液态金属铸造成形（第4章）第10讲压力铸造.pptx

1、HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY材料科学与工程学院华中科技大学HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY授课教师： 董选普教授 吕书林 博士 主要主要内容内容v低压铸造低压铸造v差压铸造差压铸造v压力铸造压力铸造v离心铸造离心铸造v熔熔模铸造模铸造 v消失模铸造消失模铸造 低压铸造原理示意图低压铸造原理示意图金属液在压力作用下，由下而上充型凝固的铸造方法。施加压力一般较低：约为0.1-0.5大气压。低压低压铸造设备结构示意图铸造设备结构示意图 液体金属充型平稳，可减少金属液在充型时的飞溅、氧化现象

2、，从而减少了氧化夹渣的形成。 金属液在压力作用下充型，可以提高金属液的流动性，铸件成形性好，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形更为有利。 铸件在压力作用下结晶凝固，并能得到充分地补缩，故铸件组织致密，力学性能高。 提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90。 劳动条件好，易实现机械化和自动化。 缺点：效率低，周期长。低压铸造设备的分类及应用低压铸造设备的分类及应用按照按照加压介质加压介质分类：分类：(1) 普通低压铸造设备普通低压铸造设备(2) 电磁低压铸造设备电磁低压铸造设备按照所使用按照所使用铸型铸型分类：分类：(1

3、) 金属型低压铸造设备金属型低压铸造设备(2) 砂型低压铸造设备砂型低压铸造设备低压铸造流程低压铸造流程金属的熔炼及模具的准金属的熔炼及模具的准备；备；浇注前的准备：包括坩浇注前的准备：包括坩埚密封埚密封(装配密封盖装配密封盖),升液升液管中的扒渣，测量液面高管中的扒渣，测量液面高度，密封性试验，配模，度，密封性试验，配模，紧固模具等；紧固模具等；浇注：包括浇注：包括等四个过等四个过程；程；脱模：包括松型脱模和脱模：包括松型脱模和取件。取件。日本五十铃制作所生产日本五十铃制作所生产的的“上模滑动式低压铸造机上模滑动式低压铸造机”低压铸造设备低压铸造设备德国琦玛德国琦玛(GIMA)低压铸造机低压

4、铸造机西北西北工业大学多功能反重力铸造设备工业大学多功能反重力铸造设备低压低压铸造典型产品铸造典型产品汽车轮毂汽车轮毂铝合金缸盖铝合金缸盖英国黑豹汽车桥梁铸件英国黑豹汽车桥梁铸件特点特点： 铸件铸件致密度较低压铸造致密度较低压铸造高；高； 排气困难；排气困难； 生产生产效率效率较低；较低； 跑跑火易对装备造成损坏。火易对装备造成损坏。差压差压铸造原理铸造原理低低压压充充型型高高压压凝凝固固调压铸造调压铸造特点：凝固环境为负压，排气特点：凝固环境为负压，排气顺畅；顺畅；生产生产效率较低，铸件轮廓受效率较低，铸件轮廓受限，针孔限，针孔度等级不易度等级不易控制。控制。负压充型负压充型调压凝固调压凝固

5、空气压缩机砂箱压力铸造压力铸造的特点：的特点： 1）压力：几兆帕）压力：几兆帕几十兆帕，最高几十兆帕，最高200 MPa 2）充型速度：）充型速度：1575 m/s，最高，最高120 m/s 3）充型时间：）充型时间：0.010.2s 将液态或半固态金属在将液态或半固态金属在高压下，快速压入金属高压下，快速压入金属型，并在压力下凝固，以获得铸件的方法。型，并在压力下凝固，以获得铸件的方法。压铸机的类型 压铸机一般分为热压室压铸机和冷压室压铸机两大类。热压室压铸机（简称热室压铸机）压室浸在热压室压铸机（简称热室压铸机）压室浸在保温熔化的保温熔化的液态液态金属中，压射部件不直接与机座连接，而是装在

6、坩埚上面。金属中，压射部件不直接与机座连接，而是装在坩埚上面。热压室压铸机热压室压铸机坩埚 热室压铸的优缺点：热室压铸的优缺点：优点优点 1 1）生产工序简单，效率高；）生产工序简单，效率高； 2 2）金属消耗少，工艺稳定。）金属消耗少，工艺稳定。缺点：缺点： 1 1）压铸部件长期浸在液体金属中，使用寿命降低。）压铸部件长期浸在液体金属中，使用寿命降低。 2 2）易增加合金的含铁量。）易增加合金的含铁量。 3 3）热压室压铸机目前大多用于压铸锌合金等低熔点合金铸件。）热压室压铸机目前大多用于压铸锌合金等低熔点合金铸件。 坩埚冷压室压铸机按其压室结构和布置方式分为卧式压铸机、立式压铸机冷压室压铸

7、机按其压室结构和布置方式分为卧式压铸机、立式压铸机和全立式压铸机三种。和全立式压铸机三种。 冷室压铸机的压室与保温炉是分开的。压铸时，从保温炉中取出液体冷室压铸机的压室与保温炉是分开的。压铸时，从保温炉中取出液体金属浇入压室后进行压铸。金属浇入压室后进行压铸。 优点：优点：可浇注半可浇注半固态合金，不会卷入压室中气体，浇道可设中心部位，固态合金，不会卷入压室中气体，浇道可设中心部位，缩短流程；缩短流程；不足：压力损失大（不足：压力损失大（方向方向），直浇道金属损失大。），直浇道金属损失大。冷压室压铸机冷压室压铸机卧式冷压室压铸机卧式冷压室压铸机优点：压力和热量损失少，提高铸件致密度，余料直接带

8、出，不需优点：压力和热量损失少，提高铸件致密度，余料直接带出，不需要专门操作；要专门操作；缺点：缺点：不可铸造半固态金属（不可铸造半固态金属（不易流动不易流动），易卷入压室气体，与空），易卷入压室气体，与空气接触面积大，易于氧化。气接触面积大，易于氧化。v优点优点v 铸件的精度和表面质量都较其他铸造方法铸件的精度和表面质量都较其他铸造方法高；高；v 可压铸出形状复杂的薄壁件活镶嵌可压铸出形状复杂的薄壁件活镶嵌件；件；v 铸件强度和硬度铸件强度和硬度高；高；v 生产率生产率高。高。v缺点缺点 v 投资大，生产投资大，生产周期长；周期长；v 压铸合金的种类受限制，压铸高熔点合金时，压型寿命压铸合金

9、的种类受限制，压铸高熔点合金时，压型寿命低；低；v 铸件内部常有气孔和铸件内部常有气孔和缩松；缩松；v 压压铸件不能用铸件不能用热处理。热处理。应用应用：有色薄壁小件的大批量生产。（汽缸体，箱体外壳，嵌铸件）：有色薄壁小件的大批量生产。（汽缸体，箱体外壳，嵌铸件）压铸过程主要控制参数压铸过程主要控制参数一一 压铸压力压铸压力压射力：压铸机构推动压射冲头的力压射力：压铸机构推动压射冲头的力24PP =drrbPA2DP =rGP4PG压射缸内的工作压力；压射缸内的工作压力；D压射缸直径。压射缸直径。压射比压：压室内液体单位面积所受压力压射比压：压室内液体单位面积所受压力A为压射冲头截面积；为压射

10、冲头截面积；D为压射冲头直径。为压射冲头直径。二二 压铸速度压铸速度压射速度：液压推动压射冲头前进的速度；压射速度：液压推动压射冲头前进的速度；充填速度：熔融金属在压力作用下通过内浇口导入充填速度：熔融金属在压力作用下通过内浇口导入型腔的线速度。型腔的线速度。2D=cnnAvvvAA4三三 涂料涂料 a a 为避免高温金属对型腔表面冲刷为避免高温金属对型腔表面冲刷 或粘着（铝合金），保护压型。或粘着（铝合金），保护压型。 b b 改善铸件质量，减小出型阻力。改善铸件质量，减小出型阻力。 c c 保证冲头和压室在高温下工作。保证冲头和压室在高温下工作。压铸过程主要控制参数压铸过程主要控制参数压铸

11、的典型产品压铸的典型产品离心铸造的基本方式 将液态合金浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力作用下充填将液态合金浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力作用下充填铸型并铸型并结晶，铸型结晶，铸型转速（转速（250-1500 r/min）。）。u立式离心铸造：立式离心铸造：铸型绕垂直轴旋转。铸件内表面呈抛物线形。用来铸造高度小于直径铸型绕垂直轴旋转。铸件内表面呈抛物线形。用来铸造高度小于直径的盘、环类或成形铸件。的盘、环类或成形铸件。u卧式离心卧式离心铸造：铸造：铸型绕水平轴旋转，铸件壁厚均匀，应用广泛，主要用来生产圆环类铸型绕水平轴旋转，铸件壁厚均匀，应用广泛，主要用来生产圆环类铸件，也用于浇注

12、成形铸件。铸件，也用于浇注成形铸件。离心铸造的动画演示 离心铸造的特点及应用(1)利用自由表面生产圆筒形或环形铸件时，可省去型芯和浇注系统，利用自由表面生产圆筒形或环形铸件时，可省去型芯和浇注系统，因而省工、省料，降低了铸件成本。因而省工、省料，降低了铸件成本。(2)在离心力的作用下，铸件呈由外向内的定向凝固，而气体和熔渣因在离心力的作用下，铸件呈由外向内的定向凝固，而气体和熔渣因密度较金属小、则向铸件内腔密度较金属小、则向铸件内腔(即自由表面即自由表面)移动而排除，故铸件极少有缩移动而排除，故铸件极少有缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷。孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷。(3)便于制造双金属铸件。如可在

13、钢套上镶铸薄层铜材，用这种方法制便于制造双金属铸件。如可在钢套上镶铸薄层铜材，用这种方法制出的滑动轴承较整体铜轴承节省铜料，降低了成本。出的滑动轴承较整体铜轴承节省铜料，降低了成本。优点：优点：缺点：缺点：(1)(1)依靠自由表面所形成的内孔尺寸偏差依靠自由表面所形成的内孔尺寸偏差大，而且内表面粗糙，若需切削加工，大，而且内表面粗糙，若需切削加工，必须加大余量必须加大余量；(2)(2)不适于密度偏析大的合金，如铅青铜。不适于密度偏析大的合金，如铅青铜。此外，因需要专用设备的投资，故不适此外，因需要专用设备的投资，故不适于单件、小批生产。于单件、小批生产。 适用范围适用范围 离心铸造主要用来大量

14、生产管筒类铸件，如铁管、铜套、缸套、双金属钢离心铸造主要用来大量生产管筒类铸件，如铁管、铜套、缸套、双金属钢背铜套、耐热钢辊道、无缝钢管毛坯、造纸机干燥滚筒等，还可用来生产背铜套、耐热钢辊道、无缝钢管毛坯、造纸机干燥滚筒等，还可用来生产轮盘类铸件，如泵轮、电机转子等。轮盘类铸件，如泵轮、电机转子等。离心铸造的典型铸件多功能真空离心铸造系统多功能真空离心铸造系统- -华中科技大学材料成形及模具技术国家重点实验室华中科技大学材料成形及模具技术国家重点实验室a)整体示意图整体示意图 b)熔炼室结构熔炼室结构1感应线圈感应线圈2电阻加热装置电阻加热装置3冷却罐冷却罐4翻转手柄翻转手柄5钨电极钨电极6水

15、冷铜坩埚水冷铜坩埚7离心盘离心盘8热电偶热电偶9电机电机10抽拉系统抽拉系统11翻转手柄翻转手柄该系统具备电磁感应熔炼与等离子体电弧熔炼两种熔炼方式，配备水冷铜坩埚与离心台，该系统具备电磁感应熔炼与等离子体电弧熔炼两种熔炼方式，配备水冷铜坩埚与离心台，离心台转速可达离心台转速可达1500 r/min，可实现钛合金在高真空下和保护气氛中的高纯熔炼，并，可实现钛合金在高真空下和保护气氛中的高纯熔炼，并可在两种熔炼方式下的实现真空离心铸造功能。可在两种熔炼方式下的实现真空离心铸造功能。1. 自学压力铸造的过程及控制参数。1. 大家做得都很认真仔细。大家做得都很认真仔细。2. 无（合理的）的浇注系统和

16、铸型。无（合理的）的浇注系统和铸型。3. 无无附件；附件；4. （超大附件）无法下载或者下载后无法解压；（超大附件）无法下载或者下载后无法解压；5. 文件名没有详细个人信息，应包含姓名班级学号；文件名没有详细个人信息，应包含姓名班级学号；6. 文件可能由于版本问题无法识别；文件可能由于版本问题无法识别；7. 有些有些作业被识别为垃圾邮件。作业被识别为垃圾邮件。1. 请根据以上问题重新整理作业；请根据以上问题重新整理作业；2. 将铸件、铸型将铸件、铸型+浇注系统整理到浇注系统整理到word中，并按需作说明及中，并按需作说明及设计理由；设计理由；3. 交班长或学委统一发动到我的工作邮箱。交班长或学委统一发动到我的工作邮箱。HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY