低压铸造在工程机械泵轮铸件上的应用

-1- 1前言 1.1低压铸造机的发展趋势及研究状况 低压铸造最早由英国人e.f.lake于1910年提出并申请专利。其目的是解决 重力铸造中浇注系统充型和补缩的矛盾。在重力铸造中为了充型平稳，避免气孔、夹 渣。一般都采用底铸式，因此铸型内温度场分布不利于冒口补缩。低压铸造则巧妙地 利用坩埚内气压，将金属液由下而上充填铸型，在低气压下保持下浇道与补缩通道合 二为一，始终维持铸型温度梯度与压力梯度的一致性，从而解决了重力铸造中充型平 稳性与补缩的矛盾，而且使铸件品质大大提高。低压铸造由于有较高的补缩压力和温 度梯度，有效地提高了厚大断面铸件的致密性。这一技术至今仍被应用于厚大断面铸 件的铸造。 铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约 在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的

工程机械泵与发动机的匹配

低压铸造是将模具放在密闭的保温炉上面,型腔通过升液管与炉膛里的金属液相通。工作时向炉膛中加入带压力的空气,金属液会从升液管中流入型腔。待金属液凝固后,将炉膛中的压缩空气释放,未凝固的金属液从升液管中流回到炉中。变矩器机芯中的铝轮、叶片采用低压铸造技术有四大优点:第一,铸件组织致密,力学性能好;第二,工艺出品率高,目前我公司铸造厂压铸件工艺出品率在93%以上,同种产品重力铸造的工艺出品率在

结合铸件质量问题,基于铸造数值模拟技术,分析了低压铸造的充型凝固过程,预测了几种改进工艺方案后铸件中的缺陷分布;最终通过试制,确保了盘形壳体低压铸件质量,为该件的顺利生产奠定了基础。

分析了铝合金外壳铸件的结构特点,确定了铸件的浇注位置,在铸造工艺设计中采取针对性措施,使铸件品质大大提高.

采用改进铸造工艺促使铸件实现顺序凝固,在易出现缺陷处采取喷水激冷、增加冷铁和冷铜等措施,解决了平均壁厚为6mm、壁厚差较大的低压铸造高压电器基座大型铝合金铸件生产过程中出现的缩松问题,提高了铸件品质,为大型壁厚不均铸件的低压铸造生产提供了借鉴。

主要介绍壳体铸件运用cad/cae计算机技术进行低压铸造工艺设计的过程、基于pro/e软件的低压铸件三维cad模型设计和any-casting铸造模拟软件的cae工艺模拟。三维cad能够使设计者比较直观和容易地进行铸造工艺工装设计,cad模拟能够使设计者在工艺阶段预测缺陷部位,从而及时改进工艺,提高工装模具结构的合理性和准确性。

采用低压铸造法浇注了壁厚为10mm与25mm的zl114a平板件,通过测定其温度场研究了低压铸造条件下铸件的充型与凝固特点。结果表明,对于25mm平板件,凝固过程中板内从升液管口至铸件远端形成了较大的温度梯度,能够实现典型的顺序凝固,压力通过升液管可始终作用于凝固补缩过程;对于10mm平板件,其凝固速度较快,铸件整体倾向于同时凝固,补缩主要通过浇注系统在局部位置进行。对于10mm与25mm平板件,40mm/s的充型速度均能实现平稳充型与顺序充填。

519法兰壳体是大型回转体结构的气密性铸件,其外形尺寸为680mm×364mm,通过低压铸造的生产实践表明,在模具温度为300～350℃,充型压力为0.3mpa,充型时间为20s,保压压力为0.8mpa,保压时间为120s的条件下,可生产出优良铸件,工艺出品率由砂型铸造的50%提高到75%以上,铸件一次气密性检漏合格率达98%以上。由于铸件加工量比砂型铸造工艺减少了5%以上,铸件质量由52kg降低到36kg,每件减轻了16kg,仅此项每年可节约30万元。

针对平均壁厚为6mm而壁厚差较大的低压大型铸件生产过程中存在的缩松缺陷进行了分析,采用改进铸造工艺促使铸件实现顺序凝固,在易出现缺陷处采取激冷、增加冷铁等办法,解决了低压铸造大型铝合金件高压电器基座生产过程中出现的缩松问题,提高了产品品质。为大型壁厚不均铸件的低压铸造生产提供了可借鉴的有效途径。

研究了铝合金低压铸造凝固过程中机械振动频率和时间对zl101铝合金组织、综合力学性能的影响。结果表明:机械振动使铝合金的组织更加均匀细化;机械振动频率和时间均能影响铸件的力学性能,且机械振动频率影响要大于机械振动时间。当机械振动频率为50hz、振动时间为60s时,铸件的抗拉强度和伸长率最大,分别为224.8mpa和3.9%;当机械振动时间为60s时,振动频率从30hz提高到50hz,铸件的抗拉强度和伸长率分别提高了25.59%和20.0%。

将模块化这一现代设计方法成功地应用于工程实际，取得了良好的效果。

针对铸件在低压铸造过程中产生的气孔、缩松等情况,通过对原工艺的缺点分析,针对其缺点以及铸件特点提出了新的设计方案,成功解决了铸件气孔及缩松等缺陷,生产出满足使用要求的优质铸件.

通过改善合金充型及凝固条件,对铝合金盘类铸件低压铸造工艺方案进行优化,消除了铸件表面类似“折叠”缺陷,获得了品质优良的铸件。

1工艺方案设计1.1毛坯图设计飞机座舱铸件是i类铸件,采用zl116a合金,铸件净重为21kg,最大外廓尺寸为900mm×450mm×310mm,形状不规则(如图1),铸造工艺设计难度较大。铸件内外表面全加工,整体上留4mm余量,为便于模具设计,将侧面的台阶与大平面取平。根据生产经验,选择1%的收缩率。

结合铸件质量要求,基于铸造数值模拟技术,分析了低压铸造的充型凝固过程,预测了铸件中的缺陷分布;最终通过试制,确保了压气室低压铸件质量,为该件的顺利生产奠定了基础。

铝合金涡轮是铁路机车上的重要配件,其零件如图1所示。铸件重为42kg,结构复杂,要求在0.5mpa压力下进行水压试验,保压5min不许有任何泄漏。此铸件壁厚不均匀,薄壁处的叶片3.4mm,厚壁处70～90mm,叶片不能有冷隔、缺肉、相互串通等缺陷,增加了铸造生产的难度。对这种高气密性的要求,决定了铸件内部不得有任何影响气密性的砂眼、气孔、缩孔和缩松等铸造缺陷。铝合金涡轮铸件是采用树脂砂砂芯、金属型低压铸造工艺生产的,以往在生产过程中由于工艺

通过采用焦炭炉低压铸造的方法生产砂型铜合金铸件的实践——用掺铁丸的砂子做厚壁处的面砂,以加速冷却,用石棉密封垫把升液管与铸型分隔开,以防升液管与铸型冻在一起,用热电偶测温表的温度变化来确定保压延时,水平串铸既可使中小件也能在焦炭炉低压铸造机上进行大批量生产,也又大大地提高了生产效率。

针对航天各型号结构用大型薄壁铝合金铸件的结构特点和内部质量要求,结合低压铸造的工艺要求和生产实践,从加工余量和铸造斜度、浇注系统、冷铁结构、排气结构和冒口的设计等方面进行了分析和总结,特别是提出了缝隙式内浇道上端设置暗冒口的工艺设计,有效地改进了铸件的内部质量。

低压胶管在工程机械上的应用很多,只有合理正确应用才能有效预防和控制三漏(漏水、漏油、漏气)的发生。应用中,需要重点关注胶管的选配与安装,卡箍螺栓拧紧力矩,胶管与钢管(接头)的配合关系等。合理应用低压胶管,将三漏控制在规定范围之内是整机稳定工作的重要前提之一。

以低压铸造成形zl205a合金壳体件作为研究对象,采用数值模拟方法,研究了壳体铸件低压铸造过程温度场及缩孔、缩松缺陷随工艺方案的变化规律。结果表明,采用冷铁及冒口,缝隙式浇口由8个增加到10个,补缩距离由200mm减小到157mm,铸件的温度场分布合理,铸件缺陷部位的缩松倾向明显减小,模拟结果与试验结果对比,表明采用冒口结合冷铁的工艺方案合理可行。

针对铸件在低压铸造过程中产生的裂纹、缩松缺陷的情况,分析了该铸件产生缺陷的原因,通过采取优化浇注系统结构,增加内浇道,改变冷铁材质,以及优化低压铸造参数等工艺措施,成功解决了铸件缩松及裂纹等缺陷,生产出了满足使用要求的铸件。