鑄造技術(shù)大型薄壁鋁合金鑄件樹(shù)脂砂型低壓鑄造設(shè)備的研究柴艷，作用下按設(shè)定工藝自下而上充型，并在壓力下凝固成形。該設(shè)備使用了自行研制的組合閥，具有良好的壓力跟蹤性能。充型速率、加壓順序和加壓時(shí)間等工藝參數(shù)均由自行研制的控制軟件精確控制。利用該設(shè)備，鑄件單件澆注重量1.8L與傳統(tǒng)的重力鑄造相比，低壓鑄造生產(chǎn)的鑄件易荻得良好的冶金質(zhì)量，組織致密，抗拉強(qiáng)度和延伸率高。用該設(shè)備生產(chǎn)的A357鑄件，其本體切取試樣> 320MPa，於5%，針孔度級(jí)別低。目前國(guó)內(nèi)已有幾家單位采用這種設(shè)備和工藝，生產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)大型薄壁鋁合金鑄件。
1：A文章編號(hào)：1000收穡日期：2004低壓鑄造生產(chǎn)的鑄件具有致密度高、易于消除縮松、針孔度等級(jí)低、晶粒細(xì)小、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，適合生產(chǎn)可靠性要求高的重要構(gòu)件11~41.由于受硬件條件和過(guò)程控制等問(wèn)題的限制，低壓鑄造設(shè)備一般只能生產(chǎn)幾百公斤以下的鑄件。對(duì)某些大尺寸、重量11以上，壁厚10mm左右鑄件，鑄件冶金質(zhì)量很難控制。
因此，需要研制一種用于生產(chǎn)大型復(fù)雜鋁合金鑄件的專(zhuān)用設(shè)備，克服常規(guī)低壓鑄造設(shè)備的不足，實(shí)現(xiàn)大重量鑄型的輸運(yùn)。另一方面，低壓鑄造成形大型鑄件的過(guò)程中，熔體的流程長(zhǎng)，落差大，精確的液面加壓控制對(duì)鑄件質(zhì)量尤其重要。
1設(shè)備的研制研制的低壓鑄造設(shè)備主要包括6個(gè)部分：設(shè)備主體、鑄型輸運(yùn)臺(tái)車(chē)、氣控系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、保溫爐和液壓系統(tǒng)。
鑄型輸運(yùn)臺(tái)車(chē)和設(shè)備主體如所示。鑄型輸運(yùn)臺(tái)車(chē)在液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下可以前后運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)升降，most大輸運(yùn)重量可達(dá)60t.設(shè)備主體主要包括壓力容器和鎖緊環(huán)，液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)鎖緊環(huán)密封壓力容器，保溫爐置于壓力容器內(nèi)。熔體準(zhǔn)備就緒，并鎖緊中隔板、放入升液管后，鑄型輸運(yùn)臺(tái)即向上抬升，向前運(yùn)動(dòng)，到達(dá)極限位置后，輸運(yùn)臺(tái)下降，鑄型與中隔板密封，使?jié)部谂c升液些參數(shù)可以被保存和讀取。過(guò)程監(jiān)控界面提供了一些動(dòng)作按扭，操作者只要按下這些按扭即可控制整個(gè)澆注過(guò)程，如打開(kāi)進(jìn)氣閥和排氣閥，鎖緊中隔板和開(kāi)始/停止充型過(guò)程等。界面上還可以顯示設(shè)定壓力值，壓力傳感器測(cè)得的實(shí)際壓力值，各個(gè)閥的工作狀態(tài)和壓力跟蹤曲線。如果需要測(cè)量鑄件某一位置的溫度場(chǎng)，充型前在該位置放置熱電偶，界面還可以顯示溫度時(shí)間曲線。
進(jìn)入鑄型，充型和凝固就共存，因此，無(wú)論是在充型過(guò)程中還是在保壓過(guò)程中，保持暢通的補(bǔ)縮通道至關(guān)重要。另一方面，充型過(guò)程中的壓力波動(dòng)很容易造成分散性縮松。和分別為兩種不同狀態(tài)下的壓力跟蹤曲線。顯然，與相比，對(duì)應(yīng)于壓力跟蹤曲線的鑄件會(huì)得到更好的冶金質(zhì)量。
由于砂型低壓鑄造中鑄型和升液管的密封比較困難，因此氣體泄漏導(dǎo)致的壓力波動(dòng)是不可避免的。除了快速響應(yīng)的組合閥，高效的控制算法在低壓鑄造中也非常重要。
組合閥由數(shù)字量控制，也叫數(shù)字閥。數(shù)字閥的響應(yīng)和調(diào)節(jié)速度比氣動(dòng)薄膜閥等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)都要快。其兩種不同狀態(tài)之間的切換時(shí)間僅有80m/s，因此低壓鑄造系統(tǒng)具有更好的跟蹤精度。熔體平穩(wěn)地充入鑄型，有效地抑制液面的波動(dòng)。
低壓鑄造設(shè)備的所有動(dòng)作都由一套自行研制的計(jì)算機(jī)軟件控制。控制軟件使用Windows平臺(tái)，采用Delphi編寫(xiě)。和分別為控制軟件的參數(shù)設(shè)置界面和過(guò)程監(jiān)控界面。參數(shù)設(shè)置界面提供了鑄造過(guò)程需要的各種信息，包括工藝參數(shù)、觸點(diǎn)使用信息、PID參數(shù)9溫度場(chǎng)信li工作信息和跟蹤特性參！數(shù)h所有這低壓鑄造充型過(guò)程分為五個(gè)階段：升液、充型、加-曰電控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)氣控系統(tǒng)完成低壓鑄造充型過(guò)程。
氣控系統(tǒng)采用了自行研制的組合閥，如所示，該系統(tǒng)由8個(gè)電磁閥、8個(gè)手動(dòng)閥和8個(gè)節(jié)流閥組成。因此，該系統(tǒng)可以提供256種不同的狀態(tài)，對(duì)應(yīng)256種不同的充型速率，足以完成一般的調(diào)節(jié)過(guò)程。根據(jù)具體情況，如果需要的精度更高，或控制量更大，可增加通道，則系統(tǒng)可提供更多的流量。
線性充型過(guò)程的壓力跟蹤曲線時(shí)充型過(guò)程有波動(dòng)的壓力跟蹤曲線3低壓鑄造工藝由于熔體經(jīng)升液管由鑄型底部充型，凝固過(guò)程中的補(bǔ)縮也經(jīng)過(guò)升液管完成，所以必須盡力保證自上而下的凝固順序。如果鑄型的中間或底部先凝固，那么補(bǔ)縮通道就會(huì)阻塞，引起縮松缺陷。所示是典型的低壓澆注系統(tǒng)。大型構(gòu)件的低壓生產(chǎn)中，這種澆注系統(tǒng)與冷鐵配合，可使凝固過(guò)程中的補(bǔ)縮通道保持暢通，實(shí)現(xiàn)通過(guò)升液管的補(bǔ)縮，提高鑄件低壓鑄造的典型澆注系統(tǒng)的冶金質(zhì)量。
充型速度對(duì)鑄件質(zhì)量影響較大。一般情況下，充型速度取30~70mm/s.當(dāng)鑄件的平均壁厚<8mm時(shí)，充型速度取40 ~50mm/s.當(dāng)鑄件的壁厚〉10mm時(shí)，充型速度取30~40mm/s.必須指出一點(diǎn)，充型速度太快，易使鑄件產(chǎn)生氧化夾渣和氣孔缺陷。低壓鑄造中，在保證鑄件成形的前提下，澆注溫度可以比重力鑄造時(shí)略低，這樣也有利于提高鑄件性能。
國(guó)內(nèi)已有幾家鑄造廠采用這種設(shè)備生產(chǎn)大型重要構(gòu)件，這些構(gòu)件都需接受?chē)?yán)格的檢測(cè)，如100%X射線探傷、熒光檢測(cè)和高壓滲漏試驗(yàn)等。此外，這種設(shè)備也可用于殼型鑄造，成形小型薄壁鑄件（壁厚小于1mm），如石膏型和熔模鑄造。
前面提到，充型和凝固共存于低壓鑄造全過(guò)程。
低壓鑄造時(shí)，凝固過(guò)程在壓力場(chǎng)的作用下進(jìn)行，可提高合金液的流動(dòng)性，使鑄件得到充分的補(bǔ)縮，從而提高了鑄件的致密度；另外，一次枝晶和二次枝晶會(huì)因壓力的作用而破碎，作為外來(lái)晶核促進(jìn)異質(zhì)生核，進(jìn)而發(fā)揮細(xì)化組織的作用，這樣有效提高鑄件的強(qiáng)度和延伸率。
利用這種設(shè)備生產(chǎn)了某飛機(jī)進(jìn)氣道唇口鑄件，其320MPa，3>5%（A357，T6）。
4結(jié)論使用自行研制的這種適用于大型薄壁鋁合金鑄件生產(chǎn)的樹(shù)脂砂型專(zhuān)用低壓鑄造設(shè)備，生產(chǎn)的鑄件most重可達(dá)1.8t鑄件組織致密，力學(xué)性能、冶金質(zhì)量?jī)?yōu)越。整個(gè)充型過(guò)程由自行研制的軟件（使用PID +模糊控制算法）進(jìn)行控制。軟件與組合閥結(jié)合使用，得到了良好的壓力跟蹤性能。與合理的澆注系統(tǒng)配合，可以充分體現(xiàn)低壓鑄造法的優(yōu)點(diǎn)。鑄型輸運(yùn)臺(tái)車(chē)與低壓主體的分立式配套有效地解決了利用低壓鑄造技術(shù)生產(chǎn)超大型優(yōu)質(zhì)鑄件時(shí)存在的可操作性問(wèn)題。
