低壓鑄造加壓條件
作者：溫州互利模具有限公司 來(lái)源：http://www.mcwane.cn 更新時(shí)間：2023-8-14 14:47:15 點(diǎn)擊次數(shù)：
低壓鑄造加壓條件
給湯管和爐床間的距離如果太短的話(huà)，在加壓時(shí)熔湯的流動(dòng)會(huì)出現(xiàn)亂流，因此一般而言要確保不影響熔湯使用量的200mm左右。最后為了防止從熔湯表面吸收氫氣，對(duì)作為加壓氣體使用的空氣要進(jìn)行除濕處理。
鑄件的缺陷及其對(duì)策
低壓鑄造與重力金型鑄造法、砂型鑄造法比較類(lèi)似，表5.3中顯示了低壓鑄造中具有代表性的缺陷和原因及其對(duì)策。卻顯得原因并不僅限于一個(gè)，而常常是多個(gè)因素綜合影響的。因此在考慮對(duì)策時(shí)需要從模具方案、鑄造條件開(kāi)始進(jìn)行充分的調(diào)查，用定量的數(shù)據(jù)明確找出原因。
特別是在批量生產(chǎn)中鑄造條件的微妙變化都會(huì)產(chǎn)生影響，因此也需要注意除了可以定量化的溫度條件外，還必須仔細(xì)調(diào)查模具排氣、上涂料、熔湯品質(zhì)的變化等。下面列舉兩個(gè)氣缸頭中具有代表性的改善不良事例。
低壓鑄造例1：進(jìn)氣道壁壓力泄漏對(duì)策
壓力泄漏是從澆口上的進(jìn)氣道壁厚處上端的縮孔引起的。如果達(dá)到了方向性凝固，那么凝固是從產(chǎn)品上端外圍向澆口處開(kāi)始的，不會(huì)產(chǎn)生縮孔。但是由于某些鑄造條件的變化，四周的熱傳導(dǎo)變差，在圍著砂芯的該部位處凝固的方向出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，出現(xiàn)了縮孔。
低壓鑄造關(guān)于鑄造條件和出現(xiàn)缺陷的關(guān)系，經(jīng)過(guò)調(diào)查，明確了如果澆口部溫度和熔湯溫度低過(guò)一定范圍的話(huà)就容易出現(xiàn)缺陷的事實(shí)。作為對(duì)策和解決辦法，要保持良品溫度范圍，穩(wěn)定鑄造條件。為了擴(kuò)大良品范圍要在鑄造方案和材料兩方面來(lái)考慮對(duì)策
柴油機(jī)氣缸頭與汽油機(jī)的相比，下臺(tái)面的機(jī)械性熱負(fù)荷高，因此必然要求是疏松氣孔少的致密組織和高機(jī)械性能。小型轎車(chē)的氣缸頭從鑄鐵向鋁合金發(fā)展，所以對(duì)高排氣量的發(fā)動(dòng)機(jī)也開(kāi)始了能否適用的試驗(yàn)。
在我國(guó)鋁合金氣缸頭主要采用低壓鑄造法，把澆口開(kāi)在下型面，為了保持模具溫度凝固速度當(dāng)然變慢，因此即使對(duì)組織進(jìn)行熱處理，機(jī)械性質(zhì)也不會(huì)有太大的提高。到目前為止為了解決這些問(wèn)題，采用了諸如TIG焊接的局部強(qiáng)化、重力鑄造中的下臺(tái)面冷卻等方法。在低壓鑄造中雖是比較難的問(wèn)題，但可以根據(jù)鑄造方案的改變（階梯式澆口）和鑄造條件的控制來(lái)改善組織和強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
顯示了改善解決前后的鑄造方案，以前的方案是基本的氣缸頭的鑄造方案，但為了促進(jìn)方向性凝固，對(duì)上型和進(jìn)氣橫型進(jìn)行了冷卻。對(duì)此為了減少氣孔量，在改善方案中加了對(duì)下型面的急冷，同時(shí)也保持了前方案的方向性凝固。
特別是對(duì)下型進(jìn)行充分的冷卻是非常必要的，所以在改善方案中確保了冷卻水的流量、壓力和進(jìn)行了嚴(yán)格的溫度控制。澆口周?chē)龀缮靶?，確保了充分的澆口截面和熱量，另外用澆口部橫型的加熱器進(jìn)行保溫控制，冷卻上型和反澆口側(cè)的橫型從而達(dá)到對(duì)澆口的方向性凝固。
但是由于大量使用冷卻，也因模具溫度低、模具間溫差大出現(xiàn)了一些問(wèn)題（如型芯燒成氣體難以排出、熔湯流動(dòng)性差、模具涂料壽命短、型芯位置精度偏差大等）。所以目前是采用1模1件在生產(chǎn)。
中顯示了兩種方案鑄造條件的不同之處，表5.6是組織、機(jī)械性質(zhì)的對(duì)比。其中1是指氣孔量宏觀腐蝕了特定部位，根據(jù)對(duì)擴(kuò)大后的氣孔量占有率進(jìn)行畫(huà)像解析而得出的定量化數(shù)據(jù)。所謂DAS是2次枝晶冒口間隔的省略，表示顯微組織的大小。DAS越小凝固速度越快。階梯式澆口方案中所有的項(xiàng)目都得到了提高。從表中可以看出，低壓鑄造法的薄弱處即下型面的組織和強(qiáng)度都得到了很大地改善，但是品質(zhì)和管理的方便程度還不如重力模具鑄造法。
技術(shù)動(dòng)向及今后的課題
低壓鑄造法從被大量使用以來(lái)已經(jīng)30多年了，現(xiàn)在已確立了鋁合金鑄件的重要工作法之一的地位。特別是在氣缸頭中的作用巨大，今后低壓鑄造仍會(huì)是主流方法。
從空冷小型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸頭開(kāi)始，到水冷化、多氣筒化、功能的擴(kuò)大、DOHC化和材料重量的增加，并且形狀越來(lái)越復(fù)雜，壁厚變化也加大，鑄造的難度也逐年增加，同時(shí)為了降低成本進(jìn)行生產(chǎn)性改善，考慮了1模2件、交換模具時(shí)工序改進(jìn)、動(dòng)模速度提高和與后處理工序的結(jié)合等，冷卻控制和加壓控制等技術(shù)也逐年提高，目前已出現(xiàn)了包括砂芯的搬運(yùn)和組裝在內(nèi)的完全自動(dòng)化線(xiàn)，這同時(shí)也從高溫作業(yè)解放出來(lái)，改善了作業(yè)環(huán)境。
根據(jù)以上內(nèi)容，可以考慮以下氣缸頭鑄造技術(shù)的課題：
提高材料強(qiáng)度（直噴式汽油機(jī)、柴油機(jī)氣缸頭的鋁合金化推進(jìn)）
生產(chǎn)性的提高（提高控制技術(shù)、后處理線(xiàn)的同步化、全自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的推進(jìn)）
其他品種少量生產(chǎn)對(duì)策（包括模具準(zhǔn)備工序的縮減、中子造型和后處理的緊湊的生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)）
縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間技能的延續(xù)（上涂料、鑄造條件的調(diào)整等）如何對(duì)下型進(jìn)行冷卻是重點(diǎn)，但以往的技術(shù)在低壓鑄造中很難應(yīng)用，所以認(rèn)為更適合采用重力鑄造。因此例2是最大限度地發(fā)揮了低壓鑄造的優(yōu)點(diǎn)克服了問(wèn)題點(diǎn)的實(shí)際例子。目前在歐美國(guó)家氣缸頭的主要鑄造法仍是重力鑄造法，所以為了擴(kuò)大今后的市場(chǎng)必須解決這個(gè)問(wèn)題。
這是隨著FA技術(shù)的進(jìn)步必然要發(fā)展的問(wèn)題。考慮到鑄件的高強(qiáng)度化和高生產(chǎn)性化的要求，條件控制會(huì)變得比現(xiàn)在復(fù)雜，因此緊湊的自由度高的生產(chǎn)線(xiàn)結(jié)構(gòu)可以保持綜合的高水準(zhǔn)。
重點(diǎn)在于需要在設(shè)計(jì)初期階段和用戶(hù)共同開(kāi)發(fā)以及積極運(yùn)用CAE技術(shù)。
項(xiàng)是最緊迫的項(xiàng)目，越推進(jìn)自動(dòng)化和無(wú)人化，這個(gè)問(wèn)題越顯得重要。由于很難定量數(shù)據(jù)化，而且與經(jīng)驗(yàn)有關(guān)的項(xiàng)目較多，所以地道的技能教育和繼承是很重要的。同時(shí)為了達(dá)到定量化控制而進(jìn)行的基礎(chǔ)研究和開(kāi)發(fā)也同樣重要。
關(guān)于低壓鑄造技術(shù)以氣缸頭為中心進(jìn)行了上述解釋說(shuō)明，作為輕合金鑄件的主要工作方法之一，目前還只能以傳統(tǒng)產(chǎn)品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等），這是因?yàn)闉榱藵M(mǎn)足品質(zhì)上的要求和得到方向性凝固而受到了產(chǎn)品形狀的限制。
今后要發(fā)揮低壓鑄造法的材料消耗少、內(nèi)部品質(zhì)高等優(yōu)勢(shì)，以便能適合更多的產(chǎn)品。但是必須解決受產(chǎn)品形狀制約、生產(chǎn)性低等問(wèn)題。為此第一要通過(guò)活用積極的CAE技術(shù)（凝固流動(dòng)解析、應(yīng)力解析），推進(jìn)與用戶(hù)的平行工程技術(shù)，以便得到最佳澆口方案和產(chǎn)品形狀。然后使用以控制技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)為代表的自動(dòng)化技術(shù)，推進(jìn)模具溫度控制、鑄造壓力控制、工序自動(dòng)化和準(zhǔn)備工序的省力化等。
關(guān)鍵詞：低壓鑄造
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