差压铸造课件.ppt

差压铸造 主讲人：金蝶 差压铸造(Differential Pressure Casting) 又称反压铸造，是在低压铸造的基础上，铸型外罩 个密封罩，同时向坩埚和罩内通入压缩空气，但坩 埚内的压力略高，使坩埚内的金属液在压力差的作 用下经升液管充填铸型，并在压力下结晶。它是低 压铸造和压力下结晶两种工艺的结合。 差压铸造的工作压力为0.6MPa，压差范围为50 KPa左右。 差压铸造 （1）概述 差压铸造工艺方法的核心是差压充型，压力下 凝固。 形成金属液充型时的压力差△P有两种方式： 增压法：即增加下压力筒压力，使P2＞P1；形 成△P进行充型； 减压法：即减少上压力筒压力，使P1＜P2而形 成△P。 ①差压铸造的基本原理 按工作时压力筒内 充气压力的大小 ②差压铸造的分类 低压差压铸造 中压差压铸造 高压差压铸造 按压差产生的方式 增压法差压铸造 减压法差压铸造 （0.5～0.6MPa） （5～10MPa） （＞10MPa） 减压法减压充型可避免上筒内铸型由于金属液充填升 温，产生蒸汽和气体膨 胀而影响尺寸变化。减 压法充型时可按浇注工 艺控制放气速度。减压 法金属液上升平稳。 增压法： 升液管中金属液靠自重回流。因而差压铸造具有比低压铸造更理想的结晶、凝固条件。 差压铸造工作原理 1-上压力筒；2-铸型；3-升液管；4-下压力筒；5-坩埚 ③差压铸造特点 1）可获得最佳的充型速度；可避免外来夹杂物进入型内； 2）可获得轮廓清晰、尺寸精确的铸件； 3）补缩能力是低压铸造的4～5倍，可减小铸件热裂倾向； 4)可提高铸件力学性能，与低压铸造相比，差压 铸造的铸件材料的抗拉强度可提高10～50％，伸长率可提高 25～50％； 5) 能用气体作为合金元素，高压下能提高气体溶解度，故可往一些合金（如钢）中溶入N2，提高合金强度和耐磨性能。 铸造方法 力学性能 ZL101 ZL102 壁厚 5mm 壁厚 20mm 壁厚 5mm 壁厚 20mm 差压铸造 抗拉强度σb（Mpa） 171 190 190 184 断后伸长率δ（%） 8.0 7.2 6.5 6.5 低压铸造 抗拉强度σb（Mpa） 171 132 168 143 断后伸长率δ（%） 4.0 2.0 4.0 2.0 差压铸造与低压铸造铝合金力学性能的比较 ④应用范围 ★差压铸造目前主要用于航空、航天、船舶， 兵器工业领域，生产一些大型复杂薄壁筒体件或 复杂薄壁箱体类和框架类铸件。 可铸造的合金有铝合金、锌合金、镁合金、铜 合金以及铸钢。 应用实例 差压铸造铸件重量可从小于1kg至100kg以上。目前 国内最大铸造φ540mm、高度890mm、壁厚8～10mm 的大型复杂薄壁整体舱铸件。生产的铸件有电机壳、 阀门、叶轮、气缸、轮毂、坦克导轮、船体等。 据报道保加利亚生产出0.5t的含氮合金钢铸件。 AlSi5Cu合金飞机发动机汽缸头 质量18kg，鳍片1.6mm， 尺寸225×255mm AlSi11合金液力透平机转子 质量5kg，尺寸φ360×60mm 差压铸造铸件 差压铸造铸件 ①充气阶段 ②压力平衡阶段 ③升液阶段 ④充型阶段 ⑤保压阶段 ⑥互通排气阶段 （2）差压铸造工艺 （2）差压铸造工艺 ①差压铸造浇注工艺过程 差压铸造浇注工艺过程 Ⅰ-同步进气；Ⅱ-升液；Ⅲ-充型； Ⅳ-保压；Ⅴ-上下压力室互通；Ⅵ-卸压 差压铸造浇注工艺一般包括同步进气、升液、充型、保压结晶、卸压、冷却延时各工艺过程。 同步进气（充气）阶段，即在液面加压控制系统 作用下，对坩埚所在的下压力室和铸型所在的上压 力室同时通入压缩空气，在此过程中要求两压力室 的压力差尽量小，不能超过某一要求范围，直至达 到设定压力。 同步进气阶段完成后，隔离两压力室，通过减少 铸型压力室的压力（减压法），在上、下两个压力 室之间形成一定的压力差，并作用在金属液面上， 完成升液、充型及保压凝固过程，其充型过程和低 压铸造的充型过程相同。 同步建正压 上压力筒减压 保压结束后，上、下压力室互通，卸压，完成 一个浇注过程。 差压铸造过程所需控制的参数除了低压铸造提 及的浇注工艺参数外，还应对同步进气阶段的参 数如同步进气速度，同步进气时间及最终压力进 行控制。 式中， —金属液充满铸型所需压力差（pa）； —充型结束时，坩埚液面至铸件顶端的距离（m）； —金属液的液密度（kg·m-3）；