【正文】 23所示。圖23 鑄件澆注位置和分型面示意圖在低壓鑄造中，~4mm或更大一些。2) 尺寸精度要求越大時(shí)，對(duì)尺寸的加工余量應(yīng)越大。4) 加工表面距離機(jī)械加工基準(zhǔn)面越遠(yuǎn)時(shí)，機(jī)械加工余量也應(yīng)越大。5) 如果有砂芯，那么由砂芯形成的鑄件表面部分的機(jī)械加工余量應(yīng)大于由金屬型（芯）直接形成的鑄件表面部分的機(jī)械加工余量。7) 下表面、側(cè)表面、上表面的加工余量應(yīng)依次適當(dāng)加大。 低壓鑄造澆注工藝參數(shù)的選擇　升液速度的確定其中升液階段的加壓速度應(yīng)使合金液平穩(wěn)上升，升液速度一般控制在50 mm/s左右， MPa/s，升液時(shí)間視充型壓力而定。充型速度是指充型過(guò)程中，金屬液面在型腔中的平均上升速度，一般稍高于升液速度。充型速度無(wú)量綱計(jì)算公式： (2)式中，為金屬液在鑄型中的(最小允許)平均上升速度(沿鑄件高度)，mm/s；ｈ為鑄件高度，mm；δ為鑄件壁厚，mm；ｔ澆為合金液的澆注溫度，℃。在滿(mǎn)足鑄型充滿(mǎn)的情況下，充型速度選擇下限為好，這樣可以避免充氣時(shí)液體產(chǎn)生噴射飛濺、紊亂流動(dòng)及造成氧化夾渣等鑄造缺陷?！〕湫驮鰤褐档倪x擇為了保證充型過(guò)程中液面不降落始終停留在鑄型頂部，在原來(lái)壓差的基礎(chǔ)上再增加一定數(shù)值的壓力，稱(chēng)充型增壓值。增加的壓力一是保證液面不降落，二是鑄件在一較小的壓力下結(jié)殼，可避免鑄型材料是砂型時(shí)在保壓增壓階段鑄件表面過(guò)于粗糙。～，增加的壓力主要是保證鑄件組織致密，減少疏松、縮孔缺陷，從而在鑄件不同壁厚處獲得比較接近的力學(xué)性能，而且能有效阻止合金中氣體的析出。鑄件的密度隨著凝固時(shí)所施加壓力的提高而增大。保壓時(shí)間由合金溫度、鑄件結(jié)構(gòu)等因素決定。在這里要特別注意，升液管烘烤溫度取500℃以上為好。升液管直徑取90～120mm為宜，其截面積要大于與升液管相連澆道面積50％以上(指單個(gè)澆道面積)，既有利于鑄件補(bǔ)縮，又可保證升液管在整個(gè)鑄型中最后凝固。在低壓鑄造中，確定澆注的原則與普通澆注的情況一致，即在保證鑄件成型的先決條件下，以較低的澆注溫度為宜，原因是這可以減少液態(tài)金屬的吸氣和收縮，使鑄件產(chǎn)生氣孔、縮孔、縮松、內(nèi)應(yīng)力、裂紋等缺陷的機(jī)會(huì)減少，同時(shí)使鑄件的組織比較致密。對(duì)于具體的鑄件而言，澆注溫度仍必須根據(jù)其結(jié)構(gòu)、大小、壁厚及合金種類(lèi)、鑄型條件來(lái)正確選擇。所以利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件，用手工造型制造砂型，并經(jīng)過(guò)合箱后，用低壓鑄造設(shè)備進(jìn)行澆注。多功能反重力鑄造設(shè)備主要由反重力鑄造設(shè)備主體、多功能氣路控制系統(tǒng)、電控系統(tǒng)組成,通過(guò)電控系統(tǒng)輸出控制信號(hào)自動(dòng)完成不同功能氣路的切換及壓差跟蹤控制,實(shí)現(xiàn)低壓鑄造、差壓鑄造和調(diào)壓鑄造功能。熔化爐和坩鍋置于下壓力罐中,上下壓力罐之間有中隔板,鑄型放置在中隔板上,升液管通過(guò)中隔板插入坩鍋中并與鑄型連接?？ōh(huán)用于低壓鑄造時(shí)取代上壓力罐,作為鎖緊組成部分實(shí)現(xiàn)下壓力罐的鎖緊密封。澆注過(guò)程中所需采集的熱偶信號(hào)及觸點(diǎn)信號(hào)可通過(guò)信號(hào)采集孔從上壓力罐中引出。強(qiáng)電控制部分主要完成熔化爐的爐溫控制,液壓站空壓機(jī)和真空泵等的開(kāi)與關(guān)控制,其實(shí)現(xiàn)控制方法比較簡(jiǎn)單。一體化工作站是一種基于PC的工業(yè)級(jí)工作站,是完成控制軟件運(yùn)行、數(shù)字量和模擬量的輸入與輸出等控制操作的重要平臺(tái)，如圖35所示。過(guò)程監(jiān)控運(yùn)行時(shí),控制軟件通過(guò)數(shù)字量輸入輸出(DI/DO)板卡輸出數(shù)字量控制信號(hào),控制相應(yīng)氣動(dòng)截止閥的打開(kāi)與關(guān)閉以及數(shù)字式組合閥的開(kāi)度差壓/壓力傳感器根據(jù)壓力罐內(nèi)的壓差變化輸出模擬信號(hào),經(jīng)模擬量輸入板卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字量被控制軟件采集控制軟件對(duì)反饋的壓差信號(hào)以及設(shè)定的充型工藝曲線進(jìn)行比較后,根據(jù)控制算法輸出相應(yīng)的數(shù)字控制信號(hào)完成對(duì)各閥狀態(tài)的調(diào)控,從而保證壓力罐內(nèi)的壓差按照設(shè)定的充型工藝參數(shù)進(jìn)行。手工造型是指用手工完成緊砂、起模、修型及合箱等主要操作的造型過(guò)程。但手工造型要求工人有較高的技術(shù)水平，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低，鑄件的質(zhì)量在很大程度上取決于工人的技術(shù)水平和熟練程度，不易穩(wěn)定。其造型過(guò)程如下所示：（1）稱(chēng)重和混合按所需要的石英砂量稱(chēng)重后，再按砂重的3%稱(chēng)堿性酚醛樹(shù)脂，到入石英砂中，混合均勻再按砂重的1%稱(chēng)固化劑，再混合均勻。醇基涂料主要由乙醇、滑石粉、膠等組成,其作用為提高鑄件表面質(zhì)量。在刷醇基涂料時(shí)，表面需刷涂均與后，再點(diǎn)燃燃燒，不需經(jīng)過(guò)烘烤。將升液管放在加熱爐中加熱到500℃左右，進(jìn)行升液管的預(yù)熱，當(dāng)進(jìn)行鋁合金澆注時(shí)，快速取出放入坩堝中。將上下型和砂芯放入特制的鐵箱中，把混合均勻的自硬樹(shù)脂砂填入砂型與鐵箱之間縫隙中壓實(shí)。組裝好的鑄型內(nèi)部如果有落紗需要清理，可以將吹氣管伸入到砂型型腔的內(nèi)部，將落紗吹出。本實(shí)驗(yàn)主要采用合金錠重熔法，只須加以重熔和精煉，熔煉完畢后，％～％，除氣的溫度控制在7205℃，除氣時(shí)間為15分鐘左右。鑄型在放置時(shí)，需要將其上面的所畫(huà)的十字線與下壓力罐的上端面的十字線對(duì)齊，使?jié)裁翱谂c升液管口對(duì)準(zhǔn)。其大致過(guò)程如下圖312和圖313所示： 圖312 升液管和密封片的放置 圖313 鑄型的放置和緊實(shí)(2)參數(shù)設(shè)置 多功能反重力鑄造裝備進(jìn)行低壓鑄造生產(chǎn)時(shí),在合金熔化完成后,要對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置,這可以在右圖314所示的控制軟件的參數(shù)設(shè)置界面進(jìn)行。反重力鑄造裝備控制軟件在參數(shù)設(shè)置界面可對(duì)這13個(gè)工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。以后每次生產(chǎn)該鑄件時(shí)只需讀入該最佳參數(shù),即可確保該鑄件工藝的重復(fù)再現(xiàn),提高了鑄件品質(zhì)。 表31 參數(shù)設(shè)置帶輪低壓排氣管低壓帶輪調(diào)壓排氣管低壓同步壓力50KPa升液速度40mm/s40mm/s40mm/s40mm/s升液壓力5KPa5KPa5KPa5KPa充型速度45mm/s45mm/s45mm/s45mm/s充型壓力15KPa18KPa20KPa22KPa結(jié)殼時(shí)間3s3s3s3s結(jié)殼增壓壓力5KPa5KPa5KPa5KPa結(jié)殼增壓速度2KPa/s2KPa/s2KPa/s2KPa/s結(jié)晶時(shí)間240s240s240s360s結(jié)晶增壓壓力5KPa5KPa5KPa5KPa結(jié)晶增壓速度2KPa/s2KPa/s2KPa/s2KPa/s金屬液密度2400Kg/m32400Kg/m32400Kg/m32400Kg/m3阻力系數(shù)1111(3)澆注完成后獲得的鑄件澆注完成后，需要將鑄件進(jìn)行清理、切澆口等步驟。其大致過(guò)程如下圖315所示： (a)澆注完成的鑄型 (b) 未清理的鑄件 (c)鑄件的清理 （d） 清理完成的鑄件（c）本次實(shí)驗(yàn)所獲鑄件圖315 鑄件的清理 將實(shí)驗(yàn)所獲得的鑄件進(jìn)行切割，獲得樣品。拋光后用蒸餾水拭洗，用自來(lái)水拭擦有時(shí)會(huì)產(chǎn)生黑色表面。第4章充型過(guò)程數(shù)值模擬 View Cast的實(shí)現(xiàn)過(guò)程本文采用的鑄造工藝模擬軟件為比利時(shí)WTCM鑄造中心開(kāi)發(fā)的商品化軟件Viewcast。Viewcast軟件不但適用于砂型鑄造，而且可用于金屬型鑄造、壓力鑄造等其它鑄造工藝方法。它是在對(duì)鑄件進(jìn)行三維幾何造型、并將實(shí)體離散為有限差分網(wǎng)格單元的基礎(chǔ)上，輔之以一定的邊界條件和熱物性參數(shù)庫(kù)，進(jìn)行三維流場(chǎng)和傳熱計(jì)算，最后根據(jù)相應(yīng)的判據(jù)，定量地預(yù)測(cè)鑄件縮孔、縮松等缺陷產(chǎn)生的部位和大小。充型過(guò)程計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬是在流體力學(xué)和傳熱學(xué)的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立并求解描述液態(tài)金屬流動(dòng)過(guò)程的控制方程，求解后得到充型過(guò)程中壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)以及自由表面的進(jìn)展，為后續(xù)的凝固過(guò)程模擬以及澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。充型凝固過(guò)程數(shù)值模擬包括前處理、計(jì)算和后處理三部分。(1)三維實(shí)體造型Pro/Engineer是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化3D軟件，是新一代的基于特征的產(chǎn)品造型系統(tǒng)。鋁合金帶輪三維造型圖如圖41所示： （a）鑄件正視圖 （b）鑄件側(cè)視圖 圖41 鑄件的三維視圖(2)三維造型工具將鑄件和實(shí)體生成實(shí)體后，以供導(dǎo)入模擬軟件Viewcast。在充型計(jì)算前首先要選擇鑄件的材料、砂型的材料、充型過(guò)程工藝參數(shù)等。鋁合金澆注溫度為710℃，砂型溫度為25℃。充型過(guò)程計(jì)算后，可以查看充型過(guò)程中鑄件的流場(chǎng)情況和溫度場(chǎng)分布。 (a) t= (b) t= (c) t= (d) t= (e) t= (f) t= (g)t= (h)t= (i)t= 充型完成時(shí)圖42 鑄件充型情況及其溫度分布在充型過(guò)程中，各階段充型分布如圖42所示。由模擬過(guò)程不同時(shí)間段充型結(jié)果可知。整個(gè)充型過(guò)程平穩(wěn)。因此澆注系統(tǒng)和充型工藝參數(shù)的選取是合理的。因?yàn)槔贸湫秃蟾鲌?chǎng)的參數(shù)，不必另設(shè)參數(shù)，所以計(jì)算過(guò)程比較快。 圖43縮孔、縮松的分布圖（圖中有顏色的點(diǎn)）在縮孔、縮松的分布圖中，鑄件中沒(méi)有縮孔、縮松的缺陷，而縮孔、縮松的缺陷存在于澆注系統(tǒng)，對(duì)于鑄件沒(méi)有影響，所以該澆注系統(tǒng)和工藝參數(shù)的設(shè)置是合理的，可以滿(mǎn)足了生產(chǎn)的要求，可以進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證。在其型腔內(nèi)部表面涂上涂料，則其獲得的鑄件表面質(zhì)量好。（3）低壓鑄造中，液體金屬充型比較平穩(wěn)，大大提高了其補(bǔ)縮能力，一般情況下不需要使用冒口，而且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。但是其的選擇沒(méi)有規(guī)律，需要靠經(jīng)驗(yàn)或者多次實(shí)驗(yàn)，選擇最佳參數(shù)。（6）用Viewcast軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，可以使設(shè)計(jì)人員不需要進(jìn)行實(shí)際澆注的情況下，獲得最優(yōu)方案，提高工作效率。所以低壓鑄造一般采用金屬型，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，提高效率。王老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高度的責(zé)任心使學(xué)生終生受益。王老師一直在嚴(yán)格地要求我，他淵博的知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度時(shí)刻感染和激勵(lì)著我，促使我?jiàn)^進(jìn)；他以身作責(zé)、言傳身教的工作作風(fēng)不僅使我學(xué)有長(zhǎng)進(jìn)，也使我在做人方面受益匪淺。感謝我的父母在學(xué)習(xí)和生活上給予我無(wú)微不至的支持和關(guān)心，他們的愛(ài)使我能夠心無(wú)旁鶩地去完成學(xué)業(yè)。2. 若不是心寬似海，哪有人生風(fēng)平浪靜。用一些事情，總會(huì)看清一些人。既糾結(jié)了自己，又打擾了別人。4. 歲月是無(wú)情的，假如你丟給它的是一片空白，它還給你的也是一片空白。你必須努力，當(dāng)有一天驀然回首時(shí)，你的回憶里才會(huì)多一些色彩斑斕，少一些蒼白無(wú)力。