鑄造技術大型薄壁鋁合金鑄件樹脂砂型低壓鑄造設備的研究柴艷，作用下按設定工藝自下而上充型，并在壓力下凝固成形。該設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、加壓順序和加壓時間等工藝參數均由自行研制的控制軟件精確控制。利用該設備，鑄件單件澆注重量1.8L與傳統的重力鑄造相比，低壓鑄造生產的鑄件易荻得良好的冶金質量，組織致密，抗拉強度和延伸率高。用該設備生產的A357鑄件，其本體切取試樣> 320MPa，於5%，針孔度級別低。目前國內已有幾家單位采用這種設備和工藝，生產出了優質大型薄壁鋁合金鑄件。

　　1：A文章編號：1000收穡日期：2004低壓鑄造生產的鑄件具有致密度高、易于消除縮松、針孔度等級低、晶粒細小、力學性能好等優點，適合生產可靠性要求高的重要構件11~41.由于受硬件條件和過程控制等問題的限制，低壓鑄造設備一般只能生產幾百公斤以下的鑄件。對某些大尺寸、重量11以上，壁厚10mm左右鑄件，鑄件冶金質量很難控制。

　　因此，需要研制一種用于生產大型復雜鋁合金鑄件的專用設備，克服常規低壓鑄造設備的不足，實現大重量鑄型的輸運。另一方面，低壓鑄造成形大型鑄件的過程中，熔體的流程長，落差大，精確的液面加壓控制對鑄件質量尤其重要。

　　1設備的研制研制的低壓鑄造設備主要包括6個部分：設備主體、鑄型輸運臺車、氣控系統、電控系統、保溫爐和液壓系統。

　　鑄型輸運臺車和設備主體如所示。鑄型輸運臺車在液壓系統驅動下可以前后運動，自動升降，most大輸運重量可達60t.設備主體主要包括壓力容器和鎖緊環，液壓系統驅動鎖緊環密封壓力容器，保溫爐置于壓力容器內。熔體準備就緒，并鎖緊中隔板、放入升液管后，鑄型輸運臺即向上抬升，向前運動，到達極限位置后，輸運臺下降，鑄型與中隔板密封，使澆口與升液些參數可以被保存和讀取。過程監控界面提供了一些動作按扭，操作者只要按下這些按扭即可控制整個澆注過程，如打開進氣閥和排氣閥，鎖緊中隔板和開始/停止充型過程等。界面上還可以顯示設定壓力值，壓力傳感器測得的實際壓力值，各個閥的工作狀態和壓力跟蹤曲線。如果需要測量鑄件某一位置的溫度場，充型前在該位置放置熱電偶，界面還可以顯示溫度時間曲線。

　　進入鑄型，充型和凝固就共存，因此，無論是在充型過程中還是在保壓過程中，保持暢通的補縮通道至關重要。另一方面，充型過程中的壓力波動很容易造成分散性縮松。和分別為兩種不同狀態下的壓力跟蹤曲線。顯然，與相比，對應于壓力跟蹤曲線的鑄件會得到更好的冶金質量。

　　由于砂型低壓鑄造中鑄型和升液管的密封比較困難，因此氣體泄漏導致的壓力波動是不可避免的。除了快速響應的組合閥，高效的控制算法在低壓鑄造中也非常重要。

　　組合閥由數字量控制，也叫數字閥。數字閥的響應和調節速度比氣動薄膜閥等調節機構都要快。其兩種不同狀態之間的切換時間僅有80m/s，因此低壓鑄造系統具有更好的跟蹤精度。熔體平穩地充入鑄型，有效地抑制液面的波動。

　　低壓鑄造設備的所有動作都由一套自行研制的計算機軟件控制。控制軟件使用Windows平臺，采用Delphi編寫。和分別為控制軟件的參數設置界面和過程監控界面。參數設置界面提供了鑄造過程需要的各種信息，包括工藝參數、觸點使用信息、PID參數9溫度場信li工作信息和跟蹤特性參！數h所有這低壓鑄造充型過程分為五個階段：升液、充型、加-曰電控系統驅動氣控系統完成低壓鑄造充型過程。

　　氣控系統采用了自行研制的組合閥，如所示，該系統由8個電磁閥、8個手動閥和8個節流閥組成。因此，該系統可以提供256種不同的狀態，對應256種不同的充型速率，足以完成一般的調節過程。根據具體情況，如果需要的精度更高，或控制量更大，可增加通道，則系統可提供更多的流量。

　　線性充型過程的壓力跟蹤曲線時充型過程有波動的壓力跟蹤曲線3低壓鑄造工藝由于熔體經升液管由鑄型底部充型，凝固過程中的補縮也經過升液管完成，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，那么補縮通道就會阻塞，引起縮松缺陷。所示是典型的低壓澆注系統。大型構件的低壓生產中，這種澆注系統與冷鐵配合，可使凝固過程中的補縮通道保持暢通，實現通過升液管的補縮，提高鑄件低壓鑄造的典型澆注系統的冶金質量。

　　充型速度對鑄件質量影響較大。一般情況下，充型速度取30~70mm/s.當鑄件的平均壁厚<8mm時，充型速度取40 ~50mm/s.當鑄件的壁厚〉10mm時，充型速度取30~40mm/s.必須指出一點，充型速度太快，易使鑄件產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略低，這樣也有利于提高鑄件性能。

　　國內已有幾家鑄造廠采用這種設備生產大型重要構件，這些構件都需接受嚴格的檢測，如100%X射線探傷、熒光檢測和高壓滲漏試驗等。此外，這種設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程。

　　低壓鑄造時，凝固過程在壓力場的作用下進行，可提高合金液的流動性，使鑄件得到充分的補縮，從而提高了鑄件的致密度；另外，一次枝晶和二次枝晶會因壓力的作用而破碎，作為外來晶核促進異質生核，進而發揮細化組織的作用，這樣有效提高鑄件的強度和延伸率。

　　利用這種設備生產了某飛機進氣道唇口鑄件，其320MPa，3>5%（A357，T6）。

　　4結論使用自行研制的這種適用于大型薄壁鋁合金鑄件生產的樹脂砂型專用低壓鑄造設備，生產的鑄件most重可達1.8t鑄件組織致密，力學性能、冶金質量優越。整個充型過程由自行研制的軟件（使用PID +模糊控制算法）進行控制。軟件與組合閥結合使用，得到了良好的壓力跟蹤性能。與合理的澆注系統配合，可以充分體現低壓鑄造法的優點。鑄型輸運臺車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生產超大型優質鑄件時存在的可操作性問題。