反重力铸造技术的发展和展望

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2.3 调 压 铸 造 调 压 铸 造 技 术是在差压铸造技术的基础上 发展而来的一种先进铸造技术, 其充型能力强, 补缩能力高, 兼 具 真 空 冶 金 效 应 。适 用 于 大 型 复
杂薄壁铸件的高品质精密铸造。
调压铸造工艺技术突破了复杂
结构铸件精密组芯技术, 解决了
精密铸造中从负压到正压的高
精度计算机控制技术及复杂铸
子系统, 电子站牌的建设中都有这些问题存在, 可想而知在整个智能
公交管理信息系统建设过程中, 会发生许多问题, 这些问题解决不好,
会延长系统建设的时间、浪费系统建设的资源; 要解决好这些问题, 系
统性管控是一条主要途径, 其中包括⑴按照系统性原则做好智能公交
管理信息系统建设的实施计划; ⑵在计划的实施中保证对过程的有效
3.3.3 公交电子站牌问题是自身问题和相关 子 系 统 问 题 的 窗 口 反 映
除电子站牌外, 智能公交管理信息系统还包括 GPS 子系统、GPRS 子系统、电信宽带网子系统, 计算机数据处理子系统、车载终端( 硬件) 信号接收与发射子系统和人员配合子系统, 这些凡是同电子站牌获得 功能数据相关的子系统( 包括电子站牌子系统本身) 中, 任意子系统的 相关功能发生故障, 都会造成电子站牌功能的缺失或瘫痪。如一辆刚 刚调入线路的公交车的数据编号, 因遗忘没有被调度员输入新线路的 数据库, 造成新线路上的公交电子站牌不能显示这辆车的到站信息; 当然电子站牌( 硬件) 的损坏, 也会造成电子站牌显示功能的破坏;
件无冒口浇铸技术的关键难题。 图 3 为调压铸造工作原理示意
图 3 调压铸造工艺示意图
图 1 低压铸造工作原理示意图
图。 调压铸造的特点是: 显著提高金属液的利用率, ( 下转第 355 页)
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2007 年 第 29 期
孔等铸造缺陷。
问题。总之, 差压铸造不仅能控制充型工艺曲线, 也可以控制铸型的排
2.反重力铸造技术的研究现状
气能力。如图 2 所示为差压铸造工作原理。
反重力铸造是 20 世纪初发展起来的铸造新方法。实际生产过程
中, 根据金属液充填铸型驱动力的施加形式不同, CGC 技术可以分为
低 压 铸 造 、差 压 铸 造 和 调 压 铸 造 等 。
1.引言
低压铸造的特点是金属液流动平稳, 很少卷气和夹杂, 因而铸件
反 重 力 铸 造 ( Counter- gravity casting 简 称 CGC) 技 术 系 金 属 液 充 填铸型的驱动力与重力方向相反, 金属液沿与重力相反方向流动。 CGC 工艺中金属液实际上是在复合力的作用下充型的, 即重力和外加 驱动力。外加驱动力在金属液充填过程中是主导力, 它使金属液克服 其自身重力, 型腔内阻力, 以及其它外力的作用完成充填铸型。正是由
【关键词】反重力铸造; 低压; 差压; 调压; 发展和展望 Development and Pr ospect of Counter - gr avity Casting NIU Ying- bin LIN He
(School of Mater ials and Chemical Engineer ing , Xi’an Technological Univer sity , Xi’an 710032,China) 【Abstr act】The paper introduces Counter- gravity casting (CGC) technology, which introduces technical theory, developing survey, character and applications of low- pressure casting, differential pressure casting and adjustable pressure casting technology, and compares their specialty and applicability, meanwhile, prospects development tendency of Counter- gravity casting techniques in the future. 【Key words】counter- gravity casting, low pressure, differential pressure, adjustable pressure, development and prospect
低压铸造是最早的反重力铸造技术, 由英国人 E.F.LAKE 于 1910 年 提 出 并 申 请 专 利[1]。其 目 的 是 解 决 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, 一般都采用底 注式, 因此铸型内温度场分布不利于冒口补缩。低压铸造则巧妙地利 用坩埚内气压, 将金属液由下而上充填铸型, 在低气压下保持下浇道 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。低压铸造由于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, 这一技术至今仍被应用于厚大断面铸件的铸 造。目前, 德国 GIMA 公司在低压铸造方面处于世界领先地位。低压铸 造工作原理图如图 1 所示。
4.智能公交管理信息系统的系统性管控
智能 公 交 管 理 信 息 系 统 的 系 统 的 开 发 与 集 成 , 是 系 统 论 、信 息 论 和 控 制 论 在 电 子 、信 息 工 业 产 业 中 的 最 为 典 型 的 成 功 应 用 。 对 于 这 样 一个复杂的信息系统的建设与维护的管理过程, 也必须引进系统论、 信息论和控制论的相关知识于管理过程, 才能与之相适应。对于智能 公交管理信息系统的系统性管控, 就是这样一个简单的尝试和应用。
压下保持下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
图 2 差压铸造工作原理示意图
且使铸件品质大大提高。低压铸造由于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, 这一技术至今仍被应用于 厚大断面铸件的铸造。目前, 德国 GIMA 公司在低压铸造方面处于世 界领先地位。低压铸造工作原理图如图 1 所示。
子站牌通过的公交线路 138 条、稳定的公交车辆 2400 辆, 已安装了 GPS 车载终端硬件的公交线路( 含郊区和夜班线路) 380 余条线路。对 杭 州 公 交 管 内 实 现 了 线 路 、车 辆 、和 管 理 调 度 全 覆 盖 。
杭 州 的 智 能 公 交 管 理 信 息 系 统 建 设 , 起 步 的 不 算 早 、在 国 内 实 现 全覆盖的城市, 大概是第一家, 主要是计划准备充分, 按部就班实施紧 凑。其中, 电子站牌建设的计划安排就 比 较 合 理 , 2004 年 建 16 个 、05 年 50 个 、06 年 200 个 、07 年 400 余 个 , 可 谓 循 序 渐 进 ; 当 然 也 有 不 周 密的时候, 开始的服务器计划因功率 差 距 较 大 , 04 年 1000 余 辆 车 几 乎全部监控失效无法调度, 由于及时分析原因调整服务器使问题很快 得 以 解 决 ; 06 年 系 统 中 的 问 题 多 起 来 , 集 中 反 映 到 电 子 站 牌 上 , 因 通 过系统分析找出问题根源, 制订解决方案或预案也使问题得到解决。 多义性不要怕出问题, 问题暴露才好解决, 以后才能稳定。
于外加驱动力的存在, 使得 CGC 成为一种可控工艺, 在金属液充填的 而差压铸造则不同, 它能把上、下压力罐的压力同时控制起来。如果采 过程中, 通过控制外加力的大小可以实现不同充型速度的充填, 满足 用减压法, 在同步进气结束后, 使上筒的压力降低,使铸型内外产生压
不同工艺的要求; 同时, 充填结束后可以增加继续增加外力, 使铸件在 差(型内压力大于型外压力), 压 差 越 大 , 铸 型 的 排 气 能 力 越 强 , 就 越 不 一较大力的作用下凝固, 提高金属液的补缩能力, 降低缩孔、气孔和针 易形成侵入性气 孔 , 当 然 , 选 择 铸 型 内 外 压 差 的 大 小 不 能 只 考 虑 排 气
杭州的智能公交管理信息系统建设, 规划于 2003 年、起步实施于 2004 年 , 完 成 于 2007 年 , 共 安 装 GPS 车 载 终 端 硬 件 4800 余 台 , 监 控 调 度 管 理 终 端 软 件 315 套 , 电 子 站 牌 444 个 ( 数 据 库 开 通 427 个 ) , 电
控制, 随时掌握过程的情况和了解发生问题的信息; ⑶对出现的问题
进行系统 性 的 分 析 , 提 出 解 决 问 题 、调 整 或 完 善 计 划 的 临 时 方 案 或 永
久预案, 并控制过程保证方案或预案的实施;
4.3 杭州智能公交管理信息系统建设问题的系统性管控案例
注: a、b、c、d 分别为功能层级 图二 杭州智能公交信息系统图功能层级
4.1 系统性管控是解决电子站牌问题的主要途径 系统分析是找出电子站牌问题的主要方法。首先, 如前所述如果 用系统分析的方法, 电子站牌先建几个做个试验倒是可以的, 摸索经 验找出规律为之后的大批建设提供经验; 真要大批上电子站牌, 就要 看看作为后台功能与数据支持的智能公交管理信息系统的其他子系 统的运行是否稳定、功能是否完备, 待所有相关子系统的运行都正常、
差压铸造的优点是基本消除了铸件气孔、缩孔和缩松等铸造缺 陷; 明显改善了铸件表表面的铸造质量; 减少了大型复杂铸件凝固时 的热裂倾向; 较低压铸造提高了补缩能力, 结晶凝固也明显减少。
保加利亚在 1974 年举办的展会上展出了能生产达 100Kg 的复杂 铝合金铸件的差压铸造设备, 标志着差压铸造工艺已经成熟。我国西 北工业大学在这方面的研究处于国内领先水平, 其自行开发研制的差 压铸造机压力罐直径超过 2m, 其有效工作面积为铸造大型复杂铸件 提供了完善的平台; 同时国内很多其他高校也相继研发了各自的差压 铸造设备, 只是在控制精度方面与国外同类设备之间存在一定的差 异, 仍待继续改进。
第三级 c 层次, 所体现的功能是实时到站信息数据的间接应用;
安排; 其次, 在试验建设中出现点问题也属正常, 问题出来后顺藤摸
瓜, 找出与问题功能相对应的相关子系统( 或模块) , 分析问题产生之
所在杜绝后患, 也是一件好事;
4.2 系统性管控是解决智能公交管理信息系统建设问题的主要途

在智能公交管理信息系统中, 公交电子站牌只是其中一个小小的
2.1 低压铸造 低压铸造是最早的反重力铸造技术, 由英国人 E.
Hale Waihona Puke Baidu
F.LAKE 于 1910 年提出并申请专利[1]。其目的是解决重力铸造中浇注
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, 一般都采用底注式, 因此铸型内温度场分布不利于冒口补缩。低压
铸造则巧妙地利用坩埚内气压, 将金属液由下而上充填铸型, 在低气
质量可得到保证; 另外铸型处于正压力场的作用下, 缩松缺陷明显减 少, 力学性能显著提高, 可浇注较复杂、不同壁厚的铸件。
2.2 差压铸造 差压铸造法[2,3,4]是 60 年代初发展起来的铸造新 方 法 。这 种 方 法 源 于 低 压 铸 造,它 兼 有 低 压 铸 造 和 压 力 釜 铸 造 的 特 点 。 低压铸造只能控制坩埚内气体的压力, 对铸型所在的大气不能控制。
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2007 年 第 29 期
反重力铸造技术的发展和展望
牛迎宾 林 贺 ( 西安工业大学材料与化工学院 陕西 西安 710032)
【摘 要】介绍反重力铸造(CGC)技术,对低压铸造、差压铸造、调压铸造技术的工艺原理、发展概况、特点和应用进行了介绍, 并对它们的特 性和适用性作了比较, 展望了未来反重力铸造技术的发展趋势。
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