特种铸造教学配套课件作者陈维平《特种铸造》第4章-反重力铸造（4-5学时）-王猛.ppt

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1、第4章反重力铸造4.1概述4.2反重力铸造工艺参数4.3反重力铸造工艺方案4.4反重力铸造设备及自动化4.5反重力铸造缺陷与对策4.6反重力铸造应用实例4-14.1概述一、反重力铸造定义及特点二、真空吸铸三、低压铸造四、差压铸造五、调压铸造4-24-3反重力铸造是以外部作用力驱动金属液使其沿反重力方向进入型腔并完成充型和补缩，从而获得良好的充型流态和补缩效果，并改善铸件质量的一种特种铸造技术。图4-1反重力铸造原理示意图(教材图4-1)1-铸型2-升液管3-金属液4-坩埚一、反重力铸造定义及特点技术特点：1）金属液沿

2、反重力方向实现充型流动；2）通过外部压力控制驱动，改善充型及补缩；3）重力对金属液流动进行约束，获得平稳充型流动；4）避免液流飞溅、复杂汇流、气体及氧化膜裹入等对铸件质量的不良影响；5）充型及补缩压差一般在20～60kPa范围内，金属液上升的速度以不超过0.3米/秒为宜。4-44-5反重力铸造的充型、补缩与传统的重力铸造有显著差异，同时也与高压充型的压力铸造有明显差别，因而具备如下优点：金属液充型流动平稳——有序流动，液面上升速度易于控制；铸件成形性能好——充型压头高于显著提升充填能力；铸件致密度高——有序充型可获得

3、良好温度场分布，补缩易于实现；合金纯净度高——升液管直接从金属液中层吸取金属，避免卷渣；铸件含气量低——铸件可热处理实现性能强化；材料利用率高——有效减少浇冒系统对金属原料的消耗；工艺可控性及稳定性好——自动控制来确保铸造工艺方案严格执行。依据反重力铸造过程中压力控制的具体方式的不同，可将反重力铸造技术划分为真空吸铸、低压铸造、差压铸造、调压铸造四个类别。4-6真空吸铸是一种在型腔内形成真空，而将金属液置于开放的大气环境中或置于一定压力的气体氛围中，在液面与型腔之间的压差作用下，将金属液由下而上地压入型腔，进行凝固成

4、形的铸造方法。图4-2真空吸铸系统示意图1-机架，2-熔化炉，3-坩埚，4-金属液，5-升液管，6-隔板，7-真空室，8-铸型，9-通气塞，10-大气截止阀，11-流量调节阀，12-真空缓冲罐，13-真空截止阀，14-真空泵图4-3空心柱状铸件真空吸铸示意图1-真空泵，2-真空截止阀，3-缓冲罐，4-流量调节阀，5-大气截止阀，6-提升机，7-结晶器，8-金属液，9-坩埚，10-熔化炉二、真空吸铸4-7除具备反重力铸造技术的一般特征，如压差及充型速度可控、充型平稳性好以外，真空吸铸还具有以下技术特点：1)、型腔内的气

5、体阻力小，可提高金属液的充填性，适合于生产形状复杂的薄壁铸件，生产铝、镁合金铸件时可完整充填1.5mm以下的壁厚。2)、避免金属液直接接触空气，氧化卷气现象可得到抑制，有利于保证铸件冶金质量，可用于易氧化金属如钛合金，铸钢件等的铸造。3)、金属液/型壁气隙小，热量传输顺畅，凝固较快，晶粒细小，真空吸铸生产的铝合金铸件强度、硬度较重力铸造提高5%～10%，延伸率提高30%。4)、压力降低，型内气泡易于上浮外逸，可降低合金含气量，有利于抑制铸件气孔；但未完全析出的气体在较低压力下膨胀，则可能加重针孔缺陷。5)、真空条件下

6、较低的凝固压力可能导致铸件补缩不利，产生较常压浇注更为严重的疏松缺陷。6)、提供的压差低于其它反重力铸造方法，仅适用于小型精密铸件的生产。7)、采用真空吸铸方案生产空心铸件时，内孔尺寸难于精确控制。4-84-9低压铸造是通过将气体压力作用于金属液面，而铸型型腔与大气均压，进而使金属液在压力驱动下自下而上完成型腔充填，并在压力作用下凝固而获得铸件的一种铸造方法。图4-4低压铸造系统示意图（教材图4-4）1-压室，2-熔化炉，3-坩埚，4-金属液，5-升液管，6-隔板，7-铸型，8-通气塞，9-大气截止阀，10-流量调节

7、阀，11-增压截止阀，12-空气压缩站，13-储气罐三、低压铸造与真空吸铸相比：1）可使铸件在较高压力条件下完成凝固，气体析出量及体积较小，可以抑制气孔或针孔缺陷；2）型内存在气体反压，需通过强化铸型透气来改善铸件充填性能。与压力铸造相比：3）充型平稳，补缩可控；4）可与砂型、熔模型壳、金属型等多种铸型匹配进行生产。充型压力通常为20-60kPa。4-104-11在对金属液面和铸型型腔同步增压后，建立压差，将金属液由坩埚中压入型腔，实现充型；充型完毕后，保持系统压力，强化凝固补缩，抑制气体析出，获得更高的铸件致密度。

8、图4-5差压铸造系统示意图（教材图4-5）1-下压室，2-熔化炉，3-升液管，4-互通阀，5-隔板，6-泄压阀，7-上压室，8-铸型，9-上压室进气阀，10-下压室进气阀，11-坩埚，12-金属液四、差压铸造压室同步增压压力可达500kPa以上：1）改善补缩，抑制疏松，显著提高铸件的致密度和机械性能；2）提高凝固压力，有效抑制气体析出，针孔缺陷