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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);
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