大型铝合金耐压壳体的低压铸造工艺
铝合金低压铸造技术
铝合金低压铸造技术随着我国经济的快速发展，铝合金在房屋建铸中的应用越来越广泛，在生产铝合金上，当前应用最广泛的依旧是低压铸造技术，这种技术不仅成本较低，而且操作起来也比较简单。
本文先介绍了低压铸造路合金的基本原理与特点，然后详细分析了路合金低压铸造的过程以及发展前景。
标签：铝合金；低压铸造；生产流程铝合金是非常常用的铸件材料，被应用建铸、机械设备、艺术创作各个方面。
在铝合金的生产上，最常见的生产工业是低压铸造工艺，主要是指铝液在压力的作用下，完成充型与凝固的过程，利用该铸造工艺不仅能使铝合金获得较高的强度，还能塑造出各种复杂的铸件，使金属材料的利用率提高。
1铝合金低压铸造原理及特点铝合金中由于各组元的不同，合金会表现出不同的物理性能及化学性能，并且合金结晶的过程也不尽相同。
因此，在进行铝合金铸造时，必须针对铝合金的特性，选择合理的铸造方法，以便优化铸件。
1.1 低压铸造原理铝合金低压铸造的原理是将干燥的空气压缩到一个密封的容器中，容器中事先装有铝液，铝液在气体压力的作用下就会沿着深液管铸件上升，通过铸型浇口平稳的进入到铸件的腔内，在铸液过程中，铝液的气体压力一直保持同一水平，一直到铝液完全凝固后终止。
在铝液完全凝固后，就可以接触铝液表面的气体压力，使多余的铝液返回到容器中，铸型内凝固的铝液形状就是最终所需要的铸件。
因为该工艺所需要的容器压力较低，故被称为低压铸造工艺。
1.2 低压铸造特点低压铸造的特点是成分简单，铸造性能好，能够很方便的进行铸造，在铸造过程中也可以自由的控制压力与铝液的流速，这中铸造工艺可以应用于其他的浇铸作业中。
低压铸造所使用的容器是底注式充型容器，铝液的金属液面能够保持平稳的状态，在铸造过程中不存在溅射的情况，因此在铸造时也就能够避免卷入气体或者颗粒粉尘的情况，提高逐渐的密实度与合格率。
因为铸件是在空气压力的作用下完成凝固的，所以铸件的轮廓往往会比较清晰，表面呈光滑状，铸件的力学性能较高，这有利于大薄壁的铸型。
铝合金低压铸造
低压机
机架
坩埚炉
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池式
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低压机控制台
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控制
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控制面板
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控制曲线
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保温炉温度显示
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4：附助装置（含尾气处理装置、平台、气罐等）；
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冷芯制芯车间
冷芯制芯车间
冷芯机
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发生器
控制柜
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求比较高）
5：只能生产型腔简单的铸件（目前） 6：只能生产中小型铸件
7：生产效率高 8：铸件内部有气孔 9：铸件不能热处理强化
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低压铸造的原理图
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工艺流程
1：熔化工艺流程 2：低压铸造工艺流程 3：模具准备工艺流程（浇注模具） 4：热芯工艺流程 5：壳芯工艺流程 6：冷芯工艺流程 7：震动去芯工艺流程
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混砂机
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铝合金电机壳低压砂型铸造工艺设计
铝合金电机壳低压砂型铸造工艺设计摘要：近年来，在节能减排和环保的需求下，汽车制造企业的研发重点正在由传统燃料汽车向新能源汽车转移。
铝合金电机壳作为新能源汽车的动力总成核心铸件，结构比较复杂，铸造难度大。
水冷电机壳体的侧壁环绕冷却水套的密封性是产品的重要技术要求，也是产品最大的铸造。
同时，电机壳体上、下端面以及侧壁的缩松也是工艺开发中需要避免的铸造缺陷。
随着计算机技术在铸造领域的迅速发展，通过铸造过程模拟仿真分析模拟可以预测铸造缺陷，评估工艺可行性。
关键词：铝合金电机壳；低压砂型铸造；工艺设计；前言：由于大型薄壁壳体类铸件壁的空间分布无明显规律，有必要在低压铸造设备完备的前提下针对树脂砂或石墨型低压铸造方法进行工艺试验研究，从而铸造成组织致密、尺寸精确的优质铸件这类铸件在核电装备中亦具有重要地位。
一、对象目前，型号弹上产品的壳体类铸件可以分为两大类：①四面体结构；②五面体结构。
四面体壳体铸件长一般为260～280 mm，宽140～150 mm，高120～150 mm，最小壁厚3 mm，最大壁厚10 mm。
在每个侧面的两端都有突出的台肩；要求铸件满足规定的各项技术要求；其材质选用ZL 104或ZL 114A，铸件毛坯重约20 kg；要求铸件不能有裂纹、气孔、缩松、夹杂等铸造缺陷；铸件针孔度要求为三级，局部允许四级。
以往所采用的砂型重力铸造方法不能满足技术要求。
二、铝合金电机壳低压砂型铸造工艺设计1.铸件的浇注位置。
铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中的位置。
浇注位置是根据零件的结构特点、尺寸、重量、技术要求、铸造合金特性、铸造方法以及生产车间的条件决定的。
正确的浇注位置应能保证获得健全的铸件，并使造型、造芯和清理方便。
铸件的加工面、主要工作面应尽量放在底部或侧面，以防止这些表面上产生沙眼、气孔、夹渣等铸造缺陷。
因此，根据上述要求和有利于铸件的凝固顺序，以及有利于砂心的定位和稳固支撑、使排气顺畅等的分析，砂箱中铸件数量的确定砂箱中铸件的数量一般要根据工艺要求和生产条件(生产批量及设备的相互要求和配合等)来确定。
铝合金低压铸造知识整理
第一章铝合金低压铸造知识整理2.1低压铸造概论2.1.1低压铸造定义铸型一般安置在密封的坩埚上方，坩埚中通入压缩空气，在熔融金属的表面上造成低压力(0.06～0.15MPa)，使金属液由升液管上升填充铸型和控制凝固的铸造方法。
2.1.2基本原理在密闭的保持炉的熔汤表面上施加0.01~0.05Mpa的空气压力或惰性气体压力，熔汤通过浸放在熔汤里的给汤管上升，被充填进连接着的炉子上方的模具内。
因此熔汤是从型腔的下部慢慢开始充填，保持一段时间的压力后凝固。
凝固是从产品上部开始向浇口方向转移，浇口部分凝固的时刻就是加压结束的时间。
然后冷却至可以取出产品的强度后从模具中脱离。
于是就凭借浇口的方向性凝固和从浇口开始的冒口压力效果得到了完美的铸件。
低压铸造装置如图1所示。
缓慢地向坩埚炉内通入干燥的压缩空气，金属液受气体压力的作用，由下而上沿着升液管和浇注系统充满型腔，如图1b所示。
开启铸型，取出铸件，如图1c所示。
图12.1.3与其他铸造法的比较与压力铸造比较：1）低压铸造适用的合金范围广，而压力铸造一般只适用于铸造性能较好的合金；2）压力铸造一般用于生产批量大的中小铸件，而低压铸造可适用于不同大小，不同批量的铸件；3） 压力铸造是在高速高压下充型，型腔中的气体不易被排除，易于产生气孔，而低压铸造则与此相反；4） 低压铸造的设备比压力铸造的设备简单，制造容易；5） 低压铸造比压力铸造生产效率低。
与金属型铸造比较：1） 低压铸造可以大大简化浇注系统；2） 低压铸造更易于实现机械化自动生产；3） 低压铸造的设备比金属型铸造稍高。
与一般砂型重力铸造比较1） 低压铸造浇包中的合金液自下而上的从底部注入型腔，浇注平稳，因此成品率比砂型铸造高；2） 低压铸造是在低压下充型，又在较高的压力下结晶凝固，使铸件的组织、机械性能、气密性、耐压性能均比砂型重力铸造好；3） 低压铸造浇注系统比砂型重力铸造简单，并可以大大减小冒口，有的铸件甚至可以不设置冒口，从而简化了工艺，节省了金属材料；2.2 铝合金低压铸造工艺铝合金低压铸造的工艺过程如图2所示。
低压铝合金铸造工艺
低压铝合金铸造工艺低压铝合金铸造工艺是一种常用的铝合金制造方法，也被广泛应用于各个领域。
本文将介绍低压铝合金铸造工艺的基本原理、工艺流程、优点和应用领域等方面的内容。
一、低压铝合金铸造工艺的基本原理低压铝合金铸造工艺是指在一个密封的铸造腔体中，通过施加气压将熔化的铝合金从铸造炉中注入到铸型中，然后通过冷却凝固形成所需的铸件。
该工艺的基本原理是利用气压将熔化的铝合金从铸造炉中推送到铸型中，并通过冷却凝固固化形成铸件。
低压铝合金铸造工艺的流程一般包括以下几个步骤：1. 铝合金熔炼：将所需的铝合金料放入熔炉中进行熔炼，确保铝合金的纯度和成分符合要求。
2. 铸型制备：根据需要制作相应的铸型，一般采用砂型或金属型。
3. 铝液注入：将熔化的铝合金倒入铸造炉中，然后通过加压将铝液注入到预先准备好的铸型中。
4. 冷却凝固：在铸型中加压注入铝液后，等待一定的冷却时间，让铝液凝固成型。
5. 铸件取出：待铸件冷却后，打开铸型，取出成型的铸件。
三、低压铝合金铸造工艺的优点低压铝合金铸造工艺相比其他铸造方法具有以下优点：1. 成品质量高：低压铝合金铸造工艺可以实现较高的铸件准确性和表面质量，铸件的尺寸精度、表面光洁度和机械性能都能够满足要求。
2. 生产效率高：低压铝合金铸造工艺具有快速生产的特点，一次注塑可以得到多个铸件，生产效率较高。
3. 设备投资少：低压铝合金铸造工艺相对于其他铸造方法，设备投资相对较少，维护成本也较低。
4. 适用范围广：低压铝合金铸造工艺适用于各种铝合金铸件的制造，例如汽车零部件、航空航天零部件等。
四、低压铝合金铸造工艺的应用领域低压铝合金铸造工艺广泛应用于各个领域，特别是在汽车、航空航天、电子、机械等行业中得到了广泛的应用。
它可以制造各种复杂形状的铝合金零部件，如汽车发动机缸体、飞机发动机壳体、电子设备外壳等。
低压铝合金铸造工艺是一种高效、高质量的铸造方法，具有成本低、生产效率高、适用范围广等优点，被广泛应用于各个领域。
铝合金低压铸造
7：生产效率高 8：铸件内部有气孔 9：铸件不能热处理强化
低压铸造的原理图
工艺流程
1：熔化工艺流程 2：低压铸造工艺流程 3：模具准备工艺流程（浇注模具） 4：热芯工艺流程 5：壳芯工艺流程 6：冷芯工艺流程 7：震动去芯工艺流程
铝合金熔化工艺流程
2：喷砂机（含喷砂房、除尘器、模具放置小车、压送罐、 喷砂枪）
3：主要作用：用来清理模具表面的过期涂料层及新模具表 面的油污等杂物。
铸造模具（1）
常用铸造模具的分类 1：砂型铸造用模具 2：特种铸造模具 3：精密铸造模具 金属型低压铸造模具 1）：金属型低压铸造模具的结构
金属型低压铸造模具一般可分为：上模、下模、侧模、 及抽芯（模具结构中可以没有侧模、抽芯）；
件（可以生产200kg以上铸铝件） 7：生产效率比高压铸造低 8：铸件内部没有气孔 9：铸件可以热处理强化
高压铸造 1：压力高,可达到上百兆帕
2：金属液在行腔中的速度快，可达到 60m／s，最高可到120m/s.金属液 对型腔的冲刷大
3:金属液在型腔的流动不平稳 4：型腔只能是金属型（对型腔材料要
求比较高）
铝合金低压铸造
主要内容：
一 ：低压铸造介绍： 1：铝合金低压铸造在我国的发展状况； 2：低压铸造的特点； 3：铝合金低压铸造与铝合金压铸的区别；
二：低压铸造 ： 1：低压铸造的原理； 2：低压铸造的工艺流程；
三：低压铸造机及主要附属设备的： 1：低压机铸造机； 2：制芯设备； 2.1：冷芯机； 2.2：壳芯机； 2.3：热芯机； 3：振动去芯机； 4:模具预热炉、喷砂机
3：制芯系统（冷芯盒射芯机、三乙胺发生器）； 冷芯盒射芯机（含射砂机构、吹气机构与上顶芯机构 一体、开合模机构、下顶芯机构）
低压铸铝工艺
低压铸铝工艺低压铸铝工艺是一种常见的铸造工艺，广泛应用于汽车、航空航天、电子等行业。
本文将从低压铸铝工艺的原理、特点以及应用领域等方面进行探讨。
一、低压铸铝工艺的原理低压铸铝工艺是指在铸造过程中，通过在铸型上施加一定的压力，使铝液充分填充铸型腔体，并保持一定的压力直至铝液凝固。
其主要原理是利用压力驱动铝液进入铸型，提高铝合金浇注的速度和压实度，从而获得高密度、无缺陷的铸件。
1. 高生产效率：低压铸铝工艺采用自动化生产线，能够实现连续、高效的生产。
同时，由于铝液在铸型中的充填速度较快，可以大大缩短铸件的生产周期。
2. 优良的铸造质量：低压铸铝工艺能够有效控制铝液的充填过程，减少气孔和夹杂等缺陷的产生，从而获得高密度、无缺陷的铸件。
3. 精密铸造能力：低压铸铝工艺能够生产出具有复杂形状和高精度要求的铸件，满足不同行业对于铸件的精密度要求。
4. 节约材料和能源：低压铸铝工艺采用闭模铸造，能够最大限度地减少材料的浪费。
此外，由于铝液在铸型中的充填速度较快，也能够降低能源消耗。
三、低压铸铝工艺的应用领域1. 汽车行业：低压铸铝工艺被广泛应用于汽车发动机缸盖、曲轴箱、传动壳体等零部件的生产。
采用低压铸铝工艺可以大大提高零部件的强度和耐热性能，同时减轻车身重量，提高燃油经济性。
2. 航空航天行业：低压铸铝工艺在航空航天领域的应用也非常广泛，例如飞机发动机零部件、航空电子设备外壳等。
低压铸铝工艺可以生产出轻量化、高强度的铝合金零部件，满足航空航天行业对于零部件强度和重量的要求。
3. 电子行业：低压铸铝工艺在电子行业中主要应用于电子设备外壳的生产。
采用低压铸铝工艺可以生产出外壳表面光洁、无缺陷的铝合金外壳，提高电子设备的质量和性能。
低压铸铝工艺以其高生产效率、优良的铸造质量、精密铸造能力和节约材料能源的特点，在汽车、航空航天、电子等行业得到了广泛应用。
随着科技的不断发展，低压铸铝工艺在未来的应用前景将更加广阔。
铝合金低压铸造
低压铸造的特点：
1：以压缩气体为动力（可以是惰性气体也可以使空气）； 2：金属液从密闭的容器内，沿升液管至下而上流动，充满 型腔； 3：在压力的作用下，金属液从上而下冷却、结晶、凝固， 在凝固过程中不断有金属液补充； 4：整个过程可控（包括压力、时间、速度、温度）
低压铸造与高压铸造的工艺比较
低压铸造 1：压力较低一般＜0.08Mpa 特 殊情况下可到0.12Mpa 2：金属液的流动速度比较低，正常的 浇注状态下150mm／s左右金属 液对型腔的冲刷小 3:：金属液流动比较平稳 4：型腔可以是金属型、砂型也可以是 其它材料的型腔（对型腔材料要求 低） 5：可以生产型腔复杂的铸件 6：能生产中小铸件也能生产较大的铸 件（可以生产200kg以上铸铝件） 7：生产效率比高压铸造低 8：铸件内部没有气孔 9：铸件可以热处理强化 高压铸造 1：压力高,可达到上百兆帕 2：金属液在行腔中的速度快，可达到 60m／s，最高可到120m/s.金属 液对型腔的冲刷大 3:金属液在型腔的流动不平稳 4：型腔只能是金属型（对型腔材料要 求比较高） 5：只能生产型腔简单的铸件（目前） 6：只能生产中小型铸件 7：生产效率高 8：铸件内部有气孔 9：铸件不能热处理强化
铝合金低压铸造
主要内容：
一 ：低压铸造介绍： 1：铝合金低压铸造在我国的发展状况； 2：低压铸造的特点； 3：铝合金低压铸造与铝合金压铸的区别； 二：低压铸造 ： 1：低压铸造的原理； 2：低压铸造的工艺流程； 三：低压铸造机及主要附属设备的： 1：低压机铸造机； 2：制芯设备； 2.1：冷芯机； 2.2：壳芯机； 2.3：热芯机； 3：振动去芯机； 4:模具预热炉、喷砂机 四：低压模具： 1：浇注模具； 2：砂芯模具；
双工位热芯机
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大型铝合金耐压壳体的低压铸造工艺
发表时间：2019-10-28T10:25:27.487Z 来源：《文化时代》2019年16期作者：胡巨涛
[导读] 针对大型铝合金耐压壳体的铸造工艺充分利用了低压铸造法进行了实验研究。
通过实验可以发现，在实际进行大型铝合金耐压壳体铸造过程中充分利用双升液管铸造工艺，并对相关的工艺参数进行合理设置，就能够有效提升铝合金耐压壳体批量铸造生产中的产品质量。
胡巨涛
辽宁金美达科技发展有限公司辽宁省阜新市 123000
摘要：针对大型铝合金耐压壳体的铸造工艺充分利用了低压铸造法进行了实验研究。
通过实验可以发现，在实际进行大型铝合金耐压壳体铸造过程中充分利用双升液管铸造工艺，并对相关的工艺参数进行合理设置，就能够有效提升铝合金耐压壳体批量铸造生产中的产品质量。
关键词：铝合金；耐压壳体；低压铸造；工艺参数
引言
某工程在施工过程中需要大量使用耐压壳体来作为全封闭组合电器的组装材料，针对耐压壳体铸件必须要求其水压破裂性实验强度超过3.75MPa，其属于一种大型的铝合金耐压壳体铸件，该设备在生产作业出去的时候主要使用的是树脂砂型动力铸造工艺，在该工艺流程下铸件产品的合格率仅仅能够达到50%，而且在针孔度、圆跳度以及平面度等几个指标方面，铸件都存在严重的超标现象，而且针对其气密性进行检查的过程中发现，一次性合格的成功率非常低。
1 铸造工艺设计
该工程实际使用的铸件整体重量达到40kg，而是一种回转体形态，筒壁的厚度能够达到15mm，由于该铸件内腔部分本身存在一定的斜度，主要采取的分型方式如下图1所示，这样就能够铁芯的抽出提供方便。
图1 铸造工艺方案
上述这种分型方式在实际进行工艺设计的过程中必须要对以下几点进行充分考虑。
首先，由于在该铸件中法兰面比较厚，这个铸件密封面的上顶面，因此在实际进行工艺设计过程中必须要对该位置产生缩孔或者针孔等缺陷给与高度重视；其次，由于该铸件两侧分布的凸台属于一种局部热节，要想实现补缩非常困难；再次，由于该铸件整体结构尺寸相对较大，而且其浇注的重量也比较大，在实际进行内浇道施工时可以通过多个引入口的方法来有效避免出现局部过热现象；最后，在整个铸造过程中法兰密封槽以及下焊接坡口是整个铸造过程中最主要的质量控制点[1]。
根据上图1所示的工艺设计方案进行知道，该方案主要的特点是充分利用了双升液管阶梯充型方式，这样不仅能够进一步提升整个铸件的致密度，也能够有效避免在铸件的入口位置发生局部过热现象，这样就能够实现铸造过程中铸件气孔以及缩松等缺陷。
其次，上内浇道要比整个铸件的焊接坡口位置高，在此情形下，就能够有效避免在这一期出现接触热节从而导致缩松缺陷的出现，使得焊接坡口的质量得到了有效提升；再次，从法兰位置引入了下内浇道，这样就能够让压力实现有效的传递，从而使得处在较高位置的厚大法兰面在铸造过程中不会出现液态补缩现象。
2 模具设计
在实际的铸造过程中主要采取的是左右两个方向开型，而且是充分利用铁芯的上头来形成内腔，这样就能充分保证铸件在开型后能够停留在上型，并充分利用顶杆将整个铸件顶出。
或者能够充分保证整个法兰密封槽的铸造质量，主要使用的是压缩空气来实现对上行密封槽位置的冷却，并针对激冷效果进行进一步强化，这样就能够实现对针孔缺陷的有效抑制。
针对上下型设置了4个支撑柱，这样就能够充分保证上型再完成合型后，能够与左右半型顶面的间隙保持在0.2mm左右，也就是说，这种设计方式能够保证在完成上型开型之前让左右型实现顺利开型，也能够有效避免在充型过程中出现铝液向外喷射的现象，与此同时，也能够进一步促进整个型腔气体的顺利排出。
针对整个模具的外形充分利用了氧化氢涂料进行喷涂，而针对铁芯的外表面的充分利用石墨涂料进行喷涂，这样就能够对脱模形成促进作用[2]。
图2 低压铸造加压曲线
3 浇注工艺
浇注的整体重量达到了45kg，下面是整个浇注的工艺设计思路：通过有效降低升液速度，并进一步提升增加速度，以此来实现快速充型，这样才能有效避免在浇注过程中浇注口的远端位置这样浇注不足的缺陷，但是基础上就能够进一步提升铸件的致密度[3]。
图2所示为，整个浇注过程中相关浇注过程中的加压工艺曲线。
4 技术效果分析
在进行低压铸造法兰试生产的过程中，铸件所有的检验项目都达到了相关标准的要求，完全符合实际批量生产的工艺水平需求，与传统的原砂型工艺相比较，低压铸造工艺具有以下一些主要的技术效果。
（1）能够有效的提升铸件的内在质量。
在低压铸造工艺下，产品的气密性一次检测合格率超过了98%。
（2）有效提升了铸件的表面质量。
充分利用低压铸造工艺，使得铸件整体的轮廓更加清晰，而且其外观尺寸进度也得到了明显的改善，实现了晶粒的进一步细化，而且整个铸件表面粗糙度也进一步提升了2级。
（3）利用低压铸造工艺能够将大型铝合金耐压壳体铸件的产品合格率提升到95%以上；而且整体的加工量却得到了有效缩减，逐渐成型后整体质量下降非常明显。
工艺出品率也能有效提升25%以上。
5 结束语
综上所述，通过实验分析可以证明通过利用双升液管低压铸造工艺来进行大型回转体结构气密型铸件铸造具有较高的工艺适应性，而且能够有效提升铸件的充型平稳性，还能避免在浇注过程中内浇道出现局部过热的现象，也实现了对气孔以及缩松等缺陷的有效控制。
进一步提升了铸件的整体质量和精度。
参考文献：
[1]武郜宇. ADC12铝合金前机匣的低压铸造数值模拟及工艺优化[D].哈尔滨工程大学，2017.
[2]陈元芳，关国华，江华德，汤萌，袁亲松. 大型铝合金发动机壳体低压铸造充型速度研究[J]. 重庆理工大学学报（自然科学），2015，29（01）：23-26. [3]丁苏沛，史学谦，朱亮，孙玉霞，康敬乐，田学雷. 两类铝合金砂型低压铸造设备和技术的研发进展[J]. 特种铸造及有色合金，2015，35（04）：373-376.。