低压铸造
低压铸造法的雏形可以追溯到上世纪初。适用于铝合金是1917年在法国，1924年在德国提出的申请，但并没有形成大规模的工业生产。为商业的目的而开始生产是在二战以后的1945年，由英国的路易斯先生创立了阿鲁马斯库公司，开始生产雨水管道、啤酒容器等。在那以后的五十年代里，奥地利和德国开始生产气缸头。
1958年美国的泽讷拉路默它斯在小型汽车的发动机零件上（气缸头、箱体、齿轮箱）大量运用了铝合金铸件，并采用了低压铸造法。这件事对至今仍广泛采用的低压铸造法而言是不可或缺的推动，特别是在全世界的汽车工业界引起了极大的反响。低压铸造法被介绍进我国是1957年左右，但真正引起业界的注意，开始进行各种研究、引进设备是从1960年左右开始的。但是这种打破了以往常识的划时代的工艺方法，几乎没有冒口，与已经作为一种“技术”确立起来的重力金型铸造的技术相比具有完全不同的难度，因此业界的反应比较冷淡。
在这种状况下，1961年的轻型汽车用空冷气缸头的生产成为低压铸造法在我国实用化的开端。以后的发展非常迅速，在克服了多个技术难题后，利用低压铸造法所具有的材料利用率高、容易实现注汤自动化等优点，以汽车部件为中心，逐步确立了轻合金铸件的主要铸造法的牢固地位。目前在铝合金铸件的生产量中，低压铸造品已占了大约50%，并以其巨大的生产量和优良的品质而著称于世。产品扩大到汽车相关部件，如气缸头、气缸体、刹车鼓、离合器罩、轮毂、进气岐管等。特别是1970年以后大量应用在轮毂上，并且随着近年来的汽车轻量化和提高性能等要求，在以往从未有过的复杂内部品质和机械性质的严格要求下，气缸头、气缸体上的使用也逐渐增加。
编辑本段基本原理及工艺过程
基本原理
[1]
如图5.1所示，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(升液管)上升，被压进与炉子连接着的上方的模具内。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。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。最后当铸件冷却至固相温度以下便可从模具中取出产品。
工艺过程
[2]
低压铸造装置如图1-38a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1-38b所示。开启铸型，取出铸件，如图1-38c所示。
编辑本段特点及用途
特点
（1）浇注时的压力和速度可以调节，故可适用于各种不同铸型（如金属型、砂型等），铸造各种合金及各种大小的铸件。
（2）采用底注式充型，金属液充型平稳，无飞溅现象，可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷，提高了铸件的合格率。
（3）铸件在压力下结晶，铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁，力学性能较高，对于大薄壁件的铸造尤为有利。
（4）省去补缩冒口，金属利用率提高到90～98%。
（5）劳动强度低，劳动条件好，设备简易，易实现机械化和自动化。
优点和缺点（相对重力金型铸造而言）
优点和缺点（相对重力金属而言）
优点：
1）铸造利用率非常高。（85~95%）
由于没有冒口和浇道，浇口较小，因此可以大幅度降低材料费和加工工时。
2）获得完美的铸件。
容易形成方向性凝固，内部缺陷少。
3）气体、杂物的卷入少。
可以改变加压速度，熔汤靠层流进行充填。
4）可以使用砂制型芯。
5）容易实现自动化，可以多台作业、多工序作业。
6）不受操作者熟练程度的影响。
7）材料的使用范围广。
表5.1 各铸造方法材料利用率
控制和条件管理等，根据情况还可以在成为热点的部位进行空气、水等的冷却或埋入冷铁。
浇口的截面积对于防止熔汤乱流以便更好地充填模具空间而言是非常
重要的因素。最小截面积a的公式如下：
a=W´10/[T´m´Υ´（2´g´H）] (1)
a=浇口的最小截面积
W=铸件的重量（kg）
T=从浇口处开始的浇铸时间（S）[充填时间]
m=熔汤的比重（2.4~2.5）
Υ=电阻系数（0.3-0.4）
g=重力加速度（9.8m/s）
H=压力头(m)（熔汤面到产品上端的高度）
在图5-3中a部截面做成圆形是较理想的，但事实上由于产品形状的限制经常是不得不做成不规则的形状。在这种情况下为了防止该部分的过冷，最小截面积最好应是浇口附近产品壁厚的2倍以上。浇口的高度h比较低时可以得到较大的因浇口处热量提供和加压而引起的补缩效果，而且也容易实现方向性凝固，但这是防止氧化物的滤渣网的固定部位，由于因铸造条件的变动引起浇口长度的变化，因而一般情况下考虑30-40mm较多。
（2）模具结构上特征
低压铸造模具的浇口在下面，如图5.4所示，下型部分通过给汤管与保持炉连结，所以不能使用挤压结构，而采用把铸件放在上型或横型里的方法，下型的温度很高，因此拔模斜度需要比其它模具做得大一些。
模具内部的空气、砂芯产生的气体需要充分考虑分型方法和排气道等，应该在尽量减少随着熔汤充填而产生的背压的情况下排出去。如果背压高到
影响加压速度时，会产生熔汤流动不良、表面缩孔等，因此希望控制在
0.002Mpa以下。
关于凸台、加强筋、叶片等形状的部位，可以考虑嵌入式排气孔插入模具。在分型面和平面部设计排气槽，再加上排气孔、拉深加工等手段尽量做到排气良好的设计。排气例见图5-5。另外砂芯产生的气体量较大、时间也较长，可以在模具结构上设计确定的排气路线，追加吸引机构。
保持炉
图5-6显示了目前实用使用的3种类型。
（1）铁坩锅炉
这是实用化早期的炉型，操作简单，因此目前仍大量使用，但由于铁慢慢熔解会增加熔汤铁的含量，所以必须定期（1个星期）进行涂层处理。另外，它不适合用于高纯度合金的铸造。
（2）石墨坩锅炉
由于不能对石墨坩锅直接施加压力，因此这是一种对炉子整体加压的构造。由于腐蚀少，所以可以连续用90-120天左右。但缺点是用钠进行改良处理时，坩锅的寿命会变短。
（3）耐火材料炉
这种炉的使用随着铸件的大型化、1模多个的推进而逐步增大了。因为气密
室整体构成了炉体，所以容积大（700-1000kg），熔汤的补充次数少。连续使用时间长，铸造条件稳定，热源有加热熔汤面的辐射式加热器和保护管浸入熔汤直接加热的浸泡式加热器两种。
浸泡式加热器耐火材料炉由于是用浸泡式加热器直接加热熔汤，与辐射式耐火材料炉相比，热效率高出40%以上，电力消耗少，熔汤温度变化非常小，控制适应性高。因为空气温度较低，所有氧化物的产生也较少。目前因为加热器管的寿命、维护保养的不方便及成本高等问题影响了使用的普及程度，但从节省能源的观点来看今后会很快地普及使用的。但是由于采用耐火材料炉与采用铁坩锅相比，从熔汤表面和坩锅传来的热量变得非常少，模具温度分布会发生变化，上下模具之间的温差坡度也变小，因此有必要开发适合这种设备的铸造方案。
给汤管
这是将熔汤从保持炉引向模具的管子，截面积是
Æ80-Æ120mm左右的圆或
椭园形。以前是以铸铁表面加上涂料的为主，但因烧损会增加熔汤铁的含量，
给汤管自身的寿命变短，所以最近陶瓷制的给汤管逐渐成为主流。但是成本高、抗热冲击性能差、异形截面形状成形难等是需要探讨的课题。
编辑本段气缸头中的铸造技术
铸造工序
（1）上涂料，准备模具、安装
（2）熔解、除渣、除气、保持炉给汤
（3）铸造作业
（a）装浇口滤渣网
（b）装砂芯
（c）吹空气
（d）合模
（e）加压
（f）凝固
（g）开模
（h）取出产品
批量生产中的气缸头的工序概要，分为上涂料、准备模具等前期准备工序、熔解、熔汤处理、给铸造机供汤的给汤工序以及铸造作业工序等，这种工序都非常重要，不能马虎，要维持品质关键是如何做到在稳定的条件下坚持管理铸造作业。
（1）模具的保养、上涂料
模具的保养、上涂料是指每500-700模次进行包括模具保养、保持炉和给汤管内的清扫作业，将模具的模框、嵌块、拔模销、排气块等分解后，用空气
除去铝渣和砂芯的燃烧剩余物等。排气块的堵塞对熔汤流动性、气孔等品质有很大影响，所以应该仔细地清除掉，而且还有必要检查排气孔，排气型芯等的通气程度。
下一个工序上涂料是以确保排气性，减低脱模阻力，保护模具表面，确保保温隔热性，确保熔汤流动性等为目的。在保养结束后，将模具加热至473K （200C）左右，用钢丝轮刷除去表面的氧化皮后再上涂料，操作是用喷枪来进行的，但根据喷吹压力，距离、速度、浓度、模具温度等，其强度和粗糙度有很大区别。
在涂复杂的模具时，需要熟练地进行操作，但为了保持稳定的上涂料的效果应尽快使操作标准化，涂层厚度粗糙度等因部位不同而存差异。一般而言，产品面是0.1-0.2mm，光洁度要求高的加工基准面，燃烧室面等应用粒子细小的涂料涂0.05mm的厚度，涂料一般利用市场上的，基本构成是骨材（碳酸钙、陶土、氧化铝、云母、石墨等）、粘接剂（硅酸钠）和水等。
关于模具涂料的选择并没有定量的评价尺度，一般在实际产品中使用后再来决定。
（2）熔解、熔汤处理
作为合金最普通的是AC4B、AC2B。在提出延伸率、耐腐蚀性的要求时，可以使用AC4C等，另外作为高品质化的对策同时也使用加钠、锶的改良处理和加钛的微细化处理，熔汤处理除了以往的加精炼剂的脱氧处理以外，为了得到稳定的品质，使用旋转式除气装置进行除气处理的做法也日益增多。
（3）铸造作业
·装浇口滤渣网
此工序的目的为了防止从给汤管进来的氧化物、砂子等杂物以及加强熔汤层流化。把做成浇口形状的镀锌网（Æ0.4-0.6mm，12-14个网孔）用专用夹具固定起来。这样做人工作业比较多，但也可以试一试进行自动化设计或给汤管内吹惰性气体等方法。
·装砂芯、吹气
水道中子、气道中子、凸轮轴室中子等，材质大多是中子砂。最近因形状的复杂化、与其它部件的共用化等引起中子的增加。一般是人工作业，但由于是模具内的高温作业，所以近年来越来越多地采用由机器人自动安装。包括活砂铸型在内自动安装进模具的方法也开始使用。脱模时因要除去装中子时落下的砂子，所以要吹空气。
·合模、加压、凝固、开模、取出产品
这些工序都是在自动化、标准化的循环周期下进行运转的。加压力、加压速度、加压时间、凝固时间等各种条件要根据温度进行调整。
铸造条件
（1）温度
熔汤温度因合金种类、产品形状而稍有不同，但一般在680~730°C的范围内。熔汤温度对内部缺陷和外观品质等有很大影响，所以实际操作时管理范围是14°C左右。模具温度在低压铸造时更显得重要。
从方向性凝固的观点来看模温分布是从浇口往上型方向变低，一般而言浇口480~520°C，下型400~450°C，横型350~400°C，上型250~350°C，但是为了改善内部品质（强化方向性凝固）、缩短铸造周期，可以进行上型和横型的冷却（水冷、空冷，一般冷却模具整体的线式冷却比较多）。
在多个浇口的情况下，浇口间距离变近、浇口间温度变高，使浇口和成形部位的凝固容易发生反转。如果是由于产品形状的限制无法修改模具方案
的话，采用在浇口间加上点式冷却，加大浇口的温差坡度等方法也是比较有效的。模具温度是由铸造周期、熔汤温度、气氛温度等决定的，所以在试制作阶段要抓住这些条件和内部外观品质的关系。
改善负面因素，在可能的范围内大幅度地改变铸造条件进行品质变动的试验，然后订出管理范围。这些能做到的话就可以确保稳定的品质。另外条件和品质的关系在短时间内还很难完全掌握，所以同时进行凝固解析也是有效的手段。
（2）加压时间
这是指充填开始到浇口部凝固为止的加压时间。因产品数量、产品形状、模具温度、熔汤温度、浇口直径、浇口数量等原因加压时间会有所不同，但一般气缸头是2~8分钟，根据重量相应延长。温度条件是影响最大的，在稳定条件下是固定的时间，浇口长度（相当于冒口高度）也较稳定。
但是在铸造开始时，短时间停顿后模具温度降低，波动变大，并随着铸造数量的增加和温度条件的波动，浇口部分和给料管内的氧化物堆积起来，浇口截面积减小。在这些情况下，从熔汤、模具传来的热量发生变动，凝固时间变得不稳定。于是成形部的凝固时间发生改变，从产品到浇口的方向性凝固被破坏，产品内部容易出现缩孔等内部缺陷。因此稳定温度条件、保持浇口和给料管等给汤系统的正常状态是非常重要的。
以前操作者是观察浇口的状态后再调整时间的，最近引进了测量铸造时的温度后实时自动调整到最佳条件的控制器。在所有的工序中这是最花时间的部分，因此为了提高生产性要积极地考虑模具冷却、1模2件、2段加压等缩短时间的方法。
（3）凝固时间
这是从加压完毕到产品脱模的时间，是脱模时冷却到铸件不出现变形、拉伤等的时间。一般而言是加压时间的1/3左右，但和加压时间一样也随温度发生变化。从生产性考虑凝固时间短点好。可以加快冷却速度，让脱模阻力小的横型先行，积极地对开模后的产品和模具进行冷却。
（4）加压条件
低压铸造法是用气体对熔汤面加压使熔汤上升进行充填的铸造法，因此加压条件影响到熔汤流动性和冒口效果，是品质管理的重要项目。充填时必要的压力如下面公式计算：
P(Mpa) = Υ×(1+S/A)×△H×10 (2)
Υ= 熔汤比重（2.4~2.5）
S = 给汤管截面积（m）
A = 加压实际（有效）面积（m）
△H = 熔汤面变动量（m）（给汤管内上升量+加压面下降量）
根据铸造机的结构和产品会有所不同，公式（2）中下划线的部分在批量生产的产品中一般是0.025左右，可以根据公式（2）来决定加压力。加压力是由到产品上端的熔汤顶升力和冒口压力组成，其中前者是由铸造机和模具的构造决定的，冒口压力一般在0.005~0.01Mpa左右。为了冒口效果冒口压力高一点好，但如果超过0.01Mpa，模具排气道会闭塞，涂料脱落，熔汤容易压进砂制型芯，所以冒口压力不会太高。
在气缸头中使用了很多砂芯，因此将中子产生的燃气高效率地排出模具是很有必要的。但最近气缸头的中子形状变得很复杂，数量也多，所以在模
具上无法充分设计排气道。在这种情况下采用将冒口压力提高至上限来防止气体卷入产品内部的手段是比较有效的。
如果加压速度太慢，熔汤的充填效果会变差，引起熔汤流动性不良；如果太快，又会引起乱流，出现卷入气体、异物等缺陷。由于根据流路形状不同流速会有差异，所以模具内各部分的速度有所变化。给汤管内要控制熔汤温度的下降，速度便快；模具内部要控制乱流，速度便慢，冒口压力高。一般而言，薄壁铸件需要快速充填，厚壁铸件则相反。
表5.2、图5.8表示了双缸1模2件气缸头中的加压力和加压速度的设定。熔汤补充后，随着铸造的进行熔汤面下降，因此必须增加与液面下降量相对应的加压力。稳定初期液面位置，然后从液面变化量来决定压力补充值。特别是对熔汤面积变化大的坩埚型保持炉而言更需要进行详细的条件设定。目前已普及了能全部设定这些加压条件的控制器，所以因加压条件而引起的故障已得到很大改善。
技术动向及今后的课题
低压铸造法从被大量使用以来已经30多年了，现在已确立了铝合金铸件的重要工作法之一的地位。特别是在气缸头中的作用巨大，今后低压铸造仍会是主流方法。
从空冷小型发动机的气缸头开始，到水冷化、多气筒化、功能的扩大、DOHC化和材料重量的增加，并且形状越来越复杂，壁厚变化也加大，铸造的难度也逐年增加，同时为了降低成本进行生产性改善，考虑了1模2件、交换模具时工序改进、动模速度提高和与后处理工序的结合等，冷却控制和加压控制等技术也逐年提高，目前已出现了包括砂芯的搬运和组装在内的完全自动化线，这同时也从高温作业解放出来，改善了作业环境。
根据以上内容，可以考虑以下气缸头铸造技术的课题：
1）提高材料强度（直喷式汽油机、柴油机气缸头的铝合金化推进）
2）生产性的提高（提高控制技术、后处理线的同步化、全自动化生产线的推
进）
3）其他品种少量生产对策（包括模具准备工序的缩减、中子造型和后处理的
紧凑的生产线设计）
4）缩短开发时间
5）技能的延续（上涂料、铸造条件的调整等）
关于1）项，如何对下型进行冷却是重点，但以往的技术在低压铸造中很
难应用，所以认为更适合采用重力铸造。因此例2是最大限度地发挥了低压铸
造的优点克服了问题点的实际例子。目前在欧美国家气缸头的主要铸造法仍是重力铸造法，所以为了扩大今后的市场必须解决这个问题。
关于2）和3）项，这是随着FA技术的进步必然要发展的问题。考虑到铸件的高强度化和高生产性化的要求，条件控制会变得比现在复杂，因此紧凑的自由度高的生产线结构可以保持综合的高水准。
关于4）项，重点在于需要在设计初期阶段和用户共同开发以及积极运用CAE技术。
最后的第5）项是最紧迫的项目，越推进自动化和无人化，这个问题越显得重要。由于很难定量数据化，而且与经验有关的项目较多，所以地道的技能教育和继承是很重要的。同时为了达到定量化控制而进行的基础研究和开发也同样重要。
编辑本段其他
关于低压铸造技术以气缸头为中心进行了上述解释说明，作为轻合金铸件的主要工作方法之一，目前还只能以传统产品为主（气缸头、轮毂、气缸架等），这是因为为了满足品质上的要求和得到方向性凝固而受到了产品形状的限制。
今后要发挥低压铸造法的材料消耗少、内部品质高等优势，以便能适合更多的产品。但是必须解决受产品形状制约、生产性低等问题。为此第一要
通过活用积极的CAE技术（凝固流动解析、应力解析），推进与用户的平行工程技术，以便得到最佳浇口方案和产品形状。然后使用以控制技术和机器人技术为代表的自动化技术，推进模具温度控制、铸造压力控制、工序自动化和准备工序的省力化等。
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参考资料
?1．图5.1
?2．图1-38
?3．图5.2
开放分类：
机械工程，铸造，特种铸造
低压铸造模具的热处理 低压铸造是使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。它的特点有：液体金属充型比较平稳；铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的毛培；铸件组织致密，机械性能高；提高了原材料的工艺收得率；因为机械化和自动化操作，劳动强度降低，生产效率大大提高。 刘氏模具低压铸造的工艺工程：将金属、升液管和铸型装配好，盖好密封盖→向密封金属液的坩埚中，通入干燥的压缩空气（或惰性气体），使金属液在压力作用下，自下而上地通过升液管而进入铸型，并在压力下凝固→解除压力，使升液管和浇注系统中未凝固的金属液流回坩埚→打开铸型，取出铸件。 那么，低压铸造模具能进行热处理吗？怎么进行热处理呢？ 答案是肯定的，低压铸造模具能进行热处理的，其目的是为了提高其物理性能。 热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 在热处理中，组织缺陷分为可以改善的缺陷或不能改善的缺陷。低压铸造模具的热处理是去应力退火，即人工时效，温度550～600℃，保温2～4h后炉冷，有时采用自然时效，指将铸件在露天放置几个月或几年；对于消除白口铸铁件可进行高温退火，温度900～950℃，保温2～5h后炉冷。 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，造成密封容器内与铸型型腔内的压力差，使合金在较低的充型压力(0.01～0.05MPa)作用下，沿着升液管内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，然后卸除密封容器内的压力，让升液管、浇道内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。
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 -=
第一节概述 在二十世纪初期，国外开始研究并应用低压铸造工艺，同时期，英国https://www.doczj.com/doc/bf13145999.html,ke登记了第一个低压铸造专利，主要用于巴氏合金的铸造。法国人制定了用于铝合金和铜合金的计划，并首先在铝合金铸造生产中得到推广使用。 第二次世界大战爆发后，随着航空工业的发展，英国广泛地采用低压铸造生产技术要求较高的航空发动机的气缸等轻铝合金铸件，并采用金属性低压铸造，大量生产高硅铝合金铸件。北美的汽车工业和电机工业又广泛采用金属型低压铸造生产汽缸、电机转子等重要铸件。这样，低压铸造工艺迅速扩散到通用机械、纺织机械、仪表和商业产品的领域。 我国从五十年代开始研究低压铸造，但发展一直比较缓慢。随着汽车工业的发展，和大量新技术的采用，在上世纪末和本世纪初，低压铸造在我国得到快速发展，国产低压铸造机的功能和性能，及使用的稳定性和可靠性已经接近或达到国际先进水平，被大量用于汽车轮毂、汽车缸盖等铸件的生产。 第二节低压铸造原理及特点 低压铸造是使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。其工艺过程如下：在装有合金液的密封容器（如坩埚）中，通入干燥的压缩空气，作用在保持一定浇注温度的金属液面上，造成密封容器内与铸型型腔的压力差，使金属液在气体压力的作用下，沿升液管上升，通过浇口平稳地进入型腔，并适当增大压力并保持坩埚内液面上的气体压力，使型腔内的金属液在较高压力作用下结晶凝固。然后解除液面上的气体压力，使开液管中未凝固的金属液依靠自重流回坩埚中，再开型并取出铸件，至此，一个完整的低压浇铸工艺完成。低压铸造工艺过程演示如下： 低压铸造过程动画演示
低压铸造独特的优点表现在以下几个方面： 1．低压铸造的浇注工艺参数可在工艺范围内任意设置调整，可保证液体金属充型平稳，减少或避免金属液在充型时的翻腾、冲击、飞溅现象，从而减少了氧化渣的形成，避免或减少铸件的缺陷，提高了铸件质量； 2．金属液在压力作用下充型，可以提高金属液的流动性，铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利； 3．铸件在压力作用下结晶凝固，并能得到充分地补缩，故铸件组织致密，机械性能高； 4．提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90％。 5．劳动条件好；生产效率高，易实现机械化和自动化，也是低压铸造的突出优点。 6．低压铸造对合金牌号的适用范围较宽，基本上可用于各种铸造合金。不仅用于铸造有色合金，而且可用于铸铁、铸钢。特别是对于易氧化的有色合金，更显示它的优越性能，即能有效地防止金属液在浇注过程中产生氧化夹渣。 7．低压铸造对铸型材料没有特殊要求，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。与重力铸造和特种铸造应用的铸型基本相同，如砂型（粘土砂、水玻璃砂、树脂砂等）、壳型、金属型、石墨型、熔模精铸壳型、陶瓷型等都可应用。总之，低压铸造对铸型材料要求没有严格限制。 第三节低压铸造工艺设计
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 ㎏/㎝2。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。所以金属的利用率高。 2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 汽车铝合金车轮的结构特征：汽车铝合金车轮有大有小，有正偏距，有负偏距，有二片式，有三片式，都是圆形铸件，轮缘是均匀壁厚，面积比较大，轮辐比较厚，轮辐和轮缘交接处热节都比较大。而铝轮毂的浇注系统只有一个小浇口，没有冒口。轮辐多半作为横浇道，但是轮辐的位置是由轮毂的结构所决定的，不是由铸造工艺的设计者来决定的。因此偏距小，或负偏距车轮，会让铸造工艺设计者很头痛。然而轮毂的正面为装饰面，一般要求较高，要求精加工、车亮面、抛光、电镀，而低压铸造正好可以把轮毂的正面放在下模，放在浇口的旁边，在压力下结晶，得到致密的组织。使得低压铸造轮毂正面加工以后，表面质量，表面光洁度都比较好。 3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 工艺设计之前，轮毂设计之初，需考虑与轮毂相关的几个基本内容。首先要正确的计算结构强度，这是影响到它生产出来以后安全使用的问题，另一个重要问题是否方便于铸造工艺，是否有利于机加，抛光和电镀，是否有利于减少废品降低成本，提高铸件整体质量，设计一款美观的车轮是不能不考虑它的铸造、加工工艺性的。 4 汽车铝轮低压铸造模具设计 模具设计之前工艺方案是重大的原则问题，方案错了，整个模具设计将全功尽废，如果设计不当，不从铸造工艺角度上去考虑，会极大地影响铸造厂去生产出完美的致密的铸件来。所以在确定模具的设计方案之前，要请专家和现场工作者进行评审。根据产品结构的特点（要注意完全符合顺序凝固条件的产品结构是很少的）评审出一个能创造顺序凝固条件的模具设计方案。模具设计者要深黯与之相关的铸造设备和铸造工艺，设计者要多到现场去请现场的工作者指导。动手设计时要对以下方面进行考虑： a在轮毂的零件图上画出轮毂各部份的加工余量； b在上下模和型芯各个部位，需要考虑适当的拔模斜度； c为了考虑铸件的顺序凝固，对铸件壁厚要通过“补贴”调整圆角，减小热节等措施来尽量符合“壁厚梯度”原则，还要在铸件补缩的距离上给予适当的壁厚考虑，在必要的地方要考虑风冷或水冷，总之整个模具从轮缘到浇口要创造一个顺序凝固的温度场。 d铸型的排气，特别在大平面或死角部分； e在铸件的凸台部份考虑是否用铜块，增加冷却速度；
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
低压铸造和重力铸造 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。 低压铸造独特的优点表现在以下几个方面： 1．液体金属充型比较平稳； 2．铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利； 3．铸件组织致密，机械性能高； 4．提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90％。 此外，劳动条件好；设备简单，易实现机械化和自动化，也是低压铸造的突出优点。 重力铸造是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。 1．把金属材料做成所需制品的工艺方法很多，如铸造、锻造、挤压、轧制、拉延、冲压、切削、粉末冶金等等。其中，铸造是最基本、最常用的工艺。 2．把熔化的金属液注入用耐高温材料制作的中空铸型内，冷凝后得到预期形状的制品，这就是铸造。所得到的制品就是铸件。 3．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）。精密铸件厂专业从事有色金属铸造，重点是铝合金和锌合金铸造。 4．铸造有可按铸型的材料分为砂型铸造和金属型铸造。精密铸件厂对这两种铸造工艺都得心应手，并自行设计、制造这两类铸造模具。 5．铸造还可按金属液的浇注工艺分为重力铸造和压力铸造。重力铸造是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。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。广义的压力铸造包括压铸机的压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等；窄义的压力铸造专指压铸机的金属型压力铸造，简称压铸。精密铸件厂长期从事砂型和金属型的重力铸造。这几种铸造工艺是目前有色金属铸造中最常用的、也是相对价格最低的。
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
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.
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。 低压铸造独特的优点表现在以下几个方面： 1．液体金属充型比较平稳； 2．铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利； 3．铸件组织致密，机械性能高； 4．提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90％。 此外，劳动条件好；设备简单，易实现机械化和自动化，也是低压铸造的突出优点。
Q [y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。 =0PK/ P l 「/10200 式中，pl――升液阶段所需压力（MPa）; hl――金属液面至浇道的高度（cm）； P ――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 t i 式中，v1――升液阶段的增压速度（MPa/s）; pi——升液压力（MPa）; ti――升液时间（s）。
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。 =hjK / P 2「 10200 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： t 2 式中，v2――充型速度（MPa/s ）; pl 、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 P 2 一 P l V 2
4．真空灌浆 为提高浆料的充填能力，应在真空条件下灌浆。 5．熔模脱除和石膏型烘干 6. 石膏型焙烧 石膏型焙烧的主要目的是去除残留于石膏型中的模料、结晶水以及其它发气物，同时完成石膏型中一些组成物的相变过程，使其体积稳定。常见的焙烧工艺见图3。焙烧炉可用天然气炉、电阻炉。 图3 石膏型焙烧工艺 7．合金熔炼及浇注 (1) 合金熔炼 石膏型精密铸造以铝合金为主，一般适用于砂型铸造的铝合金亦能用于石膏型精铸，其中以铝硅类合金用得最多。为获得优质的铝铸件，一定要采用最有效的精炼除气工艺和变质处理方法。 (2) 浇注工艺参数 金属液的浇注温度和石膏型温度两者应合理配合，以取得优良铸件质量，石膏型温度可控制在150～300℃之间，铝合金浇注温度一般可低于其它铸造方法，控制在700℃左右，对大型薄壁铸件浇注温度可适当提高。 8.铸件清整 对大型复杂薄壁铝精铸件必须进行大量细致的清理、修补和校正等工作。 8.低压铸造 8.1概述 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。
图1 低压铸造的工艺示意图 1一保温炉2一液体金属3一坩埚4一升液管5一浇口6一密封盖7一下型8一型腔9一上型10一顶杆11一项杆板12一气缸13一石棉密封垫 低压铸造独特的优点表现在以下几个方面： 1．液体金属充型比较平稳； 2．铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利； 3．铸件组织致密，机械性能高； 4．提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90％。 此外，劳动条件好；设备简单，易实现机械化和自动化，也是低压铸造的突出优点。 8.2低压铸造工艺设计 低压铸造所用的铸型，有金属型和非金属型两类。金属型多用于大批、大量生产的有色金属铸件，非金属铸型多用于单件小批量生产，如砂型，石墨型，陶瓷型和熔模型壳等都可用于低压铸造，而生产中采用较多的还是砂型。但低压铸造用砂型的造型材料的透气性和强度应比重力浇注时高，型腔中的气体，全靠排气道和砂粒孔隙排出。 为充分利用低压铸造时液体金属在压力作用下自下而上地补缩铸件，在进行工艺设计时，应考虑使 铸件远离浇口的部位先凝固，让浇口最后凝固，使铸件在凝固过程中通过浇口得到补缩，实现顺序凝固。常采用下述措施： 1．浇口设在铸件的厚壁部位，而使薄壁部位远离浇口； 2．用加工裕量调整铸件壁厚，以调节铸件的方向性凝固； 3．改变铸件的冷却条件。
低压铸造机技术方案书 一、序言 1.1设计目标 低压铸造机是铝合金低压铸造的通用设备，可广泛应用于汽车、摩托车、纺织机 械与航空航天等工业中铝合金铸件的生产。本技术方案是为了采用低压铸造机完成本公司铝合金模具浇铸使用而设计。 1.2设计原则 安全，稳定，可靠，有效 1.3设计依据和参考标准 主要依据了国家统计局、国家商务部、国家发改委、国务院发展研究中心、中国 海关总署、低压铸造机行业相关协会、国内外相关刊物的基础信息以及低压铸造机行 业专业研究单位等公布和提供的大量资料。 1.4适用范围 本方案适用于本公司所有使用铝合金铸件的低压灌浇注产品。 二、需求分析 2.1技术现状 我国低压铸造机技术经过几十年研究与发展，在结构，原理，功能上基本接近进 口机水平，在国内汽车缸盖生厂商已经得到用户认可，但国产机同进口机相比在外观、铸造工艺、机械精度、自动控制及算法等精细方面还是有所差距。 本公司产品在经过一至五代液压铸造机的基础上采用电控系统来完成铝合金模型 的铸造过程，有待于进一步试验和使用验证。
2.2需求 针对公司目前产品现状，需完成采用电控设计的低压铸造机来实现铝合金浇铸的过程，达到降低生产成本，提高铸件质量和满足生产安全，提高生产率，提升自动化程度的目的需求。 三、硬件系统技术方案设计 低压铸造机原理是将熔融的金属液加入密闭的保温炉内，用液面加压系统给密封的保温炉充一定的干燥的压缩空气，使保温炉内的金属液通过升液管缓慢注入金属模型腔，在压力作用下结晶成形，再经过自动开模并取件，完成低压铸造工艺过程。 3.1整体系统设计 系统架构主要由数据采集处理系统和通信系统构成。采集处理系统在主控系统采用PLC的基础上主要由以下几部分：炉温控制系统，液面加压系统，开合模及顶出系统，模具冷却系统，型腔温度及液面检测系统，人机界面，操控面板，工艺参数采集系统和报警系统组成。其中，型腔液面检测与液面加压系统共同构成闭合回路。主控通过工业以太网交换机与服务器/客户端建立联系，进行数据通讯。 图1 主系统搭建框图
1、目的和范围 1.1规范锶变质汽车车轮低压铸造的操作工艺。 1.2本规程适用于铝合金轮毂低压铸造工序。 2、流程 3、生产前准备 3.1设备准备 3.1.1保温炉在使用前，要逐步分阶段升温至700～720℃。 3.1.2将预热好的升液管小心装入保温炉，并密封紧固。 3.1.3检查铸造机油路、油缸及冷却有无漏油，温控、液压系统工作是否正常。 3.1.4低压机供气压力不低于0.4Mpa ，供水压力不低于0.35Mpa 。 3.1.5低压机供气的压缩空气的露点≤－45℃。 3.2工具量具准备 3.2.1涂料按比例配比好，使用前要充分搅拌，配比后超过八小时禁止使用。 3.2.2检查烤模器通风要均匀，否则应修理或更换。 3.2.3涂料喷枪须先检查有无泄漏，有泄漏的喷枪严禁使用。 3.2.4专用检验器具是否齐备，有无损坏。 3.2.5扁铲、铁棒、铝锤、钢丝刷、烤枪、取件夹、过滤片、钢印等工具须准备齐全。 3.3文件准备 3.3.1工艺规程须准备好。 3.3.2低压模具使用跟踪卡，压铸监控记录表、低压铸造工艺卡片、作业准备验证表是否准备齐全。
3.4模具准备 3.4.1调整模具及限位，要求无错模，限位到位。 3.4.2开合模具检验运行是否自如,顶杆顶出.复位是否正常. 3.4.3试压过滤片合适：合模后与分流锥有1～2mm的间隙3.4.4将模具烘烤至380～450℃。 3.5铝液准备 3.5.1铝液化学成分符合表一要求。 表一：保温炉内的化学成份 3.5.2测氢密度≥2.45g/CM3。 3.5.3铝液温度在685℃-710℃范围内。 3.5.4保温炉加铝水前、后必须扒渣，加完铝水前，清理保温炉内铝液的浮渣、炉壁挂渣、升液管和热电偶保护套侧面的渣要清干净；加铝后用漏铲将铝液表面的浮渣轻扒至炉门口，再将渣扒到铝渣槽内，严禁在炉内上下翻动铝液扒渣。 3.5.5合格铝液在保温炉内储存时间≤4小时，超过4小时要求重新检测保温炉内铝液化学成份和含氢量，达到要求，才可使用；否则禁止使用。 4、铸造操作 4.1根据工艺卡片要求调整参数 4.2调机合格正常生产时，每个铸件须放过滤片，过滤片须平放，不得放歪。 4.3铸造过程中随时检查模具涂料情况，涂料严重脱落或表面严重粗糙不平，应及时下机处理模具。 4.4模具连续生产不得超过9个班次，达到9个班次时，必须停机拆模，由模修班重新清理准备；
低压铸造作业指导书 一、岗位要求 1.1、要正确穿戴劳保用品。 1.2、铸造工对现场使用的设备、模具、砂芯、工具进行检查确认。 1.3、每班浇注的前两件操作者自检，自检内容包括外观质量（是否存在明显缺陷）、冒口高度、模具状态、是否断芯等，遵照检验标准进行自检，首检自检合格要填写首末件对比记录。 二、低压铸造设备及要求 2.1、检查低压机的使用状态是否良好及设备漏气和电路、凝固时间是否符合工艺。 2.2、铝水是否合格，浇注温度是否在工艺允许的铸造范围，变质时间是否超过工艺要求。 2.3、检查模具的使用状态是否良好，活块是否齐全好用，模温是否符合工艺要求，各附属装置（水冷、加热器）是否齐全、且可以正常使用。 2.4、检查砂芯是否合格。 三、低压作业顺序及注意事项 3.1、坩埚第一次加铝时坩埚温度升温到800度左右，把处理好的铝液转移到低压保温炉内。在转移时小心烫伤。 3.2、保温炉铝液高度低于坩埚20cm，然后把预先制作好的石棉垫上面，盖子装上，并用螺丝固定好。 3.3、放入升液管时，升液管一定要干燥。放升液管时一定用铁丝扎住，用于车吊起，每放进一段停留10分钟，不可一下放入，以防升液管潮湿引起铝液爆炸。 3.4、把保温炉推进铸造机内，把炉子升起，把升液管接头放置在升液管上端，后把模具安装好，螺丝不可松动，在吊模具时要注意安全。 3.5、在烤模前顶杆一定要撑起，再用烤枪把模具烤至300度左右，用空气枪吹去模具上的杂物，开始喷涂，把配好的涂料装好在涂料枪内，对准模具90度垂直喷涂。喷涂后用烤枪加热先用小火烤3-5分钟，后用大火烤至模具铸造温度，（按照作业标准数）。 3.6、开始铸造，铸造前要调整好工艺参数，要检查空气压力是否符合要求，要用空气枪把模具内的杂物吹出（由内往外吹）铸造第一个产品不要放置过滤网，保压时间60秒，冷却时间为200秒。第二个产品要放置过滤网，放过滤网时不准放偏、一定要放到冒口底部。参数按照铸造标准书铸造。 3.7、取出产品，要认真自检，冒口不可有空洞。如有冒口不实，要适当延长保压时间及降低铝液温度，如有冒口断在模具内，要适当缩短保压时间。延长冷却时间。产品要通过品质人员确定方可生产。有问题（如顶杆、料点、拔铝等）情况，要进行处理，处理不好寻找车间主任处理。没问题的继续下一轮生产。取产品前一定要先放置过滤网，方可把铸件从模具上取下。每生产一模要真实填写铸造日报。 四、低压铸造清理 4.1、低压铸造连续生产7天，把保温炉推出，打开保温炉盖子，把坩埚内的铝渣进行清理及升液管和升液管接头更换。
低压铸造 1 概述 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。 图1 低压铸造的工艺示意图 1一保温炉2一液体金属3一坩埚4一升液管5一浇口6一密封盖7一下型8一 型腔9一上型 10一顶杆11一项杆板12一气缸13一石棉密封垫 低压铸造独特的优点表现在以下几个方面： 1．液体金属充型比较平稳；
2．铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利； 3．铸件组织致密，机械性能高； 4．提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90％。 此外，劳动条件好；设备简单，易实现机械化和自动化，也是低压铸造的突出优点。 2 低压铸造工艺设计 低压铸造所用的铸型，有金属型和非金属型两类。金属型多用于大批、大量生产的有色金属铸件，非金属铸型多用于单件小批量生产，如砂型，石墨型，陶瓷型和熔模型壳等都可用于低压铸造，而生产中采用较多的还是砂型。但低压铸造用砂型的造型材料的透气性和强度应比重力浇注时高，型腔中的气体，全靠排气道和砂粒孔隙排出。 为充分利用低压铸造时液体金属在压力作用下自下而上地补缩铸件，在进行工艺设计时，应考虑使 铸件远离浇口的部位先凝固，让浇口最后凝固，使铸件在凝固过程中通过浇口得到补缩，实现顺序凝固。常采用下述措施： 1．浇口设在铸件的厚壁部位，而使薄壁部位远离浇口； 2．用加工裕量调整铸件壁厚，以调节铸件的方向性凝固； 3．改变铸件的冷却条件。 对于壁厚差大的铸件，用上述一般措施又难于得到顾序凝固的条
低压铸造指导手册 1、低压铸造用合金 1）铝合金铸造合金（JIS H 5202） 参照后附表格 2）不纯物的影响、机械性质 ①硅：硅可以使铝合金流动良好，并能减少缩孔改善耐压性。另外可以 改善焊接性，减小热膨胀系数，大量添加虽能提高耐磨性，但切 削性会变差。 ②铜：铜可以改善铝合金的机械性质和切削性，但是耐腐蚀性和熔汤流 动性变差，引起热间断裂。 ③铁：少量的铁可以减少铝合金的缩孔、使结晶细微化，但是机械性质 普遍降低。特别是合金中硅的含量超过5%以上时会产生三元化合 物，组织变粗变脆。 ④锰：锰对铝合金的结晶细微化和防止缩孔都有效果，但其添加量要根 据合金中铁的含量来变化，否则会产生粗大的初晶、机械性能显 著下降。 ⑤镁：镁可以改善铝合金的机械性质和切削性，但是熔汤流动性和耐压 性变差，热间断裂也显著增加。对于含硅的合金而言，随着Mg 2 Si 的析出硬化可以改善机械性质。另外含镁8%以上的合金热处理后 可以改善机械性质。 ⑥镍：镍可以改善铝合金高温中的机械性质。但是添加量超过5%以上时 铝合金容易产生缩孔。 ⑦钛：添加少量的钛可以使铝合金的结晶细微化、改善机械性质。 ⑧锌：锌和镁一起添加可以改善铝合金的机械性质，但是耐腐蚀性下降， 而且添加量过多的话容易产生缩孔。 ⑨铍：铍会先氧化，在熔汤表面生成稳定的保护皮膜，因此可以防止Al-Mg 系列合金熔解时的氧化，阻止生成沉淀物，改善机械性质和熔汤流 动性。 2、地金配合 1）添加元素的母合金 ①铝-铜母合金：铝和铜的比率是50∶50或67∶33。 ②铝-硅母合金：JIS H 2211的C3A以及铝和硅的比率是80∶20或74∶ 26。 ③铝-锰母合金：铝和锰的比率是90∶10。 ④铝-镍母合金：铝和镍的比率是90∶10或80∶20。 ⑤铝-镁或铝-镁-铍母合金：铝和铍的比率是95∶5或铝、镁和铍的比率 是90∶5∶5。 ⑥铝-钛母合金：铝和钛的比率是98∶2。 2）配合计算： a = （W A ×Χ+W B ×Y）/（W A + W B ） a：目标成分（%） W A ：熔汤重量（kg） Χ：熔汤重量的成分（%）
低压铸造作为一种近净成形技术,被广泛应用在航空、航天、交通等领域,其产品在汽车部件的应用,对于汽车的轻量化有着重要的意义。低压铸造工艺对于铸件的最终性能有着重要影响,研究者越来越关注于低压铸造工艺对充型和凝固过程的影响。随着计算机技术的发展和广泛应用,利用数值模拟技术对传统铸造工艺进行改进和优化已成为当前铸造技术的发展趋势。 系统结构：工控机和PLC在低压铸造中的系统构成为了满足低压铸造的要求，把工控机和PLC组成一个有机系统，如图1所示，本系统采用分级控制方式。由工控机完成液面压力控制和铸型温度控压铸造的要求。 图1 系统原理：低压铸造机压力/温度控制系统的计算机控制系统原理如图2所示 图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，被压进与炉子连接着的上方的模具内。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。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。最后当铸件冷却至固相温度以下便可从模具中取出产品。 国外研究发展状况：低压铸造法的雏形可以追溯到本世纪初。适用于铝合金是1917年在法国，1924年在德国提出的申请，但并没有形成大规模的工业生产。为商业的目的而开始生产是在二战以后的1945年，由英国的路易斯先生创立了阿鲁马斯库公司，开始生产雨水管道、啤酒容器等。在那以后的五十年代里，奥地利和德国开始生产气缸头。 1958年美国的泽讷拉路默它斯在小型汽车的发动机零件上（气缸头、箱体、齿轮箱）大量运用了铝合金铸件，并采用了低压铸造法。这件事对至今仍广泛采用的低压铸造法而言是不可或缺的推动，特别是在全世界的汽车工业界引起了极大的反响。低压铸造法被介绍进我国是1957年左右，但真正引起业界的注意，开始进行各种研究、引进设备是从1960年左右开始的。但是这种打破了以往常识的划时代的工艺方法，几乎没有冒口，与已经作为一种“技术”确立起来的重力金型铸造的技术相比具有完全不同的难度，因此业界的反应比较冷淡。 在这种状况下，1961年的轻型汽车用空冷气缸头的生产成为低压铸造法在我国实用化的开端。以后的发展非常迅速，在克服了多个技术难题后，利用低压铸造法所具有的材料利用率高、容易实现注汤自动化等优点，以汽车部件为中心，逐步确立了轻合金铸件的主要铸造法的牢固地位。目前在铝合金铸件的生产量中，低压铸造品已占了大约50%，并以其巨大的生产量和优良的品质而著称于世。产品扩大到汽车相关部件，如气缸头、气缸体、刹车鼓、离合器罩、轮毂、进气岐管等。特别是1970年以后大量应用在轮毂上，并且随着近年来的汽车轻量化和提高性能等要求，在以往从未有过的复杂内部品质和机械性质的严格要求下，气缸头、气缸体上的使用也逐渐增加。
低压铸造机技术案书 一、序言 1.1设计目标 低压铸造机是铝合金低压铸造的通用设备，可广泛应用于汽车、摩托车、纺织机械与航空航天等工业中铝合金铸件的生产。本技术案是为了采用低压铸造机完成本公司铝合金模具浇铸使用而设计。 1.2设计原则 安全，稳定，可靠，有效 1.3设计依据和参考标准 主要依据了统计局、商务部、发改委、国务院发展研究中心、中国海关总署、低压铸造机行业相关协会、国外相关刊物的基础信息以及低压铸造机行业专业研究单位等公布和提供的大量资料。 1.4适用围 本案适用于本公司所有使用铝合金铸件的低压灌浇注产品。 二、需求分析 2.1技术现状 我国低压铸造机技术经过几十年研究与发展，在结构，原理，功能上基本接近进口机水平，在国汽车缸盖生厂商已经得到用户认可，但国产机同进口机相比在外观、铸造工艺、机械精度、自动控制及算法等精细面还是有所差距。 本公司产品在经过一至五代液压铸造机的基础上采用电控系统来完成铝合金模型的铸造过程，有待于进一步试验和使用验证。
2.2需求 针对公司目前产品现状，需完成采用电控设计的低压铸造机来实现铝合金浇铸的过程，达到降低生产成本，提高铸件质量和满足生产安全，提高生产率，提升自动化程度的目的需求。 三、硬件系统技术案设计 低压铸造机原理是将熔融的金属液加入密闭的保温炉，用液面加压系统给密封的保温炉充一定的干燥的压缩空气，使保温炉的金属液通过升液管缓慢注入金属模型腔，在压力作用下结晶成形，再经过自动开模并取件，完成低压铸造工艺过程。3.1整体系统设计 系统架构主要由数据采集处理系统和通信系统构成。采集处理系统在主控系统采用PLC的基础上主要由以下几部分：炉温控制系统，液面加压系统，开合模及顶出系统，模具冷却系统，型腔温度及液面检测系统，人机界面，操控面板，工艺参数采集系统和报警系统组成。其中，型腔液面检测与液面加压系统共同构成闭合回路。主控通过工业以太网交换机与服务器/客户端建立联系，进行数据通讯。 图1 主系统搭建框图 上位机系统采用B/S架构，即浏览器和服务器结构。它是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过
铸造工程基础论文 低压铸造技术
浅谈低压铸造技术的现状与发展 低压铸造是一种先进的铸造生产技术，随着机械行业的不断发展，低压铸造在国内外的铸造生产中也得到了很大的发展，出现了一些新技术、新工艺，从而提高了低压铸造产品的质量，取得了高的成品率。低压铸造是介于压力铸造与重力铸造之间的一种铸造方法，具有金属液充型平稳，铸件组织致密，工艺出品率高，易实现自动化等优点，特别适用于复杂、薄壁铸件的生产，在现代工业中应用非常广泛。 低压铸造最早由英国人提出，其目的是解决重力铸造中浇注系统充型和补缩的矛盾，低压铸造解决了重力铸造中充型平稳性与补缩的矛盾，使铸件品质大大提高。低压铸造还解决了厚大断面铝合金铸件的壁厚效应，有效提高了厚大断面铸件的致密性。我国低压铸造工艺发展地较晚，上世纪五十年代才开始使用，之后这一工艺得到发展，有关部门也相继召开低压铸造经验交流会，介绍国内先进的低压铸造设备和工艺。 低压铸造的基本原理是：一定温度的金属液在气体压力作用下，沿升液管自下而上通过浇道缓慢进入并充满型腔和冒口，然后增压保压直至铸件完全凝固，最后解除压力使升液管和浇道中尚未凝固的金属液由于自重流回保温炉或坩埚中。低压铸造由于其浇铸方式和凝固状态的特殊性，从而决定了其工艺的显著特点：1）金属液充型平稳，充型速度可根据铸件的不同结构和铸型的不同材料等因素进行控制，充型时可避免金属液产生翻腾、冲击和飞溅，减少二次氧化，卷气，冷隔等铸件缺陷，提高铸件质量；2）金属液在压力作用下充型，流动性增加，有利于获得轮廓清晰的铸件，一次卷入的几率也大为减少；3）铸件在压力作用下凝固，可得到充分的补缩，故铸件组织致密，力学性能提高；4）可以大幅度提高工艺出品率。 低压铸造是目前较为广泛应用的铸造成型工艺，随着工业技术的不断发展，对低压铸造质量的要求越来越高。目前低压铸造方面出现了多种新技术，下面介绍几种： 1）电磁泵低压铸造技术传统的低压铸造方法主要采用压缩空气充型、保