铝合金筒体铸件的低压铸造工艺优化研究

2019-03-18刘鑫汉

广西农业机械化 2019年6期

刘鑫汉

（中信戴卡股份有限公司河北秦皇岛 066000）

1 引言

低压铸造是指将用于铸造铸件的液态金属利用气压的作用压入铸件的模型中，待金属冷却后直接形成所要的铸件的方式。铝合金中应用广泛的型号是ZL101l型，但是这种铝合金在进行低压铸造时经常出现裂纹、损伤等现象，导致铸件中存在缺陷。因此，改进低压铸造的工艺，使其适应ZL101l型铝合金的特性是很有必要的。

2 工艺流程

为了测试ZL101l型铝合金在低压铸造工艺下存在的问题，我们使用ZL101l型铝合金，使用低压铸造的工艺进行铝合金筒体的铸造。筒体的直径、高度等相关数据均参照标准的数据。铸件的冷却由铸件的自身散热完成。液态铝合金的浇灌通道设置在筒体的中心位置，液态金属的浇灌顺序则是由下至上，采用这种浇灌方式，可保证筒口与筒底先凝固，而筒体的中部最后凝固，有助于增强铸件的强度。在铸件模型容易冷却的部位设置冷却涂料，冷却涂料可以有效防止因金属冷却造成的快速收缩现象。

对于采用低压铸造的铝合金铸件来说，液态金属在冷却时将气体顺利排出筒体是保证铸件合格率的关键。铝合金筒体铸件的表面积较小，排气能力较差，为了保证铸件冷却过程中能够顺利排气，在铸件模型的表面设置了一些排气槽，以使铸件内的气体能够快速排出，保证铸件的质量。

在进行低压铸造时，铸件的温度是决定铸件质量和使用寿命的重要指标。如果铸件模型在冷却时的温度过低，就会产生裂纹等现象，导致铸件变脆，机械强度下降；如果温度过高，则表面会产生横纹，使铸件在使用时与其他部位的摩擦力增加，加速铸件的磨损，降低铸件的使用寿命。

一般来说，合金类铸件的模具温度应控制在230℃左右为宜。除了模具温度外，浇注温度也是需要控制的另一个重要指标。浇注温度受合金的种类、铸件的形状、铸件的大小等因素影响，如果浇筑温度过低，液态金属在铸件模型内的流动不足，影响铸件的冷却，导致铸件出现质量分布不均匀，影响铸件的质量。因此对于低压铸造来说，浇注温度是需要控制的关键。浇注温度一般与金属的熔点正相关，铝合金筒体的浇注温度一般控制在670℃。

开始浇注前，需要在筒体铸件模型的内部涂刷特定的防冲击涂料，这种涂料可减缓液态金属进入铸件模型时对铸件模型产生的冲击，使浇筑过程能够平稳进行，避免因液态金属与铸件模型内壁产生摩擦或冲击而影响液态金属在模型内的分布。升液管应选择陶瓷升液管，倘若受条件限制，也可选择铸铁升液管。模具应使用液态铝加热，在加热之前，应先将模具用甲烷火焰预热一段时间。

3 铸件缺陷的原因和预防措施

3.1 裂纹

裂纹是铸件制作初期在底部出现的细小裂纹，裂纹的形成与液态金属的温度和保压时间有关，若浇筑时液态金属温度过高或保压时间过短，就会在冷却完毕后产生裂纹。铝合金筒体的浇注温度应控制在670℃左右，保压时间至少为70小时。

3.2 开口缺陷

开口缺陷主要由模具温度低、浇注温度低和气体加压压力过低造成，开口缺陷通常出现在铸件模具的开口处会对铸件与其他部件的衔接造成影响。此外，加压过程中液态铝的气体含量过高，也会在冷却后期产生开口缺陷。对于开口缺陷的控制，首先是保证铸造过程中的温度，其次是注意对模具的排气，在熔炼液态铝时，应注意对液态铝熔炼过程中的精炼和扔渣操作的控制，保证所熔炼的液态铝的纯度。

3.3 凸筋拉伤

凸筋拉伤或偏离是铝合金铸件在进行开模操作时容易出现的一种缺陷，凸筋拉伤或偏离会直接导致铸件报废。一般来说，产生这种现象的原因是在开模时模具左右两侧受力不均匀，改变铸件的形态，造成凸筋拉伤。在进行开模操作时，首先应将模型倾斜放置，其次在模具的左右两端安置规格相同的垫块，最后在打开模具时要注意模具两侧同时受力，避免模具因受力不均匀产生凸筋拉伤的现象。