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低压铸造加压条件

作者:温州互利模具有限公司  来源:http://www.wzhulimj.com  更新时间:2016-5-27 10:15:45  点击次数:
低压铸造加压条件
给汤管和炉床间的距离如果太短的话,在加压时熔汤的流动会出现乱流,因此一般而言要确保不影响熔汤使用量的200mm左右。最后为了防止从熔汤表面吸收氢气,对作为加压气体使用的空气要进行除湿处理。
铸件的缺陷及其对策
低压铸造与重力金型铸造法、砂型铸造法比较类似,表5.3中显示了低压铸造中具有代表性的缺陷和原因及其对策。却显得原因并不仅限于一个,而常常是多个因素综合影响的。因此在考虑对策时需要从模具方案、铸造条件开始进行充分的调查,用定量的数据明确找出原因。
特别是在批量生产中铸造条件的微妙变化都会产生影响,因此也需要注意除了可以定量化的温度条件外,还必须仔细调查模具排气、上涂料、熔汤品质的变化等。下面列举两个气缸头中具有代表性的改善不良事例。
低压铸造例1:进气道壁压力泄漏对策
压力泄漏是从浇口上的进气道壁厚处上端的缩孔引起的。如果达到了方向性凝固,那么凝固是从产品上端外围向浇口处开始的,不会产生缩孔。但是由于某些铸造条件的变化,四周的热传导变差,在围着砂芯的该部位处凝固的方向出现反转,出现了缩孔。
低压铸造关于铸造条件和出现缺陷的关系,经过调查,明确了如果浇口部温度和熔汤温度低过一定范围的话就容易出现缺陷的事实。作为对策和解决办法,要保持良品温度范围,稳定铸造条件。为了扩大良品范围要在铸造方案和材料两方面来考虑对策
柴油机气缸头与汽油机的相比,下台面的机械性热负荷高,因此必然要求是疏松气孔少的致密组织和高机械性能。小型轿车的气缸头从铸铁向铝合金发展,所以对高排气量的发动机也开始了能否适用的试验。
在我国铝合金气缸头主要采用低压铸造法,把浇口开在下型面,为了保持模具温度凝固速度当然变慢,因此即使对组织进行热处理,机械性质也不会有太大的提高。到目前为止为了解决这些问题,采用了诸如TIG焊接的局部强化、重力铸造中的下台面冷却等方法。在低压铸造中虽是比较难的问题,但可以根据铸造方案的改变(阶梯式浇口)和铸造条件的控制来改善组织和强度,实现批量生产。
显示了改善解决前后的铸造方案,以前的方案是基本的气缸头的铸造方案,但为了促进方向性凝固,对上型和进气横型进行了冷却。对此为了减少气孔量,在改善方案中加了对下型面的急冷,同时也保持了前方案的方向性凝固。
特别是对下型进行充分的冷却是非常必要的,所以在改善方案中确保了冷却水的流量、压力和进行了严格的温度控制。浇口周围做成砂型,确保了充分的浇口截面和热量,另外用浇口部横型的加热器进行保温控制,冷却上型和反浇口侧的横型从而达到对浇口的方向性凝固。
但是由于大量使用冷却,也因模具温度低、模具间温差大出现了一些问题(如型芯烧成气体难以排出、熔汤流动性差、模具涂料寿命短、型芯位置精度偏差大等)。所以目前是采用1模1件在生产。
中显示了两种方案铸造条件的不同之处,表5.6是组织、机械性质的对比。其中1是指气孔量宏观腐蚀了特定部位,根据对扩大后的气孔量占有率进行画像解析而得出的定量化数据。所谓DAS是2次枝晶冒口间隔的省略,表示显微组织的大小。DAS越小凝固速度越快。阶梯式浇口方案中所有的项目都得到了提高。从表中可以看出,低压铸造法的薄弱处即下型面的组织和强度都得到了很大地改善,但是品质和管理的方便程度还不如重力模具铸造法。
技术动向及今后的课题
低压铸造法从被大量使用以来已经30多年了,现在已确立了铝合金铸件的重要工作法之一的地位。特别是在气缸头中的作用巨大,今后低压铸造仍会是主流方法。
从空冷小型发动机的气缸头开始,到水冷化、多气筒化、功能的扩大、DOHC化和材料重量的增加,并且形状越来越复杂,壁厚变化也加大,铸造的难度也逐年增加,同时为了降低成本进行生产性改善,考虑了1模2件、交换模具时工序改进、动模速度提高和与后处理工序的结合等,冷却控制和加压控制等技术也逐年提高,目前已出现了包括砂芯的搬运和组装在内的完全自动化线,这同时也从高温作业解放出来,改善了作业环境。
根据以上内容,可以考虑以下气缸头铸造技术的课题:
提高材料强度(直喷式汽油机、柴油机气缸头的铝合金化推进)
生产性的提高(提高控制技术、后处理线的同步化、全自动化生产线的推进)
其他品种少量生产对策(包括模具准备工序的缩减、中子造型和后处理的紧凑的生产线设计)
缩短开发时间技能的延续(上涂料、铸造条件的调整等)如何对下型进行冷却是重点,但以往的技术在低压铸造中很难应用,所以认为更适合采用重力铸造。因此例2是最大限度地发挥了低压铸造的优点克服了问题点的实际例子。目前在欧美国家气缸头的主要铸造法仍是重力铸造法,所以为了扩大今后的市场必须解决这个问题。
这是随着FA技术的进步必然要发展的问题。考虑到铸件的高强度化和高生产性化的要求,条件控制会变得比现在复杂,因此紧凑的自由度高的生产线结构可以保持综合的高水准。
重点在于需要在设计初期阶段和用户共同开发以及积极运用CAE技术。
项是最紧迫的项目,越推进自动化和无人化,这个问题越显得重要。由于很难定量数据化,而且与经验有关的项目较多,所以地道的技能教育和继承是很重要的。同时为了达到定量化控制而进行的基础研究和开发也同样重要。
关于低压铸造技术以气缸头为中心进行了上述解释说明,作为轻合金铸件的主要工作方法之一,目前还只能以传统产品为主(气缸头、轮毂、气缸架等),这是因为为了满足品质上的要求和得到方向性凝固而受到了产品形状的限制。
今后要发挥低压铸造法的材料消耗少、内部品质高等优势,以便能适合更多的产品。但是必须解决受产品形状制约、生产性低等问题。为此第一要通过活用积极的CAE技术(凝固流动解析、应力解析),推进与用户的平行工程技术,以便得到最佳浇口方案和产品形状。然后使用以控制技术和机器人技术为代表的自动化技术,推进模具温度控制、铸造压力控制、工序自动化和准备工序的省力化等。
低压铸造加压条件
关键词:低压铸造
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