反重力铸造技术论文

反重力铸造技术的研究与发展摘要：以反重力铸造技术为题，对其所属的几种铸造技术进行了简要介绍，对反重力铸造技术的技术原理和一般应用做了说明并根据现状推测其未来的发展。

关键词：反重力铸造；低压；真空吸铸；差压；发展；展望

Development and Prospect of Counter-gravity Casting

Abstract ：Anti-gravity casting technology to several of its casting technology are briefly introduced, the technology of anti-gravity casting technology principle and general application and according to the present situation that its future development.

Key word：Anti-gravity casting;Low pressure;Vacuum suction casting;Differential

pressure.Development;Looking forward to

Guide teacher: xiao-xu zhang

一，引言

所谓的反重力铸造( CGC)技术，也就是差压、真空吸铸、低压铸造技术。该技术原理可大致描述如下：处于升液管中的液态金属在外加驱使力的作用下，沿着升液管克服重力，突破其他阻力的影响，进入铸型，形成铸件。反重力铸造技术在铸造过程中由于对金属液压力类型的不同又可以分为低压铸造、差压铸造以及真空吸铸等。外加的驱动力使得反重力铸造技术成为一种可控的技术，因此才得以快速的发展。正因如此，在金属液充填铸型的过程中，可通过通过设备控制外加压力的大小以实现不同速度的充填，从而满足不同工艺的要求；同时，也可以使液态金属在较大的作用力下凝固，提高了金属液的补缩能力。在未来，反重力铸造技术会凭借自己的优势并借助计算机技术的发展而不断的被改进，向着高智能高自动化发展，并应用于更加广泛的领域。

二，反重力铸造技术的研究现状

反重力铸造技术是20世纪初发展起来的新的铸造技术和方法。在实际的生产中，由于生产需求和应用情况的不同，又可将其分为低压铸造、差压铸造及真空吸铸等。

（一）低压铸造低压铸造是最早的反重力铸造技术，原理于1910年提出[1]。该技术原理是液体金属在压力（一般为气体压力）作用下，完成充型、凝固的过程而获得所需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。低压铸造起源于20世纪40年代，但直到60年代才开始推广，大范围应用于工业生产的各个领域低压铸造的铸型可使用砂型和金属型及石膏型等，也可以是石墨型及熔模壳型，可用来生产铝合金和铜合金的铸件。其铸造过程可分为5个阶段：合型、升液阶段、冲型阶段、凝固阶段、顶出。低压铸造的特点是在升液管中液态金属可以平稳的流动，从而使里面的杂质沉淀而除去，提升了铸件的质量；又由于铸型受到升液管所施加的正向压力，因此得到的铸件的性能在各方面都有明显提升，铸件内部的缺陷明显减少，性能显著提升。

（二）差压铸造差压铸造法是20世纪60年代初发展起来的铸造新方法，又称反压铸造[2]。反压铸造是低压铸造的进一步发展，其基本装置与低压铸造类似，但是在铸型的外部加了一个密封罩，在铸造过程中，通过外部驱动了力向坩埚和罩内通入压缩空气，并使坩埚内压力稍强，因此升液管中的液态金属被压入铸型，并结晶成型。差压铸造技术在具体实施过程中会根据情况的不同而施加不同的压力，因此也就有了不同的分类，这里不一一介绍。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[2，3]。差压铸型可以用砂型，也可用金属型。单件、小批量生产时可用砂型，生产批量大时，可用金属型。铸件重量可从小于1kg 至100kg以上，到目前为止，国内的铸件壁厚已经达到国际水平，处于世界领先地位，我国的差压铸造技术也正处于快速发展时期。可铸造的合金有铝合金、锌合金、镁合金、铜合金，以及铸铁、铸钢。生产的铸件有电机壳、阀门、叶轮、气缸、轮毂、坦克导轮、船体等[4]。在压力铸造机上生产受投影面积或壁厚限制的铸件均可用差压铸造法生产。

（三）真空吸铸真空吸铸是利用真空系统装置，在结晶器内造成负压，将熔融金属从坩埚吸入圆筒形石墨铸型或金属铸型中，并保持一定时间融合冷却而获得铸件的方法[5]。真空吸铸工艺是在第二次世界大战期间发明于苏联，当时主要为了解决小型铜套的生产。真空吸铸的原理是将铸型浸入液态金属中，然后加上趋使压力使升液管内形成低压从而将金属液吸入铸型，而在升液管壁内通有冷却水，所以液态金属既可以实现由外到内的冷却，实现了可控性，生产出来的液可以是无芯铸件。这种无芯生产筒形铸件的方法与砂型铸造、离心铸造以及连续铸造方法相比，装备费用较低。

（四）新低压铸造技术目前某会社介绍过一种新的铸造技术。我们知道，目前的低压铸造技术是保温炉与铸造机结合在一起，以实现铸造操作的可控性，但同时也使铸造过程中温度的控制更加困难，也稍加粗糙。而这种新的技术则是一改以往的铸造习惯——将保温炉与铸造壁分离，这种做法使得铸造过程中所需的冷却介质减少大半，从而降低了成本，也使得温度控制更加精确。这种技术具体做法是在保温炉内单独设置了一个加压罐，通过加压管提高了对金属液加压的控制能力以及操作的灵敏性；提高了液面位置的控制精度。该法可生产出壁厚仅为为2mm，组织致密，力学性能优良的合金铸件。

三，发展趋势及展望随着科学技术的进步，计算机硬件水平的提高，铸造CAE 软件对实际生产的指导作用日益显著。反重力铸造技术领域在不断的发展过程中也在不断地利用计算机科技来完善技术漏洞，致力于将铸造技术向产品的整体化轻量化和精密化发展，但是铸造技术的原理已是人尽皆知，难以再有突破。可观的是，随着未来的计算机向这高技术和高智能发展，以及计算机网络的快速普及和工业领域内的自动控制技术等的发展，反重力铸造的控制将向着自动化和集成化以及远程在线化发展，通过计算机实现铸造设备随时的检测与控制，及时反映准确的铸造情况，实施控制有关设备，从而使铸造过程精确易控。反重力铸造技术未来的发展方向是向着多元融合，以计算机及为核心，以技术支持为辅助，向着高智能化方向发展，向着更加方便易操控的方向前进。某大学铸造中心的铸造技术优化软件是专用的用于检查优化铸造技术的计算机软件系统，该系统为反重力铸造技术提供具体的高精度的数据支持，为该技术的发展提供有力的技术支持。

（一）发展趋势CCG技术的发展趋势大概有以下几个方面：1）该工艺会将会与其一些原理不同的铸造技术相互补充，融合；2）将改进铸造过程中，对液态金属的加压工艺进行更新换代，以提升对金属液注入量的控制精确程度，提升铸造过程的稳定性；3）低压铸造设备向全自动、高精度、大型化发展。

（二）未来展望随着现代计算机技术的快速发展，计算机领域将越来越多的和反重力铸造技术挂钩。而伴随着计算机技术的加入，反重力铸造技术的技术将越来越趋向精细化，集成可控化。

反重力铸造技术铸造的铸件质量优良，该技术铸造的铸件应用十分广泛，作为一种先进的铸造技术，在现代计算机技术的不断发展，计算机功能越来越强大的情况下该技术也在其支持下向着更加方便快捷的操作方面发展，向着铸造精细度愈加高得水平前进向着技术的完美方向进军，查漏补缺，将被应用于更加广泛的领域。

参考文献：[1]吕有纲，徐嘉，李林，《低压铸造》，国防工业出版，1989，（7） 20～27；

[2]曲万春，王宏伟等,《差压铸造的应用及发展》，<铸造技术> ，2000，(5)17～20；

[3]王宏伟，《差压铸造控制系统的研究》，<宇航材料> ，2005，(6)61～ 62；

[4]韩建民，李荣华等，《差压铸造及其液面加压控制系统》，<铸造技术>， 2004，(8)620～623；

[5]陈云龙等，《薄壁铸件真空吸铸技术发展与展望》，国防工业出版社，2011.