【正文】 輻上設(shè)置冒口，并簡(jiǎn)化了澆注系統(tǒng)，因此大大提高了金屬熔體的工藝收得率。低壓鑄造的“緩慢充型” 、“順序凝固”比壓鑄優(yōu)越而不易產(chǎn)生氣孔、補(bǔ)縮不足。它的“低壓充型” 、“增壓結(jié)晶”也比金屬型鑄造充型、補(bǔ)縮更好。 另外，在低壓鑄造的基礎(chǔ)上，又發(fā)展出 一種差壓鑄造方法。這種方法比低壓鑄造充型更平穩(wěn)、補(bǔ)縮更充分、結(jié)晶壓力更大，因此差壓鑄造產(chǎn)品輪廓更清晰、組織更致密、力學(xué)性能提高較大。但是，由于國(guó)產(chǎn)差壓鑄造設(shè)備奇缺，工藝過(guò)程復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，很少用此方法生產(chǎn)摩托車(chē)輪轂。 所以，對(duì)各種鑄造方法進(jìn)行比較后，覺(jué)得低壓鑄造是制造摩托車(chē)鋁合金輪轂的最佳的成型方法。 低壓鑄造與我們普遍應(yīng)用的金屬型鑄造、壓力鑄造、熔模精密鑄造等工藝相比較，它是一種新的特種鑄造。低壓鑄造工藝具有優(yōu)于其它鑄造工藝的獨(dú)特之處。 我國(guó)是從五十年代開(kāi)始研究低壓 鑄造的。它的發(fā)展非常迅速，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)僅有三十余年的時(shí)間。目前，國(guó)內(nèi)汽車(chē)、拖拉機(jī)、摩托車(chē)等制造廠已經(jīng)形成專(zhuān)業(yè)化的低壓鑄造車(chē)間，造船、電機(jī)、儀表、輕工和國(guó)防工業(yè)也廣泛采用了這種工藝，并由生產(chǎn)簡(jiǎn)單件發(fā)展到了生產(chǎn)復(fù)雜件。 由于低壓鑄造工藝有著上馬快、投資少、占地小、容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。所以，我國(guó)的許多工廠和單位，可以成熟的運(yùn)用低壓鑄造工藝來(lái)生產(chǎn)高要求的鋁合金復(fù)雜鑄件。如生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)上的鋁合金汽缸體、汽缸頭、曲軸箱、活塞體等復(fù)雜鑄件。甚至有些單位已成功的運(yùn)用低壓鑄造法來(lái)澆注大型簿壁葉片復(fù)雜鑄件，實(shí)現(xiàn)了以鑄 代鍛。 鋁合金產(chǎn)品由于具有質(zhì)量輕、導(dǎo)熱率好、吸收沖擊能力強(qiáng)以及不易生銹、外表美觀等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)廣泛的應(yīng)用在航空、汽車(chē)及輕工業(yè)等領(lǐng)域中。低壓鑄造則主要應(yīng)用于鋁合金鑄件的產(chǎn)品上，隨著對(duì)鋁合金鑄件的質(zhì)量要求和性能要求越來(lái)越高，鋁合金低壓鑄造幾乎已成為一項(xiàng)必不可少的工藝，并在一定情況下代替了部分壓鑄鋁合金鑄件。 在國(guó)外，低壓鑄造的研究開(kāi)始于二十世紀(jì)初期。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，隨著航空工業(yè)的發(fā)展，英國(guó)廣泛地采用低壓鑄造生產(chǎn)技術(shù)要求較高地航空發(fā)動(dòng)機(jī)地汽缸等輕合金鑄件。并采用金屬型低壓鑄造，大量生產(chǎn)北美的汽車(chē)工業(yè)和電子轉(zhuǎn) 子等重要鑄件。這樣，低壓鑄造工藝迅速擴(kuò)散到通用機(jī)械、紡織機(jī)械、儀表和商業(yè)產(chǎn)品等領(lǐng)域。 目前，國(guó)外的低壓鑄造設(shè)備，已由專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，使低壓鑄造生產(chǎn)逐步向?qū)I(yè)化生產(chǎn)發(fā)展。專(zhuān)用的低壓鑄造設(shè)備的商品化，把低壓鑄造工藝技術(shù)提高到了一個(gè)較高的水平。 2 低壓鑄造基本知識(shí) 低壓鑄造是液體金屬在壓力的作用下，完成充型及凝固過(guò)程而獲得鑄件的一種鑄造方法。它屬于一種特種鑄造工藝，由于低壓鑄造壓力較低（一般為 20～ 60kPa），故稱(chēng)之為低壓鑄造。就低壓鑄造的工藝氣壓而言，它是介于壓力鑄造和重力 鑄造之間的一種新的澆注工藝。 圖 2－ 1 低壓鑄造工藝示意圖 1． 保溫爐 8. 頂桿 低壓鑄造的裝置簡(jiǎn)圖如圖 2－ 1所示。鑄型由下型 4 和上型 9 組成，并安放在密封的保溫坩鍋 13的上方，當(dāng)給密閉的容器坩鍋中通入干燥的壓縮空氣或惰性氣體時(shí)，氣體通過(guò)在金屬液面 2上的壓力作用，使液態(tài)金屬沿升液管 3 自下而上上升，經(jīng)鑄型下方的澆口 11 緩慢而平穩(wěn)地充填型腔 10，隨后在壓力作用下凝固。待型腔中的合金液體凝 固成形后，即可解除坩鍋內(nèi)合金液體 2表面的氣體壓力，使升液管 3 和澆口 11中尚未凝固的合金液體靠自重流回坩鍋內(nèi)，完成一次澆注過(guò)程，經(jīng)脫模后便得到了所需的鑄件。 低壓鑄造的實(shí)質(zhì)是物理學(xué)中的帕斯卡原理在鑄造方面的具體運(yùn)用，根據(jù)帕斯卡原理有 P1 F1 H1 = P2 F2 H2 式中： P1 — 金屬液面上的壓力； F1 — 金屬液面上的受壓面積； H1 — 坩鍋內(nèi)液面下降的距離； P2 — 升液管中使金屬液上升的壓力； F2 — 升液管的內(nèi)截面積； H2 — 金屬液在升液管中上升的距離。 圖 2－ 2 低壓鑄造原理示意圖 容器 2. 金屬液 3. 升液管 6. 鑄件 7. 鑄型 由圖 2－ 2 可知：由于 F1 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 F2 ，因此，當(dāng)坩鍋中液面下降高度 H1 時(shí)，只要在坩鍋中金屬液面上施加一個(gè)很小的壓力，升液管中的金屬液就能上升一個(gè)相當(dāng)?shù)母叨?H2 。這也就是“低壓”的來(lái)源。 ]10[ 低壓鑄造所用的鑄型可以是金屬型、干砂型、濕砂型、石膏型、石墨型、熔模型殼和陶瓷型等。 低壓鑄造工藝流程 通常低壓鑄造的工藝流程為： 1) 金屬的熔煉及模具的準(zhǔn)備； 2) 澆注前的準(zhǔn)備 :包括坩鍋密封（裝配密封蓋），升液管中的扒渣，測(cè)量液面高度，密封性試驗(yàn)，配模，緊固模具等； 3) 澆注：包括升液，充型，結(jié)晶凝固，放氣解壓等四個(gè)過(guò)程； 4) 脫模：包括松型脫模和取件。 圖 2－ 3 低壓鑄造工藝操作過(guò)程 通過(guò)圖 2－ 3 可以了解低壓鑄造的工藝流程的操作過(guò)程。這些工藝中不同工序 之間的相互作用，直接影響鑄件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。有些工序若操作不慎，會(huì)增加不必要的時(shí)間浪費(fèi)，降低勞動(dòng)生產(chǎn)效率，例如坩鍋密封不好，會(huì)使氣體泄漏，影響進(jìn)氣壓力參數(shù)的正?？刂?，泄漏嚴(yán)重的需要反工。模具裝配不當(dāng)，澆注時(shí)會(huì)漏箱跑火，不僅使鑄件報(bào)廢，嚴(yán)重的還會(huì)使整天的生產(chǎn)受到影響。 由于液態(tài)金屬是在壓力推動(dòng)下進(jìn)入型腔，并在壓力作用下結(jié)晶凝固進(jìn)行補(bǔ)縮，其升液管上涂料 升液管的加熱和裝配 密封蓋準(zhǔn)備 熔化 除氣 精煉 爐前檢驗(yàn) 金屬的熔煉 砂模造型造芯 金屬型準(zhǔn)備： 表面清理 噴刷涂料 排氣道檢查 裝配檢查 模具預(yù)熱 調(diào)節(jié)開(kāi)合型速度和開(kāi)合型的順序控制（并調(diào)節(jié)控制鑄件凝固后的靜止時(shí)間） 開(kāi)關(guān)型控制臺(tái) 坩鍋的密封 （裝配密封蓋） 扒去升液管中的浮渣 測(cè)量液面高度 做密封性試驗(yàn) 并澆注試棒 配模 合型 澆注 升液 充型 保壓 放氣 脫模取件 清理工作臺(tái)面和升液管內(nèi)浮渣 鑄件清理 通過(guò)氣動(dòng)元件來(lái)調(diào)節(jié)澆注各階段的壓力參數(shù)，以控制其澆注工藝 氣動(dòng)控制臺(tái) 成品 充型過(guò)程既與重力鑄造法不同，也不同于高壓高速充型的壓力鑄造。低壓鑄造形成了某些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。其主要特點(diǎn)如下： 1) 液態(tài)金屬充型比較平穩(wěn)。由于低壓鑄造采用底注 式充型，且充型速度容易控制，相對(duì)減少了液態(tài)金屬澆注時(shí)的飛濺、對(duì)型壁和型芯的沖刷及氧化夾雜等鑄造缺陷。同時(shí)，型腔內(nèi)液流與氣流方向一致，減小了產(chǎn)生氣孔缺陷的可能性。 2) 鑄件成形性好。低壓鑄造時(shí)液態(tài)金屬是在外界壓力作用下強(qiáng)迫流動(dòng)的，提高了液態(tài)金屬的充填性，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件，這對(duì)于薄壁葉片和大型復(fù)雜薄壁鑄件的成形更為有利。 3) 鑄件組織致密、力學(xué)性能高。因?yàn)殍T件是在壓力作用下結(jié)晶凝固，大幅度提高了補(bǔ)縮效果，從而提高了鑄件的力學(xué)性能。如鑄件的抗拉強(qiáng)度和硬度比重力鑄造提高約 10％左右。由于鑄件組織致密，鑄件 的氣密性、耐壓性都得到提高，這對(duì)于要求耐壓和防滲漏的鑄件具有明顯效果。 4) 提高了液態(tài)金屬的工藝出品率。由于低壓鑄造利用壓力充型和補(bǔ)縮，簡(jiǎn)化了澆冒口系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使工藝出品率可提高到 90％左右。 5) 生產(chǎn)效率高，加工余量小，機(jī)械加工工時(shí)少。 6) 低壓鑄造對(duì)鑄型材料沒(méi)有特殊的要求，凡可作為鑄型的各種材料，都可以用作為低壓鑄造的鑄型材料。 7) 設(shè)備簡(jiǎn)單、便于制造、投資少、占地面積小、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)。 8) 改善了澆注時(shí)的勞動(dòng)條件。在低壓鑄造的澆注過(guò)程中，操作人員只要控制氣閥或按動(dòng)電鈕就可以進(jìn)行了。同時(shí)，澆包置于密封的壓力罐 中，也減少了高溫合金液對(duì)人體的熱輻射，有利于工人的健康。 同時(shí)，低壓鑄造的缺點(diǎn)是坩鍋和升液管長(zhǎng)時(shí)間被液態(tài)金屬侵蝕，使用壽命較短。另外，鋁合金液容易增鐵。 低壓鑄造工藝規(guī)范 低壓鑄造的工藝規(guī)范包括預(yù)壓、充型、增壓、保壓、模具預(yù)熱溫度、澆注溫度，以及模具的涂料等內(nèi)容。 1) 預(yù)壓和預(yù)壓速度 預(yù)壓壓力是指當(dāng)金屬液面上升到澆口附近所需要的壓力。金屬液在升液管內(nèi)的上升速度應(yīng)盡可能快，同時(shí)也需要避免金屬液在進(jìn)入澆口時(shí)不致產(chǎn)生噴濺。 2) 充型壓力和充型速度 充型壓力是指使金屬液充型上升到鑄型頂部所需的壓力。在充型階段，金屬 液面上的升壓速度就是充型速度。 3) 增壓和增壓速度 金屬液充滿(mǎn)型腔后，再繼續(xù)增壓，使鑄件的結(jié)晶凝固在一定大小的壓力作用下進(jìn)行，這時(shí)的壓力叫結(jié)晶壓力。結(jié)晶壓力越大，補(bǔ)縮效果越好，最后獲得的鑄件組織也愈致密。但通過(guò)結(jié)晶增大壓力來(lái)提高鑄件質(zhì)量，不是任何情況下都能采用的。 3 模具總體方案設(shè)計(jì) 鋁合金輪轂低壓鑄造模具一般方案 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。 圖 31 整體式鋁合金輪轂低壓鑄造模具結(jié)構(gòu)圖 ]7[ 該模具屬于典型的金屬型型腔模具。模具包括成型系統(tǒng)、鑄型排氣系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)五大組成部分。在澆口與分流錐之間，設(shè)置有過(guò)濾網(wǎng)，分流錐設(shè)計(jì)為（平）圓頂，以頂住過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)一模一件以濾渣，還可避免紊流。 本模具冷卻位置在輪轂的熱節(jié)處，模具外圍設(shè)置保溫棉，以均衡冷卻過(guò)程，模具采用水冷卻方式。冷卻部位主要集中在車(chē)輪輪輻、中心澆口處，而輪輞部位則無(wú)須冷卻系統(tǒng)。 在模具的上方設(shè)置有吊耳機(jī)構(gòu)，便于將模具吊裝到鑄造機(jī)上。在頂出系統(tǒng)的設(shè)置中， 設(shè)置了相應(yīng)的頂桿系統(tǒng)，將鑄件在模具分模時(shí)頂出鑄型。 另外，圖 32所示的是輪轂低壓鑄造模具結(jié)構(gòu)圖 這種低壓鑄造模具結(jié)構(gòu)也是一種典型的模具結(jié)構(gòu)，是一種適用于常規(guī)機(jī)臺(tái)的低壓鑄造模具，它按系統(tǒng)也分為澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和成型系統(tǒng)，按模塊功能又可分為結(jié)構(gòu)件、成型件、標(biāo)準(zhǔn)件。成型件是參與制品成型的零件及部件，結(jié)構(gòu)件則為除成型件外的組成一副完整型腔模具的部分，它包含導(dǎo)向部分、頂出部分和模具固定連接部分。而在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中則將原成型件分解為成型鑲件和成型標(biāo)準(zhǔn)件。成型鑲件由圖 32中上模鑲塊 上模芯 分流錐 下 模塊 3及澆口套 4 等組成。 圖 32 輪轂低壓鑄造模具結(jié)構(gòu) ]5[ 1. 下模板 2. 陶瓷澆口套 3.