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低压铸造方案

发布于:2016-6-2 9:17:48

低压铸造方案

低压铸造品的设计基本要求是将壁厚整体平均化,或是将壁厚的分布考
虑容易实现方向性凝固的地方。也就是说对于浇口而言,断面从小到大逐渐变化是产品设计的必要条件,因此如果产品的性能上无法进行这种设计时最好避开使用低压铸造法。在气缸头、气缸体、轮毂等产品中普及使用这种铸造法的第一理由就是形状上容易达到方向性凝固。
铸造方案还算比较单纯,充分考虑铸件整体的方向性凝固和浇口周围的冒口效果的浇口位置、大小、数量的设定也是非常必要的。浇口的位置应该是铸件整体的最大壁厚部位,并且要设在从熔汤前方和上方可能达到方向性凝固的部位。因产品形状、大小等原因浇口数量有所差异,但通常是1-4个。在远离浇口的位置如果壁较厚冒口无法到达时,有时也加上无顶冒口或过渡桥(图5-2)。但是目前的水冷气缸头的形状变得复杂,要想达到理想的壁厚分配是非常困难的,方案上对这些问题进行为维持方向性凝固的严格的温度控制和条件管理等,根据情况还可以在成为热点的部位进行空气、水等的冷却或埋入冷铁。
浇口的截面积对于防止熔汤乱流以便更好地充填模具空间而言是非常重要的因素。最小截面积a的公式如下:
a=W´10-2/[T´m´Υ´(2´g´H)1/2] (1)
a=浇口的最小截面积
W=铸件的重量(kg)
T=从浇口处开始的浇铸时间(S)[充填时间]
m=熔汤的比重(2.4~2.5)
Υ=电阻系数(0.3-0.4)
g=重力加速度(9.8m/s2)
H=压力头(m)(熔汤面到产品上端的高度)
在图5-3中a部截面做成圆形是较理想的,但事实上由于产品形状的限制经常是不得不做成不规则的形状。在这种情况下为了防止该部分的过冷,最小截面积最好应是浇口附近产品壁厚的2倍以上。浇口的高度h比较低时可以得到较大的因浇口处热量提供和加压而引起的补缩效果,而且也容易实现方向性凝固,但这是防止氧化物的滤渣网的固定部位,由于因铸造条件的变动引起浇口长度的变化,因而一般情况下考虑30-40mm较多。
(2)模具结构上特征
低压铸造模具的浇口在下面,如图5.4所示,下型部分通过给汤管与保持炉连结,所以不能使用挤压结构,而采用把铸件放在上型或横型里的方法,下型的温度很高,因此拔模斜度需要比其它模具做得大一些。
模具内部的空气、砂芯产生的气体需要充分考虑分型方法和排气道等,应该在尽量减少随着熔汤充填而产生的背压的情况下排出去。如果背压高到影响加压速度时,会产生熔汤流动不良、表面缩孔等,因此希望控制在0.002Mpa以下。
关于凸台、加强筋、叶片等形状的部位,可以考虑嵌入式排气孔插入模具。在分型面和平面部设计排气槽,再加上排气孔、拉深加工等手段尽量做到排气良好的设计。排气例见图5-5。另外砂芯产生的气体量较大、时间也较长,可以在模具结构上设计确定的排气路线,追加吸引机构。
3.2 保持炉
图5-6显示了目前实用使用的3种类型。
铁坩锅炉
这是实用化早期的炉型,操作简单,因此目前仍大量使用,但由于铁慢慢熔解会增加熔汤铁的含量,所以必须定期(1个星期)进行涂层处理。另外,它不适合用于高纯度合金的铸造。
石墨坩锅炉
由于不能对石墨坩锅直接施加压力,因此这是一种对炉子整体加压的构造。由于腐蚀少,所以可以连续用90-120天左右。但缺点是用钠进行改良处理时,坩锅的寿命会变短。
耐火材料炉
这种炉的使用随着铸件的大型化、1模多个的推进而逐步增大了。因为气密室整体构成了炉体,所以容积大(700-1000kg),熔汤的补充次数少。连续使用时间长,铸造条件稳定,热源有加热熔汤面的辐射式加热器和保护管浸入熔汤直接加热的浸泡式加热器两种。
浸泡式加热器耐火材料炉由于是用浸泡式加热器直接加热熔汤,与辐射式耐火材料炉相比,热效率高出40%以上,电力消耗少,熔汤温度变化非常小,控制适应性高。因为空气温度较低,所有氧化物的产生也较少。目前因为加热器管的寿命、维护保养的不方便及成本高等问题影响了使用的普及程度,但从节省能源的观点来看今后会很快地普及使用的。但是由于采用耐火材料炉与采用铁坩锅相比,从熔汤表面和坩锅传来的热量变得非常少,模具温度分布会发生变化,上下模具之间的温差坡度也变小,因此有必要开发适合这种设备的铸造方案。
3.3给汤管
这是将熔汤从保持炉引向模具的管子,截面积是Æ80-Æ120mm左右的圆或
椭园形。以前是以铸铁表面加上涂料的为主,但因烧损会增加熔汤铁的含量,
给汤管自身的寿命变短,所以最近陶瓷制的给汤管逐渐成为主流。但是成本高、抗热冲击性能差、异形截面形状成形难等是需要探讨的课题。
低压铸铸造方案
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