1、2022/10/126 低壓鑄造2022/10/12目 錄6.1 概述 （低壓鑄造基本概念及工作原理）6.2 低壓鑄造工藝過程6.3 低壓鑄造的工藝特點及應(yīng)用6.4 低壓鑄造的工藝設(shè)計6.5 低壓鑄造設(shè)備2022/10/126.1 概述 反重力鑄造。 低壓鑄造是介于壓力鑄造和重力鑄造之間的一種鑄造方法。是在液體金屬在壓力作用下，自下而上充填型腔以形成鑄件的成形工藝。2022/10/12 1）液態(tài)金屬在壓力作用下由下而上地充滿型腔，并在外力的作用下結(jié)晶凝固，進行補縮； 2）低壓鑄造的充型過程即與重力鑄造不同，又與壓力鑄造有區(qū)別（壓力鑄造為高速高壓幾千幾萬千牛/米2，而低壓鑄造為2060千牛/米2

2、 。2022/10/12低壓鑄造工藝原理鑄型型腔澆道密封蓋進氣管金屬液升液管坩堝；a) 帶保溫爐 2022/10/12低壓鑄造工藝原理示意圖b1-坩堝2-升液管3-金屬液4-進氣管5-密封蓋6-澆道7-型腔8-鑄型b) 不帶保溫爐 2022/10/12低壓鑄造的動畫演示2022/10/126.2 低壓鑄造工藝1、低壓鑄造工藝過程 1）將金屬、升液管和鑄型裝配好，蓋好密封蓋。 2）向密封金屬液的坩堝中，通入干燥的壓縮空氣，使金屬液在壓力作用下，自下而上地通過升液管而進入鑄型，并在壓力下凝固。 3）解除壓力，使升液管和澆注系統(tǒng)中未凝固的金屬液流回坩堝。 4）打開鑄型，取出鑄件。2022/10/12

3、 低壓鑄造工藝過程： 合型 升液 充型 增壓凝固 卸壓冷卻 開型 2022/10/122、低壓鑄造的工藝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，同時也可使金屬液在進入澆口時不致產(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。2022/10/12 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行，這時的壓力叫結(jié)晶壓力。結(jié)晶壓力越大，補縮效果越好，最后獲得的鑄件組織也愈致密。但通過

4、結(jié)晶增大壓力來提高鑄件質(zhì)量，不是任何情況下都能采用的。2022/10/124）保壓時間型腔壓力增至結(jié)晶壓力后，并在結(jié)晶壓力下保持一段時間，直到鑄件完全凝固所需要的時間叫保壓時間。如果保壓時間不夠，鑄件未完全凝固就卸壓，型腔中的金屬液將會全部或部分流回流，造成鑄件“放空”報廢：如果保壓時間過久，則澆口殘留過長，這不僅降低工藝收得率，而且還會造成澆口“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間。2022/10/125）鑄型溫度及澆注溫度低壓鑄造可采用各種鑄型，對非金屬型的工作溫度一般都為室溫，先特殊要求，而對金屬型的工作溫度就有一定的要求。如低壓鑄造鋁合金時，金屬型的工作溫度一般控制

5、在200250 ，澆注薄壁復(fù)雜件時，可高達300350 。實踐證明，在保證鑄件成型的前提下，愈低愈好。 澆注溫度一般比重力鑄造低1020； 2022/10/126）涂料 金屬型低壓鑄造時，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)來決定。2022/10/126.3 低壓鑄造的特點及應(yīng)用1、低壓鑄造獨特的優(yōu)點： 1）澆注壓力和速度可調(diào)，適應(yīng)各種鑄型、合金和鑄件大??； 2）液態(tài)金屬充型平穩(wěn)，夾雜缺陷減少；-底注式平穩(wěn)充型，無飛濺、氣體卷入和型壁沖刷等弊病，鑄件合格率提高； 3）型腔內(nèi)液流與氣流方向一致，減少了產(chǎn)生氣孔的可能性；2022/10/12 4）

6、鑄件成型性好。金屬液在外力作用下強迫流動，提高了金屬的充填能力，有利于形成輪廓清晰，表面光潔的鑄件，少切削或零切削，對薄壁件鑄造尤其有利； 5）壓力下結(jié)晶，鑄件組織致密，機械性能高； 6）金屬收得率高（8098），節(jié)省補縮冒口，金屬利用率高達90-98%； 7）勞動強度低，勞動條件好，容易數(shù)控自動化。2022/10/12低壓鑄造的工藝特點有利于創(chuàng)造鑄件順序凝固的條件低壓鑄造時鑄件的凝固過程2022/10/12澆口設(shè)在鑄件的壁厚部位2022/10/122022/10/122022/10/122、主要缺點： 升液管壽命短，且在保溫過程中金屬液易氧化和產(chǎn)生夾渣。與壓力鑄造相比： 1）質(zhì)量不低于壓力鑄

7、造； 2）設(shè)備簡單，投資少，生產(chǎn)成本低； 3）可制作大型零部件；2022/10/12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。其工藝過程是將電阻保溫爐和鑄型全部進行密封，在密封罩內(nèi)通人壓力較大如500kPa的壓縮空氣，這時由于鑄型與坩堝內(nèi)部的壓力相等，金屬液不會上升，然后金屬液向上補充50kPa壓力，金屬液就會上升充填型腔。同時鑄型內(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，使鑄件強度提高約25，延伸率提高約

8、50。但設(shè)備較龐大，操作麻煩，只有特殊要求時才應(yīng)用。2022/10/12（2）真空低壓鑄造 對薄壁或復(fù)雜的大型鑄件，采用前述的低壓鑄造工藝，也難以滿足時，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行澆注，這時澆注速度可以提高，不會產(chǎn)生氧化夾雜和氣孔等缺陷。2022/10/123、低壓鑄造的應(yīng)用 低壓鑄造主要用來鑄造一些質(zhì)量要求高的鋁合金和鎂合金鑄件，如氣缸體、缸蓋、曲軸箱和高速內(nèi)燃機的鋁活塞等薄壁件。2022/10/12 幾種鑄造方法鑄件的力學(xué)性能比較 力學(xué)性能鑄造方法抗拉強度b(Mpa)斷后伸長率(%) 布氏硬度HBS備注 鑄態(tài)熱處理 鑄態(tài)

9、熱處理 鑄態(tài)熱處理鋁合金金屬型鑄造140180170230 708095 115 金屬型 低壓鑄造170210240320 7585 100120 銅泵體 砂型鑄造 300 15 90 砂型鑄造 低壓鑄造345374 18.548.7 84100 鋁殼體 砂型鑄造 350360 13 7080合金為ZAlMg10 砂型鑄造 低壓鑄造 390395 2124 98 金屬型 低壓鑄造 440450 1722 1201252022/10/122022/10/122022/10/122022/10/126.4 低壓鑄造的工藝設(shè)計6.4.1低壓鑄造所用的鑄型1、金屬型 金屬型多用于大批、大量生產(chǎn)的有色金

10、屬鑄件。2、非金屬型 非金屬鑄型多用于單件小批量生產(chǎn)，如砂型，石墨型，石膏型，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度應(yīng)比重力澆注時高，型腔中的氣體，全靠排氣道和砂粒孔隙排出。2022/10/12 具體選用可參考以下原則：（1）鑄件精度或質(zhì)量要求較高，形狀一般、生產(chǎn)批量較大的有色金屬鑄件，可選用金屬型。（2）鑄件內(nèi)腔復(fù)雜，不能用金屬芯時，可用砂芯，外部用金屬型。（3）精度要求不高的大、中型鑄件，在單件或小批量生產(chǎn)時，可采用砂型。（4）鑄件精度要求較高、成批生產(chǎn)時可用殼型。2022/10/12（5）精度要求較高的大、中型鑄件適宜用陶

11、瓷型。（6）鑄件形狀復(fù)雜、精度要求高的中小件適宜采用熔模型殼。（7）對特殊要求的單件、小批生產(chǎn)的鑄件可采用石膏型、石墨型等。2022/10/126.4.2 低壓鑄造工藝設(shè)計為充分利用低壓鑄造時液體金屬在壓力作用下自下而上地補縮鑄件，在進行工藝設(shè)計時，應(yīng)考慮使鑄件遠離澆口的部位先凝固，讓澆口最后凝固，使鑄件在凝固過程中通過澆口得到補縮，實現(xiàn)順序凝固。常采用下述措施：澆口設(shè)在鑄件的厚壁部位，而使薄壁部位遠離澆口；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；改變鑄件的冷卻條件。 對于壁厚差大的鑄件，用上述一般措施又難于得到顧序凝固的條件時，可采用一些特殊的辦法，如在鑄件厚壁處進行局部冷卻，以實現(xiàn)

12、順序凝固。2022/10/121、鑄件在鑄型中的位置 低壓鑄造除遵循重力鑄造時鑄件在鑄型中位置的選擇原則外，還應(yīng)充分考慮低壓鑄造的特點。 （1）首先應(yīng)創(chuàng)造鑄件順序凝固的條件。對于壁厚不均勻的鑄件，厚大部位必須置于鑄型底部，由澆注系統(tǒng)對厚大部位進行補縮。2022/10/12活塞鑄件在鑄型中的位置低壓鑄造重力鑄造2022/10/12 （2）對一些壁厚比較均勻的鑄件，可以給鑄件上下不同大小的加工余量，造成鑄件自下而上的厚薄差別，適應(yīng)自上而下順序凝固的要求；也可以采用安放上下不同厚度冷鐵的方法，使鑄件毛坯適應(yīng)自上而下順序凝固的要求。THANK YOUSUCCESS2022/10/1236可編輯2022

13、/10/125、澆冒口系統(tǒng)設(shè)計 1）鑄件按順序凝固原則凝固 為充分發(fā)揮低壓鑄造工藝的優(yōu)勢，獲得組織致密的鑄件，應(yīng)保證鑄件按“自上而下”的順序凝固，即離澆道最遠處先凝固，離澆道近處后凝固，澆道最后凝固。 2022/10/12 低壓鑄造鑄件凝固過程2022/10/12 為保證鑄件得到順序凝固，在工藝設(shè)計時需采取下列措施： 應(yīng)盡量使鑄件厚處接近澆道，薄處遠離澆道。 對壁厚比較均勻的鑄件，可通過上、下不同的加工余量，使鑄件毛坯壁厚上薄下厚，以利于順序凝固。用砂型時可上、下采用不同厚度的冷鐵；用金屬型時可將金屬型壁厚上、下做得不一樣， 以保證鑄件得到順序凝固。2022/10/12 對壁厚差很大的特殊結(jié)構(gòu)

14、鑄件，往往需采用特殊的方法： 、對鑄件很厚處，可在低壓鑄型對應(yīng)部分局部鑲銅，并吹風(fēng)強制冷卻； 、對復(fù)雜的缸蓋，在總體上采用水冷，局部用空氣冷卻； 、對復(fù)雜鑄件不同部位也可采用不同導(dǎo)熱系數(shù)的涂料或改變涂料層厚度來控制鑄件的冷卻速度。 2022/10/12 2）澆注系統(tǒng)設(shè)計 低壓鑄造澆注系統(tǒng)應(yīng)滿足順序凝固的要求，還應(yīng)保證金屬液流動平穩(wěn)，除渣效果好，并能提高生產(chǎn)效率，節(jié)約金屬液，澆注便于清除澆冒口。 澆注方式 低壓鑄造多采用底注式澆注系統(tǒng)。為達到順序凝固，一般鑄件薄壁部位朝上，厚壁部位朝下，內(nèi)澆道開設(shè)在鑄件的厚壁部位。 內(nèi)澆道 對較大的、有多處熱節(jié)的鑄件，可采用多個內(nèi)澆道。對于箱體類鑄件如汽缸蓋鑄件

15、，采用升液管（直澆道）、橫澆道和5個內(nèi)澆道。2022/10/12 汽缸蓋示意圖 材質(zhì)：ZAl104鑄件重量：10.5kg外形尺寸：495mm155mm100mm壁厚：5mm耐壓：0.6Mpa2022/10/12 薄壁筒體鑄件雙升液管澆注系統(tǒng)示意圖 對于筒體鑄件，當(dāng)鑄件直徑大于400mm就可采用2個升液管。2022/10/12 內(nèi)澆道具體尺寸可采用熱節(jié)圓法、模數(shù)法、經(jīng)驗法等計算方法加以確定，然后用下式核算、開模具，再在生產(chǎn)中試模、修正： F內(nèi)=G/t （1） t=h/升2022/10/12 當(dāng)15cm/s時，可實現(xiàn)金屬液平穩(wěn)充型； t-充型時間（s）； h-型腔高度； 升-升液速度，一般升=16

16、cm/s，復(fù) 雜薄壁件取上限。2022/10/12 橫澆道及升液管設(shè)計 升液管相當(dāng)于直澆道。 對于易氧化的金屬應(yīng)采用開放式澆注系統(tǒng)。 對不易氧化的金屬常采用封閉式澆注系統(tǒng)。2022/10/12 對于使用單個內(nèi)澆道的鑄件一般采用： F升液管出口:F橫:F內(nèi) =（22.3）:（1.51.7）:1 （2） 2022/10/12冒口設(shè)計 低壓鑄造時，金屬液在壓力下凝固，具有較好的補縮能力，一般可不設(shè)冒口。 但對于某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件，澆注系統(tǒng)還不能滿足鑄件補縮的要求，一般情況下多采用暗冒口，只有特殊需要時才采用明冒口。2022/10/12 潛水泵鋁合金殼體砂型低壓鑄造暗冒口2022/10/12鑄型的排氣

17、 實踐證明，影響鑄件質(zhì)量的最重要因素是鑄型的設(shè)計，而大多數(shù)質(zhì)量問題都是由于通氣不良引起的。低壓鑄造用的鑄型，不象重力鑄造鑄型有冒口或出氣冒口等良好的排氣條件，尤其是采用金屬型低壓鑄造時，型腔是封閉的，透氣性差。2022/10/12 金屬液充填時，型腔中的氣體如果不能迅速排出，就會成為阻礙金屬液繼續(xù)充填的 “反壓力”。具有一定壓力的氣體，或進入金屬液內(nèi)部，或阻礙金屬液順利充滿型腔，造成鑄件產(chǎn)生氣孔、冷隔或輪廓不清晰等缺陷。 對于薄壁復(fù)雜鑄件，排氣問題更為重要。因此，為了順利排除氣體，除了配合部分的間隙外，應(yīng)在分型面上開設(shè)排氣溝槽，尤其在距離金屬入口最遠處、型腔深凹部位的“死角”及型腔最高部位上，

18、必須采取有效的排氣措施（如設(shè)排氣孔或通氣塞）。2022/10/126.5 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，鑄型開合系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)三部分組成。 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。 2）鑄型開合系統(tǒng) 鎖緊與開合方式 2022/10/123）供氣系統(tǒng) 低壓鑄造中，正確控制對鑄型的充型和增壓是獲得良好鑄件的關(guān)鍵，這個控制完全由供氣系統(tǒng)來實現(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。2022/10/12低壓鑄造機2022/10/122

19、022/10/12 低壓鑄造設(shè)備主要由： 保溫爐及密封坩堝系統(tǒng) 三部分組成 機架及鑄型開合機構(gòu) 液面加壓控制系統(tǒng)按鑄型與保溫爐的連接方式，可分為下列兩種類型： 頂鑄式低壓鑄造機 側(cè)鑄式低壓鑄造機2022/10/12頂鑄式低壓鑄造機2022/10/12頂鑄式低壓鑄造機 鑄型置于保溫爐的頂部，一臺爐只能安放一副鑄型，是目前用得較廣的機型。 特點： 結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但生產(chǎn)效率低，鑄件冷卻緩慢，凝固時間長，熱應(yīng)力嚴(yán)重； 下型不能設(shè)頂桿裝置，只能由上型帶出鑄件。2022/10/12側(cè)鑄式低壓鑄造機2022/10/12側(cè)鑄式低壓鑄造機 鑄型置于保溫爐的側(cè)面，鑄型和保溫爐由升液管連接。一臺保溫爐可供兩副鑄型交替作業(yè)，也可同時作業(yè)。 特點： 生產(chǎn)效率高，裝料、撇渣和處理金屬液都方便，同時鑄型受熱條件得到改善，熱能耗量小。2022/10/122022/10/12 低壓鑄造設(shè)備總體示意圖 2022/10/12保溫爐及密封坩堝系統(tǒng)1、保溫爐 電阻保溫爐在低壓鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍。 其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。 電阻保溫爐適用于鋁、鎂合金。 工頻和中頻感應(yīng)爐耗電省、熔化率高，適用于鋁、鎂、銅合金及鑄鐵和鑄鋼熔煉、保溫，越來越受到重視。2022/10/12鑄型開合機構(gòu)鑄型開合機構(gòu)有 手動 機械傳動 氣動傳動 液壓傳動202