低压铸造工艺的设计论文

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浇道或者一个浇道，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

Abstract

In 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. For sand shell moulding, the mode of same time freezing was generally used. Build the Three-dimensional model of the casting, then simulate and calculate the filling process of casting. Form the results, it was saw that the process was steady without apparent phase fluctuations or splash. From the result we can see that there was no defect such as shrinkage, so the design was perfect.

Keywords：Low pressure die casting; casting process; experimental cast; filling process; numerical simulation.

目录

摘要....................................................... I Abstract.................................................... II 第1章绪论.. (1)

1.1低压铸造概述 (1)

1.1.1 低压铸造的工艺过程 (1)

1.1.2 低压铸造的工艺特点 (2)

1.1.3 低压铸造的工艺分类 (4)

1.2国外低压铸造行业的发展概况 (5)

1.2.1 我国低压铸造行业现状、存在的问题和发展趋势 (6)

1.3低压铸造的数值模拟 (8)

1.3.1 计算机数值模拟的优点 (8)

1.3.2 低压铸造与计算机数值模拟 (9)

1.4选题意义及本文的主要研究容 (10)

1.4.1 课题的意义 (10)

1.4.2 课题的任务和容 (11)

第2章低压铸造工艺设计 (12)

2.1低压铸造铸型工艺参数的选择 (12)

2.1.1铸件凝固方式的选择 (13)

2.1.2浇注系统的选择 (14)

2.1.3浇注系统的选择 (15)

2.1.4机械加工余量的选择 (16)

2.2低压铸造浇注工艺参数的选择 (17)

2.2.1 升液速度的确定 (17)

2.2.2 充型压力和充型速度的选择 (17)

2.2.3 充型增压值的选择 (18)

2.2.4保压增压值的选择 (18)

2.2.5保压时间的确定 (18)

2.2.6浇注温度的确定 (18)

第3章实验材料、容及过程 (20)

3.1实验材料 (20)

3.2实验设备 (22)

3.2.1反重力铸造设备主体 (22)

3.2.2反重力铸造多功能气路控制系统 (24)

3.2.3反重力铸造电控系统 (25)

3.3实验过程 (26)

3.3.1砂型制造 (26)

3.3.2浇注前的准备 (30)

3.4铸件的金相观察 (37)

第4章充型过程数值模拟 (38)

4.1View Cast的实现过程 (38)

4.2充型过程的计算机模拟 (38)

4.2.1前处理 (38)

4.3凝固过程模拟结果及分析 (41)

结论 (43)

参考文献 (44)

致 (45)

第1章绪论

1.1 低压铸造概述

1.1.1 低压铸造的工艺过程

低压铸造是一种特种铸造工艺，它是巴斯加原理在铸造生产中的应用。就低压铸造的工作压力而言，它是介于压力铸造和重力铸造之间的一种新的浇注工艺。在装有合金液的密封容器(坩埚)中，通入干燥的压缩空气(或者惰性气体)，作用在保持一定浇注温度的合金液面上，造成密封容器与铸型型腔的压力差，使合金在较低的充型压力(0.01～0.05MPa)作用下，沿着升液管孔自下而上地经升液通道、铸型浇口、平稳地充入铸型中，待合金液充满型腔后，增大气压，使型腔里的合金液在较高的压力作用下结晶凝固，然后卸除密封容器的压力，让升液管、浇道尚未凝固的合金液依靠自身的重力回落到坩埚中，再打开铸型取出铸件。至此，即完成了一个低压浇注工艺过程。

低压铸造解决了重

力铸造中浇注系统充型

和补缩的矛盾。在重力

铸造中为了充型平稳，

避免气孔、夹渣，常采

用底注式，因此铸型温

度场分布不利于冒口补

缩。低压铸造则巧妙地

利用坩埚气压，将金属

液由下而上充填铸型，

图1.1 低压铸造的基本原理图

在低气压下保持浇道与

补缩通道合二为一，始终维持铸型温度梯度与压力梯度的一致性，从而解决了重力铸造中充型平稳性与补缩的矛盾，而且使铸件品质大大提高。同

时，由于低压铸造有较高的补缩压力和温度梯度，有效地提高了厚大断面铸件的致密性，所以用低压铸造的方法可以获得比一般重力铸造质量更高的铸件。而且，低压铸造所用的浇注系统比较简单，可使铸件成品率大大提高，通常可在90％以上。

1.1.2 低压铸造的工艺特点

实践证明，低压铸造有很多优越性，归纳起来有以下几点：

1) 铸件在压力作用下结晶和凝固，并能得到充分地补缩，故铸件组织致密，力学性能高。

2) 低压铸造的浇注工艺参数均可人为控制。可根据铸件的不同结构和铸型的不同材料来确定。浇注时，合金液在可控的压力作用下充型，能有效地控制充型速度，使合金液充型平稳，这样可减少或避免合金液在充型时的翻腾、冲击、飞溅现象，从而减少了氧化夹渣的形成，避免或减少铸件的缺陷，提高了铸件质量，合格率一般可达90％左右。

3) 合金液在压力作用下充型，可以提高合金液的流动性，有利于获得轮廓清晰的铸件，它可适用于不同壁厚、不同大小和不同结构的铸件。

4) 金属液利用率高。低压铸造铸型的浇注系统简单，并可减少甚至完全省去冒口，尚未凝固的金属液可流回坩埚中，减少金属的损耗，因此工艺出品率高，可达80％～90％.

5) 生产效率高，后续加工余量小，机械加工工时少。

6) 低压铸造对铸型材料没有特殊的要求，凡可作为铸型的各种材料，都可以用作低压铸造的铸型材料。

7) 设备简单，一次性投资少，占地面积小，易于实现机械自动化生产。有利于实现生产过程的质量控制。

8) 低压铸造对合金牌号的适用围较宽，基本上可用于各种铸造合金。不仅适用于有色合金，而且适用于铸铁、铸钢。

低压铸造除了有上述特点外，同时低压铸造与其它铸造的比较，有以下特点：