铝合金低压铸造技术浅谈

铝合金低压铸造技术浅谈

徐加平

徐加平

中国航发哈尔滨东安发动机有限公司黑龙江哈尔滨150066

摘要：随着我国经济的快速发展，铝合金的应用领域越来越广泛，在铝合金铸造中，低压铸造技术的应用最广泛，这种技术不仅成本低，而且操作简单。本文对铝合金的低压铸造技术的原理、工艺和特点做了阐述和分析，并与其他铸造方法进行了比较探讨。低压铸造技术被广泛应用于交通、航空航天等领域，低压铸造技术对于铸件的性能有着十分重要的影响。

关键词：铝合金；低压铸造；技术

1铸造铝合金简介

在铸造合金中，铸造铝合金的应用最为广泛，是其他合金所无法比拟的。铸造铝合金具有良好的铸造性能，可以制成形状复杂的零件；不需要庞大的附加设备；具有节约金属、降低成本、减少工时等优点，在航空工业和民用工业得到广泛应用。用于制造梁、燃汽轮叶片、泵体、挂架、轮毂、进气唇口和发动机的机匣等。还用于制造汽车的气缸盖、变速箱和活塞，仪器仪表的壳体和增压器泵体等零件。由于铝合金各组元不同，从而表现出合金的物理、化学性能均有所不同，结晶过程也不尽相同。故必须针对铝合金特性，合理设计铸造工艺方案，才能防止或在许可范围内减少铸造缺陷的产生，从而优化铸件。铝合金铸造工艺性能与铸造方法选择、合金加热温度、铸型的复杂程度、浇冒口系统设计、浇口形状、补缩系统设计等有关。

2铝合金低压铸造的基本原理

铝合金低压铸造的原理是将干燥的空气压缩到一个密封的容器中，容器中事先装有铝液，铝液在气体压力的作用下就会沿着深液管铸件上升，通过铸型浇口平稳地进入铸件型腔，在这一过程中铝液面上的气体压力一直保持着同一水平，直到铸件完全凝固，最后解除液面上的气体压力，剩余的铝液则回到容器中，已凝固的铝液便在铸型内形成所需要的铸件。因为这种工艺所需要的压力低，所以此工艺被称为低压铸造工艺。

3低压铸造的基本特点

生产实践证明低压铸造有许多优越性，归纳起来有如下主要特点：成分简单，铸造性能好，气密性好，容易熔炼和铸造。由于浇注时的压力和速度可以调节，所以这种工艺可用于各种不同铸型（如金属型、砂型等）铸件的铸造。由于它采用底注式充型，金属液充型平稳，没有飞溅现象，故操作中可避免卷入气体对型壁和型芯的冲刷，提高铸件的合格率。铸件是在压力下结晶，铸件轮廓清晰、组织致密、表面光洁，力学性能较高，有利于对各种大薄壁件进行铸造。这种工艺对设备要求相对简单，容易实现机械化和自动化。另外，低压铸造还具有充型平稳，充型速度可以有效掌控的特点，这样就能够避免容器中铝液对铸型腔壁的冲击，以获得清晰的轮廓，铸件在空气压力的作用下凝固，获得较高密度且力学性能佳的铸件。铝合金铸造设备相对简单，投入少，出品率高，低压铸造的浇注系统比较简单，并且可减少或省去冒口。

4铝合金低压铸造技术

4.1铸型和型腔的设计技术

该工艺的设计重点在于铸型的设计以及型腔的设计上。根据低压铸型的特点，设计过程中一定要保证铸件有序的完成凝固，并使型腔内的空气能够顺利的排出，型腔的制造主要依据低圧鋳造时铝液自上而下凝固的特点来设计完成的，铸件的形态设计应是自下而上完成的，最终通过浇道来实现。所以在铸造过程中，对于铸型的安排以及冷凝棒位置的安排都要保证合理。

4.2浇注系统设计

在浇注系统的设计上要防止管口凝结，升液管端要设置加热装置。在铸型排气方面，由于低压铸型上部常是封闭的，排气不容易，当铸型排气能力不足时，型腔内就会形成反压力，从而阻碍铝液平稳充型，容易造成浇不足或包气等缺陷，因此对砂型的设计常采用透气性好的型砂，可在砂型顶部，扎一定数量不等的小孔来排气。对于金属型的材料可在分型面和顶端开设排气槽，或在型壁上安放排气塞，排气槽深度应控制在一定水平。还可利用顶杆进行排气。低压铸造浇注系统除应该满足上述条件外，还应便于清理，以提高生产效率。

另外，考虑到低压铸造中浇铸系统的各个单元面积会对铸件起到补缩的作用，所以在设计上，可以采取内切圆的方法，先确定好浇道的截面与尺寸。在这个过程中，可以使用开放性的浇铸系统，也就是对个别浇道的截面设立出口，依据铸件所需要的尺寸、形状以及整体复杂度，形成一套完整的浇铸系统。一般性的零件通常采用直接浇铸的方法，而对于比较复杂的零件则可以采取多个内浇道同时工作的方法，使浇时间缩短，并使铝液进入型腔的流程缩短、充型顺畅。

5低压铸造技术与其它铸造方法的比较

5.1与金属型铸造比较

低压铸造除具有金属型重力铸造的优点之外还有如下特点：（1）低压铸造更易于实现机械化自动生产，一人可操作几台低压铸造机，所以生产率比金属型高2到3倍，而且劳动强度低劳动条件好。（2）低压铸造可以大大简化浇注系统，这样就减少了金属熔化量，节省了能源，并降低了金属烧损，节约了金属，提高了金属利用率。（3）低压铸造的设备投资比金属型铸造稍高。

5.2与压力铸造比较

（1）压力铸造一般用于中小型有色合金铸件，而低压铸造不仅适用于中小铸件而且适用于大型铸件，如可浇注重达几十吨的铜合金螺旋桨。（2）压力铸造所用铸型---金属型，其要求高，制造困难，周期长，成本高，低压铸造应用的金属模要求较低，制造容易，模具费用只相当于压铸模费用的1/4。采用石墨型壳型砂型低压铸造，它的模具费用比压力铸造金属模费用就更低。而且低压铸造适用的铸型种类多，范围广。（3）压力铸造一般用于生产批量大的中小铸件，而低压铸造可适用于不同大小，不同批量的铸件。（4）压力铸造是在高速高压下充型，型腔中的气体不易全部被排除，易于产生气孔，而低压铸造则与此相反。（5）低压铸造的生产效率比压力铸造低，一般为压力铸造的1/4到1/3。（6）低压铸造适用的合金范围广，而压力铸造一般只适用于铸造性能较好的铝硅合金，锌合金及部分铜合金，而对于铝镁合金，球墨铸铁，合金铸铁，铸钢等若采用压力铸造尚存在许多技术问题。

5.3与一般砂型重力铸造比较

（1）低压铸造的浇注系统比砂型重力铸造简单，并可以大大减小冒口，有的铸件甚至可以不设置冒口，从而简化了工艺节省了金属材料。（2）低压铸造是在低压下充型，又在较高的压力下结晶凝固，使铸件的组织机械性能，气密性，耐压性能均比砂型重力铸造好。（3）低压铸造浇包中的合金液自下而上的从底部注入型腔，浇注平稳，这样就避免了砂型重力铸造在浇注中易于出现的氧化夹渣缺陷，因此铸件的成品率要比砂型铸造高。

6低压铸造技术的发展前景

根据低压铸造的技术特点与生产工艺，该技术拥有很高的实际应用价值，具有非常广阔的发展前景。随着我国机械建造业的快速发展，低压铸造技术在制造领域的应用将越来越广泛，其工艺的简单性，铸造的合理性也将大大提高产品的质量。低压铸造技术具有金属液充型平稳，铸件产品质量优，铸件组织致密，工艺出品率高，容易实现自动化等许多优点，将与未来的智能化生产一起，广泛应用与现代工业生产中。

7结论

在铝合金低压铸造浇注中，浇注技术参数的选择，对铸件的质量和成型有着十分重要的影响。由于对其参数的选择没有规律，需要靠丰富的经验选择最佳参数。铝合金低压铸造工艺由于具备生产率高、劳动环境清洁、铸件表面光洁和内部组织致密等优点而被广泛于应用于各行各业中。大力发展铝合金技术，提高铸件产量是我国铸造业义不容辞的义务。

参考文献

[1]铝合金低压铸造中的压力调节与控制[J].张莉莉.铸造技术.2013(08)