【正文】 件為中心，逐步確立了輕合金鑄件的主要鑄造法的牢固地位。但是這種打破了以往常識(shí)的劃時(shí)代的工藝方法，幾乎沒(méi)有冒口，與已經(jīng)作為一種 “技術(shù) ”確立起來(lái)的重力金型鑄造的技術(shù)相比具有完全不同的難度，因此業(yè)界的反應(yīng)比較冷淡。這件事對(duì)至今仍廣泛采用的低壓鑄造法而言是不可或缺的推動(dòng)，特別是在全世界的汽車(chē)工業(yè)界引起了極大的反響。在那以后的五十年代里，奧地利和德國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)氣缸頭。適用于鋁合金是 1917 年在法國(guó)，1924 年在德 國(guó)提出的申請(qǐng)，但并沒(méi)有形成大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。而且 ,低壓鑄造所用的澆注系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單 ,可使鑄件成品率大大提高 ,通?？稍?90%以上。低壓鑄造則巧妙地利用坩堝內(nèi)氣壓 ,將金屬液由下而上充填鑄型 ,在低氣壓 下 保持澆道與補(bǔ)縮通道合二為 — ,始終維持鑄型溫度梯度與壓力梯度的 — 致性 ,從而解決了重力鑄造中充型平穩(wěn)性與補(bǔ)縮的矛盾 ,而且使鑄件品質(zhì)大大提高。 低壓鑄造解決了重力鑄造中澆注系統(tǒng)充型和補(bǔ)縮的矛盾。在裝有合金液的密封容器 (坩堝 )中 ,通入干燥的壓縮空氣 (或者惰性氣體 ),作用在保持 — 定澆注溫度的合金液面上 ,造成密封容器內(nèi)與鑄型型腔內(nèi)的壓力差 ,使合金在較低的充型壓力 (— )作用下 ,沿著升液管內(nèi)孔自下而上地經(jīng)升液通道、鑄型澆口、平穩(wěn)地充入鑄型中 ,待合金液充滿型腔后 ,增大氣壓 ,使型腔里的合金液在較高的壓力作用下結(jié)晶凝固 ,然后卸除密封容器內(nèi)的壓力 ,讓升液管、澆道內(nèi)尚未凝固的合金液依靠自身的重力回落到坩堝中 ,再打開(kāi)鑄型取出鑄件。然后解除液面上的氣體壓力，使開(kāi)液管中未凝固的金屬液流坩堝，再由氣缸 12 開(kāi)型并推出鑄件。由于所用的壓力較低，所以叫做低壓鑄造。解決了生產(chǎn)中的實(shí)際難題 ,積累了經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù) ,縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期 ,使得該產(chǎn)品順利投入量產(chǎn)。 氣缸端蓋壓鑄模設(shè)計(jì) 學(xué) 生 ： xx 指導(dǎo)老師： xxx 三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院 摘 要 ： 低壓鑄造具有鑄件尺寸精度較高充型平穩(wěn)易獲得優(yōu)質(zhì)鑄件以及后續(xù)加工量少節(jié)能降耗等許多優(yōu)點(diǎn) ,已成為生產(chǎn)汽車(chē)鋁合金鑄件的重要工藝 ,是缸蓋鑄造生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì) 低壓鑄造生產(chǎn)鋁合金缸蓋在中國(guó)剛剛起步 ,目前還沒(méi)有非常成熟的低壓鑄造生產(chǎn)鋁合金缸蓋的理論和技術(shù) ,因而對(duì)鋁合金氣缸蓋低壓鑄造技術(shù)進(jìn)行研究具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值 ,對(duì)中國(guó)的工業(yè)的快速發(fā)展也具有重要的意義首先 ,結(jié)合低壓鑄造及缸蓋本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)質(zhì)量要求 ,對(duì)缸蓋進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝 系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究 ,包括 :模具整體結(jié)構(gòu)的確定模具分型面的確定以及模具外形尺寸的確定原則模具壁厚與金屬型的熱平衡之間的關(guān)系鑄件的澆注系統(tǒng)的設(shè)定內(nèi)澆口截面積的計(jì)算冷卻系統(tǒng)的設(shè)置各種排氣方法的應(yīng)運(yùn)砂芯的定位以及砂芯射口的確定等內(nèi)容 本文介紹了鋁合金帶輪低壓鑄造的實(shí)際試生產(chǎn)過(guò)程 :制芯、熔化、澆注、清理及后處理等以及各環(huán)節(jié)中需要注意的問(wèn)題。并提出缸蓋低壓鑄造中主要的質(zhì)量控制點(diǎn) ,如 :縮孔與縮松的形成原因與解決措施、氧化夾雜的成因與解決措施等。 關(guān)鍵詞 ： 低壓鑄造 ； 鋁合金 ； 氣缸蓋 ； 模具設(shè)計(jì) ABSTRACT: Low pressure die casting is an important process of aluminum alloy die casting for manufacturing industry with the advantage of high precision, smooth filling, easy to make high quality casting and small machining allowance, saving energy etc. which has been the development trend for Cylinder Head casting industry. In China, as Low Pressure Die Casting for Aluminum Alloy cylinder head is still in the initial step now, and the theory and technology for Low Pressure Die Casting Aluminum Alloy cylinder head is not very maturity. So there will be important value for engineering application to perform the study on aluminum alloy cylinder head low pressure die casting process and technology, and also for our country industry rapid development. This article introduces Alalloy cylinder head low pressure die casting actual production processes, such as sand core making, melting, pouring, cleaning and posttreatment, as well as the main problems in each the key quality control points for Alalloy cylinder head low pressure die casting, such as: the reasons for shrinkage holes and porosity and its solutions,as well as oxide inclusion. This article solves the difficult problem during the production and provides the data and experience for later other die casting product developing to shorten the development lead time, which make thisproduct enter into the mass production smoothly. Key words: low pressure die casting, aluminum alloy cylinder header, tooling design, process optimization 前 言 低壓鑄造概述 低壓鑄造的工藝過(guò)程 低壓鑄造 是便液體金屬在壓力作用下充填型腔，以形成鑄件的一種方法。其工藝過(guò)程（見(jiàn)圖 1）是：在密封的 坩堝 （或 密封罐 ）中，通入干燥的壓縮空氣，金屬液 2在氣體壓力的作用下，沿升液管 4 上升，通過(guò)澆口 5 平穩(wěn)地進(jìn)入型腔 8，并保持坩堝內(nèi)液面上的氣體壓力，一直到鑄件完全凝固為止。 圖 1 低壓鑄造的工藝示意圖 1 一保溫爐 2 一液體金屬 3 一 坩堝 4 一升液管 5 一澆口 6 一密封蓋 7 一下型 8一型腔 9 一上型 10 一頂桿 11 一項(xiàng)桿板 12 一氣缸 13 一石棉密封墊 低壓鑄造是 — 種特種鑄造工藝 ,是介于壓力鑄造和重力鑄造之間的 — 種新的澆注工藝。至此 ,即完成了 — 個(gè)低壓澆注工藝過(guò)程。在重力鑄造中為了充型平穩(wěn) ,避免氣 孔、夾渣 ,常采用底注式 ,因此鑄型內(nèi)溫度場(chǎng)分布不利于冒口補(bǔ)縮。同時(shí) ,由于低壓鑄造有較高的補(bǔ)縮壓力和溫度梯度 ,有效地提高了厚大斷面鑄件的致密性 ,所以用低壓鑄造的方法可以獲得比 — 般重力鑄造質(zhì)量更高的鑄件。 低壓鑄造的國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史 低壓鑄造法的雛形可以追溯到上世紀(jì)初。為商業(yè)的目的而開(kāi)始生產(chǎn)是在二戰(zhàn)以后的 1945 年，由英國(guó)的路易斯先生創(chuàng)立了阿魯馬斯庫(kù)公司，開(kāi)始生產(chǎn)雨水管道、啤酒容器等。 1958 年美國(guó)的澤訥拉路默它斯在小型汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)零件上（氣缸頭、箱體、齒輪箱）大量運(yùn)用了鋁合金鑄件，并采用了低壓鑄造法。低壓鑄造法被介紹進(jìn)我國(guó)是 1957 年左右，但真正引起業(yè)界的注意，開(kāi)始進(jìn)行各種研究 、引進(jìn)設(shè)備是從 1960 年左右開(kāi)始的。 在這種狀況下， 1961 年的輕型汽車(chē)用空冷氣缸頭的生產(chǎn)成為低壓鑄造法在我國(guó)實(shí)用化的開(kāi)端。在鋁合金鑄件的生產(chǎn)量中，低壓鑄造品已占了大約 50%，并以其巨大的生 產(chǎn)量和優(yōu)良的品質(zhì)而著稱(chēng)于世。特別是 1970 年以后大量應(yīng)用在輪轂上，并且隨著汽車(chē)輕量化和提高性能等要求，在以往從未有過(guò)的復(fù)雜內(nèi)部品質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)的嚴(yán)格要求下，氣缸頭、氣缸體上的使用也逐漸增加。尤其是近年來(lái) ,隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展和國(guó)際間技術(shù)合作與交流的增強(qiáng) ,如廣州肇慶本 田金屬公司、昌河鈴木公司 (九江 )、天津豐田公司、煙臺(tái)大宇東岳動(dòng)力公司、沈陽(yáng)三菱以及瑞明集團(tuán)等幾家公司紛紛引進(jìn)低 壓鑄造工藝用于生產(chǎn)氣缸蓋鑄件。目前 ,我國(guó)己有許多科研單位如沈陽(yáng)鑄造研究所、中國(guó)兵器工業(yè)第五二研究所以及中國(guó)科學(xué)院金屬研究所等正在從事低壓鑄造的研究工作 ,并在擴(kuò)大其應(yīng)用范圍 ,尤其是對(duì)低壓鑄造的工藝參數(shù)和工藝控制的研究工作不斷深化 ,設(shè)備的機(jī)械化、自動(dòng)化和穩(wěn)定化水平也在迅速地提高。低壓鑄造鑄件所占的比重不斷增加 ,工藝裝備日趨完善 ,機(jī)械化、自動(dòng)化水平不斷提高。 低壓 鑄造 研究現(xiàn)狀 低壓鑄造是目前較為廣泛應(yīng)用的鑄造成型工藝，隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)低壓鑄造質(zhì)量的要求越來(lái)越高。 隨著計(jì)算機(jī)硬件水平的提高， 鑄造 CAE 軟件對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的指導(dǎo)作用 日益顯著。經(jīng)十多年開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)模擬仿真中北大學(xué)鑄造中心 CASTsoft 是分析優(yōu)化鑄造工藝的專(zhuān)用系統(tǒng)，是在生產(chǎn)實(shí)踐中完善的軟件產(chǎn)品：它以充型過(guò)程、凝固過(guò)程數(shù)值模擬技術(shù)為核心。 低壓鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)方面： 1）采用新的加壓方式，提 高氣體壓力和金屬液流量的控制精度和平穩(wěn)性； 2）低壓鑄造工藝與多種鑄造工藝相結(jié)合； 3）大型鑄件低壓鑄造技術(shù)； 4）低壓鑄造設(shè)備向全自動(dòng)、高精度、大型化發(fā)展。 鋁合金缸蓋低壓鑄造時(shí)存在的主要問(wèn)題 目前 ,鋁合金缸蓋低壓鑄造時(shí)存在的主要問(wèn)題如下 : 1 .模具設(shè)計(jì)水平低低壓鑄造件模具設(shè)計(jì) ,目前國(guó)內(nèi)水平 — 般憑經(jīng) 驗(yàn)設(shè)計(jì) ,對(duì)于 合金液在鑄型中流動(dòng)情況、溫度分布和凝固大多是憑經(jīng)驗(yàn)。且由于生產(chǎn)中模具各部分溫度變化 ,使原來(lái)預(yù)定的較好的加壓規(guī)范、工藝參數(shù)并不能重復(fù)保證鑄件品質(zhì)。 目前國(guó)產(chǎn)低壓鑄造設(shè)備大都不能保證原定鑄造工藝實(shí)現(xiàn)和重現(xiàn)。低壓鑄 造最重要的是工藝過(guò)程要靠液面加壓系統(tǒng)來(lái)保證 ,如升液曲線 — 定是指保溫爐內(nèi)液面壓力和時(shí)間曲線。由于