世界500強(qiáng)公司低壓鑄造工藝及流程培訓(xùn)

1、低壓鑄造低壓鑄造主講人：李躍山2006年3月第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 低壓鑄造工藝設(shè)計(jì)低壓鑄造工藝設(shè)計(jì) 第三節(jié)第三節(jié) 低壓鑄造工藝低壓鑄造工藝 第四節(jié)第四節(jié) 低壓鑄造設(shè)備低壓鑄造設(shè)備 第五節(jié)第五節(jié) 特殊低壓鑄造工藝特殊低壓鑄造工藝 課程大綱課程大綱第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 定義：低壓鑄造是使液體金屬在壓力作用下充填型腔，以形成鑄件的一種方法。由于所用的壓力較低，所以叫做低壓鑄造。 充填方向是自下而上。工藝原理從本質(zhì)上說，是一種低壓強(qiáng)與低速度的充型鑄造方法。充型壓強(qiáng)0.020.05MPa，充型時間為4.5-16秒。而簡稱為“壓鑄的“高壓鑄造，其充型壓強(qiáng)一般在30MPa70MPa的范圍，

2、充型時間為秒。 工藝過程見圖1：在密封的坩堝或密封罐中，通入枯燥的壓縮空氣，金屬液2在氣體壓力的作用下，沿升液管4上升，通過澆口5平穩(wěn)地進(jìn)入型腔8，并保持坩堝內(nèi)液面上的氣體壓力，一直到鑄件完全凝固為止。然后解除液面上的氣體壓力，使升液管中未凝固的金屬液流回爐內(nèi)或坩堝，再由氣缸12開型并推出鑄件。 圖1 低壓鑄造的工藝示意圖1一保溫爐2一液體金屬3一坩堝4一升液管5一澆口6一密封蓋7一下型8一型腔9一上型10一頂桿11一項(xiàng)桿板12一氣缸13一石棉密封墊低壓鑄造的優(yōu)點(diǎn) 澆注壓力和速度可調(diào)，適應(yīng)各種鑄型、合金澆注壓力和速度可調(diào)，適應(yīng)各種鑄型、合金和鑄件大小；和鑄件大?。坏鬃⑹狡椒€(wěn)充型，無飛濺、氣體卷

3、入和型壁底注式平穩(wěn)充型，無飛濺、氣體卷入和型壁沖刷等弊病，鑄件合格率提高；沖刷等弊病，鑄件合格率提高；壓力下結(jié)晶，組織致密，輪廓清晰，外表光壓力下結(jié)晶，組織致密，輪廓清晰，外表光潔，少切削或零切削，機(jī)械性能高，對薄壁潔，少切削或零切削，機(jī)械性能高，對薄壁件鑄造尤其有利；件鑄造尤其有利；節(jié)省補(bǔ)縮冒口，金屬利用率高達(dá)節(jié)省補(bǔ)縮冒口，金屬利用率高達(dá)90-98%；勞動強(qiáng)度低，勞動條件好，容易數(shù)控自動化。勞動強(qiáng)度低，勞動條件好，容易數(shù)控自動化。低壓鑄造的缺點(diǎn) 低壓鑄造工藝與所有的充型工藝都一樣，必須解決鑄造工藝必然出現(xiàn)的相變收縮問題，也就是說，其鑄造工藝系統(tǒng)中，必須設(shè)有補(bǔ)縮的工藝措施，否那么，鑄件的縮孔縮

4、松缺陷，必然是100%存在的；設(shè)備本錢高，首期投入大。第二節(jié)第二節(jié) 低壓鑄造工藝設(shè)計(jì)低壓鑄造工藝設(shè)計(jì)低壓鑄造所用的鑄型，有金屬型和非金屬型兩類。金屬型多用于大批、大量生產(chǎn)的有色金屬鑄件，非金屬鑄型多用于單件小批量生產(chǎn)，如砂型，石墨型，陶瓷型和熔模型殼等都可用于低壓鑄造，而在生產(chǎn)中我們采用的較多的還是金屬型。為充分利用低壓鑄造時液體金屬在壓力作用下自下而上地補(bǔ)縮鑄件，在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時，應(yīng)考慮使鑄件遠(yuǎn)離澆口的部位先凝固，讓澆口最后凝固，使鑄件在凝固過程中通過澆口得到補(bǔ)縮，實(shí)現(xiàn)順序凝固。常采用下述措施：1澆口設(shè)在鑄件的厚壁部位，而使薄壁部位遠(yuǎn)離澆口； 2用加工余量調(diào)整鑄件壁厚，以調(diào)節(jié)鑄件的方向性凝固

5、；3改變鑄件的冷卻條件。 對于壁厚差大的鑄件，用上述一般措施又難于得到順序凝固的條件時，可采用一些特殊的方法，如在鑄件厚壁處進(jìn)行局部冷卻，以實(shí)現(xiàn)順序凝固。 金屬型不透氣，而且無退讓性，易造成鑄件澆缺乏、開裂 。因此，要注意開設(shè)排氣道幫助排氣；另外排氣道及冒口開設(shè)的方向，盡量不要阻礙鑄件的收縮，而引起產(chǎn)品開裂。第三節(jié)第三節(jié) 低壓鑄造工藝低壓鑄造工藝p低壓鑄造的工藝標(biāo)準(zhǔn)包括充型、增壓、鑄型預(yù)熱溫度、澆注溫度，以及鑄型的涂料等。1充型和增壓 升液壓力是指當(dāng)金屬液面上升到澆口，所需要的壓力。金屬液在升液管內(nèi)的上升速度應(yīng)盡可能緩慢，以便有利于型腔內(nèi)氣體的排出，同時也可使金屬液在進(jìn)入澆口時不致產(chǎn)生噴濺。

6、2充型壓力和充型速度 充型壓力Pa是指使金屬液充型上升到鑄型頂部所需的壓力。在充型階段，金屬液面上的升壓速度就是充型速度。 3增壓和增壓速度 金屬液充滿型腔后，再繼續(xù)增壓，使鑄件的結(jié)晶凝固在一定大小的壓力作用下進(jìn)行，這時的壓力叫結(jié)晶壓力。結(jié)晶壓力越大，補(bǔ)縮效果越好，最后獲得的鑄件組織也愈致密。但通過結(jié)晶增大壓力來提高鑄件質(zhì)量，不是任何情況下都能采用的。 4保壓時間 型腔壓力增至結(jié)晶壓力后，并在結(jié)晶壓力下保持一段時間，直到鑄件完全凝固所需要的時間叫保壓時間。如果保壓時間不夠，鑄件未完全凝固就卸壓，型腔中的金屬液將會全部或局部流回爐內(nèi)，造成鑄件“放空報廢；如果保壓時間過久，那么澆口殘留過長，這不僅

7、降低工藝收得率，而且還會造成澆口“凍結(jié)，使鑄件出型困難，故生產(chǎn)中必須選擇一適宜的保壓時間。 低壓澆注過程 澆注前等待壓力bar時間(秒) 升壓澆注延時 保壓 卸壓 澆注后等待 澆注壓力 5模具鑄型溫度及澆注溫度 低壓鑄造可采用各種鑄型，對非金屬型的工作溫度一般都為室溫，無特殊要求，而對金屬型的工作溫度就有一定的要求。如低壓鑄造黃銅合金時，金屬型的工作溫度一般控制在：浸完石墨水后為120 左右 。 關(guān)于合金的澆注溫度，實(shí)踐證明，在保證鑄件成型澆滿的前提下，應(yīng)該是愈低愈好。 6涂料石墨水 如用金屬型低壓鑄造時，為了提高其壽命及鑄件質(zhì)量，必須刷涂料石墨涂層 ；涂料應(yīng)均勻，涂料厚度要根據(jù)鑄件外表光潔度

8、及鑄件結(jié)構(gòu)、大小來決定。 石墨水的作用： 1.模具降溫 2. 在模具覆蓋上一層石墨 石墨覆蓋層作用： 1.使熔融的金屬液不直接與模具接觸，形成一層中間層，有得于排氣。 2.減慢銅液在模具上的熱擴(kuò)散，有利于充型。 3.減少對模具材料的熱沖擊，保護(hù)模具。 4.鑄件與模具不會熔接，容易脫模，且鑄件不容易產(chǎn)生裂紋。 最重要的參數(shù)是：a) 澆注_。b) 澆注_。壓力壓力延時延時p工藝本卷須知而澆注壓力和澆注延時又要以下因素來保證：a) 模具的_. b) 石墨槽_的高度c) 澆注_.d) 模具_(dá). e)石墨層的_.高度高度液面液面溫度溫度溫度溫度厚度厚度f) 模具本身設(shè)計(jì)的好壞最適宜的設(shè)置值為： a) 澆

9、注壓力：_,在初次試模時，為了防止銅液溢出模具，先將壓力_.調(diào)低調(diào)低 b) 澆注延時：1. 薄壁件 _。 2. 厚壁件 _。在開始試模時盡量長一些 澆注的原那么是：5-7S8-16S在保證鑄件澆滿的情況下澆注越慢越好。_、_不產(chǎn)生紊流非常重要設(shè)置_的延時、和_的壓力在保持延時不變的條件下，慢慢提高壓力，直到產(chǎn)品澆滿，如果還澆不滿，那么必須縮短延時。盡可能長盡可能長適宜適宜平穩(wěn)平穩(wěn)慢速慢速最低極限延時：_。最高極限壓力：_。如果超過了這個極限值澆注時就會產(chǎn)生紊流。產(chǎn)品質(zhì)量就差。4.5S0.5Bar金屬熔煉 金屬熔煉不僅僅是單純的熔化，還包括冶煉過程，使?jié)策M(jìn)鑄型的金屬，在溫度、化學(xué)成分和純潔度方面

10、都符合預(yù)期要求。為此，在熔煉過程中要進(jìn)行以控制質(zhì)量為目的的各種檢查測試，液態(tài)金屬在到達(dá)各項(xiàng)規(guī)定指標(biāo)前方能允許澆注。 例如：分光儀測試爐液成份；做澆杯實(shí)驗(yàn)；做墨水瓶樣等等。銅液中主要元素對產(chǎn)品的影響：銅Cu59.5-61：太高時1. 流動性變壞2. 壓力密封性變差 3. 凝固范圍增大，易產(chǎn)生縮松。太低時1. 容易產(chǎn)生熱裂2. 流動性變好。鉛Pb(1.0-1.6)：大于3時澆注性能變壞。很難澆注成型小于1時機(jī)械加工性能變壞，鑄造性能變好。鋁Al(0.5-0.7):在充型過程中減少ZnO的形成，在爐內(nèi)減少鋅的揮發(fā)損失。太多鋁時： 1. 磨拋會變硬，變得更沾，增加硬度，2. 反而會降低流動性。 太少鋁

11、時：1. 鋅的消耗增加，2. 外表裂紋增加。 3. 低于0.4,晶粒細(xì)化劑失效。從理論上講每增加0.15%的鋁相當(dāng)于增加了0.9%的銅。鐵Fe：一般認(rèn)為它是一種雜質(zhì)，要盡可能低。但最小不要低于0.03%,因?yàn)榈陀?.03%這就意味著晶粒細(xì)化劑失效。錫Sn(小于0.2): 含量應(yīng)越低越好。鐵+錫：兩者加起來不要超過0.35%1. 增加開裂傾向性 2. 在晶粒細(xì)化過程中有增加硬點(diǎn)的可能。鎳Ni(小于0.2):1. 降低加工性能，加工變硬。2. 提高機(jī)械穩(wěn)定性。3. 改變產(chǎn)品顏色，隨著其含量的增多，合金會變白。砷As(小于0.02):對流動性有影響。但增加抗鋅腐蝕性能如DZR材料0.09-0.12%

12、。錳Mn(小于0.01) 在金屬液中無太大的影響。硅Si(小于0.01):提高鑄造性能，減少壓力密封性能。但由于它的鋅當(dāng)量系數(shù)為10，所以它對爐液的成份有相當(dāng)大的影響。硼B(yǎng)4-14PPM:有晶粒細(xì)化、提高磨拋性能及改善流動性的作用。太多時：有增加硬點(diǎn)的危險。 太少時：1. 不會起得好的細(xì)化效果。2. 鑄造性能差即流動性差3. 增加裂紋傾向4. 增加收縮傾向 請注意下面的事項(xiàng)：1、石墨水溫度：40-602、模具浸完石墨水后的溫度120 3、水的填充：最好是軟化水。4、適宜的濃度：16-22%5、每天檢測濃度，使之在一個穩(wěn)定的范圍。6、防止砂子和油性物質(zhì)掉進(jìn)水中。7、使用一定時間后更換。大約600

13、小時，視具體情況可縮短有效的升液管清理每隔大約半小時需清理一次，升液管變小會嚴(yán)重影響澆注產(chǎn)品質(zhì)量。請問：升液管口徑變小，升液管口徑變小，產(chǎn)品澆注情況？產(chǎn)品澆注情況？第四節(jié)第四節(jié) 低壓鑄造設(shè)備低壓鑄造設(shè)備 低壓鑄造設(shè)備一般由保溫爐及其附屬裝置，鑄型開合系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)三局部組成。按鑄型和保溫爐的連接方式，可分為頂鑄式低壓鑄造機(jī)和側(cè)鑄式低壓鑄造機(jī)兩種類型。1保溫爐及附屬裝置 它由爐體、熔池、密封蓋和升液管等所組成，是低壓鑄造機(jī)的根本局部。保溫爐的爐型很多，如焦炭爐，煤氣爐，電阻爐，感應(yīng)爐等。但目前廣泛使用的是電阻加熱爐，其次是電熱反射爐。2供氣系統(tǒng) 在低壓鑄造中，正確控制對鑄型的充型和增壓是獲得良好

14、鑄件的關(guān)鍵，這個控制完全由供氣系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同鑄件，不同鑄件的要求，供氣系統(tǒng)應(yīng)可以任意調(diào)節(jié)，工作要穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)要使維修方便。第五節(jié)第五節(jié) 特殊低壓鑄造工藝特殊低壓鑄造工藝 低壓鑄造對一些特殊結(jié)構(gòu)或特殊性能要求的鑄件，難以滿足時，就在低壓鑄造的根底上，開展出一些特殊低壓鑄造工藝。 1壓差法低壓鑄造 有些鑄件的內(nèi)部質(zhì)量要求高，希望在較高的壓力下結(jié)晶，但一般低壓鑄造時的結(jié)晶壓力不能太大。因而開展出壓差法低壓鑄造。其工藝過程是將電阻保溫爐和鑄型全部進(jìn)行密封，在密封罩內(nèi)通人壓力較大如500kPa的壓縮空氣，這時由于鑄型與增鍋內(nèi)部的壓力相等，金屬液不會上升，然后金屬液向上補(bǔ)充50kPa壓力，金屬液就會上升充填型腔。同時鑄型內(nèi)的金屬液也在高壓下結(jié)晶凝固。這種方法使鑄件得到較致密的結(jié)晶組織，提高了鑄件的機(jī)械性能。據(jù)資料介紹這種工藝與一般鑄造方法相比，使鑄件強(qiáng)度提高約25，延伸率提高約50。但設(shè)備較龐大，