低压铸造法的指导手册.docx

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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（JISH5202）

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Mg

2Si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Al-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：

JISH2211的C3A以及铝和硅的比率是80∶20或74∶26。

③铝-锰母合金：

铝和锰的比率是90∶10。

④铝-镍母合金：

铝和镍的比率是90∶10或80∶20。

⑤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×Χ+W

B×Y）/（W

A+W

B）

a：

目标成分（%）WA：

熔汤重量（kg）

Χ：

熔汤重量的成分（%）

W

B：

添加地金重量（kg）

Y：

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。

因此快速熔解时要避免过度的温度上升（800℃以下）。

应该在熔解炉充分加热后放入材料，而且顺序是先放回炉料和碎小材料，后放新材料。

但注意镁合金要最后放。

由于镁合金容易氧化，因此需要直接送入熔汤中。

如果使用的是集中熔解炉，那么应该在除气处理前添加。

2）熔汤处理作业

①处理目的

用除气处理来防止气孔、氧化物等缺陷，为了提高3种或4种合金的机械性质要在浇铸前进行处理。

当单独或复合添加钛和硼时最好进行结晶粒微细化处理。

②熔汤成分（材料分析）

分光分析性能的提高使分析时间缩短，因此在炉前可以进行分析确认。

③熔汤温度

730℃±20℃

④熔汤保温

由于不能在快速熔解炉里进行处理，因此在保温炉中对高温引起的含气量、氧化物的增加、结晶粒的粗大化、象镁一样容易氧化的合金元素的消耗等进行处理后保温。

⑤环境

熔解作业的环境比较恶劣，因此要注意烟尘、噪音、废气等。

3）熔汤管理

①温度管理

720℃±5℃

②化学成分管理

最近随着分析装置的发展，能够迅速并准确地进行成分分析的发光分析装置得到了普及。

分析装置本体、分析室、空调设备、试料调整装置、试料采样用模具、试料切断机等都是必要的，有相关的管理图等硬件、软件是最好的。

③含气量管理

A、渐冷法

在充分干燥的隔热性良好的砖材中央挖一个Æ40´80的半圆柱状凹孔，用熔汤充分预热干燥后注入熔汤，检查凝固表面。

用勺子搅动熔汤表面数次，等出现新表面后在凝固之前数清浮上来的气孔数量来判断除气处理的好坏。

B、减压凝固法

将熔汤注入保温性能良好的容器中减压，凝固后使用除气处理的判断装置。

（减压设定值：

700mHg-670mHg）

④氧化物、非金属杂质的管理

A、用过滤器测定杂质

用金属网或玻璃纤维布判断一定面积中含有多少个杂质。

B、杂质观察

用肉眼或放大镜观察急冷凝固的平板试料的截面上有多少个杂质。

数清一定面积的截面上有多少个杂质来评价熔汤的清洁度。

清洁度的判定

等级k值清洁度的判定铸造可否的判定A<

0.1清洁的熔汤可以铸造

B

0.1-

0.5比较清洁的熔汤可以铸造但最好进行处理C

0.5-

1.0轻微污染的熔汤必须处理

D

1.0-10污染的熔汤必须处理

E>10严重污染的熔汤必须处理

4）熔汤运送

应该稳定地移动处理后的熔汤。

4、涂模作业

1）涂模的目的

①延迟注汤时熔汤温度的下降，并作为使熔汤流动性良好的隔热材料使

用。

②在模具表面上形成凹凸面，帮助排出模具表面残留的气体。

③延迟模具的急冷凝固，使凝固速度接近均一状态。

④防止熔汤对模具表面的腐蚀。

⑤防止拔模时产生拉伤。

2）涂模的方法

①抛丸处理

模具表面的脱模剂、氧化皮膜、铝合金等用玻璃珠、软抛丸、钢丝磨光等进行处理。

②预热温度

把模具表面温度均匀地预热到220℃±10℃。

（最好用电炉）

③喷涂

从薄小的突起部处，正对表面尽量以90度直角并离表面20-30cm喷涂数次（划格子状）。

喷涂时模具表面温度是190℃±10℃。

④涂模的膜厚

100μ-200μ

3）涂模的种类

目前涂模剂主要是以镁系列、石墨系列为基础的为中心。

使用镁系列的涂模剂的目的是重视隔热、产品表面和模具寿命等。

使用石墨系列则是防止吸热、熔汤流动不良、拉伤等。

4）模具的检修（组装、分解）

分解模具时仔细确认模具的腐蚀状况、拉伤、拔模销的状态，然后再进行作业，这是非常重要的。

组装时要清除产品形状部以外的涂模剂，注意排气道是否堵塞，还要再滑块等部位涂上防粘膏。

5）升液管的检修

使用铁升液管时要1个星期更换1次并注意防止腐蚀。

要完全清除掉取出的升液管上的铝渣和产生的铝铁合金，然后反复涂模、干燥，让其有1mm左右的涂层。

但要注意涂模后由于热膨胀的不同可能要脱落。

使用陶瓷升液管时虽然没有腐蚀的担心，但是对于冲击和横向的承重很脆弱，因此在清除氧化物时要小心。

5、铸造作业

1）低压铸造法的原理用0.3-

1.0cm2的低压气体对密闭在容器里的熔汤表面施压，熔汤通过浸在熔汤里的升液管向装在升液管上方的铸模里注汤，熔汤在铸模里凝固后，施加在熔汤表面的压力卸压，升液管里的熔汤返回容器后从铸模中取出铸件。

最低的熔汤从离浇口远的地方开始充填，越靠近浇口熔汤温度越高，浇口部分的温度最高。

冒口部分温度高作为生产良好铸件的条件是指向性凝固的关键之处。

2）低压铸造的铸造条件设定

①熔汤温度

熔汤温度的基准是使用合金熔点温度+100度，但壁厚的铸件稍低一点，壁薄或形状复杂的铸件应稍高一些。

②模具温度

大致范围是300-400℃，浇口附近在450℃以上。

如果充填性好的话，模具温度保持尽量低的温度能得到良好的铸件。

但是铸造条件一定的话，在模具设计阶段模具温度就大致决定下来了。

局部的温度调整可以通过加热器或冷却（水冷、喷雾、空气）来进行补充调整。

③加压压力

熔汤表面到铸模产品部位最高处的压力+

0.05kg/cm2

④加压时间

150-210sec。

有时根据模具的预热、熔汤温度和工作时的条件情况等会长一点。

6、低压铸造的知识

1）模具的预热

用加热器或尽量低温的燃烧器对模具进行升温是非常重要的。

与铸造条件一样按照下模温度高、滑块温度、上模温度较低的顺序进行升温。

高温加热会使模具寿命缩短、造成涂模的劣化，而且还会诱发因升温不稳造成的铸造缺陷。

2）铸造条件的设定

①熔汤温度（700℃）

②模具温度上模温度：

330-380℃

滑块温度：

350-400℃

下模温度：

380-430℃

浇口温度：

430-480℃

③加压压力与加压时间

到浇口处：

0.15kg/cm2±

0.03kg/cm23sec

到产品上部：

0.05kg/cm2±

0.02kg/cm210sec±3sec

冒口压力：

0.05kg/cm2±

0.02kg/cm25sec±2sec

保持压力：

保持冒口压力180sec±30sec

3）作业顺序

上一模的产品确认→装过滤器→吹气→循环开始（加压充填、冷却、取产品）

4）铸造不良及对策

①缩孔

由指向性凝固的破裂、不良元素（特别是Fe）等引起，需要重新修改方案、确认加压时间，关于不良元素要检查合金的成分，并防止从设备中混入不良元素。

②熔汤流动不良

引起熔汤流动不良的原因有熔汤温度、加压速度、模具温度、模具不良、排气道堵塞、铸造方案不适合等。

需要确认各种铸造条件并修改。

③拉伤、粘模

由拔模斜度不够、涂模层太薄、模具整备不良等引起。

要从增加拔模斜度、改善涂模耐久性、模具维护保养等方面进行改善。

④过热

原因是熔汤温度、循环时间、涂模层太薄等，常常发生在浇口附近，在设定时间内没有得到完好的凝固。

需要进行强制冷却、修补涂模层、修改铸造条件等。

7、低压铸造法的特点

1）低压铸造法的优势

①铸造材料利用率很高

采用没有冒口、浇道的浇口，可以大幅度减少材料费和加工工时。

②可以达到指向性凝固

容易达到作为良好铸件铸造条件的指向性凝固，减少内部缺陷。

③卷气、杂质少

加压速度可以调整，也很容易设置过滤器，熔汤稳定地进行层流充填。

④可以使用砂芯。

⑤容易实现自动化，可以多台、多工序进行。

⑥作业者的熟练程度变得不太重要。

⑦容易生产大型铸件。

⑧材料的使用xx。

2）低压铸造法的不足

①浇口方案受到制约，有时需要改变产品形状。

②铸造周期长，生产性差。

③浇口附近的凝固组织粗大，机械性能不高。

④必须进行整体的严密的管理（温度、压力）。

8、轮毂的模具设计

为了设计良好的铸造方案，要促使指向性凝固，考虑浇口形状，为了完全排出模具内的气体要仔细探讨排气构造。

1）浇口方案

浇口面积的大小是作为不引起熔汤乱流的截面积，

a=G×1000/t×u×r×（2×g×H）

a=浇口的最小面积

G=含浇口的铸件重量（kg）

t=到浇口之前的浇铸时间（sec）

u=阻力系数

0.3-

0.4

r=熔汤的比重（

2.3-

2.4）2g=重力加速度980cm/sec

H=从熔汤面到铸件上部的高度cm

2）模具的分型方法与排气

①分型面要尽可能直线分型。

②排气的方向尽量设在垂直方向。

③向铸造模具内注汤时，为了不产生背压可以对模具的分型再进行分型。

④在分型时要注意产生飞边的方向会使加工工时增加。

3）加工基准面的设定

分割加工基准面会产生加工的偏差，因此比较理想的是在下模分割。

4）作业性（分解、安装）

为了更好地进行涂模作业，要在模具的构造上考虑方便分型的装卸。

5）冷却方法

冷却方法有空气、喷雾、水等，最近有的厂家用水对下模进行冷却。

9、热处理

1）热处理时间

约8小时（固溶处理）*约6小时（时效硬化处理）——AC4CH-T6约8小时（固溶处理）*约7小时（时效硬化处理）——AC4CH-T612）热处理温度

约535℃（固溶处理温度）*约155℃（时效硬化处理）——AC4CH-T6约535℃（固溶处理温度）*约170℃（时效硬化处理）——AC4CH-T613）热处理方法

水淬

4）防止因热处理引起的歪斜

水在产品表面温度达到100℃以前一直是沸腾的，因此产品上会产生冷却不均，容易出现歪斜。

作为歪斜防止剂要使用急冷剂。

10、表面处理

1）抛丸处理

2）加工作业

11、试验方法

1）冲击试验

①13度法

②30度法

2）旋转弯曲疲劳试验

3）半径方向负荷耐久试验

4）空气泄漏试验