低压铸造参数确定(精)
第2篇第1章 低压铸造
顶铸式低压铸造机
1-电热加热 保温炉
2-机架 3-供气系统
顶铸式低压铸造机特点： 一台炉上只能放一副铸型，结构简单，操作方 便，但生产效率低，生产结构复杂的铸件需要向 下抽芯时，无法设置抽芯机构。
侧铸式低压铸造机
1-电热反射 式保温炉
2-机架 3-供气系统
侧铸式低压铸造机特点： 铸型和保温炉由升液管连接，一台保温炉可供 两副铸型交替作业，也可同时作业，生产效率 高。装料、撇渣和处理金属液都较方便。这类铸 型的结构复杂。
坩埚材料有一定的高温强度、热稳定性及抗铝液 侵蚀的能力，一般采用合金铸铁或中硅球铁。在 某些特殊情况下，如铁质对某种合金有害、影响 极为严重时，可选用石墨坩埚。
3、密封盖 电阻加热炉的密封盖工作条件差，要求严格，
不但起密封作用,且要承受铸型重量及开合机构 的冲击。因此必须有足够的强度和刚度，在受热 和压力下不变形。通常使用球墨铸铁的密封盖。
陶瓷升液管
1.3.2 铸型开合机构
铸型开合机构有 手动 机械传动 气动传动 液压传动
手动铸型开合机构，其结构简单，但开合力 小，适用于小件生产。
机械传动铸型开合机构，开模力中等，只适用 于两半开模的铸型。
气动传动铸型开合机构，开合动作不平稳，有 冲击，适用于简单小件生产。
液压传动铸型开合机构，开合动作平稳，开合 力大，适用于任何铸型。
—
90
砂型低压 345～374
—
18.5～ — 84～100
铸造
48.7
砂型铸造
—
350～360 —
13
—
砂型低压 铸造
金属型低 压铸造
—
390～395 — 21～24 —
—
440～450 — 17～22 —
低压铸造工艺设计毕业论文
摘要本文运用反重力铸造技术—低压铸造来对铝合金铸件带轮的铸造工艺进行方案设计，包括分型面、浇注位置的选择、各项铸造工艺参数的确定以及浇注系统的设计。
根据铸件形状较复杂的特点,在进行实验浇注时设计了两个浇注方案即两个内浇道或者一个内浇道，并同时进行调压和重力铸造浇注,以方便比较。
根据实际零件建立了铸件的三维模型，并用View —cast铸造模拟软件对铝合金铸件带轮的充型过程进行了模拟计算。
模拟结果显示，充型过程平稳，没有明显的液相起伏、飞溅。
根据数值模拟结果并结合理论分析，铸件中没有缩孔、缩松等缺陷，铸造工艺方案和浇注工艺参数的设计合理。
关键词：低压铸造；铸造工艺；实验浇注；充型过程；数值模拟AbstractIn this paper, anti-gravity casting technology, low pressure casting technology was used to complete the design of the casting of an aluminum alloy casting wheel, which include choice of Sub—surface and casting position，determining all of the parameters of the casting process，and the design of the casting system. For the complex shape of the casting，when conducting experiments was designed to use two runners and one ingate for casting in one time, and at the same time, surge and gravity casting was used to make it easier to compare。
低压铸造
低压铸造低压铸造是指金属液在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种铸造方法，由于所用的压力较，所以叫做低压铸造，低压铸造可弥补压力铸造的某些不足。
低压铸造是介于重力铸造和压力铸造之间的铸造方法，具有如下特点：1.可人为地调整浇注压力和浇注速度，因此适应性强；2.可用于各种铸型，如砂型，金属型，壳型，熔模型等；3.适用于各种合金及各种大小的铸件；4.铸件在压力下结晶，浇口又能起补缩作用，所以铸件组织致密，力学性能好，其抗拉强度和硬度比重力铸造件高约10%，对于铝合金能有效克服铸件的针孔等缺陷，浇注时压力低，底注充型，平稳且易控制，减少了金属液对型腔，型芯的冲击和飞溅，可生产形状复杂，轮廓清晰的薄壁件，简化冒口系统，浇口小，所以金属的实际利用率高。
设备简单，操作简便，劳动条件好，易于实现机械化，自动化，坩埚的寿命短，生产效率低于压力铸造。
低压铸造目前主要用于生产质量要求高的铝合金，镁合金铸件及形状复杂的薄壁铸件，也可用于球墨铸铁、铜合金等较大铸件。
浇注时的压力和速度便于调节，故可适应各种不同的铸型；同时，充型平稳，对铸型的冲刷力小，气体较易排除；便于实现顺序凝固，以防止缩孔和缩松，尤能有效克服铝合金的针孔缺陷；铸件的表面质量高于金属型（CT6～9，Ra12.5～3.2μm），可生产出壁厚为1.5～2mm的薄壁铸件；由于不用冒口，金属的利用率可提高到90～98％；此外设备费用远较压铸低。
低压铸造目前主要用于铝合金铸件的大批量生产，台气缸体、缸盖、曲轴箱、壳体、粗砂绽翼等，也可用于球墨铸铁、铜合金等较大铸件低压铸造是便液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。
由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。
其工艺过程（见图1）是：在密封的坩埚（或密封罐）中，通入干燥的压缩空气，金属液2在气体压力的作用下，沿升液管4上升，通过浇口5平稳地进入型腔8，并保持坩埚内液面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为止。
然后解除液面上的气体压力，使开液管中未凝固的金属液流坩埚，再由气缸12开型并推出铸件。
第二节 低压铸造及差压铸造(新)
一、概述 （一）低压铸造的实质
1.低压铸造的定义 低压铸造是液体金属在压力作用下，完成充 型及凝固过程而获得铸件的一种铸造方法。由于 作用的压力较低（一般为20~70kPa），故称为低 压铸造。 2.低压铸造的实质 低压铸造是介于金属型铸造和压力铸造之间 的一种铸造方法。
（二）低压铸造的原理
录像 演示
五、差压铸造 （一）概述 1.差压铸造的概念 差压铸造又称反压铸造、压差铸造。是在低 压铸造的基础上，铸型外罩个密封罩，同时向坩 埚和罩内通入压缩空气，但坩埚内的压力略高， 使坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充 填铸型，并在压力下结晶。 差压铸造的实质是低压充型与压力下结晶两 种铸造方法的结合。可获得无气孔、无夹杂、组 织致密的铸件。
1.基本原理 1)合型 2)升液阶段 3)充型阶段 4)凝固阶段 5)顶出
录像 演示
2.特点 1)浇注压力和速度便于调节，适于不同材料的铸型；
2)充型平稳，对铸型冲击小，可有效控制卷气和夹 渣，防止合金氧化，有效克服铝合金针孔缺陷； 3)便于实现顺序凝固，以防止缩孔和缩松； 低压铸造是近无余量铸 4)铸件的表面质量受铸型材料影响较大； 造工艺，适合于生产内 5)一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大 部质量要求较高、尺寸 大提高，一般可达 90％； 精度要求较高的铝镁合 金铸件。 6)劳动条件好，设备简单，设备费用比压铸低，易 实现机械化和自动化。
2.分类 按工作时压力筒内 低压差压铸造：0.5~0.6MPa 中压差压铸造：5~10MPa 充气压力的大小 高压差压铸造：10MPa 增压法差压铸造 按压差产生的方式 减压法差压铸造
3.差压铸造的特点 1)充型速度可以准确控制，以获得最佳充型速度。 2)铸件成形性好，表面粗糙度值低。 3)铸件晶粒细小，组织致密，力学性能高，与低 压铸造相比，铸件抗拉强度可提高1050％，伸 长率可提高2550％。 4)提高了金属的利用率，可减小冒口的尺寸或不 设冒口。 5)能用气体作为合金元素，故可往一些合金（如 钢）中溶入N2，提高合金强度和耐磨性能。 6)设备较庞大，操作麻烦。
铝合金车轮低压铸造工艺标准
铝合金车轮低压铸造工艺目录铝合金车轮低压铸造工艺1 低压铸造工艺1.1 低压铸造原理1.2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点1.3 汽车铝轮低压铸造工艺设计1.4 汽车铝轮低压铸造模具设计1.5 铝轮低压铸造工艺过程1. 模具检查2. 模具喷砂3. 模具的准备4. 模具涂料5. 涂料性能和配比6. 涂料的选择7. 模具的预热和喷涂1.6 开机前的准备工作1. 保温炉的准备2. 陶瓷升液管的准备3. 设备和工艺工装的准备1.7 铝车轮低压铸造液面加压规范1. 加压规范的几种类型2. 铝车轮低压铸造加压规范的设定3. 设计铝轮低铸加压曲线的步骤4. 铝轮低铸工艺曲线实例1.8 铸件缺陷分析，原因及解决办法1. 疏松（缩松）的形成与防止2. 缩孔的形成与防止3. 气孔的形成与防止4. 针孔的形成与防止5. 轮毂的变形原因及防止6. 漏气的产生原因及防止7. 冷隔（冷接，对接），欠铸（浇不足，轮廓不清）的形成与防止8. 凹（缩凹，缩陷）的形成与防止铝合金车轮低压铸造工艺铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。
我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的是低压铸造。
我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。
1 低压铸造工艺1.1 低压铸造原理低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。
如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中流入型腔。
待金属液凝固以后，将炉膛中的压缩空气释放，未凝固的金属从升液管中流回到炉中。
控制流入炉膛空气的压力、速度,就可以控制金属流入型腔中的速度和压力，并能让金属在压力下结晶凝固，压力一般不超过 1 ??/。
这种工艺特点是铸件在压力下结晶，组织致密，机械性能好；低压另一个特点就是用一个升液管将铸型直接和炉膛连通，在压力的作用下，直接浇注铸型，不用冒口，浇口也很小。
特种铸造低压差压铸造
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
• 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 要一求般时来说，近要横专浇门道设盲置端及冒近口升。液如管采的用内浇明道冒面口积，偏则小浇。注 过程中无增压阶段，这种工艺称为敞开式低压浇注。 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。
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 大影响。
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，
对于壁厚较均匀的铸件可用安放上、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 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
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
铝合金车轮低压铸造充型工艺设计
铝合金车轮低压铸造充型工艺设计摘要：通过对铸造铝合金车轮充型过程进行分析，分析在充型过程中各部位，尤其是截面较小的浇冒口部位的铝液流动状态。
运用数学计算对充型工艺进行设计，既提高了铸造效率，又使铸造过程充型平稳。
关键词：铝合金车轮；低压铸造；充型工艺；设计低压铸造是液体金属在压力作用下，完成充型及凝固过程而获得铸件的一种铸造方法[1]。
铝合金车轮低压铸造时，往往通过试生产时根据其他相似轮型的经验进行充型工艺设计，没有根据车轮毛坯的结构特点及形成过程中各阶段的要求，更科学地设计充型压力和充型速率。
正确制订低压铸造工艺，尤其是充型工艺，是获得健全合格铝合金车轮铸件的先决条件，根据低压铸造时铝合金车轮铸件成形过程基本特点制订充型工艺。
本文主要是对低压铸造铝合金车轮充型过程进行分析和工艺设计。
1. 低压铸造铝合金车轮充型过程低压铸造铝合金车轮充型时，型腔的充填过程是靠保温炉中液体金属表面上的气体压力作用来实现的。
铝合金车轮的低压铸造的充型过程分为升液和充型两个过程，如图1所示。
升液阶段，即为铝液在气压作用下沿升液管上升至浇道口部位，即图中AB段；充型阶段，即为铝液继续上升并充满整个型腔，即图中BC段。
2. 低压铸造铝合金车轮充型工艺参数初步设计由于目前广泛使用的各种低压铸造液面加压控制系统都只能控制铸型中液面上沿的垂直充型速度，而对水平方向轮辐、分流锥、冒口处填充速度是无法控制的，因而铸型在浇注位置中存在水平分布的平面时，液态金属对水平面的填充及分流锥处速度，液面加压控制系统是无法控制的，其是由液体运动的连续性方程确定的[2]。
当液态金属以较大速度充入型腔时，流动很复杂，既有溅射又有漫流的回落。
为了研究方便，假设流入型腔内的液态金属都遵循优先向下填充的原则，虽说略去了液流向型腔上部的冲击，但不失对问题研究的本质，可以满足工程上对精度的要求。
下面我们分别对升液压力、充型压力、升液时间、充型时间进行研究。
图1 铝合金车轮低压铸造升压曲线利用计算压力的公式：式中 p——充型压力（mbar，1bar=105Pa）；h——铝合金液上升到某一段的高度（m）；ρ——铝合金液的密度(kg/m3)；μ——充型阻力系数，取1.1～1.5。
低压压铸铝合金件标准
低压压铸铝合金件标准1、压铸工艺及压铸铝合金材料常识一、压铸工艺简介压力铸造（简称压铸）是近代金属成型加工工艺中发展较快的一种少无切削的特种铸造方法。
工艺实质是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。
压铸工艺的特点：高速高压是压力铸造的主要特征。
常用的工作压力为数十兆帕，填充速度约为16~80m/s，金属液填充模具型腔时间极短，约为0.01~0.2s。
与其它铸造方法相比，压铸有以下三方面优点： 1.产品质量好铸件尺寸精度高，一般相当于6~7级，甚至可达4级；表面光洁度好，一般相当于5~8级；强度和硬度较高，强度一般比砂型铸造提高25~30％，但延伸率降低约70％；尺寸稳定，互换性好；可压铸薄壁复杂的铸件。
例如，当前锌合金压铸件最小壁厚可达0.3mm；铝合金铸件可达0.5mm；最小铸出孔径为0.7mm；最小螺距为0.75mm。
2.生产效率高机器生产率高，例如国产J1113型卧式冷空压铸机平均八小时可压铸600～700次，小型热室压铸机平均每八小时可压铸3000~7000次；压铸型寿命长，一付压铸型，压铸钟合金，寿命可达几十万次，甚至上百万次；易实现机械化和自动化。
3.经济效果优良由于压铸件尺寸精确，表泛光洁等优点。
一般不再进行机械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金属利用率，又减少了大量的加工设备和工时；铸件价格便易；可以采用组合压铸以其他金属或非金属材料。
既节省装配工时又节省金属。
压铸是最先进的金属成型方法之一，是实现少切屑，无切屑的有效途径，应用很广，发展很快。
目前压铸合金不再局限于有色金属的锌、铝、鎂和铜，而且也逐渐扩大用来压铸铸铁和铸钢件。
压铸件的尺寸和重量，取决于压铸机的功率。
由于压铸机的功率不断增大，铸件形尺寸可以从几毫米到1～2m；重量可以从几克到数十公斤。
国外可压铸直径为2m，重量为50kg的铝铸件。
二、压铸合金用于生产压铸件的金属材料有多为铝合金、纯铝、锌合金、铜合金、镁合金、铅合金、锡合金等有色金属，黑色金属很少采用。
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职业教育材料成型与控制技术专业
教学资源库
《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。