金属型重力铸造浇注系统的改进与应用
铜合金重力铸造常见表面不良分析与对策
y创新性研究铜合金重力铸造常见表面王毅不良分析与对引言长期以来，困扰铜合金重力铸造件表面质量的主要问题有:渣孔、裂纹、硬质点以及气孔等。
而这种缺陷往往要到抛光或电镀工序才能够发现,属于微观缺陷。
前道生产，如成型、机加工序不容易发现，造成较大的报废损失。
本文从铜合金重力铸造件的生产流程入手,分别从原材料检验、生产工艺、设备保养与维护等方面,分析研究品质问题产生的原因和改善措施。
重力铸造生产工艺流程在重力作用下，将熔融的金属液注入铸型而获得所需铸件的工艺方法，即为重力铸造。
一般分为手工浇注、半自动浇注以及全自动浇注。
本文主要以半自动重力铸造工艺为研究对象。
重力铸造工艺流程如图1所示。
图1重力铸造工艺流程重力铸造件常见不良原因分析与改善措施1.硬质点(1)表现形式主要表现为铸件表面抛光后出现孤立或弥散分布的硬质凸点。
在抛光过程中因为硬质颗粒阻挡,经常伴随有尾巴状拉痕存在。
此类不良电镀后愈发明显，导致产品报废。
(2)原因分析对铸件表面硬质点做扫描电镜分析如图2,铸件表面明显可见有硬质凸点缺陷。
图2对铸件表面硬质点扫描电镜分析对铸件表面硬质点进行能谱分析后发现,其 主要成份为O、Al、C、Si、Fe,以及少量Ti、B、S、V、Ca等元素。
新性研究结合重力铸造实际生产工艺及设备特点，做进一步研究分析认为，铸件表面硬质点是以上元素的氧化物，如表1o铸件表面的氧化物与黄铜的物理性质有很大区别，见表1o表1氧化物特性名称密度硬度（莫氏）黄铜&5 3.0AL2O3 4.08.8SiO2 2.67.0SiC 3.29.5Fe2O3 4.9 6.5从表1可见，与铸件基体材料黄铜相比较，AI2O3、S1O2、S1C、Fe2O3、等相关氧化物的密度明显偏低，而硬度非常大。
由于氧化物的硬度比黄铜高很多，在铸件抛光过程中,软的黄铜基体材料首先被抛下,硬的氧化物较难抛平,形成残留凸起的硬质点。
进一步研究分析发现，这些氧化物源自以下途径。
金 属 模 重 力 铸 造 法
金属模重力铸造法CRA VITY DIE CASTING PROCESS1.1概要靠重力往金属模里浇铸熔汤的铸造方法,通常称为金属模重力铸造法(GRA VITY DIE CASTING PROCESS)。
同样，用砂型的重力铸造法也是普遍的，但用的是砂型，而金属模重力铸造法所用的模具是金属的，可以反复使用，很方便。
因此，作为一种利用熔汤温度较低的轻合金来铸造，这比砂型铸造更普遍。
利用使熔汤急速冷却的方法，可以获得组织致密的高品质铸件。
但，由于采用的是金属模具，其铸造方案、排气对策、涂型方法及模具温度的调整等方面与砂型铸造法有很大差异。
表1.1表示了金属模具铸造法与砂型铸造法比较，其优点和缺点。
1.2铸造方案1.2.1铸造方案的基本型铸造方案必须这样设计:注汤时，通常汤口要注满，不能产生熔汤的乱流，熔汤流动要静，并迅速地注入模具型腔。
为此，注汤口要设计成容易注汤的宽大形式，汤口若开在下下方，其断面积要小，并设计有斜度，使熔汤流动不乱，进入模具型腔的熔汤能调速。
图1.1列出了铸造方案的基本型。
实际的方案设计要符合基本行的要求，选择和合并基本型，对汤道、汤口位置、数量、大小、形状等都需要充分考虑后在决定。
（1）A方案此方案称为下注方案、底注方案或顶上方案，熔汤是从铸件底部注入。
此方案的汤口断面设计成锥形，这样，空气不容易卷入，流速能调整。
但是，由于熔汤由一处流入，模具的汤口附近和型芯的温度上升，容易产生缩孔。
（2）B方案此方案称为垂直坝方案、仿垂直坝等，为了防止A方案的缺陷，把垂直坝在铸件侧面扩大。
随着熔汤向模具内充填，由于熔汤是从高位置流入，可以在冒口附近，将温度高的熔汤补充进去。
（3）C方案此方案与B方案相同，称为垂直坝、仿垂直坝等。
此方案是熔汤由底部流入，依次凝固，在流入铸件型腔前，其流速可以做到很缓慢。
此例如图1.1所示。
熔汤一旦流入断面积较大的顶汤部分，其流速将变得缓慢，此过程生成的氧化物大部分在顶汤部分，铸件的质量较好。
铸造工艺,特点及其应用
铸造可按铸件的材料分为：
黑色金属铸造（包括铸铁、铸钢）和有色金属铸造（包括铝合金、铜合金、锌合金、镁合金等）
铸造有可按铸型的材料分为：
砂型铸造和金属型铸造。
按照金属液的浇注工艺可分为：
1、重力铸造：指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸。
广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造，泥模铸造等；窄义的重力铸造专指金属型浇铸。
2、压力铸造是指金属液在其他外力（不含重力）作用下注入铸型的工艺，按照压力的大小，又分为高压铸造（压铸）和低压铸造。
补充知识：
1、精密铸造是相对于传统的铸造工艺而言的一种铸造方法。
它能获得相对准确地形状和较高的铸造精度。
较普遍的做法是：首先做出所需毛坯（可
留余量非常小或者不留余量）的电极，然后用电极腐蚀模具体，形成空腔。
再用浇铸的方法铸蜡，获得原始的蜡模。
在蜡模上一层层刷上耐高温的液体砂料。
待获得足够的厚度之后晾干，再加温，使内部的蜡模溶化掉，获得与所需毛坯一致的型腔。
再在型腔里浇铸铁水，固化之后将外壳剥掉，就能获得精密制造的成品
2、选择铸造方式时应考虑：a．优先采用砂型铸造 b．铸造方法应和生产批量相适
c．造型方法应适合工厂条件 d．要兼顾铸件的精度要求和成
3、金属材料的力学性能主要指：强度、刚度、硬度、塑性、韧性等。
铝合金重力铸造综述
铝合金重力铸造综述铝合金重力铸造综述目录铝合金重力铸造综述1.概述：---------------------------------------------------42.铝合金铸件金属型重力铸造工艺技术------------------------5 2.1铝合金铸件金属型铸造工艺设计---------------------------52.1.1铸件浇注位置-------------------------------------------52.1.2浇冒系统---------------------------------------------52.1.3砂芯的定位方式---------------------------------------62.1.4模具工作温度-----------------------------------------62.1.5模具的结构设计---------------------------------------62.1.6 铝合金浇注温度、浇注速度----------------------------62.2铝合金金属型设计及材料---------------------------------72.2.1金属型设计及制造-------------------------------------72.2.2金属型材料-------------------------------------------72.3 铝合金重力铸造制芯工艺--------------------------------72.3.1热芯-------------------------------------------------82.3.2 壳芯------------------------------------------------82.3.3 冷芯------------------------------------------------93.铝合金铸造工艺性能--------------------------------------103.1流动性-------------------------------------------------103.2收缩性-------------------------------------------------103.2.1体收缩-----------------------------------------------113.2.2线收缩-----------------------------------------------113.3 热裂性------------------------------------------------113.4 气密性------------------------------------------------123.5铸造应力-----------------------------------------------123.5.1热应力-----------------------------------------------123.5.2相变应力---------------------------------------------123.5.3收缩应力---------------------------------------------123.6 吸气性------------------------------------------------124.金属型重力铸造的优缺点 ---------------------------------134.1优点--------------------------------------------------134.2 缺点--------------------------------------------------135.金属型铸件常见缺陷及预防 ------------------------------135.1 针孔------------------------------------------------135.2 气孔------------------------------------------------145.3氧化夹渣--------------------------------------------145.4 热裂------------------------------------------------145.5疏松-------------------------------------------------146.铝合金金属型铸造设备及自动化 --------------------------156.1金属型铸造设备---------------------------------------156.2金属型铸造自动化生产线-------------------------------15 6.3 主要重力铸造设备介绍 -----------------------------156.3.1 J34-6水平重力铸造机------------------------------156.3.2 倾转式重力铸造机---------------------------------166.3.3 Loramendi制芯机--------------------------------16～197.铝合金铸件典型工艺介绍--------------------------------197.1 铝合金薄壁件---------------------------------------197.1.1复杂铝合金薄壁件的基本概念及特征------------------197.1.2 有色合金复杂薄壁件成型的基本要求------------------207.2 TA1铝缸盖铸造工艺探讨-----------------------------21参考文献------------------------------------------------221、概述：从近几年全球工业发展来看，轿车工业是铸造工业的最大用户。
铝合金重力铸造常见缺陷与预防措施
铝合金重力铸造常见缺陷及预防措施重力铸造就是在铸造过程中，先凝固的金属液体因热胀冷缩产生体积收缩，需靠上部未凝固的金属液重力来补充，完成补缩的效果。
重力铸造的凝固方式为顺序凝固，就是整个零件在凝固时按照一定的次序先后凝固，相对靠后的凝固位置可以补缩相对靠前的凝固位置，使最终的铸造缺陷都集中在最后的冷却部位（冒口、浇口位置），得到合格的生产铸件。
重力铸造铝合金轮毂铸件的凝固顺序：轮辋——辐条——中毂（斜面）——分流锥——浇口（冒口）铸造工艺设计参数包括加工余量、工艺余量（冒口等补缩位置）、金属收缩量（收缩系数）和拔模斜度、冷却系统（用以保证铸件的顺序凝固）等。
当铸件的凝固顺序或工艺设计参数不满足产品需求时，就会产生铸造缺陷，铝合金铸件常见的铸造缺陷及预防措施有：1、欠铸特征：在铸件成形过程中，某些部位填充不完整。
形成原因：a 、铝液流动性不强，液体中含气量高、氧化皮较多；b 、浇注系统不良，内浇口截面太小；c、模具排气条件不良，排气不畅、涂料过多、模温过高导致型腔内冒口气压过高且不能顺利排出。
预防措施：1、提高铝液的流动性，尤其是精炼和扒渣，适当提高模温或浇铸温度（提高浇铸速度，调整壁厚余量、开设辅助筋通道）；2、增大内浇口截面积；3、改善排气条件，根据不良现象结合模具实际情况，增加溢流槽和排气线，深凹型腔处增添排气塞，重新喷涂料，使涂料薄且均匀，并待涂料干燥后再合模生产。
2、裂纹特征：毛坯被破坏或断开，开成细长纹路，呈不规则现状，有穿透和不穿透两种，在外力作用下呈发展趋势，冷、热裂纹的却别：冷裂纹处金属未被氧化，热裂纹处金属被氧化。
形成原因：a、铸件结构欠合理，收缩受阻，铸造圆角小；b、顶出装置发生偏移，受力不均；c、模温过高或过低，开模过程中严重拉伤开裂；d、合金中有害元素超标，伸长率下降；e、排气不畅；预防措施：1、改进铸件结构，减少模具壁厚差，增大裂纹部位的圆角或圆弧半径；2、修正模具顶出系统及上、下模合模销、套，保证顶出平稳；3、调整模温到正常温度，消除倒拉模和不平整现象，适当加大模具的扒模斜度；4、控制好铝液成分，尤其是有害元素成分；5、修整模具的排气系统，保证该部位模具排气通畅。
重力铸造技术文章三篇
重力铸造技术文章三篇一、铝合金重力铸造常见缺陷一、缩孔这种缺陷常发生在铸件的肥厚部分，或者厚薄交接处。
有时铸件表面发白，实际上就是缩松。
产生的原因：结晶过程中铸件补缩不够；引入合金液的位置不对；金属型各部位的温度不恰当，不符合顺序凝固的原则；涂料不当或涂料脱落；浇注温度过高；浇注速度太快；铸件冷却太慢；铸件毛边太大。
防止办法：在铸件厚大部位设置冒口，冒口的大小、高度要适宜，达到较后凝固，提高冒口的补缩作用；沿铸件四周均匀分布内浇道，或从冒口根部开设补充浇道进行补充浇注；调整金属型各部分的温度规范，便于铸件顺序凝固；按铸件工作部分和浇冒口部位不同要求选用不同的涂料成分及涂料厚度，脱料要均匀补上；适当降低浇注温度；减慢浇注速度；在容易产生缩松的部位，嵌上铜冷铁或通气塞，以加速冷却。
二、冷隔这种缺陷一般产生在较大的水平表面的薄壁铸件上，以及合金较后汇流处。
铸件出型后经过震砂，进行外观检查即可发现。
产生的原因：模具温度过低；铝液温度过低；模具排气不良；浇注系统设计不良，内浇口数量少、截面过小；浇注速度太慢或浇注中断；铸件设计壁厚太薄或缺少适当的圆角。
防止办法：适当提高模具温度；适当提高铝液浇注温度；气体不易排出的部位上设置通气槽或排气塞，保持排气良好；适当增加内浇口数量和内浇口的截面；适当提高浇注速度，避免铝液浇注中断；按铸件设计工艺性要求设计合理的较小壁厚和铸造圆角。
三、气孔气孔往往产生在铸件的上部且经常发生在铸件凸出部分的表面。
铸件内部隐蔽的气孔，必须通过X光透视，以及在铸件进行加工时发现。
产生的原因：浇注速度太快，卷入空气；模具排气气不良；铝液流动过快；熔化温度过高；合金除气不良；浇注温度过高；砂芯不干、排气不良或发气量太大。
防止办法：平稳地浇注金属液；于金属型气体不易排除的部位增设排气槽或排气塞，并经常清理；浇注时浇包尽量靠近浇口杯；严格控制铝液温度防止超温；铝液正确地进行除气；泥芯应烘干，排气孔应畅通，泥芯返潮后应补烘，特大的泥芯中间应挖空；金属型涂料后应等涂料干燥后才能浇注。
铸造中浇注系统设计
应用:
主要用于构造复杂旳多种黑色金属 铸件和易氧化旳有色金属铸件。
3、中间注入式浇注系统
对内浇道下列旳型腔部分为顶注 式；对内浇道以上旳型腔部分相 当于底注式。故它兼有顶注式和 底注式浇注系统旳优缺陷。因为 内浇道在分型面上开设，故极为 以便，广为应用。合用于高度不 大旳中档壁厚旳铸件。
轻易充斥，可降低薄壁 件浇不到、冷隔方面旳 缺陷
充型后上部温度高于底 部，有利于铸件自下而 上 旳顺序凝固和冒口旳 补缩
冒口尺寸小，节省金属
内浇道附近受热较轻
构造简朴，易于清除
缺陷:
易造成冲砂缺陷金属， 液下落过程中接触空气， 出现飞溅、氧化、 卷入 空气等现象，使充型不 平稳
易产生砂孔、铁豆、气 孔和氧化夹杂物缺陷， 大部分浇注时间，内浇 道工作在非淹没状态，
第四章 浇注系统
浇注系统旳作用：将液态金属引入铸型。
经典浇注系统旳构造 a)封闭式 b)开放式 1-浇口杯，2-直浇道，3-直浇道窝，4-横浇道，5-末端延长段，6-内浇道
对浇注系统旳基本要求
1.所拟定旳内浇道旳位置、方向和个数应符合铸件旳凝固原则或补缩 措施。
2.在要求旳浇注时间内充斥型腔。 3.提供必要旳充型压力头，确保铸件轮廓、棱角清楚。 4.使金属液流动平稳，防止严重紊流。预防卷入、吸收气体和使金属
过分氧化。 5.具有良好旳阻渣能力。 6.金属液进人型腔时线速度不可过高，防止飞溅、冲刷型壁或砂芯。 7.确保型内金属液面有足够旳上升速度，以免形成夹砂结疤、皱皮、
冷隔等缺陷。
第一节、浇注系统各单元旳作用：
1、浇口杯旳作用：①承接来自浇包旳金属液，预防金属液 飞溅和溢出，便于浇注；②减轻液流对型腔旳冲击、分离 渣滓和气泡，阻止其进入型腔；③增长充型压力头。
金属铸造工艺改进
▪ 改进方案一：加强技术研发与创新
工艺改进原理与方法
▪ 热处理与表面处理
1.热处理工艺优化：改进热处理工艺，提高铸件的性能和延长 使用寿命。 2.表面处理技术：采用先进的表面处理技术，提高铸件的耐腐 蚀性、耐磨性和外观质量。 3.环保与能源效率：优先选择环保、节能的热处理和表面处理 技术，降低生产成本和环境负担。
▪ 检测与质量控制
铸造工艺简介与现状
▪ 铸造工艺类型
1.常见的铸造工艺有砂型铸造、精密铸造、离心铸造等。 2.各种铸造工艺有其特点和应用范围，需根据产品特点选择合适的工艺。 3.随着新技术的不断发展，新的铸造工艺类型也在不断涌现。
▪ 铸造工艺材料
1.铸造工艺使用的材料主要有各种金属和合金。 2.不同材料具有不同的物理和化学性质，对铸造工艺有着重要影响。 3.新材料的应用和研发对铸造工艺的发展具有重要意义。
▪ 改进方案一：引入3D打印技术
1.提高铸造精度：3D打印技术可以实现复杂结构的精确制造， 减少传统铸造过程中的材料浪费和误差。 2.快速原型制造：通过3D打印技术，可以快速制造出产品原型 ，缩短产品研发周期，提高生产效率。 3.降低生产成本：采用3D打印技术可以减少生产工序和原材料 消耗，从而降低生产成本。
1.检测技术应用：采用先进的检测技术，对铸件进行全面检测 ，确保产品质量。 2.质量管理体系：建立完善的质量管理体系，实施全面的质量 控制，提高铸件的一致性和可靠性。 3.数据分析与优化：运用数据分析工具，对检测数据进行深入 挖掘和分析，为工艺改进提供数据支持。