差压铸造工艺设计论文范文

1工艺参数设计

差压铸造工艺的过程依次为：升液、充型、结壳、增压、结晶保压和卸压。（1）同步压力该压力是指在差压铸造工艺过程中上密封罐与下密封罐压力相同时的压力，取为0.65MPa。（2）升液速度与充型速度升液速度为金属液在升液管中上升的平均速度，其大小的选取需保证金属液上升平缓。充型速度为金属液在模具型腔中充型的平均速度，其大小的选取需防止金属液紊流的产生。取充型速度和升液速度分别为45mm/s、35mm/s。（3）升液压力与充型压力升液压力为可以使金属液上升至升液管管口处的压力，主要由升液管高度决定。充型压力为可以使金属液从升液管管口提升至型腔顶部的压力。由于金属液的流动阻力和粘度将在充型过程中快速增加，所以实际压差应比克服金属液重力所需压差适当大些。综合以上信息，为了使得铸造过程中具有合适的充型压力和升液压力，铸造的加压速度选为0.05MPa/s。（4）结壳增压压力与结壳时间为了不破坏结壳，同时保证增压补缩效果，可在结壳开始5s后进一步增加适当的压力，使得铸件壳层在较高的压力环境下进一步增厚，直至铸件凝固。这样便可保证铸件拥有完整的轮廓和良好的表面质量。（5）结晶增压压力在铸件结壳结束后，为了保证铝液能够继续对铸件补缩，在原有的结壳增压压力上，再增加适当的压力，使得铝液在该压力下完成结晶，该压力便是结晶增压压力。随着铸造的推进，铝液不断凝固，铸件补缩通道不断变小，铝液对铸件的补缩变得越来越困难。为了保证铝液能够继续经升液管流入铸型，对铸件补缩，必须在原有的结壳增压压力上继续增加适当的压力。这样不仅可以消除铸件可能存在的疏松和缩孔缺陷，还可提高其组织致密度，提高其力学性能。试验表明结晶增压压力越高，铸件的力学性能越好，但结晶增压压力增加得太大，将大幅提高铸造成本，综合考虑两方面因素，取结晶增压压力为0.01MPa。（6）结壳和结晶增压速度结壳和结晶增压速度分别指在铸件结壳和结晶过程中，增压压力建立的速度。为了保证结壳和结晶过程中压力快速建立，结壳增压速度取为0.015MPa/s，结晶增压速度取为0.035MPa/s。（7）结晶时间结晶时间为在结晶增压压力下，铸件凝固补缩需要的时间。该时间主要由连接升液管的横浇道的冷却凝固时间决定。在铸造试验中，通过确定浇道残留长度来确定铸件结晶时间。取浇道残留长度为50mm。（8）充型压差铸造过程中的充型压差ΔP由式(1)计算得出。式中：H为金属液充型过程中最低点到最高点之间的高度，mm；ρ为金属液的密度，g/cm3；K为阻力系数，K∈(1.0,1.5)，阻力越小K越小，阻力越大K越大。本铸造工艺充型压差为0.035MPa。（9）铸型预热温度为了保证涂料粘结牢固，铸型需预先加热至150℃左右。在喷完涂料后，铸型需进一步预热至200~250℃后，才可以进行浇注。（10）铝液浇注温度浇注温度过高将导致铝液结晶粗大，铸件内部组织疏松。浇注温度过低则会减小铝液充型能力，导致铸件产生冷隔和欠铸等缺陷，甚至产生浇注不足的问题。本铸造试验浇注温度取为700~720℃。

2铸造缺陷的预防

为了防止铸件出现铸造过程中较易发生的疏松和缩孔缺陷，将补缩暗冒口分别设置于铸件各个大热节处，使铝液可对其补缩。同时在模具不同位置喷涂冷却速度不同的涂料，从而保证铸件不同位置的凝固速度有利于铝液补缩。

3仿真与试验结果分析

3.1仿真结果分析充型仿真结果如图4所示。图5为铝合金舱门盖的凝固仿真结果。图6为仿真所得铸件横断面缩孔分布。铝液充型时间为2s，凝固时间为460s。铸件上部厚大部位无缩孔缺陷，缩孔缺陷均被引至冒口内。

3.2铸件试制及检测铸件剖面如图8所示。可以看出，铸件外壳完整，内部无缺陷。经力学性能测试可知，铸件抗拉强度320~330MPa，伸长率5%~6%。而采用低压铸造工艺所得铸件抗拉强度为290~300MPa，伸长率为4%~5%。由此可见，差压铸造工艺可获得力学性能更好的铸件。

4结论

（1）采用铸造仿真软件Magmasoft可对铸造过程进行较为精确的模拟，其仿真结果与试验结果一致，可为差压铸造工艺的设计与改进提供一定的依据和方向。（2）采用差压铸造工艺铸造的铝合金舱门盖铸件无疏松和缩孔等缺陷，其铸件力学性能显著提高，抗拉强度达320~330MPa，伸长率5%~6%。

作者：张庆玲陈世仓单位：包头轻工职业技术学院信息工程系华中科技大学材料科学与工程学院