2016特种铸造12低压差压铸造资料
差压铸造完整版本
大小、壁厚、合金种类及结晶压力等有关。铸件壁厚越厚， 合金结晶温度范围越宽，保压时间就越长。
（6）浇注温度 差压铸造浇注温度比一般重力铸造可低些。铝合金，浇
注温度可低306～0℃。
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5 应用范围
差压铸适除了可用砂型外，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。
3）由于调压铸造时压力场贯穿整个充型和凝固过程， 因此，铸件的壁厚效应小，便于浇注壁厚相差较大的铸件。
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3、应用 主要用于生产薄壁、复杂的高精度铸件，适用于非
铁合金和黑色金属，尤其适用于铝、镁合金的铸件。
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§7.3 真空吸铸
1、工艺过程 真空吸铸是将铸型浇道插入金属液中，再将铸型抽真 空，使铸型型腔内为负压，让金属液充型，并在负压下 进行冷却、凝固的铸造方法。
δ/%
7.2
6.5
6.5
132
168
143
2.0
4.0
2.0
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2 差压铸造设备结构设计
差压铸造设备主要有三部分组成： 主机 压力控制 供气
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差压铸造设备外形图
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差压铸造设备组成示意图
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1） 压力罐设计 封头部分
2） 锁紧机构 3） 充气方法
（5） 在高压下结晶凝固，又可提高气体在金属液 中的溶解度，因而能大大减少铸件中的“气孔” 和“针孔”缺陷。
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（6） 铸件表面质量改善----由于压差⊿P的可调性， 因此，可以通过压差⊿P减少“冷隔”及“机械 粘砂”；
第2篇第1章 低压铸造
顶铸式低压铸造机
1-电热加热 保温炉
2-机架 3-供气系统
顶铸式低压铸造机特点： 一台炉上只能放一副铸型，结构简单，操作方 便，但生产效率低，生产结构复杂的铸件需要向 下抽芯时，无法设置抽芯机构。
侧铸式低压铸造机
1-电热反射 式保温炉
2-机架 3-供气系统
侧铸式低压铸造机特点： 铸型和保温炉由升液管连接，一台保温炉可供 两副铸型交替作业，也可同时作业，生产效率 高。装料、撇渣和处理金属液都较方便。这类铸 型的结构复杂。
坩埚材料有一定的高温强度、热稳定性及抗铝液 侵蚀的能力，一般采用合金铸铁或中硅球铁。在 某些特殊情况下，如铁质对某种合金有害、影响 极为严重时，可选用石墨坩埚。
3、密封盖 电阻加热炉的密封盖工作条件差，要求严格，
不但起密封作用,且要承受铸型重量及开合机构 的冲击。因此必须有足够的强度和刚度，在受热 和压力下不变形。通常使用球墨铸铁的密封盖。
陶瓷升液管
1.3.2 铸型开合机构
铸型开合机构有 手动 机械传动 气动传动 液压传动
手动铸型开合机构，其结构简单，但开合力 小，适用于小件生产。
机械传动铸型开合机构，开模力中等，只适用 于两半开模的铸型。
气动传动铸型开合机构，开合动作不平稳，有 冲击，适用于简单小件生产。
液压传动铸型开合机构，开合动作平稳，开合 力大，适用于任何铸型。
—
90
砂型低压 345～374
—
18.5～ — 84～100
铸造
48.7
砂型铸造
—
350～360 —
13
—
砂型低压 铸造
金属型低 压铸造
—
390～395 — 21～24 —
—
440～450 — 17～22 —
低压铸造法的指导手册
低压铸造法的指导手册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MgSi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AI-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 :26③铝-锰母合金：。
铝和锰的比率是90 : 10o④铝-镍母合金：铝和镍的比率是90 : 10或80 : 20o⑤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 × X +V B×Y）/ （W A+ W B）a：目标成分（%）W A :熔汤重量（kg）X :熔汤重量的成分（%W B :添加地金重量（kg）丫：添加地金的成分（%3、熔解作业1 ）熔解方法熔解时最需要注意的是气体吸收和氧化。
第二节低压铸造及差压铸造课件ppt
第二节低压铸造及差压铸造
（二）低压铸造的原理
录像 演示
1.基本原理
1)合型
2)升液阶段
3)充型阶段
4)凝固阶段
5)顶出
2.特点 1)液体金属充 型比较平稳；
2)充型平稳，可有效控制卷气和夹渣，防止合金 氧化，适合于易氧化的铸件；
3)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；
根据不同铸件，不同铸件的要求，供气系统可 以任意调节，工作要稳定可靠，结构要使维修方便。
五、差压铸造
（一）概述
1.差压铸造的概念 差压铸造又称反压铸造、压差铸造。是在低
压铸造的基础上，铸型外罩个密封罩，同时向坩 埚和罩内通入压缩空气，但坩埚内的压力略高， 使坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充 填铸型，并在压力下结晶。
二、低压铸造工艺 低压铸造的工艺规范包括压力、增压速度、
铸型预热温度、浇注温度，以及铸型的涂料等。 （一）压力和增压速度
金属液上升高度
pH
金属液的重度 阻力因数（1.0~1.5）
压力p
1.第一阶段 ：升液阶段 p 3
p1 金H属1液的升液速度应尽p 2 可能缓慢，使金属液在进入浇
2.第v二1阶口p段1时/不：1致产生喷溅或涡p1 流，故一般不超过0.15m/s
6)劳动条件好，设备简单，易实现机械化和自动化。 由炉体、熔池、密封盖和升液管等所组成，是低压铸造机的基本部分。
（123456......充压阶升 充 保 互 阶二气力段液型压通段）阶平阶阶阶排差段衡段段段气压铸造工艺 43高由低53如但三5第涂但充5差低在封35按如在第但 低在单封5按5可低由))))))))))提铸能铸提能铸提能提压于压低通、二料通型压压升闭铸低升二通压压件闭铸获压于高件用件高用件高用高差 封 铸 压 过 低 节 ： 过 速 铸 铸 液 式 型 压 液 节 过铸 力 、 式 型 得 铸 封了 成气成了气晶了气了压闭造铸结压低对结度造造管指和铸管低结 造铸小指和无造闭金 形体形金体粒金体金铸式是造晶铸压铸晶慢的设内型保造内压晶 工造批型保气的式属 性作性属作细属作属造可近铝增造铸型增，实备外腔温铝外铸增 艺机量腔温孔工可的 好为好液为小液为液：以无合大工造，大充质一表通炉合表造大 可上生通炉、艺以利 ，合，的合，的合的根余金压艺及涂压填是般面过的金面及压 分生产过的无规根用 有金有工金组工金工据量时力设差料力平低由应透连时应差力 为产时透连夹范据10率 利元利艺元织艺元艺铸铸，来计压的来稳压保涂气接，涂压来 开受可气接杂包铸M， 于素于收素致收素收P件造金提铸使提，充温刷孔方金刷铸提放投用孔方、括件a可 形，形得，密得，得的工属高造用高有型炉一与式属一造高 式影砂与式组压的减 成故成率故，率故率结艺型铸与铸利与及层大型层铸 和面型大织力结小 轮可轮，可力，可，构，的件重件于压其较气的较件 封积，气致、构冒 廓往廓一往学一往一与适工质力质型力附厚相工厚质 闭或生相密增与口 清一清般一性般一般凝合作量铸量腔下属涂连作涂量 式壁产连的压凝的 晰些晰情些能情些情固于温，造，内结装料，温料， 。厚批，铸速固尺 、合、况合高况合况特生度不相不气晶置。充度。不 限量充件度特寸 表金表下金，下金下点产一是同是体两、型一是 制大型。、点或 面（面不（与不（不制内般任，任的种铸后般任 的时后铸制不光如光需如低需如需定部控何涂何排铸型可控何 铸，可型定设 洁钢洁要钢压要钢要增质制情料情出造开进制情 件可进预增冒 的）的冒）铸冒）冒压量在况应况，方合行在况 均用行热压口 铸中铸口中造口中口、要下均下增法系增下 可金增温、2200。 件溶件，溶相，溶，保求都匀都大的统压都 用属压度保00～～，入，使入比使入使压较能，能铸结和、能 差型、、压22对对金，金金NNN规高采涂采件合供保采 压。保浇规5500222于于属铸属属范、用料用各。气压用 铸压注范°°，，，大大液件液液，尺的厚的部系。的 造。温，CC提提提；；型型的抗的的获寸。度。分统。 法度获高高高薄薄收拉收收得精要温三生，得合合合壁壁得强得得更度根差部产以更金金金铸铸率度率率高要据。分。及高强强强件件大可大大的求铸组铸的度度度的的大提大大内较件成型内和和和成成提高提提部高表。的部耐耐耐形形高高高1质的面涂质磨磨磨0更更，，，量铝光料量性性性为为收收收5，镁洁等，能能能0有有得得得％因合度。因。。。利利率率率，此金及此；；一一一伸是铸铸是般般般长常 件 件 常可可可率见。结见达达达可的构的提999低来低000高％％％压决压；2；；铸定铸5 造。造5工工0％艺艺。。。
低压、差压与真空铸造
低压铸造设备
低压铸造机主要由主机（机架、保温炉、开合型机构、 液压系统）、电气控制系统及电炉控制柜等组成。 液面加压控制系统：在低压铸造中，正确控制液面加压 工艺规范是获得良好铸件的关键，这个控制过程完全由 液面加压控制系统来完成。根据不同铸件，液面加压控 制系统可以进行手动和自动调节，工作要稳定可靠，抗 干扰能力强（泄漏，气流压力波动）。
要求时，要专门设置冒口。如采用明冒口，则浇注 过程中无增压阶段，这种工艺称为敞开式低压浇注。 适用于砂型低压铸造中、大型铸件。同时还可采用 暗冒口的封闭式低压铸造。
一般来说近横浇道盲端及近升液管的内浇道面积偏小。
铸型的排气
因低压铸造时铸型上部常是密闭的，不易排气。
对砂型而言，除采用透气性好的砂型外，还可在 砂型顶部扎一定数量的不透小孔排气。在金属型 低压铸造中，一般的措施是在分型面上开设三角 形或片状缝隙排气槽，在金属型上部或易憋气的 地方安装排气塞。目前，金属型的排气槽、排气 塞的尺寸还是根据经验确定的。
铸型
压缩气
坩埚炉
主要步骤
通气充型 加压凝固 放气开模
低压铸造工艺原理 熔化黄铜水
低压铸造基本原理： 在装有金属液的密封容器（如坩埚） 中，通入干燥的压缩空气，作 用在保持一定温度的金属液面上，使金属液沿着升液管自下而上地经 过浇道进入型腔，待金属液充满型腔后，增大气压，型腔里的金属液 在一定的压力作用下凝固成形，然后解除液面上的气体压力，使升液 管中未凝固的金属液回落到坩埚中，再开型取件。
采用具有不同热物理性质的材料制作金属型各个部位（发动机曲轴
箱后型模总体用铸铁制成，为加强局部冷却，在模具的相 应部位镶嵌热导率大常结保起来运用，这样可以达到更理想的 效果。例如低压铸造铝合金汽车发动机缸盖时，为强化定向凝固，获 得致密的无缩孔类缺陷的铸件，将金属型的各个部分用热导率不同的 材料制作，并采用强制冷却。
差压铸造
差压铸造差压铸造又称反压铸造、压差铸造。
它是在低压铸造的基础上，铸型外罩个密封罩，同时向坩埚和罩内通入压缩空气，但坩埚内的压力略高，使坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充填铸型，并在压力下结晶。
它是低压铸造与压力下结晶两种铸造方法的结合。
1 基本原理与工艺过程形成金属液充型时的压力差面△P有两种方式：一种是增压法，即增加下压力筒压力，使P2＞P；形成△P 进行充型；另一种是减压法，即减少上压力筒压力，使P1＜P2而形成△P。
1.1 增压法压力为P0的干燥压缩空气经e阀、a阀和b阀分别同时进入互通的上、下压力筒（图1 a），当达到所需的工作压力冲P1时，上下压力筒内压力平衡，坩埚内金属液处于静止状态。
关团互通阀d，使上下压力筒相互隔绝。
关闭a阀，使压缩空气继续经b阀进入下压力筒，下压力筒内压力由P1增至P2（图1 b），上下压力筒间产生一个压力差△P ＝P2一P1，使坩埚树锅内金属液通过升液管，经浇道进入铸型中。
充型结束后，保压一段时间，使铸件在高压下凝固。
凝固完毕后，打开互通阀，上下压力筒同时放气。
升液管中金属液靠自重流回流。
因而差压铸造具有比低压铸造更理想的结晶、凝固条件。
图1 差压铸造基本原理与工艺过程1.2 减压法使上、下压力筒中同时达到工作压力P1的工序与增压法同，而后关闭a、b、d阀，使上压力筒中压力逐渐减为P2（图1 c），上下压力筒间产生压力差△P＝P1－P2，坩埚内金属液通过升液管充型。
充型结束后关闭C阀。
减压充型可避免上任简内铸型由于金属液充填升温，产生蒸汽和气体膨胀而影响人的变化。
减压法充型时可按浇注工艺控制放气速度。
2 铸造工艺特点因差压铸造金属液是在一定压力下充型，故带来一系列有利于获得优质铸件的因素:1）可获得最佳的充型速度；2）可获得最优质的充型金属液，可避免外来夹杂物进入型内；3）可获得致密的铸件；4）同获得无针孔、少针孔的铸件；5）铸件尺寸精度与表面质量改善，不会引起铸型的变形或使铸件表面机械粘砂；6)可提高铸件力学性能，与低压铸造相比，差压铸造的铸件材料的抗拉强度可提高10~50％，伸长率可提高25~50％；7)能用气体作为合金元素，高压下能提高气体溶解度，故可往一些合金（如钢）中溶入N2，提高合金强度和耐磨性能。
低差压砂型铸造培训讲义
缺陷重点考虑以下几方面：
勤奋敬业 追求卓越
1.1工艺设计
工艺设计时考虑铸件从上到下、从距离缝隙浇道最
远端到缝隙浇道顺序凝固的原则。同时保证合金在浇注系 统内由缝隙浇道（内浇道）、过度浇道、横浇道到连接升 液管口的直浇道顺序凝固。这样可以保证铸件补缩通道畅 通，压力能够传递，充分发挥压差铸造压力补缩的优势。 在操作时可以采取设置冷铁调节铸件局部凝固速度，增设 缝隙浇道缩短铸件在凝固时补缩距离等具体工艺措施。
大其冷却速度。
勤奋敬业 追求卓越
2.3设计合理的铸造工艺 做好“防”、“排”、“溶”的同时我们还要充分考虑工 艺设计对针孔的影响。工艺设计不合理会导致液体补缩通道过 早“冻结”，这样使压力不能顺序传递，因此最后凝固部分的
金属液实际上处在自由凝固状态，随着温度的降低，气体在金
属液中的溶解度急剧下降，原子氢析出变成分子氢而形成针孔。 因此在工艺设计时冷铁的尺寸、材料选择要适当，激冷作用不 宜过强，以免阻隔了差压铸造中压力传递的通道，使得压力无 法传递，随着凝固的进行铸件局部形成孤岛，在孤岛区富集的 氢会析出聚集。 勤奋敬业 追求卓越
“溶”，其次要设计合理的工艺来防止针孔缺陷产生。
勤奋敬业 追求卓越
2.1降低金属液中气体的含量 炉料熔化前进行喷砂、烘烤，去除炉料表面的油污、水分 和有机物，减少熔炼过程中的油污、水分和有机物在高温下反 应产生的氢原子进入金属液中；在加入炉料之前对熔化炉和熔 炼工具进行预热，使炉中的水分充分蒸干，控制金属液熔炼和 处理过程中的温度使之不要过高，避免金属液与水汽发生剧烈 反应；在熔炼处理过程中尽量避免对金属液的搅拌。熔炼后的 金属液加覆盖剂，防止金属液与空气进行接触；浇注前对金属 液进行精炼，去除已经溶入金属液内部的气体，除气后立即扒 渣、浇注，不可停留过久，防止再吸气；给定合理的铸造工艺 参数，应避免金属液在升液和浇注过程中浇道和型腔中产生紊 流、翻腾、飞溅等，以保证金属液熔体的平稳传输。
低压铸造技术
低压浇注过程
压力 bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱr• 浇注压力 时间 (秒)
• 浇注前等待
升压 • 保压 （浇注延时） • 卸压 • 浇注后等待
（5）模具（铸型）温度及浇注温度 低压铸造可采用各种铸型，对非金属型的工作 温度一般都为室温，无特殊要求，而对金属型 的工作温度就有一定的要求。如低压铸造黄铜 合金时，金属型的工作温度一般控制在：浸完 石墨水后为120 ℃左右 。 关于合金的浇注温 度，实践证明，在保证铸件成型浇满的前提下， 应该是愈低愈好。 （6）涂料（石墨水） 如用金属型低压铸造时，为了提高其寿命及铸 件质量，必须刷涂料（石墨涂层） ；涂料应均 匀，涂料厚度要根据铸件表面光洁度及铸件结 构、大小来决定。
硼B（4-14PPM）: 有晶粒细化、提高磨抛性能及 改善流动性的作用。 太多时： 有增加硬点的危险。
太少时： 1. 不会起得 好的细化效果。 2. 铸造性能 差（即流动性 差） 3. 增加裂纹 倾向 4. 增加收缩 倾向
•
请注意下面的事项：
1、石墨水温度：40-60℃ 2、模具浸完石墨水后的温度120 ℃ 3、水的填充：最好是软化水。 4、合适的浓度：16-22% 5、每天检测浓度，使之在一个稳定的 范围。 6、避免砂子和油性物质掉进水中。 7、使用一定时间后更换。（大约600小 时，视具体情况可缩短）
I.
最重要的参数是： a) b)
压力 浇注____。 延时 浇注____。
而浇注压力和浇注延时又要以 下因素来保证： 高度 a) 模具的____. 液面 b) 石墨槽_____的高度 _____ c) 浇注_____. 温度 d) 模具_____. 温度 厚度 e)石墨层的_____.
f) 模具本身设计的好坏
低压铸造
低、差压铸造-简化共62页
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
2016特种铸造12低压差压铸造
浇注工艺参数的选择
• 低压铸造的浇注过程一般包括升液、充型、结壳、增压、保 压结晶、卸压等几个阶段。加在密封坩埚内金属液面上的气 体压力的变化过程如图所示。气体压力的大小与金属液的密 度、铸件结构、铸型种类有关，是低压铸造过程中最基本的 工艺参数，对浇注过程本身及铸件的最终品质（质量）有很 大影响。
• 采用强制冷却方法（如对具有局部厚大部分的铸件，
可对该部位进行局部冷却，以消除可能产生的缩孔。又如 铝活塞金属型采用分段喷水冷却的方法，当充型完结后， 立即通水冷却活塞销孔和裙部的金属型，接着通水冷却燃 烧室处的金属型，这样可保证铸件自上而下的定向凝固）
• 采用具有不同热物理性质的材料制作金属型 各个部位（发动机曲轴箱后型模总体用铸铁制成，为加 强局部冷却，在模具的相应部位镶嵌热导率大的紫铜块）
低压铸造装备外型
低压铸造特点 p133-135
• 浇注压力和速度可调，适应各种铸型、合金和 铸件大小； • 底注式平稳充型，无飞溅、气体卷入和型壁冲 刷等弊病，铸件合格率提高； • 压力下结晶，组织致密，轮廓清晰，表面光洁， 少切削或零切削，机械性能高，对薄壁件铸造 尤其有利； • 节省补缩冒口，金属利用率高达90-98%； • 劳动强度低，劳动条件好，容易数控自动化。
凝固方式的选择
• 凝固方式的选择是铸型工艺参数确定的先导，因为 只有在铸件的凝固方式确定之后，诸如浇注系统、 分型面、机械加工余量等才能随之确定下来。 • 低压铸造的特点之一，就是浇注系统与铸型下方的 升液管直接相连，液态金属自下而上地充填铸型。 凝固过程中，升液管中炽热的金属液经由浇注系统 向铸件提供补缩，而且由于气体压力作用，补缩作 用较强。因而，通常情况下都采用自上而下的定向 凝固原则。
低压铸造工艺
低、差压铸造-简化
原则三：
金属液凝固自上而下
铸件补缩应自下向上 通过浇注系统补缩
铸件在型中位置 冷铁的放置
加工余量确定 工艺余量确定
铸件远离浇道处先凝固 靠近浇道处后凝固 浇道本身应最后凝固
确保铸件朝向浇注系统的凝固顺序
原则四：
低压铸型上部常是封闭的，不易排气
充型时憋气
金属液上升速度波动 浇不成铸件
气孔夹渣
考虑好充型时铸型的排气措施
砂型浇注 金属型浇注
特殊铸件
凝固压力控制在30一50kPa
凝固压力控制在50一70kPa
凝固压力可达150一250 kPa 但最大不超过300 kPa
（2）增压速度
铸型种类 铸件结构
金属型 干型厚壁件
湿砂型
一般约取10kPa/s 取5kPa/s左右 应取较低值
4. 保压阶段—保压时间
P2 P3 P
四、低压铸造应用范围
1. 铸造合金
可用范围：铝合金、镁合金、铜合金 合金铸铁、球墨铸铁、铸钢
最适范围：铝合金、黄铜
2. 铸型种类
可用范围：湿砂型、干砂型、树脂砂型 石墨型、石膏型、熔模壳型 金属型、陶瓷型
最适范围：金属型、石墨型、树脂砂型
3. 铸件重量
可用范围：几十克至几十吨 最适范围：几千克至几十千克
4. 铸件合格率高 一般可达95%且比较稳定
5. 合金的工艺出品率较高
浇冒口系统简化
升液管中末凝固的金 属液可回流至坩埚中
工艺实收率一般可达90%
6. 适用范围宽
可用的铸型种类较多 可用的合金种类较多 生产批量的限制较少
7. 生产效率较高
减轻劳动强度 改善劳动条件 设备简单，容易实现机械化和自动化
低压铸造知识
低压铸造知识关键词：低压铸造低压铸造机铝合金低压铸造镁合金低压铸造液面加压压力控制低压浇铸低压浇铸机低压铸件低压铸造工艺低压铸造缺陷低压机金属型低压铸造机低压铸造厂低压铸造设备低压铸造机械低压浇铸设备砂型低压铸造砂型低压浇铸工艺砂型低压铸造工艺砂型低压铸造缺陷金属型低压铸造工艺金属型低压铸造缺陷低压铸造保温炉低压铸造模具低压铸造模具冷却保温炉铝液熔炉技术铝液精炼铝液除气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。
铸造基础知识(第5节特种铸造)PPT课件
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常用压力为0.02~0.06MPa。介于 重力和压力铸造之间。
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低压铸造火车车轮示意图
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➢ 特点和应用：
1、充型压力和充型速度易于控制，气孔、夹渣较少； 2、铸型散热快，组织致密，机械性能好； 3、无需冒口设置，金属利用率高90%； 4、铸件尺寸精度高，表面光洁； 5、适于生产质量要求高的铝镁等有色金属铸件。
的管、套类铸件。
(c)上述两种离心铸造机都 能生产成形类铸件
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➢ 特点和应用：
1、离心力改善了补缩条件，缩孔等缺陷减少； 2、改善金属的流动性，提高了充型能力； 3、简化了中空圆柱形铸件的生产过程； 4、成分偏析严重，尺寸难以控制； 5、特别适于横截面呈圆柱的铸件生产。
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6. 连续铸造：
➢ 定义：是指将熔融金属连续不断地浇注到被成为结晶器
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5. 离心铸造：
➢ 定义：是指将熔融金属浇入绕水平、倾斜或垂直轴旋转的铸型，
在离心力作用下，凝固成形的铸件轴线与旋转铸型轴线重合的铸造方 法。铸件多是简单的圆筒形，不用芯子形成圆筒内孔。
(a)立式离心铸造机主要 应用于生产高度小于直径
的圆环类铸件。
(b)卧式离心铸造机主要 应用于生产长度大于直径
一定厚度的耐火材料，然后将模样熔化而使金属液充满型
腔的一种铸造方法。
熔 模 铸 造 工 艺 过 程
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➢ 工艺过程：
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1. 工人在搅拌蜡原料
2. 融化的蜡注入金属模具
3等到初步凝固后，从模具中取出蜡模型
4. 蜡模型放入冷水中，冷却固化
。 5. 将同样的模型黏合一起形成一个模型树 6. 这步是形成陶模,侵涂料、撒砂、硬化
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铸造工艺总汇-低压铸造
铸造工艺总汇-低压铸造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％。
低压铸造知识
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。
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控制定向凝固的工艺措施
• 选择正确的浇注位置（尽量将铸件厚大部分朝向 铸型底部接近浇口的位置，而薄壁部位远离浇口位置）
• 采用不同的加工余量或工艺补贴（对于壁厚较
均匀的铸件，铸件的上部和下部可给不同的加工余量或工
艺补贴量，使铸件适应自上而下的凝固要求）
• 正确确定内浇道的数量及位置（对于面积较大
由上而下递增的方法）
• 采用强制冷却方法（如对具有局部厚大部分的铸件，
可对该部位进行局部冷却，以消除可能产生的缩孔。又如 铝活塞金属型采用分段喷水冷却的方法，当充型完结后， 立即通水冷却活塞销孔和裙部的金属型，接着通水冷却燃
烧室处的金属型，这样可保证铸件自上而下的定向凝固）
• 采用具有不同热物理性质的材料制作金属型 各个部位（发动机曲轴箱后型模总体用铸铁制成，为加 强局部冷却，在模具的相应部位镶嵌热导率大的紫铜块）
低压铸造设备
• 低压铸造机主要由主机（机架、保温炉、开合型机构、 液压系统）、电气控制系统及电炉控制柜等组成。
• 液面加压控制系统：在低压铸造中，正确控制液面加压 工艺规范是获得良好铸件的关键，这个控制过程完全由液 面加压控制系统来完成。根据不同铸件，液面加压控制系 统可以进行手动和自动调节，工作要稳定可靠，抗干扰能 力强（泄漏，气流压力波动）。
低压铸造工艺
• 铸型工艺参数的选择
• 铸型种类的选择 • 凝固方式的选择 • 浇冒系统的选择 • 铸型的排气
• 浇注工艺参数的选择
铸型种类的选择
• 低压铸造所用的铸型有金属型、砂型、石墨型、 陶瓷型及熔模壳型等。
• 具体选用可参考以下原则：
– 铸件质量、精度要求高，形状一般，生产批量较大的 有色合金铸件，可用金属型或石墨型。铸件内腔结构 复杂，不能用金属型芯时，可采用砂芯。
低压铸造装备外型
低压铸造特点 p133-135
• 浇注压力和速度可调，适应各种铸型、合金和 铸件大小；
• 底注式平稳充型，无飞溅、气体卷入和型壁冲 刷等弊病，铸件合格率提高；
• 压力下结晶，组织致密，轮廓清晰，表面光洁， 少切削或零切削，机械性能高，对薄壁件铸造 尤其有利；
• 节省补缩冒口，金属利用率高达90-98%； • 劳动强度低，劳动条件好，容易数控自动化。
低压铸造 low pressure die-casting
低1压、铸定义造是液体金属在压力作
用2下、，工作自原下理而上充填型腔以形
成3铸、件低压的铸成造形分工类艺。
4、低压铸造特点
0.02-0.06
MPa
压铸压力：30-300MPa
低压铸造原理
低压铸造的 组成
压缩气
主要步骤
通气充型 加压凝固 放气开模
• 避免液态金属直接冲击型壁和型芯，防止局部过热。
• 当多内浇道与横浇道相连时，为使各内浇道流量均 匀，应根据具体情况设计各内浇道的截面积。
• 对于某些结构复杂的铸件，单用浇道不能满足补缩 要一求般时来说，近要横专浇门道设盲置端及冒近口升。液如管采的用内浇明道冒面口积，偏则小浇。注 过程中无增压阶段，这种工艺称为敞开式低压浇注。 适用于砂型低压铸造中、大型铸件。同时还可采用 暗冒口的封闭式低压铸造。
浇注工艺参数的择
• 低压铸造的浇注过程一般包括升液、充型、结壳、增压、保 压结晶、卸压等几个阶段。加在密封坩埚内金属液面上的气 体压力的变化过程如图所示。气体压力的大小与金属液的密 度、铸件结构、铸型种类有关，是低压铸造过程中最基本的 工艺参数，对浇注过程本身及铸件的最终品质（质量）有很 大影响。
• 以上措施，在生产实际中常常结保起来运 用，这样可以达到更理想的效果。例如低 压铸造铝合金汽车发动机缸盖时，为强化 定向凝固，获得致密的无缩孔类缺陷的铸 件，将金属型的各个部分用热导率不同的 材料制作，并采用强制冷却。
浇冒系统的选择
• 为充分发挥浇注系统的补缩作用，应保证F升液管>F横 >F内。 F升液管:F横:F内=(2~2.3):(1.5~1.7):1
低压铸造工艺原理
铸型 坩埚炉
熔化黄铜水
• 低压铸造基本原理：
在装有金属液的密封容器（如坩埚）
中，通入干燥的压缩空气，作用在保持一 定温度的金属液面上，使金属液沿着升液 管自下而上地经过浇道进入型腔，待金属 液充满型腔后，增大气压，型腔里的金属 液在一定的压力作用下凝固成形，然后解 除液面上的气体压力，使升液管中未凝固 的金属液回落到坩埚中，再开型取件。
– 铸件精度要求较高，生产批量不大时，可用熔模壳型、 石膏型或陶瓷型。
– 大型铸件，粗度要求不高，单件或小批生产，可采用 砂型。
凝固方式的选择
• 凝固方式的选择是铸型工艺参数确定的先导，因为 只有在铸件的凝固方式确定之后，诸如浇注系统、 分型面、机械加工余量等才能随之确定下来。
• 低压铸造的特点之一，就是浇注系统与铸型下方的 升液管直接相连，液态金属自下而上地充填铸型。 凝固过程中，升液管中炽热的金属液经由浇注系统 向铸件提供补缩，而且由于气体压力作用，补缩作 用较强。因而，通常情况下都采用自上而下的定向 凝固原则。
的厚壁铸件，采用多内浇道，以补缩铸件；对于壁厚较均 匀的薄壁铸件（如箱体零件），采用多内浇道，既利于充 型，又使铸件水平方向上的温度场均匀易于实现同时或定
向凝固）
• 采用冷铁或不同的型壁厚度（在砂型铸造中，
对于壁厚较均匀的铸件可用安放上、下不同厚度冷铁的方 法，促成自上而下的定向凝固。在金属型铸造中，则可通 过使金属型的侧模壁厚由上而下逐渐减小的方法达到同样 的目的，也可采用使在金属型侧壁工作面上的涂料层厚度
• 各阶段压力变化的情况 • 结壳时间的确定 • 增压压力的确定 • 保压时间的确定 • 浇注温度及铸型温度的确定
各阶段压力变化的情况
结壳时间的确定
• 对于壁较厚的铸件，采用砂型或金属型干砂芯进行 低压铸造时，结壳时间一般为15～30s。一般地说， 采用金属型时结壳时间较短，而采用砂型时结壳时 间则较长；铸件壁厚大，结壳时间长，反之则短； 浇注温度高，结壳时间较长，反之则较短。在生产 中，用无砂芯的金属浇注薄壁件时，有时可以取消 结壳时间。
铸型的排气
• 因低压铸造时铸型上部常是密闭的，不易排气。 对砂型而言，除采用透气性好的砂型外，还可在 砂型顶部扎一定数量的不透小孔排气。在金属型 低压铸造中，一般的措施是在分型面上开设三角 形或片状缝隙排气槽，在金属型上部或易憋气的 地方安装排气塞。目前，金属型的排气槽、排气 塞的尺寸还是根据经验确定的。