淺析低壓鑄造的工藝特點(diǎn)
劉欽雙1，劉軍2，劉強(qiáng)3
河北省秦皇島市中信戴卡股份有限公司
摘要：在鋁合金鑄件的鑄造技術(shù)中，最常見的莫過于低壓鑄造。低壓鑄造為汽車的輪轂等部件提供了良好的質(zhì)量保障，其不可替代的優(yōu)越性已經(jīng)獲得了廣大汽車生產(chǎn)商的認(rèn)可。本文主要介紹了低壓鑄造的歷史、原理、工藝特點(diǎn)和所需的條件，旨在為業(yè)內(nèi)人士提供相應(yīng)的參考。
關(guān)鍵詞：低壓鑄造；工藝；特點(diǎn)
低壓鑄造法從使用至今已經(jīng)有幾十年的歷史，尤其在鋁合金鑄件方面占據(jù)重要的地位。低壓鑄造法是一種主流方法，其功能強(qiáng)大，能夠提高材料的強(qiáng)度，提升材料的性能。低壓鑄造是一種十分實(shí)用的鑄造方法，其所鑄造的鑄件質(zhì)量良好，而且該方法自動化程度比較高。
1、低壓鑄造的歷史
低壓鑄造法有一百多年的歷史，20世紀(jì)20年代，將低壓鑄造法應(yīng)用于鋁合金鑄造的兩個(gè)國家分別是法國和德國，不過還處于試應(yīng)用階段。到了1945年，低壓制造開始大規(guī)模應(yīng)用，主要是在英國生產(chǎn)雨水管道、啤酒容器。1958年，美國人將低壓鑄造法應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)的零件鑄造上，這就是低壓鑄造開始大范圍應(yīng)用的契機(jī)。世界汽車工業(yè)開始注意到這個(gè)神奇的鑄造方法，并且，該方法于20世紀(jì)50年代末引進(jìn)中國。
在我國，低壓鑄造的使用始于1961年。當(dāng)空冷氣缸頭的制造能夠神奇被低壓鑄造法實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，這種方法開始被人高度重視。自此，低壓鑄造技術(shù)開始不斷在汽車行業(yè)中應(yīng)用，其材料使用率非常高，尤其在鋁合金鑄件中，通過低壓鑄造技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高達(dá)二分之一。通過該技術(shù)生產(chǎn)法的鋁合金鑄件質(zhì)量優(yōu)良，所生產(chǎn)的產(chǎn)品種類也在不斷擴(kuò)展。20世紀(jì)70年代，低壓鑄造技術(shù)開始應(yīng)用于汽車輪轂生產(chǎn)中，到了現(xiàn)代，人們開始注重汽車的輕量化發(fā)展，低壓鑄造技術(shù)開始制造性能更好、內(nèi)部品質(zhì)更高、機(jī)械性質(zhì)要求更加嚴(yán)格的零件。
2、基本原理
低壓鑄造的基本原理主要是通過施加壓力促進(jìn)熔湯進(jìn)入到模具內(nèi)，熔湯通過慢慢充填的方式逐漸凝固，澆口部分的凝固作為施加壓力結(jié)束的時(shí)刻。這樣所凝固出的鑄件將十分完美。以內(nèi)其凝固的方向是從澆口方向開始的，與壓力不沖突，不會受到壓力的干擾，自然流暢完成凝固的過程和冷卻。
3、低壓鑄造工藝特點(diǎn)
低壓鑄造的壓力和速度在澆注時(shí)可以靈活調(diào)整，這樣就可以根據(jù)不同的鑄件形態(tài)進(jìn)行鑄造。低壓鑄造主要采用底注式充型，這樣就可以確保金屬液穩(wěn)定充型，還可以有效避免空間對金屬液的干擾，避免鑄件成型后形成質(zhì)量缺陷。在壓力的作用下，成型后的鑄件質(zhì)量高，表面光潔，具有很高的性能。同時(shí)，低壓鑄造大大減輕了勞動強(qiáng)度，環(huán)境較好，設(shè)備方便實(shí)用。與其他鑄造方法相比，低壓鑄造存在一定的特殊性，也具備了十分鮮明的工藝特點(diǎn)。
3.1與普通鑄造相比所具備的特點(diǎn)低壓鑄造可以采用金屬型、砂型、石磨型等等，其應(yīng)用范圍十分廣泛，所以低壓鑄造方法具備了許多普通鑄造方法所具備的優(yōu)勢。低壓鑄造適合有色金屬，也適合黑色金屬，這也是許多普通鑄造方法所達(dá)不到的。低壓鑄造的充型十分平穩(wěn)，這是因?yàn)槠渲饕捎昧说字?，所以壓力和速度都可以靈活調(diào)整。在壓力的作用下，金屬液的凝固十分充分，利用率很高，還有較好的流動性，提高鑄件的質(zhì)量，越復(fù)雜的鑄件越能夠展現(xiàn)出其優(yōu)勢。
3.2與壓力鑄造相比所具備的特點(diǎn)
低壓鑄造可以進(jìn)行多種類型的鑄件制造，并根據(jù)實(shí)際情況靈活進(jìn)行熱處理，既能夠進(jìn)行薄壁鑄件的制造，也能夠進(jìn)行厚壁鑄件的制造，而且在鑄造的過程中能夠充分避開空氣的干擾，得到高質(zhì)量鑄件，表面光滑，組織細(xì)密，氣泡少。而且鑄件的機(jī)械性能十分出眾，種類較多，比較精細(xì)，并具備較低的成本。
3.3缺點(diǎn)受到澆口位置、數(shù)量的限制，以及內(nèi)壁厚度的影響，產(chǎn)品會因此而受到一定的限制。為了充分體現(xiàn)金屬液良好的流動性，保證在澆口處開始凝固，那么就會加大鑄造周期，凝固速度也會變慢。金屬液充腔時(shí)，金屬液下型面的機(jī)械性能將會受到限制。
4、低壓鑄造所需的條件
4.1溫度
熔湯的溫度會受到種類和外形的影響，不過總體差異不會太大。其溫度是否適合，將直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和美觀程度，因此要將溫度控制在合理范圍內(nèi)。需要注意的是，模具溫度同樣不能忽視。
從金屬液凝固的角度來看，模具溫度的分布主要是從澆口往上型方向逐漸變低，但是由于這樣會延長鑄造周期，影響凝固的速度，因此就要進(jìn)行上型和橫型的冷卻。生產(chǎn)周期、金屬液溫度等方面需要仔細(xì)斟酌和調(diào)整，其會深刻影響到鑄件的內(nèi)部與外部質(zhì)量，所以可根據(jù)實(shí)際情況加大澆口的溫差，這樣就能夠改變現(xiàn)狀。
4.2加壓時(shí)間
加壓時(shí)間主要是指金屬液從充填到澆口處凝固的過程所花費(fèi)的時(shí)間。加壓時(shí)間可能會受到各種因素的影響，這就需要考慮到氣缸頭的時(shí)間，該延長的就要盡量延長，延長的依據(jù)主要就是根據(jù)重量。加壓時(shí)間很容易受到溫度條件的影響，如果溫度穩(wěn)定，加壓時(shí)間也會十分穩(wěn)定。
金屬液的凝固時(shí)間可能會因熱量的變化和溫度的降低而出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。因?yàn)殍T件數(shù)量會不斷增加，溫度十分不穩(wěn)定，同 時(shí)，澆口截面積減小，這樣就會造成凝固時(shí)間改變，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生質(zhì)量的內(nèi)部缺陷。因此一定要高度重視溫度、澆口和給料管等給湯系統(tǒng)等因素的影響。
4.3凝固時(shí)間
凝固時(shí)間指的是從加壓完畢到產(chǎn)品脫模的時(shí)間，鑄件脫模后并不算是真正完成，而是要確保鑄件不變形，保證鑄件的質(zhì)量。這一部分所需的時(shí)間都要加入到凝固所需的時(shí)間中。凝固時(shí)間不會花費(fèi)很久，與溫度有關(guān)，而且與加壓時(shí)間相比，凝固的速度會更快。為了縮短凝固時(shí)間，可通過加快冷卻速度的方式。
4.4加壓條件
為了保證充填效果，要注意調(diào)節(jié)加壓的速度，過快或者過慢都會影響填充效果和鑄件質(zhì)量。具體來講，速度慢，就會引發(fā)熔湯流動性較差的問題；速度過快，產(chǎn)品會受到氣體的干擾，形成質(zhì)量缺陷。因此，調(diào)節(jié)加壓的速度勢在必行。由于流速會受到流路形狀差異的影響，所以需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行速度的控制。
5、結(jié)束語
綜上所述，低壓鑄造技術(shù)具有很大的優(yōu)勢，是鋁合金鑄件的主流鑄造技術(shù)。與其他鑄造方法相比，該技術(shù)的使用范圍廣泛，鑄件質(zhì)量高，精度高，性能好，自動化程度高。低壓鑄造技術(shù)自問世至今已經(jīng)有百年歷史，其正在以更好的發(fā)展態(tài)勢影響著合金鑄造行業(yè)。
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