低壓鑄造
1 概述
低壓鑄造是便液體金屬在壓力作用下充填型腔,，以形成鑄件的一種方法,。由于所用的壓力較低,，所以叫做低壓鑄造,。其工藝過(guò)程（見(jiàn)圖1）是：在密封的坩堝（或密封罐）中,，通入干燥的壓縮空氣,，金屬液2在氣體壓力的作用下,，沿升液管4上升，通過(guò)澆口5平穩(wěn)地進(jìn)入型腔8,，并保持坩堝內(nèi)液面上的氣體壓力,，一直到鑄件完全凝固為止。然后解除液面上的氣體壓力,，使開(kāi)液管中未凝固的金屬液流坩堝,，再由氣缸12開(kāi)型并推出鑄件,。
圖1 低壓鑄造的工藝示意圖
1一保溫爐2一液體金屬3一坩堝4一升液管5一澆口6一密封蓋7一下型8一型腔9一上型
10一頂桿11一項(xiàng)桿板12一氣缸13一石棉密封墊
低壓鑄造獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1．液體金屬充型比較平穩(wěn),；
2．鑄件成形性好，有利于形成輪廓清晰,、表面光潔的鑄件,，對(duì)于大型薄壁鑄件的成形更為有利；
3．鑄件組織致密,，機(jī)械性能高,；
4．提高了金屬液的工藝收得率，一般情況下不需要冒口,，使金屬液的收得率大大提高,，收得率一般可達(dá)90％。
此外,，勞動(dòng)條件好,；設(shè)備簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化,，也是低壓鑄造的突出優(yōu)點(diǎn),。
2 低壓鑄造工藝設(shè)計(jì)
低壓鑄造所用的鑄型，有金屬型和非金屬型兩類,。金屬型多用于大批,、大量生產(chǎn)的有色金屬鑄件，非金屬鑄型多用于單件小批量生產(chǎn),，如砂型,，石墨型,，陶瓷型和熔模型殼等都可用于低壓鑄造，而生產(chǎn)中采用較多的還是砂型,。但低壓鑄造用砂型的造型材料的透氣性和強(qiáng)度應(yīng)比重力澆注時(shí)高,，型腔中的氣體，全靠排氣道和砂�,？紫杜懦�,。
為充分利用低壓鑄造時(shí)液體金屬在壓力作用下自下而上地補(bǔ)縮鑄件，在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí),，應(yīng)考慮使
鑄件遠(yuǎn)離澆口的部位先凝固,，讓澆口最后凝固，使鑄件在凝固過(guò)程中通過(guò)澆口得到補(bǔ)縮,，實(shí)現(xiàn)順序凝固,。常采用下述措施：
1．澆口設(shè)在鑄件的厚壁部位，而使薄壁部位遠(yuǎn)離澆口,；
2．用加工裕量調(diào)整鑄件壁厚,，以調(diào)節(jié)鑄件的方向性凝固；
3．改變鑄件的冷卻條件,。
對(duì)于壁厚差大的鑄件,，用上述一般措施又難于得到顧序凝固的條件時(shí)，可采用一些特殊的辦法,，如在鑄件厚壁處進(jìn)行局部冷卻,，以實(shí)現(xiàn)順序凝固。
3 低壓鑄造工藝
低壓鑄造的工藝規(guī)范包括充型,、增壓,、鑄型預(yù)熱溫度、澆注溫度,，以及鑄型的涂料等,。
（1）充型和增壓
升液壓力是指當(dāng)金屬液面上升到澆口，附所需要的壓力,。金屬液在升液管內(nèi)的上升速度應(yīng)盡可能緩慢,，以便有利于型腔內(nèi)氣體的排出，同時(shí)也可使金屬液在進(jìn)入澆口時(shí)不致產(chǎn)生噴濺,。
（2）充型壓力和充型速度
充型壓力Pa是指使金屬液充型上升到鑄型頂部所需的壓力,。在充型階段，金屬液面上的升壓速度就是充型速度,。
（3）增壓和增壓速度
金屬液充滿型腔后,，再繼續(xù)增壓，使鑄件的結(jié)晶凝固在一定大小的壓力作用下進(jìn)行,，這時(shí)的壓力叫結(jié)晶壓力,。結(jié)晶壓力越大,，補(bǔ)縮效果越好，最后獲得的鑄件組織也愈致密,。但通過(guò)結(jié)晶增大壓力來(lái)提高鑄件質(zhì)量,，不是任何情況下都能采用的。
（4）保壓時(shí)間
型腔壓力增至結(jié)晶壓力后,，并在結(jié)晶壓力下保持一段時(shí)間,，直到鑄件完全凝固所需要的時(shí)間叫保壓時(shí)間。如果保壓時(shí)間不夠,，鑄件未完全凝固就卸壓,，型腔中的金屬液將會(huì)全部或部分流回批捐，造成鑄件“放空”報(bào)廢：如果保壓時(shí)間過(guò)久,，則澆口殘留過(guò)長(zhǎng),，這不僅降低工藝收得率，而且還會(huì)造成澆口“凍結(jié)”,，使鑄件出型困難,，故生產(chǎn)中必須選擇一適宜的保壓時(shí)間。
（5）鑄型溫度及澆注溫度
低壓鑄造可采用各種鑄型,，對(duì)非金屬型的工作溫度一般都為室溫,，先特殊要求，而對(duì)金屬型的工作溫度就有一定的要求,。如低壓鑄造鋁合金時(shí),，金屬型的工作溫度一般控制在200～2500C,，澆注薄壁復(fù)雜件時(shí),，可高達(dá)300～3500C。
關(guān)于合金的澆注溫度,，實(shí)踐證明,，在保證鑄件成型的前提下，應(yīng)該是愈低愈好,。
（6）涂料
如用金屬型低壓鑄造時(shí),，為了提高其壽命及鑄件質(zhì)量，必須刷涂料,；涂料應(yīng)均勻,，涂料厚度要根據(jù)鑄件表面光潔度及鑄件結(jié)構(gòu)來(lái)決定。
4 低壓鑄造設(shè)備
低壓鑄造設(shè)備一般由保溫爐及其附屬裝置,，鑄型開(kāi)合系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)三部分組成,。按鑄型和保溫爐的連接方式，可分為頂鑄式低壓鑄造機(jī)和側(cè)鑄式低壓鑄造機(jī)兩種類型,。
（1）保溫爐及附屬裝置
它由爐體,、熔池,、密封蓋和升液管等所組成，是低壓鑄造機(jī)的基本部分,。保溫爐的爐型很多,，如焦炭爐，煤氣爐,，電阻爐,，感應(yīng)爐等。但目前廣泛使用的是電阻加熱爐,，其次是電熱反射爐,。
（2）供氣系統(tǒng)
在低壓鑄造中，正確控制對(duì)鑄型的充型和增壓是獲得良好鑄件的關(guān)鍵,，這個(gè)控制完全由供氣系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn),。根據(jù)不同鑄件，不同鑄件的要求,，供氣系統(tǒng)應(yīng)可以任意調(diào)節(jié),，工作要穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)要使維修方便,。
5 特殊低壓鑄造工藝
低壓鑄造對(duì)一些特殊結(jié)構(gòu)或特殊性能要求的鑄件,，難以滿足時(shí)，就在低壓鑄造的基礎(chǔ)上,，發(fā)展出一些特殊低壓鑄造工藝,。
（1）壓差法低壓鑄造
有些鑄件的內(nèi)部質(zhì)量要求高，希望在較高的壓力下結(jié)晶,，但一般低壓鑄造時(shí)的結(jié)晶壓力不能太大,。因而發(fā)展出壓差法低壓鑄造。其工藝過(guò)程是將電阻保溫爐和鑄型全部進(jìn)行密封,，在密封罩內(nèi)通人壓力較大如500kPa的壓縮空氣,，這時(shí)由于鑄型與增鍋內(nèi)部的壓力相等，金屬液不會(huì)上升,，然后金屬液向上補(bǔ)充50kPa壓力,，金屬液就會(huì)上升充填型腔。同時(shí)鑄型內(nèi)的金屬液也在高壓下結(jié)晶凝固,。這種方法使鑄件得到較致密的結(jié)晶組織,，提高了鑄件的機(jī)械性能。據(jù)資料介紹這種工藝與一般鑄造方法相比,，使鑄件強(qiáng)度提高約25％,，延伸率提高約50％。但設(shè)備較龐大，操作麻煩,，只有特殊要求時(shí)才應(yīng)用,。
（2）真空低壓鑄造
對(duì)薄壁或復(fù)雜的大型鑄件，采用前述的低壓鑄造工藝,，也難以滿足時(shí),，采用真空低壓鑄造就容易解決。它的裝置與壓差法低壓鑄造基本相似,。在澆注前先將型腔中的氣體抽出再進(jìn)行澆注,，這時(shí)澆注速度可以提高，不會(huì)產(chǎn)生氧化夾雜和氣孔等缺陷,。
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