铸造与铸造工艺技术研究

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铸 造 与铸 造工艺 技术研究
周文亮 关梅梅 （ 哈 尔滨鑫润工业有限公司 ， 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ） 摘 要： 铸造 已有约 ６ ０ ０ ０年的历史 ， 它是人 类比较早 掌握 的一种金属热加工工艺。 约在公元前 １ ７ ０ ０～前 １ ０ ０ ０年之 间， 我 国就 已进入 青铜铸件的全盛期 ， 已达到相 当高的工 艺水平。所谓铸 造是指溶化 固态金属 ， 使之 成为液态 ， 并倒入特 定形状 的铸 型中 ， 待其凝 固成形的 加工方式 ， 而且 其具有多种 工艺形式和技术方法。 关键词 ： 铸造； 铸造工艺 ； 铸造技术 １铸造 的定 义阐述 因为铝液从 电解槽 被吸出后 ， 其 中含有各种 杂质 ， 所 以在铸造 铸造是按照一定要求将金属熔炼成液体并浇进铸型里 ， 经凝 固 之前需要对其进行净化 。 在工业上一般采 取澄清 、 熔剂 、 气体等净化 冷却 、 清整 处理后 ， 得到预定 尺寸 、 形状 和性能 的铸件 的工艺过程 。 方法 ， 也有对其净化时尝试使 用定 向凝 固和过滤方法 。下 面主要介 在现代装置制造工业 中， 铸造是其 中的基础工艺之一 。 绍熔剂净化 和气体净化两种技术方法。 ２ 具体铸造 工艺的分 析介绍 ２ ． ５ ． １熔 剂 净 化 技 术 ２ ． １关于铸造的分析介 绍 熔剂净化技术是把熔剂加入铝液 中， 从 而有 大量 的细微液滴形 按照金属液 的浇注工艺 ， 铸造 可分 为重 力铸 造和压力铸造 。其 成 ， 这些细微液滴 吸附和溶解铝液 中的氧化物 ， 进 而形 成新 的液 滴 中： 重力铸 造是指在地球 重力 的作用下 ， 将金属液注入铸型 的工艺 ， 升到表面 ， 待到其冷却后 ， 把形成的浮渣清除。 净化用 的熔剂一般是 也 叫做 浇铸 ； 压力铸造是指 在不含重力 的其他外力 的作 用下 ， 将金 种盐 ， 它具有低熔点 、 小密度 、 很 小的表面张 、 大活性 、 有很 强吸附 属液注入铸型的工艺 。 目前 ， 在有色金属铸造 中， 这两种铸造工艺是 氧化渣的能力 的特点 。 其在使用的过程中 ， 先铁笼里装入小块熔剂 ， 最常用 的、 相对 价格 最低 的。 再把铁笼插入混合炉底部来 回搅动 ，等到熔剂化完后将铁笼取出 ， ２ ． ２关于砂型铸造的分析介 绍 在经过 ５ — １ Ｏ 分钟 的静止 以后 ， 把表 面的浮渣捞出便可 以浇铸 了。 ２ ． ５ ． ２气体净化技术 所谓的砂型铸造是 以砂作为主要的造型材料 ， 制作铸型的传统 铸造工艺 。一般情况下 ， 砂型采用重力铸造 ， 也可 以采用低压 、 离心 气体净化所用气体主要有氯气 、 氮气或氯氮混合气体 。 铸造等工艺 ， 这要根据特殊要求而定 。 砂型铸造有很广的适 应性 ， 大 （ １ ） 氯气净化技术 。在氯化净 化法 中 ， 在铝液 内通入氯气时 ， 会 小件 、 简单 复杂件 、 单件 、 大批量等都可 采用 。以前砂型铸造多用木 有很多异常细小 的 Ａ １ Ｃ １ 气泡生成 ， 并在铝液 内充分混合 。 而这时溶 材制作模具 ， 通 称木模 ， 它要 比金属型铸造用 的模具便宜得多 ， 在生 解在铝液中的氢 ， 以及一些机 械夹杂物就被 Ａ Ｉ Ｃ １ 气泡吸附住 ， 并 随 产小批量及大件时 ， 其价 格优 势更 为明显 。 另外 ， 砂 型比金属型具有 着 Ａ Ｉ Ｃ １ ３ 气泡 上升 到铝液表面而被排出。通人氯气时还能使某 些 比 更高 的耐火度 ， 因此 熔点较高 的材 料如铜合 金和黑色金属等大多采 铝更加负电性 的元素氯化 ， 如钙 、 钠、 镁 等均 因通 入氯气 而生成 相应 用这种工艺 。 但是 ， 砂 型铸造也有其短板 ， 主要是 每个砂质铸型被浇 的氯化物 ， 得 以分离出来 ， 进而达成净化 的 目的。 注一 次后就损坏 了 ， 必须 进行重新造 型 ， 所 以砂 型铸造 的生产效率 （ ２ ） 氮气净化技术 。 氮气净化又称为无烟连续净化 ， 其过滤介质 不高 ； 另外 ， 由于砂软且多孔 ， 因而 利用砂 型铸造的铸件不仅表面粗 是氧化铝球 （ ４ １ ８ ｍｍ） 。 在铝液内直接通入 Ｎ 。 净化炉 内被连续送入 糙， 而且其 尺寸的精 确度也不 高。 铝液 ， 通过氧化铝球过滤层 ， 经过氮气的 冲洗后 ， 可以清除铝液中的 ２ ． ３关于金属型铸造的分析介绍 非金属夹杂物以及溶解 的氢 ， 进而达成净化 的目标。 所谓金 属型铸造是 指铸造用 中空铸 型模具 时采用耐热合 金钢 （ ３ ） 混合气体净化法技术。顾 名思义 ， 混合气体净化 ， 就是 通过 制作 的现代工艺 ， 其 主要包括重力铸造 和压 力铸 造两种形式 。金属 氯气和氮气 的混合物来实现铝液 的净 化 ， 其作 用 ： 一方 面脱去氢气 型 的铸 型模具可 以多次反复使用 ， 每进行 一次金属液 的浇注 ， 就能 和分离 氧化 物 ， 另 一方面把铝 中某些金属 杂质 如镁予 以清 除 ， 常用 够得到一次铸件 ， 因此其具有很长 的寿命 和很高的生产效率 。而且 的混合 气体是 ９ ０ ％的氮气 和 １ ０ ％氯气 ，也可 以采用 １ ０ ％的氯 气 、 金属型 的铸件不但具有很好的尺寸精度和光洁 的表面 ， 而且相 同的 １ ０ ％的二 氧 化 碳 和 ８ ０ ％氮 气 。 金属液在浇注 的情况下 ， 要比砂型铸件 的强度更 高 ， 更不易 被损坏 。 ３ 铸 造 行 业 的 发 展趋 势概 述 所 以， 如果有色金属的中 、 小铸件需要大批量生产 时 ， 只要不需要过 铸件 的综合性 能更好 、 精度更高 、 加工余量更少 、 表面更 光洁 ， 高 的铸件材料熔点 ， 金属型铸造往往被优先选用 。 同时 ， 金属型铸造 是铸造产品发展 的趋势 。 另外 ， 也要求达到节能减排的标准 ， 能够有 也有其 不尽人意 的地 方 ， 因为金属型模具 的价格很 高 ， 如果是 小批 效地保 护 自然环境 ， 维持生态平衡 。 为了与这些要求相适应 ， 行业将 量 的生产 ， 那么每件产 品上分摊模具 费用就是很高 的 ， 往往 不易接 开发新的铸造合 金 ， 同时相应的冶炼新工艺和新设 备也将 出现。在 受。 另外 ， 金属型的模具受 限于模具材料 的尺寸 、 型腔加工 的设备和 不断提高铸 造生产 的机械化 、 自动化程 度的同时 ， 将 更多地 向柔性 铸造设备 的能力 ， 对 于特别 大的铸件往往束手无策。 因此 ， 对于小批 生产方 面发 展 ，以使不 同批量 和多品种生产 的适应性 得 以不 断扩 量或大件 的生产 ， 一般很 少或不采用金属型铸造 。 大。 同时 ， 行业将优先发展节约能源和原材料 的新技术。 鉴于对环境 ２ ． ４关于压铸的分析介绍 的要求 ，行 业将更加重视少产生或不产生污染 的新工艺和新设备 。 压铸是指金属型压力铸造在压铸机上进行 ， 这一铸造工艺 目前 在检测每道 工序 的和测定无损探伤 、应力方面的质量控制技术 ， 将 是生产效率最高 的。 压 铸机分为热室压铸机和冷室压铸机两类 。热 实 现新 发展 。 室压铸 机具有很 高的 自动化程度 ， 损耗 的材料也很少 ， 与冷 室压铸 在现代机械 制造 工业 中， 铸 造是基础工艺 之一 ， 因此铸造业 的 机相 比， 其具有更高的生产效 率 ， 但是受制于机件 的耐热能力 ， 目前 发展是一个 国家的生产实力 的重要标志。 可以说 ， 在“ 十五” 期间 ， 我 在铸件生产 中只能采用低熔点的锌合金 、 镁合金等材料 。现今铝合 国的铸造机械行业有 了很快 的发展 。“ 十二 五” 期间 ， 乃至今后 一个 金 压铸件广泛被 使用 ， 但 是 因为其较 高的熔点 ， 只能在冷室 压铸机 历史时期 ， 在 国际 、 国内这两个 巨大市场需求 的刺激下 ， 铸 造仍 然可 上生产 。压铸 的主要特点是在高压 、 高 速下 ， 金属液充填 型腔 ， 并在 以以较高的速度发展 。因为与市场需求相 比， 铸造机械产品的技术 所以行 业仍 然存 在巨大的发展 潜力和发 高压 下凝 固 、 成形 ； 而且其 压铸件也存在不 足之处 ， 因为在高压 、 高 水平仍然存 在较 大的差距 ， 速下， 金属液充填 型腔的过程 中 ， 难 以避免 在铸件 内部夹 裹型腔 中 展空间 ， 这也是铸造机械行业的快速增 长的难得 的机遇。 的空气 ， 形成皮下气孔 ， 所 以不宜热处理铝合金压铸件 ， 不宜表 面喷 塑锌合金压铸件 ， 但是可以喷漆。 ２ ． ５关于铝锭铸造 的净化技术介绍