2016特种铸造12低压差压铸造.ppt

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1、低压、差压与真空铸造低压、差压与真空铸造低压铸造低压铸造low pressure die-casting1、定义、定义2、工作原理、工作原理3、低压铸造分类、低压铸造分类 4、低压铸造特点、低压铸造特点n n低压铸造低压铸造是液体金属在是液体金属在压力压力作作用下，用下，自下而上自下而上充填型腔以形充填型腔以形成铸件的成形工艺成铸件的成形工艺。0.02-0.06 MPa压铸压力：压铸压力：30-300MPa低压铸造原理低压铸造的低压铸造的组成组成压缩气压缩气坩埚炉坩埚炉铸型铸型熔化黄铜水熔化黄铜水低压铸造工艺原理低压铸造工艺原理主要步骤主要步骤通气充型通气充型加压凝固加压凝固放气开模放气开模低

2、压铸造基本原理低压铸造基本原理：在装有金属液的密封容器（如坩埚）中，通入干燥的压缩空气，作用在保持一定温度的金属液面上，使金属液沿着升液管自下而上地经过浇道进入型腔，待金属液充满型腔后，增大气压，型腔里的金属液在一定的压力作用下凝固成形，然后解除液面上的气体压力，使升液管中未凝固的金属液回落到坩埚中，再开型取件。低压铸造设备低压铸造机低压铸造机主要由主机（机架、保温炉、开合型机构、液压系统）、电气控制系统及电炉控制柜等组成。液面加压控制系统液面加压控制系统：在低压铸造中，正确控制液面加压工艺规范是获得良好铸件的关键，这个控制过程完全由液面加压控制系统来完成。根据不同铸件，液面加压控制系统可以进

3、行手动和自动调节，工作要稳定可靠，抗干扰能力强（泄漏，气流压力波动）。低压铸造装备外型低压铸造装备外型低压铸造特点低压铸造特点 p133-135p133-135浇注浇注压力和速度压力和速度可调，适应各种铸型、合金和可调，适应各种铸型、合金和铸件大小；铸件大小；底注式底注式平稳充型，无飞溅、气体卷入和型壁冲平稳充型，无飞溅、气体卷入和型壁冲刷等弊病，铸件合格率提高；刷等弊病，铸件合格率提高；压力下结晶压力下结晶，组织致密，轮廓清晰，表面光洁，组织致密，轮廓清晰，表面光洁，少切削或零切削，机械性能高，对薄壁件铸造少切削或零切削，机械性能高，对薄壁件铸造尤其有利；尤其有利；节省补缩节省补缩冒口冒口，

4、金属利用率高达，金属利用率高达90-98%；劳动强度低，劳动条件好，容易数控劳动强度低，劳动条件好，容易数控自动化自动化。低压铸造工艺铸型工艺参数的选择铸型种类的选择铸型种类的选择凝固方式的选择凝固方式的选择浇冒系统的选择浇冒系统的选择铸型的排气铸型的排气浇注工艺参数的选择铸型种类的选择低压铸造所用的铸型有金属型、砂型、石墨型、陶瓷型及熔模壳型等。具体选用可参考以下原则：铸件质量、精度要求高，形状一般，生产批量较大的铸件质量、精度要求高，形状一般，生产批量较大的有色合金铸件，可用金属型或石墨型。铸件内腔结构有色合金铸件，可用金属型或石墨型。铸件内腔结构复杂，不能用金属型芯时，可采用砂芯。复杂，

5、不能用金属型芯时，可采用砂芯。铸件精度要求较高，生产批量不大时，可用熔模壳型、铸件精度要求较高，生产批量不大时，可用熔模壳型、石膏型或陶瓷型。石膏型或陶瓷型。大型铸件，粗度要求不高，单件或小批生产，可采用大型铸件，粗度要求不高，单件或小批生产，可采用砂型。砂型。凝固方式的选择凝固方式的选择是铸型工艺参数确定的先导，因为只有在铸件的凝固方式确定之后，诸如浇注系统、分型面、机械加工余量等才能随之确定下来。低压铸造的特点之一，就是浇注系统与铸型下方的升液管直接相连，液态金属自下而上地充填铸型。凝固过程中，升液管中炽热的金属液经由浇注系统向铸件提供补缩，而且由于气体压力作用，补缩作用较强。因而，通常情

6、况下都采用自上而下的定向凝固原则。控制定向凝固的工艺措施选择正确的浇注位置（尽量将铸件厚大部分朝向铸型底部接近浇口的位置，而薄壁部位远离浇口位置）采用不同的加工余量或工艺补贴（对于壁厚较均匀的铸件，铸件的上部和下部可给不同的加工余量或工艺补贴量，使铸件适应自上而下的凝固要求）正确确定内浇道的数量及位置（对于面积较大的厚壁铸件，采用多内浇道，以补缩铸件；对于壁厚较均匀的薄壁铸件（如箱体零件），采用多内浇道，既利于充型，又使铸件水平方向上的温度场均匀易于实现同时或定向凝固）采用冷铁或不同的型壁厚度（在砂型铸造中，在砂型铸造中，对于壁厚较均匀的铸件可用安放上、下不同厚度冷铁的方对于壁厚较均匀的铸件可

7、用安放上、下不同厚度冷铁的方法，促成自上而下的定向凝固。在金属型铸造中，则可通法，促成自上而下的定向凝固。在金属型铸造中，则可通过使金属型的侧模壁厚由上而下逐渐减小的方法达到同样过使金属型的侧模壁厚由上而下逐渐减小的方法达到同样的目的，也可采用使在金属型侧壁工作面上的涂料层厚度的目的，也可采用使在金属型侧壁工作面上的涂料层厚度由上而下递增的方法由上而下递增的方法）采用强制冷却方法（如对具有局部厚大部分的铸件，如对具有局部厚大部分的铸件，可对该部位进行局部冷却，以消除可能产生的缩孔。又如可对该部位进行局部冷却，以消除可能产生的缩孔。又如铝活塞金属型采用分段喷水冷却的方法，当充型完结后，铝活塞金属

8、型采用分段喷水冷却的方法，当充型完结后，立即通水冷却活塞销孔和裙部的金属型，接着通水冷却燃立即通水冷却活塞销孔和裙部的金属型，接着通水冷却燃烧室处的金属型，这样可保证铸件自上而下的定向凝固烧室处的金属型，这样可保证铸件自上而下的定向凝固）采用具有不同热物理性质的材料制作金属型各个部位（发动机曲轴箱后型模总体用铸铁制成，为加发动机曲轴箱后型模总体用铸铁制成，为加强局部冷却，在模具的相应部位镶嵌热导率大的紫铜块强局部冷却，在模具的相应部位镶嵌热导率大的紫铜块）以上措施，在生产实际中常常结保起来运用，这样可以达到更理想的效果。例如低压铸造铝合金汽车发动机缸盖时，为强化定向凝固，获得致密的无缩孔类缺陷

9、的铸件，将金属型的各个部分用热导率不同的材料制作，并采用强制冷却。浇冒系统的选择为充分发挥浇注系统的补缩作用，应保证F升液管F横F内。避免液态金属直接冲击型壁和型芯，防止局部过热。当多内浇道与横浇道相连时，为使各内浇道流量均匀，应根据具体情况设计各内浇道的截面积。对于某些结构复杂的铸件，单用浇道不能满足补缩要求时，要专门设置冒口。如采用明冒口，则浇注过程中无增压阶段，这种工艺称为敞开式低压浇注敞开式低压浇注。适用于砂型低压铸造中、大型铸件。同时还可采用暗冒口的封闭式低压铸造。F升液管:F横:F内=(22.3):(1.51.7):1一般来说近横浇道盲端及近升液管的内浇道面积偏小。一般来说近横浇道

10、盲端及近升液管的内浇道面积偏小。铸型的排气因低压铸造时铸型上部常是密闭的，不易排气。对砂型而言，除采用透气性好的砂型外，还可在砂型顶部扎一定数量的不透小孔排气。在金属型低压铸造中，一般的措施是在分型面上开设三角形或片状缝隙排气槽，在金属型上部或易憋气的地方安装排气塞。目前，金属型的排气槽、排气塞的尺寸还是根据经验确定的。浇注工艺参数的选择低压铸造的浇注过程一般包括升液、充型、结壳、增压、保压结晶、卸压等几个阶段。加在密封坩埚内金属液面上的气体压力的变化过程如图所示。气体压力的大小与金属液的密度、铸件结构、铸型种类有关，是低压铸造过程中最基本的工艺参数，对浇注过程本身及铸件的最终品质（质量）有很

11、大影响。各阶段压力变化的情况各阶段压力变化的情况结壳时间的确定结壳时间的确定增压压力的确定增压压力的确定保压时间的确定保压时间的确定浇注温度及铸型温度的确定浇注温度及铸型温度的确定各阶段压力变化的情况结壳时间的确定对于壁较厚的铸件，采用砂型或金属型干砂芯进行低压铸造时，结壳时间一般为1530s。一般地说，采用金属型时结壳时间较短，而采用砂型时结壳时间则较长；铸件壁厚大，结壳时间长，反之则短；浇注温度高，结壳时间较长，反之则较短。在生产中，用无砂芯的金属浇注薄壁件时，有时可以取消结壳时间。增压压力的确定保压时间的确定差压铸造差压铸造又称“反压铸造”，是液体金属在压差作用下，充填到预先有一定压力的

12、铸型中，进行结晶、凝固而获得铸件的一种工艺方法。差压铸造的工作原理增压法首首先先打打开开阀阀门门G、A、D，使使压压力力为为P0的的干干燥燥压压缩缩空空气气进进入入互互通通的的上上下下压压力力筒筒内内。当当达达到到所所需需的的结结晶晶压压力力P1时时，先先关关闭闭阀阀A，此此时时，上上下下压压力力筒筒内内压压力力平平衡衡，坩坩埚埚内内的的金金属属液液处处于于平平衡衡状态。状态。关关闭闭阀阀D，使使上上下下筒筒隔隔绝绝。打打开开阀阀B，压压缩缩空空气气向向下下压压筒筒充充气气，其其压压力力由由P1增增至至P2，上上下下压压力力筒筒之之间间产产生生一一个个压压力力差差，在在压压力力差差的的作作用用

13、下下，坩坩埚埚内内的的金金属属液液沿沿升升液液管管经经浇浇道道进进入型腔。入型腔。充型结束后，继充型结束后，继续充气升压，达续充气升压，达到较高的保压压到较高的保压压力时，关闭阀门力时，关闭阀门B，并保持一段，并保持一段时间，使铸件在时间，使铸件在较高的压力下结较高的压力下结晶凝固。晶凝固。待铸件完全凝固待铸件完全凝固后，打开阀门后，打开阀门D 和阀门和阀门C，上下，上下压力筒同时放气，压力筒同时放气，升液管中未凝固升液管中未凝固的金属液靠自重的金属液靠自重流回坩埚。流回坩埚。差压铸造的工作原理减压法差压铸造的分类差压铸造按工作时充气压力的大小可分为三类：低压差压铸造：充气压力=8.0MPa。

14、低压铸造设备组成差压铸造工艺特点差压铸造工艺特点可获得最佳充型速度可获得最佳充型速度：铸件尺寸精确和表面粗糙度值低铸件尺寸精确和表面粗糙度值低：铸件组织致密、力学性能高铸件组织致密、力学性能高：可以实现可控气氛浇注可以实现可控气氛浇注：低压铸造虽可调节充型速度，但充型时型腔内空气受热膨胀，给低压铸造虽可调节充型速度，但充型时型腔内空气受热膨胀，给金属的反压力是变动的，较难准确控制充型速度。差压铸造的充型压金属的反压力是变动的，较难准确控制充型速度。差压铸造的充型压力和型腔内的反压力均可随意调节，从而获得最佳充型速度。由于型力和型腔内的反压力均可随意调节，从而获得最佳充型速度。由于型腔内有较高的

15、反压力，不容易引起金属液喷射、飞溅，能平稳充型，腔内有较高的反压力，不容易引起金属液喷射、飞溅，能平稳充型，为铸造合金质量要求高的大型复杂铸件提供了有利条件。为铸造合金质量要求高的大型复杂铸件提供了有利条件。差压铸造时，可调节压差，从而获得轮廓清晰的铸件。这对于薄壁铸差压铸造时，可调节压差，从而获得轮廓清晰的铸件。这对于薄壁铸件成形更为有利。件成形更为有利。差压铸造时，金属在高压下结晶凝固，因而晶粒细小，同时提高补缩差压铸造时，金属在高压下结晶凝固，因而晶粒细小，同时提高补缩能力和抑制金属液中气体的析出，使缩松和针孔大为减少，而且铸件能力和抑制金属液中气体的析出，使缩松和针孔大为减少，而且铸件

16、的壁厚效应小，铸件的力学性能得到提高。的壁厚效应小，铸件的力学性能得到提高。由于合金液和铸型型腔上部气体分压可以控制，如果使有害气体分压由于合金液和铸型型腔上部气体分压可以控制，如果使有害气体分压趋于零，则可生产出有害气体含量非常低的铸件。另外，高压下能提趋于零，则可生产出有害气体含量非常低的铸件。另外，高压下能提高气体的溶解度，如在钢中溶入高气体的溶解度，如在钢中溶入N2，可提高合金强度和耐磨性。，可提高合金强度和耐磨性。应用范围差压铸造可用于砂型、金属型、石膏型、石墨型及壳型，单件、小批及批量生产中，并适用于铝合金、锌合金、镁合金、铜合金、铸铁及铸钢，特别是铝、镁合金。生产的铸件有电机壳、

17、阀门、叶轮、气缸体、轮毂、导弹舱体、增压器蜗轮等。铸件重量1100Kg，国内已能做直径540mm，高890mm以上，壁厚810mm 的大型复杂薄壁整体舱铸件。保加利亚能生产500Kg 含氮合金钢铸件。真空吸铸真空吸铸的特点铸件晶粒细小、组织致密、力学性能提高铸件晶粒细小、组织致密、力学性能提高金属液平稳地进入铸型，减少了铸件的气孔和夹渣等缺陷，金属液平稳地进入铸型，减少了铸件的气孔和夹渣等缺陷，提高了成品率提高了成品率铸件浇注系统少，加工余量小，工艺出品率高铸件浇注系统少，加工余量小，工艺出品率高真空吸铸可显著消除铸件偏析缺陷真空吸铸可显著消除铸件偏析缺陷易于实现机械化，劳动生产率高易于实现机械化，劳动生产率高