第5章低壓鑄造ppt

1、第五章第五章低壓鑄造低壓鑄造低壓鑄造l低壓鑄造概述l低壓鑄造工藝過程l低壓鑄造工藝特點及應(yīng)用l低壓鑄造工藝設(shè)計l低壓鑄造設(shè)備5.1 概述 低壓鑄造是液體金屬在壓力作用下充填型腔，低壓鑄造是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。低，所以叫做低壓鑄造。 低壓鑄造最早由英國人e. f. lake于1910年提出并申請專利。1950年以后由于汽車工業(yè)的發(fā)展，使低壓鑄造工藝和設(shè)備有了一個飛躍。 汽車輪轂汽車輪轂由于質(zhì)量要求高，本身結(jié)構(gòu)又適于低壓鑄造，而且需求量大，因此極大地推動了低壓鑄造技術(shù)的發(fā)展。英國在60年代率

2、先發(fā)展低壓鑄造汽車輪轂，其后美國、日本、西德相繼發(fā)展。 1981年低壓鑄造汽車鑄鋁輪轂市場占有率僅4%，1994年擴(kuò)大到40%，至2000年市場份額則擴(kuò)大到了60%。低壓鑄造的主要特點： 低壓，自下而上，充型平穩(wěn)低壓，自下而上，充型平穩(wěn) 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(jìn)行補(bǔ)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十至幾百兆帕，而低壓鑄造為0.020.06mpa。低壓鑄造工藝原理鑄型型腔澆道密封蓋進(jìn)氣管金屬液升液管坩堝；帶保溫爐 低壓鑄造工藝原理1-坩堝2-升液管3-金屬液4-進(jìn)氣管5-密封蓋6-澆道7-型腔8

3、-鑄型不帶保溫爐 它是向儲有金屬液的坩鍋中通入26n/mm壓力的壓縮空氣或惰性氣體，并作用在液面上，金屬液自下自下而上而上通過升液管壓入鑄型型腔，并保持一定的壓力保持一定的壓力（或適當(dāng)增壓）（或適當(dāng)增壓），直到鑄件凝固為止。然后去除液面壓力，升液管及澆注系統(tǒng)中的未凝固金屬未凝固金屬液又在重力作用下流回坩鍋流回坩鍋。低壓鑄造工藝原理5.2 低壓鑄造工藝5.2.1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(jìn)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）

4、打開鑄型，取出鑄件。低壓鑄造動畫演示2021-10-25低壓鑄造過程： 金屬材料熔煉金屬材料熔煉封閉爐體封閉爐體制備模具制備模具預(yù)熱預(yù)熱模具模具制備復(fù)合型芯制備復(fù)合型芯合模合模低壓澆鑄成型低壓澆鑄成型高壓補(bǔ)縮、保壓高壓補(bǔ)縮、保壓鑄件成型后鑄件成型后放氣放氣結(jié)結(jié)晶凝固晶凝固開型開型取出鑄件取出鑄件清理。清理。 5.2.2低壓鑄造工藝規(guī)范 低壓鑄造的工藝規(guī)范包括充型、增壓、鑄型預(yù)熱充型、增壓、鑄型預(yù)熱溫度、澆注溫度，以及鑄型的涂料溫度、澆注溫度，以及鑄型的涂料等。（1）充型和增壓低壓鑄造的充填完全由坩堝中金屬液面氣體的壓力實現(xiàn)。p=hp氣體壓力；h金屬液上升距離；金屬液重度；阻力系數(shù)。升液壓力升液

5、壓力當(dāng)金屬液面上升到澆口附近所需要的當(dāng)金屬液面上升到澆口附近所需要的壓力。壓力。升液壓力反映了金屬液在升液管內(nèi)的上升速度。上升速度應(yīng)盡可能緩慢盡可能緩慢：有利于型腔排氣防止金屬液噴濺（2）充型壓力和充型速度充型壓力充型壓力是指使金屬液充型上升到鑄型頂部是指使金屬液充型上升到鑄型頂部所需的壓力。所需的壓力。在充型階段，金屬液面的上升壓速度就是充型速度。充型速度高于最小值，防止冷隔和欠鑄不能過快，紊流卷氣沖擊鑄型（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，最后結(jié)晶壓力越大，補(bǔ)縮效果越好，最后獲得的

6、鑄件組織也愈致密。獲得的鑄件組織也愈致密。但通過結(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。結(jié)晶壓力的通常取值范圍在（結(jié)晶壓力的通常取值范圍在（0.10.25mpa）（4）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持一段時間，直到鑄件完全凝固所需要的時間叫保保壓時間壓時間。保壓時間不夠：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“放空放空”報廢。保壓時間過長：保壓時間過長：澆口殘留過長，降低工藝收得率工藝收得率，造成澆口“凍結(jié)凍結(jié)”，鑄件出型困難。（5）鑄型溫

7、度及澆注溫度低壓鑄造可采用各種鑄型，低壓鑄造可采用各種鑄型，對非金屬型非金屬型的工作溫度一般都為室溫室溫，無特殊要求，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在200250 ，澆注薄壁復(fù)雜件時，可高達(dá)300350 。實踐證明，在實踐證明，在保證鑄件成型的前提下，鑄型溫度愈低愈好。保證鑄件成型的前提下，鑄型溫度愈低愈好。 澆注溫度一般比重力鑄造低澆注溫度一般比重力鑄造低10102020； （6）鑄型涂料采用金屬型低壓鑄造時需涂刷涂料，目的提高鑄型壽命。 5.2.3 低壓鑄造具體的充型工藝上端敞開的有明冒口的鑄型低壓充型工藝的壓力曲線5.2.3 低壓鑄造具體

8、的充型工藝低壓充型工藝的壓力曲線濕砂型、薄壁復(fù)雜金屬型件5.2.3 低壓鑄造具體的充型工藝低壓充型工藝的壓力曲線厚壁砂型件緩慢增壓結(jié)晶5.2.3 低壓鑄造具體的充型工藝低壓充型工藝的壓力曲線金屬型、石墨型急速增壓結(jié)晶工藝，改善補(bǔ)縮效果5.3 低壓鑄造的特點 1 1、提高了、提高了鑄型壽命和鑄件質(zhì)量鑄型壽命和鑄件質(zhì)量 低壓鑄造既克服了重力鑄造流動性差、鑄件成形不良和易形成縮孔及縮松的缺點；又克服了壓力鑄造填充速度過快，對鑄型型腔的沖刷作用大，使鑄型壽命降低和易在鑄件上產(chǎn)生氣孔的缺點。 2 2、澆注和、澆注和凝固壓力可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，凝固壓力可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，由于填充壓力適當(dāng)，可由于填充壓力適

9、當(dāng)，可適用于各種鑄型適用于各種鑄型（金（金屬型、砂型等）。屬型、砂型等）。 3 3、有較好的補(bǔ)縮作用、有較好的補(bǔ)縮作用由于在壓力作用下充型，冷凝、能對澆口起由于在壓力作用下充型，冷凝、能對澆口起補(bǔ)縮作用；且能補(bǔ)縮作用；且能實現(xiàn)自上而下的順序凝固實現(xiàn)自上而下的順序凝固，鑄件組織致密，機(jī)械性能好。鑄件組織致密，機(jī)械性能好。低壓鑄造時鑄件的凝固過程低壓鑄造時鑄件的凝固過程 4 4、多采用金屬鑄型，生產(chǎn)效率高、多采用金屬鑄型，生產(chǎn)效率高 進(jìn)行低壓鑄造需解決坩鍋以及坩鍋與鑄型間坩鍋以及坩鍋與鑄型間的密封的密封問題。 當(dāng)采用砂型時，鑄型安裝比較麻煩，生產(chǎn)效率低，應(yīng)用較少；采用金屬鑄型則生產(chǎn)效率高，應(yīng)用較廣

10、。低壓鑄造的鑄件精度和表面質(zhì)量取決于所用鑄型的種類。 5 5、低壓鑄造設(shè)備簡單，投資少、低壓鑄造設(shè)備簡單，投資少, ,易于實現(xiàn)易于實現(xiàn)。低壓鑄造主要缺點： 升液管壽命短，升液管壽命短，且在保溫過程中金屬液金屬液易氧化和產(chǎn)生夾渣。易氧化和產(chǎn)生夾渣。 進(jìn)行低壓鑄造需解決坩鍋以及坩鍋與鑄坩鍋以及坩鍋與鑄型間的密封型間的密封問題。1-坩堝2-升液管3-金屬液4-進(jìn)氣管5-密封蓋6-澆道7-型腔8-鑄型不帶保溫爐 5.4 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鋁合金和鎂合金鑄件合金鑄件，如氣缸體、缸蓋、曲軸箱和高速內(nèi)燃機(jī)的氣缸體、缸蓋、曲軸箱和高速內(nèi)燃機(jī)的鋁活塞鋁活塞等薄壁件薄壁件

11、。 力學(xué)性能鑄造方法抗拉強(qiáng)度b(mpa)斷后伸長率(%) 布氏硬度hbs備注 鑄態(tài)熱處理 鑄態(tài)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 120125 幾種鑄造方法鑄件的力學(xué)性能比較5.5 低壓鑄造的工藝設(shè)計5.5.15.5.1低壓鑄造

12、所用的鑄型低壓鑄造所用的鑄型1 1、金屬型、金屬型 金屬型多用于大批、大量生產(chǎn)的有色金屬鑄件。2 2、非金屬型、非金屬型 非金屬鑄型多用于單件小批量生產(chǎn)，如砂型，石墨砂型，石墨型，型，石膏型石膏型，陶瓷型和熔模型殼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砂型。但低壓鑄造用砂型的造型材料的透氣性和強(qiáng)度透氣性和強(qiáng)度應(yīng)比重力澆注時高，型腔中的氣體，全靠排氣道和砂?？紫杜懦觥?選用鑄型參考原則：（1 1）鑄件精度或質(zhì)量要求較高，形狀一般、生產(chǎn)）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，可選用批量較大的有色金屬鑄件，可選用金屬型金屬型。（2 2）鑄件內(nèi)腔復(fù)雜，不

13、能用金屬芯時，可用）鑄件內(nèi)腔復(fù)雜，不能用金屬芯時，可用砂芯砂芯，外部用外部用金屬型金屬型。（3 3）精度要求不高的大、中型鑄件，在單件或?。┚纫蟛桓叩拇?、中型鑄件，在單件或小批量生產(chǎn)時，可采用批量生產(chǎn)時，可采用砂型砂型。（4 4）鑄件精度要求較高、成批生產(chǎn)時可用）鑄件精度要求較高、成批生產(chǎn)時可用殼型殼型。（5 5）精度要求較高的大、中型鑄件適宜用）精度要求較高的大、中型鑄件適宜用陶瓷型陶瓷型。（6 6）鑄件形狀復(fù)雜、精度要求高的中小件）鑄件形狀復(fù)雜、精度要求高的中小件適宜采用適宜采用熔模型殼熔模型殼。（7 7）對特殊要求的單件、小批生產(chǎn)的鑄件）對特殊要求的單件、小批生產(chǎn)的鑄件可采用可采用石

14、膏型石膏型、石墨型石墨型等。等。5.5.25.5.2低壓鑄造工藝設(shè)計原則低壓鑄造工藝設(shè)計原則鑄件遠(yuǎn)離澆口的部位先凝固，讓澆口最后凝固，鑄件遠(yuǎn)離澆口的部位先凝固，讓澆口最后凝固，使鑄件在凝固過程中通過澆口得到補(bǔ)縮，實現(xiàn)順序凝順序凝固固。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(yuǎn)離澆口；澆口設(shè)在鑄件的厚壁部位，而使薄壁部位遠(yuǎn)離澆口；用加工余量調(diào)整鑄件壁厚，以調(diào)節(jié)鑄件的方向性凝固；用加工余量調(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。改變鑄件的冷卻條件。（1 1）澆口設(shè)在鑄件的厚壁部位，而使薄壁部位遠(yuǎn)離）澆口設(shè)在鑄件的厚壁部位，而使薄壁部位遠(yuǎn)離澆口澆口（2 2）對壁厚比較均

15、勻的鑄件，可通過上、下不同）對壁厚比較均勻的鑄件，可通過上、下不同的加工余量，使的加工余量，使鑄件毛坯壁厚上薄下厚，鑄件毛坯壁厚上薄下厚，以利于以利于順序凝固。順序凝固。用砂型時可上、下采用不同厚度的冷鐵；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，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。以保證鑄件得到順序凝固。 （3）對壁厚差很大的特殊結(jié)構(gòu)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)或通水強(qiáng)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

16、涂料或改變涂料層厚度來控制鑄件的冷卻速度。 5.5.35.5.3低壓鑄造澆注系統(tǒng)設(shè)計低壓鑄造澆注系統(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。澆注方式澆注方式 低壓鑄造多采用底注式底注式澆注系統(tǒng)。為達(dá)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。如對于箱體類鑄件如汽缸蓋鑄件，采用升液管（直澆道）、橫澆道和5個內(nèi)澆道。材質(zhì)：材質(zhì)：zal104zal104鑄件重量：鑄件重量：10.5kg10.5kg外形尺寸：外形尺寸：495

17、mm495mm155m155mmm100mm100mm壁厚：壁厚：5mm5mm耐壓：耐壓：0.6mpa0.6mpa 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)鑄件直徑大于對于筒體鑄件，當(dāng)鑄件直徑大于400mm400mm就可采就可采用用2 2個升液管。個升液管。 對于易氧化的金屬應(yīng)采用開放式開放式澆注系統(tǒng)。 對不易氧化的金屬常采用封閉式封閉式澆注系統(tǒng)。 內(nèi)澆道具體尺寸可采用熱節(jié)圓法、模數(shù)法、經(jīng)驗法熱節(jié)圓法、模數(shù)法、經(jīng)驗法等計算方法加以確定，再在生產(chǎn)中試模、修正。 對于使用單個內(nèi)澆道的鑄件一般采用： f f升液管出口升液管出口:f:f橫橫:f:f內(nèi)內(nèi) = =（2 22.32.3）: :（

18、1.51.51.71.7）:1:1冒口設(shè)計冒口設(shè)計 一般情況下多采用暗冒口暗冒口，只有特殊需要時才采用明冒口。鑄型的排氣鑄型的排氣低壓鑄造尤其是金屬型透氣性很差。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 “反壓力反壓力”。具有一定壓力的氣體，或進(jìn)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)在分型面上開分型面上開設(shè)排氣溝槽設(shè)排氣溝槽，尤其在距離金屬入口最遠(yuǎn)處、型腔深凹部距離金屬入口最遠(yuǎn)處、型腔深凹部位的位的“死角死角”及型腔最高部位上，必須采取

19、有效的排氣及型腔最高部位上，必須采取有效的排氣措施（如設(shè)措施（如設(shè)排氣孔排氣孔或或通氣塞通氣塞）。5.6 低壓鑄造設(shè)備低壓鑄造設(shè)備主要由： 保溫爐及密封坩堝系統(tǒng)保溫爐及密封坩堝系統(tǒng) 三部分 機(jī)架及鑄型開合機(jī)構(gòu)機(jī)架及鑄型開合機(jī)構(gòu) 液面加壓控制系統(tǒng)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(jī)頂鑄式低壓鑄造機(jī) 側(cè)鑄式低壓鑄造機(jī)側(cè)鑄式低壓鑄造機(jī)頂鑄式低壓鑄造機(jī) 鑄型置于保溫爐的頂部，一臺爐只能安放一副鑄一臺爐只能安放一副鑄型型，是目前用得較廣的機(jī)型。 結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但生產(chǎn)效率低，鑄件冷但生產(chǎn)效率低，鑄件冷卻緩慢，凝固時間長，卻緩慢，凝固時間長，熱應(yīng)力嚴(yán)重；熱應(yīng)力嚴(yán)重； 側(cè)鑄式低壓鑄造機(jī) 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或多副鑄型交替作業(yè)，也可同時作業(yè)。 生產(chǎn)效率高，裝料、生產(chǎn)效率高，裝料、撇渣和處理金屬液都撇渣和處理金屬液都方便，同時鑄型受熱方便