[科普中国]-低压铸造

原理

低压铸造是将液态合金在压力作用下由下而上压入铸型型腔，并在压力作用下凝固获得铸件的铸造方法。低压铸造的原理如图1所示，密封的坩埚内通入干燥的压缩空气或惰性气体，借助于作用于金属液面上的压力，使金属液沿升液管自下而上通过浇道平稳地充满铸型，充型压力一般为20～60kPa。当铸件完全凝固后，解除液面上的气体压力，使升液管和浇道中没有凝固的金属液靠自重流同坩埚中，然后打开铸型，取出铸件。

低压铸造生产工艺过程包括以下四道基本工序：

1)金属熔炼及模具或铸型的准备。

2)浇注前的准备：包括坩埚密封（装配密封盖），升液管中的扒渣，测量液面高度，密封性试验，配模，紧固模具或铸型等。

3)浇注：包括升液、充型、增压、凝固、卸压和冷却等。

4)脱模：包括松型脱模和取出铸件。1

特点低压铸造可以采用砂型、金属型、石墨型等，充型过程既与金属型铸造和砂型铸造等重力铸造有区别，也不同于高压高速充型的压力铸造，具有如下优点：

1)纯净金属液充型，提高了铸件的纯净度。由于熔渣一般浮于金属液表面，而低压铸造由坩埚下部的金属液通过升液管实现充型，彻底避免了熔渣进入铸型型腔的可能性。

2)金属液充型平稳，减少或避免了金属液在充型时的翻腾、冲击、飞溅现象，从而减成少了氧化渣的形成。

3)铸件成型性好，金属液在压力作用下充型，可以提高金属液的流动性，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成型更为有利。

4)铸件在压力作用下结晶凝固，能得到充分地补缩，铸件组织致密。

5)提高了金属液的收得率，一般情况下不需要冒口，并且升液管中未凝同的金属可回流至坩埚，重复使用，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90%，

6)生产操作方便，劳动条件好，生产效率高，易实现机械化和自动化、

低压铸造也有一些缺点，装备和模具投资较大；在生产铝合金铸件时，坩埚和升液错长期与金属液接触，易受侵蚀而报废，也会使金属液增铁而性能恶化。1

设备低压铸造设备一般由主机、液压系统、保温炉、液面加压装置、电气控制系统及铸型冷却系统等部分组成。

(1)主机

低压铸造主机一般由合型机构、静模抽芯机构、机架、铸件顶出机构、取件机构、安全限位机构等部分组成。

(2)保温炉

保温炉主要有坩埚式保温炉和熔池式保温炉两种。坩埚式保温炉有石墨坩埚和铸铁坩埚两种类型。熔池式保温炉采用炉膛耐火材料整体打结工艺，硅碳棒辐射加热保温，具有容量大、使用寿命长、维护简单的特点，极利于连续生产要求，被现代低压铸造机广泛采用。

保温炉与主机的连接有固定连接式和保温炉升降移动式两种，可根据生产工艺要求选用。

(3)升液管

升液管是导流和补缩的通道，它与坩埚盖以可拆卸的方式进行密封连接，组成承受压力的密封容器。在工艺气压的作用下，金属液经升液管进行充型和增压结晶凝固；卸压时，未凝固的合金液通过升液管回落到坩埚，因此正确设计和使用低压铸造升液管非常重要。

(4)液面加压装置及其加压规范

在低压铸造中，正确控制对铸型的充型和增压是获得良好铸件的关键，这个控制完全由液面加压控制系统来实现。根据不同铸件的要求，液面加压系统应可以在工艺参数范围内任意调节，工作要稳定可靠，结构要使维修方便。2

应用低压铸造是最早的反重力铸造技术，20世纪40年代开始用于工业生产。如今，低压铸造主要用于生产销合金、镁合金件，如汽车工业的汽车轮毂、内燃发动机的气缸体、气缸盖、活塞、导弹外壳、叶轮、导风轮等形状复杂、质量要求高的铸件。当采用低压铸造生产铸钢时，如铸钢车轮，升液管需采用特种耐火材料。低压铸造也可应用于小型铜合金铸件，如管道装置接头，浴室中的旋塞龙头等，该技术在国外已实现工业化生产。1