摘要：在铝合金铸件的铸造技术中，最常见的莫过于低压铸造。低压铸造为汽车的轮毂等部件提供了良好的质量保障，其不可替代的优越性已经获得了广大汽车生产商的认可。本文主要介绍了低压铸造的基本原理、工艺特点和所需的条件，并对低压铸造铸件质量的影响因素作了详细阐述，旨在为业内人士提供相应的参考。
关键词：低压铸造；铸件；原理；特点；因素
前言：低压铸造法从使用至今已经有几十年的历史，尤其在铝合金铸件方面占据重要的地位。低压铸造法是一种主流方法，其功能强大，能够提高材料的强度，提升材料的性能。低压铸造是一种十分实用的铸造方法，其所铸造的铸件质量良好，而且该方法自动化程度比较高。
1低压铸造的基本原理
低压铸造的基本原理主要是通过施加压力促进熔汤进入到模具内，熔汤通过慢慢充填的方式逐渐凝固，浇口部分的凝固作为施加压力结束的时刻。这样所凝固出的铸件将十分完美。以内其凝固的方向是从浇口方向开始的，与压力不冲突，不会受到压力的干扰，自然流畅完成凝固的过程和冷却。
2、低压铸造的特点
低压铸造在低压气体作用下使液态金属充填铸型并凝固成铸件的铸造方法。气体压力一般为0.6～1.5帕。低压铸造的工艺过程是：在熔化金属的坩埚炉上加放密封盖，盖中心部位装有升液管，升液管插到金属液面以下，盖的上部安放铸型。低压铸造是将干燥的压缩空气慢慢地通入坩埚炉，金属液受气压影响，慢慢沿着升液管和浇注系统，自下而上将型腔填满。由于浇注系统设计的限制，铸件初期的纵向分布为反顺序凝固川。
温度较低的液体在铸型顶靓温度较高的液体在铸型底部，在重力铸造情况下不可能对铸件进行有效补缩。而低压铸造时液体是由铸型底部向铸型顶部流动，通过调整充型参数，可保证液体平稳上升和气体顺畅外排。
此外，低压铸造的补缩方向又与重力铸造补缩相反，压力由下向上，底部压力大于顶部压力，合金温度上低下高，铸件从最远部分开始凝固，逐步向下到底部浇注系统，最后到升液管，符合顺序凝固次序，非常有利于铸件补缩，可生产出优质铝合金铸件。同时，加压凝固能够强化铝合金结晶期间补缩能力，从而提高铸件致密度。低压铸造采用底注式充型，金属液充型平稳，不飞溅，可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷，提高了铸件的合格率，利用率非常高，可以达到85%-95%。
由于没有冒口和浇道，浇口较小，所以可以大幅度降低材料费和加工工时，无形中降低了成本，提高了工作效率。低压铸造极易形成方向性凝固，内部缺陷少。同时，这种铸造设备不复杂，易操作，因为浇注的压力和速度可以根据实际调节，所以可以浇注不同的铸型，可以铸造大小不一的铸件，也可以铸造合金，比如金属型、砂型等。
3、低压铸造所需的条件
3.1温度
熔汤的温度会受到种类和外形的影响，不过总体差异不会太大。其温度是否适合，将直接关系到产品的质量和美观程度，因此要将温度控制在合理范围内。需要注意的是，模具温度同样不能忽视。
从金属液凝固的角度来看，模具温度的分布主要是从浇口往上型方向逐渐变低，但是由于这样会延长铸造周期，影响凝固的速度，因此就要进行上型和横型的冷却。生产周期、金属液温度等方面需要仔细斟酌和调整，其会深刻影响到铸件的内部与外部质量，所以可根据实际情况加大浇口的温差，这样就能够改变现状。
3.2加压时间
加压时间主要是指金属液从充填到浇口处凝固的过程所花费的时间。加压时间可能会受到各种因素的影响，这就需要考虑到气缸头的时间，该延长的就要尽量延长，延长的依据主要就是根据重量。加压时间很容易受到温度条件的影响，如果温度稳定，加压时间也会十分稳定。
金属液的凝固时间可能会因热量的变化和温度的降低而出现不稳定的情况。因为铸件数量会不断增加，温度十分不稳定，同时，浇口截面积减小，这样就会造成凝固时间改变，导致铸件产生质量的内部缺陷。因此一定要高度重视温度、浇口和给料管等给汤系统等因素的影响。
3.3凝固时间
凝固时间指的是从加压完毕到产品脱模的时间，铸件脱模后并不算是真正完成，而是要确保铸件不变形，保证铸件的质量。这一部分所需的时间都要加入到凝固所需的时间中。凝固时间不会花费很久，与温度有关，而且与加压时间相比，凝固的速度会快。为了缩短凝固时间，可通过加快冷却速度的方式。
3.4加压条件
为了保证充填效果，要注意调节加压的速度，过快或者过慢都会影响填充效果和铸件质量。具体来讲，速度慢，就会引发熔汤流动性较差的问题；速度过快，产品会受到气体的干扰，形成质量缺陷。因此，调节加压的速度势在必行。由于流速会受到流路形状差异的影响，所以需要根据实际情况进行速度的控制。
4、低压铸造铸件质量影响因素
（1）浇口方案自由度。
由于我国低压铸造工艺水平不是很高，其铸造浇口数量和位置的设定受限，无法依据产品需求作出相应调整，导致生产出的产品壁厚无法得到有效控制，对铸件质量造成了严重影响。以上分析均属于浇口方案自动度的设置范畴，因此，该因素对铸件质量影响较大。第一，浇口数量对铸件质量的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于浇口数量有限，无法同时完成多个铸件的铸入操作，对生产效率影响较大。为了在规定交货日期内完成生产加工任务，只能简化工艺制作流程，省略了部分处理操作，导致质量下降。所以，浇口数量的限制间接对质量造成影响。而浇口位置的设定，是按照统一生产要求，一旦设定无法改变，而每批次铸件尺寸参数不同，这些浇口位置无法完全符合要求，为了降低成本，只能使用这些浇口完成生产加工，这也是造成铸件质量低的一项重要因素。
（2）机械操控
铸件制造周期较长，对机械操控性能要求较高，如果其中某一环节出现问题，就会导致某一项指标达不到生产加工标准。例如，压力、温度控制等。当前采用的机械铸造操控设备和技术都比较陈旧，温度和压力等参数控制精度较低，尤其是靠近浇口位置机械组织比较粗糙，加大了控制难度，所以，对铸件质量造成严重影响。
（3）铸型排气
对于低压铸造工艺来说，气压控制非常重要。如果在铸造过程中气压波动较大，就会形成气泡，在铸件内部无法去除。在实际生产加工过程中，利用排气孔和分型面排气，而这两种排气方式的排气效果不是很好。在生产加工过程中，排气不通畅现象频繁发生，导致浇注期间形成反压力，金属溶液发生波动，在铸件内部容易形成气泡，致使铸件质量降低。
（4）缩孔处理
缩孔是一项铸件加工流程中的一个环节，通过温度控制，来控制金属状态，最终形成固态产品。然而，在此过程中很难控制缩孔大小。虽然在生产之前，已经按照铸件参数要求设置了缩孔大小，通过调节温度来操控，但是实际处理效果不佳。考虑到温度与固液体积差之间存在正比关系，所以，通过降低温度来缩小固液体积差，而冷却壁空气是一种不良导体，阻碍了降温，延长了温度控制时间，铸件长期处于液态，增加了缩孔数量与直径，导致铸件产品质量下降。
（5）铸件气孔
铸件气孔有三种类型，包括侵入性气孔、反应性气孔、析出性气孔。其中，侵入性气孔在铸件上方分布，主要是防止一些杂质混入其中，在铸造过程中阻止外界因素入侵，而铸造坩埚内产生的气泡另行处理。由于入侵气孔孔洞设计采用常规设计方法，未采区打磨等处理，洞壁光滑，无法有效阻挡杂质入侵，这对铸件质量造成了严重影响。反应性气孔位于铸件和型壁接触面，在铸件反应过程中起到排气功效。由于气孔孔径较小，并且孔壁过于粗糙，而排出的气体掺杂了一些杂质，黏附在孔壁上，降低了空气流动性，致使排气气流较小，无法满足铸件排气要求，部分气体残留在铸件中，形成了气泡，降低了产品质量。析出性气孔指的是温度调控加工流程中抽出气体的孔洞，利用此气孔析出坩埚内多余气体，避免气体对温度控制造成影响。由于气孔壁没有采取特殊处理，在高温环境下，析出的气体以水蒸气为主，预冷后形成水珠或者气泡，阻碍了气体析出，并未实现预期功效。因此，侵入性气孔、反应性气孔、析出性气孔设置均存在问题，对铸件质量造成了严重影响。
（6）氧化与冷隔
低压铸造的铸件，常常产生氧化夹渣。在连续生产时，需要补加铝液，在这个过程中，氧化夹渣会被再次浇注入管，随着浇注，又被带进了铸型。浇注管的液面在反复浇注工作的过程中会形成氧化皮。还有在浇注中加压速度过快时，由于喷溅而产生的氧化皮，或者因为铸型材料和涂料的脱落而形成夹渣。
低压铸造还会形成冷隔。对流的金属不能很好的融成一体。铸型或金属液温度较低、涂料不适、压力偏低都会导致冷隔。金属液在充型过程中，由于坩埚中的压力，金属液上升，金属液收到型腔中气体的反压力，无法顺畅上升，会受到阻碍。而且如果铸型各部位出现排气不均衡的现象，会导致在排气顺利的地方形成低压区，而这个区域，就是进入型腔的铝液会在压力的作用下先进入的区域，铝液进入低压区，铝液面就会不平衡，会导致低压区的排气通道被堵死，堵住通道的即为先冲上来的铝液，这样，主流上来，排气通道被堵，气体无法排出，夹在了中间，就形成了气隔。所以冷隔的形成，主要是因为有气隔。
另外，低压铸造铸件也会有表面粗糙的现象，是受型壁表面粗糙度的制约导致的。在低压铸造中，气孔、缩孔、缩松、冷隔等都是影响低压铸造铸件质量的因素。这些问题可能同时产生，也有可能有连带作用。所以在低压铸造的过程中，要严格管理，细致操作，尽量将问题消灭在萌芽状态中。
5、结语
综上所述，低压铸造技术具有很大的优势，是铝合金铸件的主流铸造技术。与其他铸造方法相比，该技术的使用范围广泛，铸件质量高，精度高，性能好，自动化程度高。低压铸造技术自问世至今已经有百年历史，其正在以更好的发展态势影响着合金铸造行业。通过分析铸件加工工艺流程，对各个环节可能遇到的影响因素进行分析。从中发现浇口方案自由度、机械操控、铸型排气、缩孔处理、铸件气孔、氧化与冷隔均对低压环境下铸件质量造成不同程度的影响，可以将这些因素作为低压铸造改进研究的切入点。
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论文作者:徐龙军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/6
标签：铸件论文; 低压论文; 浇口论文; 铸型论文; 质量论文; 温度论文; 性气论文; 《基层建设》2019年第25期论文;