反重力鑄造方法及其分類
摘要 :
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1、特點
反重力鑄造是使液態金屬在與重力相反的力的作用下完成充型、補縮和凝固的一種鑄造方法。
與壓力鑄造和擠壓鑄造相比,為完成充型和補縮所施加的力較小,因此,液態金屬在充型過程中的流動非常平穩,但與重力鑄造相比,鑄件又能在一定的壓力下實現補縮和凝固,因此是生產優質鑄件的理想方法。
2、分類
反重力鑄造中,根據產生壓力方式的不同,可進一步把它分為差壓鑄造、低壓鑄造、調壓鑄造、真空吸鑄以及復合反重力鑄造等類型。從設備結構上看,差壓鑄造、調壓鑄造、真空吸鑄和復合反重力鑄造均采用上下室形式,即保溫爐置于下室,鑄型置于上室,低壓鑄造只使用下室,鑄型置于大氣環境中。不同反重力鑄造形式產生壓力的方式及特點如下(反重力鑄造原理示意圖):
(1)低壓鑄造 低壓鑄造時,鑄型處在常壓環境之下,下室進氣,形成壓差,在壓差的作用下完成升液、充型和保壓環節。所需設備簡單,操作容易,充型過程控制簡單。一般情況下,只要保壓時的增壓滿足要求,同樣可使鑄件得到很好的補縮。與其它反重力鑄造方法相比,低壓鑄造的應用范圍更廣。由于低壓鑄造中,鑄型處在常壓環境之下,利用金屬型鑄造時,容易實現金屬型的開合模以及鑄件頂出,所以,金屬型低壓鑄造廣泛用于生產質量要求較高的鑄件,如汽車輪轂、缸體、缸蓋等鑄件。在砂型低壓鑄造中,可以成形輪廓很大的優質鑄件。
(2)真空吸鑄 真空吸鑄時,下室處在常壓環境,上室抽真空形成壓差,在壓差的作用下完成升液、充型和保壓環節。由于鑄型處在真空環境之下,所以,液態金屬的充型能力較好,但所建立的充型壓差受限,凝固壓力小,補縮能力較弱,適合于成形小型薄壁鑄件。
(3)差壓鑄造 差壓鑄造中,建立壓差的形式有兩種:上排氣法、下進氣法
差壓鑄造中,不僅可在壓力下完成充型和補縮,而且由于鑄型處在壓力下,能夠更好地發揮冒口的補縮,提高了鑄件的致密度。這種鑄造方法適合于生產大型厚壁鑄件。
(4)調壓鑄造 鑄造時上下室同時抽真空,達到指定真空度后,下室進氣,形成壓差,在壓差的作用下完成升液和充型環節后,上下室按照充型完成時的壓差同時進氣,使鑄型處在正壓環境之下,來增強鑄件的補縮能力。優點是:既發揮了液態金屬的充型能力,有利于成形薄壁鑄件,又能在壓力下實現補縮,提高鑄件的致密度。這種鑄造方法需要精確控制加壓時的壓差,對控制系統的要求很高。
3、特點
1)充型速度可控:反重力鑄造一般用于生產有色合金鑄件,鑄件的成形能力和內部質量尤其是尺寸和壁厚對充型速度有比較嚴格的要求,充型速度可以通過計算機實現準確的控制。
2)成形性好、表面光潔:反重力鑄造時,金屬液是在壓力下充填成形,在工藝參數選擇合理的情況下,所獲得的鑄件輪廓清晰,對于薄壁件的生產,更是如此;反重力鑄造時有壓氣體充塞于砂型空隙,且在金屬液與砂型之間形成一層氣相保護層,將兩者隔開,可以減少金屬液對鑄型的熱力及化學作用,可降低鑄件的表面粗糙度。
3)鑄件晶粒細、組織致密、機械性能高:金屬液在壓力下結晶凝固,初凝枝晶在壓力的作用下會發生變形、破碎,而且冷卻速度快,因而晶粒細??;同時,壓力能提高補縮能力和抑制金屬液中氣體的析出,使疏松和微觀氣孔大為減少。所以,鑄件的機械性能得到明顯的改善。
4)可實現可控氣氛下澆注:反重力鑄造時,可對上室、下室或者上下室的氣氛進行控制。利用反重力鑄造澆注鋁合合鑄件時,使用除油干燥的壓縮空氣即可,但對于鎂合金,必須注意金屬液和鑄型的環境氣氛,因為鎂合金在空氣中會發生燃燒??煽貧夥盏氖褂脩鶕T件質量的要求及鑄件的輪廓尺寸等因素決定。
5)提高了金屬的利用率:反重力鑄造時,鑄件凝固收縮可以不斷地得到來自內澆口金屬液的補縮;加之壓力的擠濾和塑性變形的作用,強化了冒口的補縮效果,冒口尺寸可相應減小甚至不需要。
6)鑄件可進行熱處理:與壓力鑄造相比,利用反重力鑄造方法生產鑄件時,充型速度較慢,液面平穩,型內氣體可以順利排出,所以,鑄件內部的氣孔很少、甚至沒有,故可像重力鑄造成形的鑄件一樣進行熱處理。
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