低壓鑄造方案
作者：溫州互利模具有限公司 來源：http://www.mcwane.cn 更新時(shí)間：2023-8-21 11:04:04 點(diǎn)擊次數(shù)：
低壓鑄造方案
低壓鑄造品的設(shè)計(jì)基本要求是將壁厚整體平均化，或是將壁厚的分布考
慮容易實(shí)現(xiàn)方向性凝固的地方。也就是說對(duì)于澆口而言，斷面從小到大逐漸變化是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的必要條件，因此如果產(chǎn)品的性能上無法進(jìn)行這種設(shè)計(jì)時(shí)最好避開使用低壓鑄造法。在氣缸頭、氣缸體、輪轂等產(chǎn)品中普及使用這種鑄造法的第一理由就是形狀上容易達(dá)到方向性凝固。
鑄造方案還算比較單純，充分考慮鑄件整體的方向性凝固和澆口周圍的冒口效果的澆口位置、大小、數(shù)量的設(shè)定也是非常必要的。澆口的位置應(yīng)該是鑄件整體的最大壁厚部位，并且要設(shè)在從熔湯前方和上方可能達(dá)到方向性凝固的部位。因產(chǎn)品形狀、大小等原因澆口數(shù)量有所差異，但通常是1-4個(gè)。在遠(yuǎn)離澆口的位置如果壁較厚冒口無法到達(dá)時(shí)，有時(shí)也加上無頂冒口或過渡橋（圖5-2）。但是目前的水冷氣缸頭的形狀變得復(fù)雜，要想達(dá)到理想的壁厚分配是非常困難的，方案上對(duì)這些問題進(jìn)行為維持方向性凝固的嚴(yán)格的溫度控制和條件管理等，根據(jù)情況還可以在成為熱點(diǎn)的部位進(jìn)行空氣、水等的冷卻或埋入冷鐵。
澆口的截面積對(duì)于防止熔湯亂流以便更好地充填模具空間而言是非常重要的因素。最小截面積a的公式如下：
a=W´10-2/[T´m´Υ´（2´g´H）1/2] (1)
a=澆口的最小截面積
W=鑄件的重量（kg）
T=從澆口處開始的澆鑄時(shí)間（S）[充填時(shí)間]
m=熔湯的比重（2.4~2.5）
Υ=電阻系數(shù)（0.3-0.4）
g=重力加速度（9.8m/s2）
H=壓力頭(m)（熔湯面到產(chǎn)品上端的高度）
在圖5-3中a部截面做成圓形是較理想的，但事實(shí)上由于產(chǎn)品形狀的限制經(jīng)常是不得不做成不規(guī)則的形狀。在這種情況下為了防止該部分的過冷，最小截面積最好應(yīng)是澆口附近產(chǎn)品壁厚的2倍以上。澆口的高度h比較低時(shí)可以得到較大的因澆口處熱量提供和加壓而引起的補(bǔ)縮效果，而且也容易實(shí)現(xiàn)方向性凝固，但這是防止氧化物的濾渣網(wǎng)的固定部位，由于因鑄造條件的變動(dòng)引起澆口長度的變化，因而一般情況下考慮30-40mm較多。
（2）模具結(jié)構(gòu)上特征
低壓鑄造模具的澆口在下面，如圖5.4所示，下型部分通過給湯管與保持爐連結(jié)，所以不能使用擠壓結(jié)構(gòu)，而采用把鑄件放在上型或橫型里的方法，下型的溫度很高，因此拔模斜度需要比其它模具做得大一些。
模具內(nèi)部的空氣、砂芯產(chǎn)生的氣體需要充分考慮分型方法和排氣道等，應(yīng)該在盡量減少隨著熔湯充填而產(chǎn)生的背壓的情況下排出去。如果背壓高到影響加壓速度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熔湯流動(dòng)不良、表面縮孔等，因此希望控制在0.002Mpa以下。
關(guān)于凸臺(tái)、加強(qiáng)筋、葉片等形狀的部位，可以考慮嵌入式排氣孔插入模具。在分型面和平面部設(shè)計(jì)排氣槽，再加上排氣孔、拉深加工等手段盡量做到排氣良好的設(shè)計(jì)。排氣例見圖5-5。另外砂芯產(chǎn)生的氣體量較大、時(shí)間也較長，可以在模具結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)確定的排氣路線，追加吸引機(jī)構(gòu)。
3.2 保持爐
圖5-6顯示了目前實(shí)用使用的3種類型。
鐵坩鍋爐
這是實(shí)用化早期的爐型，操作簡單，因此目前仍大量使用，但由于鐵慢慢熔解會(huì)增加熔湯鐵的含量，所以必須定期（1個(gè)星期）進(jìn)行涂層處理。另外，它不適合用于高純度合金的鑄造。
石墨坩鍋爐
由于不能對(duì)石墨坩鍋直接施加壓力，因此這是一種對(duì)爐子整體加壓的構(gòu)造。由于腐蝕少，所以可以連續(xù)用90-120天左右。但缺點(diǎn)是用鈉進(jìn)行改良處理時(shí)，坩鍋的壽命會(huì)變短。
耐火材料爐
這種爐的使用隨著鑄件的大型化、1模多個(gè)的推進(jìn)而逐步增大了。因?yàn)闅饷苁艺w構(gòu)成了爐體，所以容積大（700-1000kg），熔湯的補(bǔ)充次數(shù)少。連續(xù)使用時(shí)間長，鑄造條件穩(wěn)定，熱源有加熱熔湯面的輻射式加熱器和保護(hù)管浸入熔湯直接加熱的浸泡式加熱器兩種。
浸泡式加熱器耐火材料爐由于是用浸泡式加熱器直接加熱熔湯，與輻射式耐火材料爐相比，熱效率高出40%以上，電力消耗少，熔湯溫度變化非常小，控制適應(yīng)性高。因?yàn)榭諝鉁囟容^低，所有氧化物的產(chǎn)生也較少。目前因?yàn)榧訜崞鞴艿膲勖⒕S護(hù)保養(yǎng)的不方便及成本高等問題影響了使用的普及程度，但從節(jié)省能源的觀點(diǎn)來看今后會(huì)很快地普及使用的。但是由于采用耐火材料爐與采用鐵坩鍋相比，從熔湯表面和坩鍋傳來的熱量變得非常少，模具溫度分布會(huì)發(fā)生變化，上下模具之間的溫差坡度也變小，因此有必要開發(fā)適合這種設(shè)備的鑄造方案。
3.3給湯管
這是將熔湯從保持爐引向模具的管子，截面積是Æ80-Æ120mm左右的圓或
橢園形。以前是以鑄鐵表面加上涂料的為主，但因燒損會(huì)增加熔湯鐵的含量，
給湯管自身的壽命變短，所以最近陶瓷制的給湯管逐漸成為主流。但是成本高、抗熱沖擊性能差、異形截面形狀成形難等是需要探討的課題。
關(guān)鍵詞：低壓鑄鑄 低壓鑄造模具 鑄造方案
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