低压铸造课件.ppt
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1、2023/1/46 低压铸造2023/1/42023/1/4目目 录录6.1 概述 (低压铸造基本概念及工作原理)6.2 低压铸造工艺过程6.3 低压铸造的工艺特点及应用6.4 低压铸造的工艺设计6.5 低压铸造设备2023/1/42023/1/46.16.1 概述概述 反重力铸造。反重力铸造。低压铸造是介于压力铸造和重力铸造之间的一种铸造方法。是在液体金属在压力作用下,自下而上充填型腔以形成铸件的成形工艺。2023/1/42023/1/4 1)液态金属在压力作用下由下而上地充满型腔,并在外力的作用下结晶凝固,进行补缩;2)低压铸造的充型过程即与重力铸造不同,又与压力铸造有区别(压力铸造为高速
2、高压几千几万千牛/米2,而低压铸造为2060千牛/米2。2023/1/42023/1/4低压铸造工艺原理铸型型腔浇道密封盖进气管金属液升液管坩埚;a)带保温炉2023/1/42023/1/4低压铸造工艺原理示意图b1-坩埚2-升液管3-金属液4-进气管5-密封盖6-浇道7-型腔8-铸型b)不带保温炉2023/1/42023/1/4低压铸造的动画演示2023/1/42023/1/46.2 低压铸造工艺1 1、低压铸造工艺过程、低压铸造工艺过程 1)将金属、升液管和铸型装配好,盖好密封盖。2)向密封金属液的坩埚中,通入干燥的压缩空气,使金属液在压力作用下,自下而上地通过升液管而进入铸型,并在压力下
3、凝固。3)解除压力,使升液管和浇注系统中未凝固的金属液流回坩埚。4)打开铸型,取出铸件。2023/1/42023/1/4 低压铸造工艺过程:低压铸造工艺过程:合型合型 升液升液 充型充型 增压凝固增压凝固 卸压冷却卸压冷却 开型开型 2023/1/42023/1/42、低压铸造的工艺1 1)充型和增压)充型和增压升液压力是指当金属液面上升到浇口,附所需要的升液压力是指当金属液面上升到浇口,附所需要的压力。金属液在升液管内的上升速度应尽可能缓慢,以压力。金属液在升液管内的上升速度应尽可能缓慢,以便有利于型腔内气体的排出,同时也可使金属液在进入便有利于型腔内气体的排出,同时也可使金属液在进入浇口时
4、不致产生喷溅。浇口时不致产生喷溅。2 2)充型压力和充型速度)充型压力和充型速度充型压力充型压力PaPa是指使金属液充型上升到铸型顶部所需是指使金属液充型上升到铸型顶部所需的压力。在充型阶段,金属液面上的升压速度就是充型的压力。在充型阶段,金属液面上的升压速度就是充型速度。速度。2023/1/42023/1/43)增压和增压速度 金属液充满型腔后,再继续增压,使铸件的结晶凝固在一定大小的压力作用下进行,这时的压力叫结晶压力。结晶压力越大,补缩效果越好,最后获得的铸件组织也愈致密。但通过结晶增大压力来提高铸件质量,不是任何情况下都能采用的。2023/1/42023/1/44)保压时间型腔压力增至
5、结晶压力后,并在结晶压力下保持一段时间,直到铸件完全凝固所需要的时间叫保压时间。如果保压时间不够,铸件未完全凝固就卸压,型腔中的金属液将会全部或部分流回流,造成铸件“放空放空”报废:如果保压时间过久,则浇口残留过长,这不仅降低工艺收得率工艺收得率,而且还会造成浇口“冻结冻结”,使铸件出型困难,故生产中必须选择一适宜的保压时间。2023/1/42023/1/45)铸型温度及浇注温度低压铸造可采用各种铸型,对非金属型的工作低压铸造可采用各种铸型,对非金属型的工作温度一般都为室温,先特殊要求,而对金属型的工温度一般都为室温,先特殊要求,而对金属型的工作温度就有一定的要求。如低压铸造铝合金时,金作温度
6、就有一定的要求。如低压铸造铝合金时,金属型的工作温度一般控制在属型的工作温度一般控制在200200250 250 ,浇注薄,浇注薄壁复杂件时,可高达壁复杂件时,可高达300300350 350 。实践证明,在。实践证明,在保证铸件成型的前提下,愈低愈好。保证铸件成型的前提下,愈低愈好。浇注温度一般比重力铸造低1020;2023/1/42023/1/46)涂料 金属型低压铸造时,为了提高其寿命及铸件质量,必须刷涂料;涂料应均匀,涂料厚度要根据铸件表面光洁度及铸件结构来决定。2023/1/42023/1/46.3 低压铸造的特点及应用1、低压铸造独特的优点:1 1)浇注压力和速度可调,适应各种铸型
7、、,适应各种铸型、合金和铸件大小;合金和铸件大小;2 2)液态金属充型平稳,夹杂缺陷减少;-底注式平稳充型,无飞溅、气体卷入和型壁冲底注式平稳充型,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;3 3)型腔内液流与气流方向一致,减减少少了了产产生气孔的可能性;生气孔的可能性;2023/1/42023/1/4 4 4)铸件成型性好。金属液在外力作用下强迫流动,提高了金属的充填能力,有利于形成轮廓清晰,表面光洁的铸件,少切削或零切削,对薄壁件铸造尤其有利;5 5)压力下结晶,铸件组织致密,机械性能高;6 6)金金属属收收得得率率高高(80809898),节节省省补缩冒
8、口,金属利用率高达补缩冒口,金属利用率高达90-98%90-98%;7 7)劳劳动动强强度度低低,劳劳动动条条件件好好,容容易易数数控控自动化。自动化。2023/1/42023/1/4低压铸造的工艺特点低压铸造的工艺特点有利于创造铸件顺序凝固的条件低压铸造时铸件的凝固过程低压铸造时铸件的凝固过程2023/1/42023/1/4浇口设在铸件的壁厚部位浇口设在铸件的壁厚部位2023/1/42023/1/42023/1/42023/1/42023/1/42023/1/42、主要缺点:升液管寿命短,且在保温过程中升液管寿命短,且在保温过程中金属液易氧化和产生夹渣。与压力铸造相比:1 1)质量不低于压力
9、铸造;)质量不低于压力铸造;2 2)设备简单,投资少,生产成本低;)设备简单,投资少,生产成本低;3 3)可制作大型零部件;)可制作大型零部件;2023/1/42023/1/4特殊低压铸造工艺(1 1)压差法低压铸造)压差法低压铸造有些铸件的内部质量要求高,希望在较高的压力下结晶,但一般低压铸造时的结晶压力不能太大。因而发展出压差法低压铸造压差法低压铸造。其工艺过程是将电阻保温炉和铸型全部进行密封,在密封罩内通人压力较大如500kPa的压缩空气,这时由于铸型与坩埚内部的压力相等,金属液不会上升,然后金属液向上补充50kPa压力,金属液就会上升充填型腔。同时铸型内的金属液也在高压下结晶凝固。这种
10、方法使铸件得到较致密的结晶组织,提高了铸件的机械性能。据资料介绍这种工艺与一般铸造方法相比,使铸件强度提高约25,延伸率提高约50。但设备较庞大,操作麻烦,只有特殊要求时才应用。2023/1/42023/1/4(2)真空低压铸造对薄壁或复杂的大型铸件,采用前述的低压铸造工艺,也难以满足时,采用真空低压铸造就容易解决。它的装置与压差法低压铸造基本相似。在浇注前先将型腔中的气体抽出再进行浇注,这时浇注速度可以提高,不会产生氧化夹杂和气孔等缺陷。2023/1/42023/1/43、低压铸造的应用低压铸造主要用来铸造一些质量要求高的铝合金和镁合金铸件,如气缸体、缸盖、曲轴箱和高速内燃机的铝活塞等薄壁件
11、。2023/1/42023/1/4 几种铸造方法铸件的力学性能比较 力学性能铸造方法抗拉强度b(Mpa)断后伸长率(%)布氏硬度HBS备注 铸态热处理 铸态热处理 铸态热处理铝合金金属型铸造140180170230 708095 115 金属型 低压铸造170210240320 7585 100120 铜泵体 砂型铸造 300 15 90 砂型铸造 低压铸造345374 18.548.7 84100 铝壳体 砂型铸造 350360 13 7080合金为ZAlMg10 砂型铸造 低压铸造 390395 2124 98 金属型 低压铸造 440450 1722 1201252023/1/42023
12、/1/42023/1/42023/1/42023/1/42023/1/42023/1/42023/1/46.4 低压铸造的工艺设计6.4.16.4.1低压铸造所用的铸型低压铸造所用的铸型1 1、金属型、金属型 金属型多用于大批、大量生产的有色金属铸件。2 2、非金属型、非金属型 非金属铸型多用于单件小批量生产,如砂型,石墨砂型,石墨型,型,石膏型石膏型,陶瓷型和熔模型壳陶瓷型和熔模型壳等都可用于低压铸造,而生产中采用较多的还是砂型砂型。但低压铸造用砂型的造型材料的透气性和强度透气性和强度应比重力浇注时高,型腔中的气体,全靠排气道和砂粒孔隙排出。2023/1/42023/1/4 具体选用可参考以
13、下原则:(1)铸件精度或质量要求较高,形状一般、生产批量较大的有色金属铸件,可选用金属型。(2)铸件内腔复杂,不能用金属芯时,可用砂芯,外部用金属型。(3)精度要求不高的大、中型铸件,在单件或小批量生产时,可采用砂型。(4)铸件精度要求较高、成批生产时可用壳型。2023/1/42023/1/4(5)精度要求较高的大、中型铸件适宜用陶瓷型。(6)铸件形状复杂、精度要求高的中小件适宜采用熔模型壳。(7)对特殊要求的单件、小批生产的铸件可采用石膏型、石墨型等。2023/1/42023/1/46.4.2 低压铸造工艺设计为充分利用低压铸造时液体金属在压力作用下自下而上地补缩铸件,在进行工艺设计时,应考
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