
缺點:
(1)澆口方案的自由度小,因而限制了產品。(澆口位置、數量的限制,產品內部壁厚變化等)
(2)鑄造周期長,生產性差。為了維持方向性凝固和熔湯流動性,模溫較高,凝固速度慢;
(3)靠近澆口的組織較粗,下型面的機械性能不高; 
(4)需要全面的嚴密的管理(溫度、壓力等) 。

 

                                         低壓鑄造生產完整的生產工序
(1)金屬熔煉、除渣、除氣,同時保溫爐預熱到澆注溫度;

(2)模具預熱,上涂料,安裝模具,確保模具與升夜管密封連接;
(3)將處理合格的金屬液加入到保溫爐中,密封保溫爐爐門,并使保溫爐達到澆注溫度;
(4)裝澆口濾渣網;
(5)下砂芯;
(6)吹氣、清理;
(7)合模、插芯到位;
(8)啟動液面加壓系統開始加壓,完成升液、充型、結殼加壓工藝過程;
(9)保壓凝固;
(10)保壓時間到,開始抽芯、開模;
(11)取出產品。


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