近年来真空技术的进步各行业采用真空作业的方式也不断 - 南港高工.doc

真空鑄造與應用 西元前六世紀中國在冶金時採用了“風箱鼓風法”，這是利用真空的最早記載，20世紀初期由於電子零件、原子能、航太技術對真空環境的迫切需求，真空技術才被大量使用；利用真空這個物理條件來完成大氣壓力之下無法實現的各種技術不斷的創新，鑄造業也相繼發展出各種以真空技術提高鑄件的品質與生產效率的工作方法。 真空鑄造法狹義而言，是指在大氣下熔化金屬，並於真空下將金屬液鑄入模穴的鑄造方法；廣義而言，泛指熔化、澆鑄過程中應用真空技術作業者，其中包括真空熔化、真空造模及真空澆鑄。 一、真空 真空科學裏所定義的真空，不是指什麽物質都不存在的“絕對真空”狀態，而是“低於一個標準大氣壓力的氣體狀態”，有關於真空的單位與不同真空狀態下的應用如下： 1-1 真空的測量單位 工程領域中，“真空”最常用的單位是“毫米水銀柱”，但是爲了方便起見，改用“托”當作單位名稱，以紀念托里切利(Torricelli)1托的壓力等於1毫米水銀柱的高度所産生的壓力。因爲純水銀在0℃時的比重爲13.5951克/釐米3，所以在一平方釐米的表面上，1毫米水銀柱所施加的力，就等於1.35951公克。 幾種常用的壓力單位與單位間的換算，如表一所示： 表一 幾種常用壓力單位的換算關係 ? 帕 （Pa） 托 （Torr） 微巴 （μba） 物理大氣壓（ATM） 工程氣壓（Kg/cm2） 1帕=1牛頓/米2 1 7.5006×10-3 10 9.869×10-6 1.0197×10-5 1托=1/760國際標準大氣壓 1.3332×102 1 1.3332×103 1.3158×10-3 1.3595×10-3 1微巴=1達因/釐米2 10-1 7.5006×10-4 1 9.8692×10-7 1.0197×10-6 1物理大氣壓=1013250達因/釐米2 1.0133×105 760 1.0133×106 1 1.0332 1工程大氣壓=1公斤/釐米2 9.8067×104 735.56 9.8067×105 9.6784×10-1 1 1-2 不同真空狀態下的真空工程技術 不同的工程所要求的真空狀態不一樣，鑄造領域較常使用的真空範圍多在中低真空與高真空狀態，表二為不同真空狀態下各種真空工程的應用概況： 表二 不同真空狀態下各種真空工程的應用概況 真空狀態 應用原理 應用概況 低真空 105~102（Pa） 利用真空與大氣的壓力差産生的力學應用 真空吸引和輸送、真空吸盤起重、真空醫療器材、真空成型，複製浮雕。 中低真空 102~10-1（Pa） 利用氣體分子密度降低可達成無氧化加熱，以及液體沸點降低現象。 黑色金屬的真空熔煉、脫氣、澆鑄和熱處理、真空絕緣和真空隔熱、真空蒸餾、真空冷凍、真空乾燥、真空包裝。 高真空 10-1~10-5（Pa） 利用氣體分子密度小，任何物質與殘餘氣體分子的化學作用微弱的特點。 稀有金屬、超純金屬和合金、半導體材料的真空熔煉和精製、區域熔煉、純金屬、半導體材料的真空精煉、放射性同位素蒸發、難熔金屬的真空燒結、真空鍍膜、電子束除氣、焊接與加工。 超高真空 ＜10-5（Pa） 利用氣體分子密度極低與表現碰撞極少，表面形成單一分子層時間很長的原理，達成表現物理與表現化學的研究。 可控熱核聚變的研究、時間基準氫分子鏡的製作、宇宙空間環境的模擬、大型同步質子加速器的運轉。 二、真空冶金 真空冶金是在20世紀30年代末至40年代初隨著真空設備製造業的發展而發展起來的。第二次世界大戰期間及戰後，爲了適應軍事工業及尖端技術對高性能金屬材料及新型金屬材料的需要，真空冶金在工業先進的國家得到迅速發展。近年來冶金方法不斷進步，真空冶金成為必須的基本方法，其主要領域應包含真空熔煉、真空脫氣及爐外精煉、真空熱處理、真空焊接、真空燒結、真空蒸餾濃縮和結晶。真空冶金具有以下優點： 真空環境中，可防止爐氣與有害氣體的污染。 真空環境中，物質與殘餘氣體分子間的化學作用十分微弱，因此非常適宜對黑色金屬、稀有金屬、活潑金屬、超純金屬及其合金、半導體材料的熔煉和精製。 真空環境中，可降低單一氣體分子的分壓，達到鋼液脫氣精煉、真空碳脫氧的目的。 真空環境中，在較低的溫度下，具有進行某些反應的能力，例如在同樣溫度下，有些反應在大氣中難以進行，但是在低壓下就十分容易。 真空環境中，可以熔化高熔點金屬合金。 三、真空鑄造????真空造模是一種物理造模法，它將真空技術與砂模鑄造結合，靠塑膠薄膜將砂模的模面和背面密封起來，借助真空泵抽氣產生負壓，造成砂模內、外壓差使模砂緊固成型，經、合模、澆，待鑄件凝固，解除負壓或停止抽氣，模砂便隨之潰散而獲得鑄件。根據目前所應用的領域主要可分為真空密封造模(V法)和實型真空鑄造(FV