低压铸造参数确定(精)

职业教育材料成型与控制技术专业

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《铝合金铸件铸造技术》课程教案低压铸造参数确定

制作人：张保林

陕西工业职业技术学院

低压铸造参数确定

一、引言

低压铸造的工艺规范包括升液、充型、增压、保压结晶、卸压、冷却、延时，以及铸型预热温度、浇注温度、铸型的涂料等。

二、升液压力和升液速率

升液压力是指当金属液面上升到浇口，所需要的压力。

式中，p1——升液阶段所需压力（MPa ）； h1——金属液面至浇道的高度（cm)；

ρ ——金属液密度（g/cm3 )；

10200——单位换算系数（g/N)； K ——充型阻力因数，K=1~1.5（阻力小取下限，阻力大取上限）。

在升液过程中，升液高度将随着坩埚中金属液面下降而增加。因此，所需的压力将相应增大。

金属液在升液管内的上升速度即为升液速度，升液应平稳，以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不致产生喷溅。

随着压力增大，升液管中的液面升高。因此，增压速度实际上反应了升液速度。增压速度可用下式计算，即

式中，v1——升液阶段的增压速度（MPa/s ）；

p1——升液压力（MPa ）；

t1——升液时间（s ）。

1020011K h p ρ=

1

11t p v =

一般情况下，为了有利于型腔中气体的排出，升液速度缓慢些为好。对于铝合金，升液速度控制在5~15cm/s ，加压速度为1.27~1.75KPa/s 。

三、充型压力和充型速度

充型压力是指使金属液充型上升到铸型顶部所需的压力。

式中，p2——充型压力（MPa ）；

h2——金属液上升至铸件顶面的高度（cm)；

同样，所需的充型压力随着坩埚中金属液面下降而增大。

充型速度取决于通入坩埚内气体压力增加的速度，可按下式计算：

式中，v2——充型速度（MPa/s ）；

p1、p2——分别为升液和充型压力（MPa ）；

t2——充型时间（s ）

充型速度关系到金属液在型腔中的流动状态和温度分布，因而影响铸件的质量。充型速度慢，金属液充填平稳，有利于型腔中气体的排除，铸件各种温差增大。充型速度太快，充填过程金属液流不平稳，型腔中的气体来不及排除，会形成背压力，阻碍金属液充填。一旦充型压力超过背压力，会产生紊流、飞溅和氧化，从而形成气孔、表面“冻纹”和氧化夹杂等缺陷。充型太慢，对于形状复杂的薄壁铸件，尤其是采用金属型时，容易产生冷隔、浇不足等缺陷。充型速度一般应为5~10cm/s 。

四、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

10200

22K h p ρ=2

122t p p v -=

力作用下进行，这时的压力叫结晶压力或保压压力。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。一般p3=(1.1~2.0）p2，但是增大压力会受到铸型种类等的限制，例如采用砂型时，增大压力不仅影响铸件表面的粗糙度和尺寸精度，还会造成粘砂、胀砂甚至跑火等缺陷。

为使压力能够起到应有的补缩作用，还应根据铸件的壁厚及铸型种类确定增压速度，可用下式计算：

式中，v3——增压速度（MPa/s ）；

p2、p3——分别为增压和充型压力（MPa ）；

t 3——增压时间（s ）

采用金属型低压铸造的增压速度可取10kPa/s ；采用干砂型的低压铸造浇注厚壁铸件时，增压速度可取5kPa/s 。

五、保压时间

型腔压力增至结晶压力后，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，会造成铸件“放空”报废；如果保压时间过久，则浇口残留过长，这不仅降低工艺实收率，而且还会造成浇口“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，实践中把首件的保压时间缩短1~2min 。

六、卸压阶段

铸件凝固完毕（或浇口处已经凝固），即可卸除坩埚内液面上的压力（又称排气），使升液管和浇口中尚未凝固的金属液依靠重力落回坩埚中。

七、延时冷却阶段

3

233t p p v -=

卸压后，为使铸件得到一定的凝固强度，防止开型、脱模取件时发生变形和损坏，须延时冷却。

一般在卸压后再冷却1~2min开型，铸件已完全凝固，以防开型时拉伤铸件。

八、铸型温度及浇注温度

低压铸造可采用各种铸型，对非金属型的工作温度一般都为室温，无特殊要求，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，金属型的工作温度一般控制在200～250℃，浇注薄壁复杂件时，可高达300～350℃。

关于合金的浇注温度，实践证明，在保证铸件成型的前提下，应该是愈低愈好。

九、涂料

如用金属型低压铸造时，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。