鋁合金件金屬型鑄造工藝及設(shè)備

1．概述?鋁合金件金屬型鑄造方法由于其生產(chǎn)率高、勞動(dòng)環(huán)境清潔、鑄件表面光潔和內(nèi)部組織致密等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。尤其是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)部件，日、美、英、德和意等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家很多采用金屬型重力澆注方法生產(chǎn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)鋁缸體、鋁缸蓋和鋁活塞。近幾年，我國(guó)許多廠家也引進(jìn)先進(jìn)金屬型設(shè)備或自制設(shè)備生產(chǎn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋、進(jìn)氣管和活塞等鋁鑄件。金屬型鑄鋁技術(shù)也廣泛應(yīng)用于航空、航天、高壓電器、電力機(jī)械以及儀器儀表等行業(yè)。鋁合金件金屬型鑄造與其他一些鑄造方法（壓鑄、低壓鑄造和砂型鑄造等）相比主要具有如下幾方面的優(yōu)勢(shì)：?1）幾何尺寸和金相組織等綜合質(zhì)量好。???2）較低壓及高壓鑄造工藝靈活，可生產(chǎn)較復(fù)雜鑄件。???3）更有利于大批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化和簡(jiǎn)化維修；在同等生產(chǎn)規(guī)模下，與高、低壓鑄造相比，鑄造設(shè)備和金屬型等工裝的一次性投資更低。?2．鋁合金件金屬型鑄造工藝技術(shù)?（1）鋁合金件金屬型鑄造工藝設(shè)計(jì)?金屬型鑄造工藝設(shè)計(jì)關(guān)鍵是鑄件澆注位置的確定、澆冒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和模具工作溫度的控制和調(diào)節(jié)。?l）鑄件澆注位置。它直接關(guān)系到金屬型型芯和分型面的數(shù)量、金屬液導(dǎo)入位置、排氣的通暢程度以及金屬型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等，從而決定金屬型加工和操作的難易程度以及鑄件冷卻溫度分布，進(jìn)而影響鑄件的生產(chǎn)效率，尺寸精度等內(nèi)、外質(zhì)量。因此，鑄件澆注位置是鑄造工藝設(shè)計(jì)首先考慮的重要環(huán)節(jié)。?2）澆冒系統(tǒng)。鑄件澆冒系統(tǒng)設(shè)計(jì)決定鑄件內(nèi)、外質(zhì)量。澆冒系統(tǒng)應(yīng)具有撇渣、排氣和補(bǔ)縮功能，同時(shí)應(yīng)保證鑄件合理的凝固、冷卻溫度場(chǎng)。正確、合理的澆冒系統(tǒng)除憑經(jīng)驗(yàn)估算外，附算機(jī)數(shù)值模擬可直觀地預(yù)測(cè)鑄件凝固過(guò)程溫度場(chǎng)，顯示鑄件可能產(chǎn)生縮松（孔）的危險(xiǎn)部位，從而指導(dǎo)工藝設(shè)計(jì)，并通過(guò)調(diào)整澆冒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和尺寸、金屬型結(jié)構(gòu)、控制冷卻速度或調(diào)整涂料層厚度等手段調(diào)節(jié)溫度場(chǎng)、消除鑄造缺陷，如采用底注式澆注的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)鋁缸蓋的毛坯，盡管采取在上部設(shè)置幾乎超過(guò)鑄件重量的大冒口和底部強(qiáng)制通水冷卻的工藝措施也難以調(diào)整合理的順序凝固的溫度場(chǎng)，難以消除底部?jī)?nèi)澆口周?chē)^(guò)熱而造成的縮松缺陷。某廠引進(jìn)法國(guó)Sifa公司鋁合金金屬型鑄造機(jī)正是采用這種澆冒系統(tǒng)，生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定。百分之百的缸蓋需浸滲，對(duì)于縮松嚴(yán)重的缸蓋即使浸滲也滿足不了耐壓要求；而從冒口直接注入鋁液，鋁液經(jīng)過(guò)陶瓷過(guò)濾器凈化后進(jìn)人型腔，保證了鑄件合理的冷卻梯度，即自下而上的順序凝固方式，消除了縮松缺陷，缸蓋成品率顯著提高。英國(guó)Foseco公司曾對(duì)兩種澆注方法做過(guò)詳細(xì)的研究和對(duì)比試驗(yàn)工件，并稱后者為DYPUR法。該法使型簡(jiǎn)化、緊湊，節(jié)省鋁液，鑄件成品率高。采用該法即使由于鋁液有較高落差造成的少量夾雜缺陷，對(duì)鑄件的力學(xué)性能和氣密性影響也不大。當(dāng)然，澆冒系統(tǒng)的開(kāi)設(shè)位置、結(jié)構(gòu)和尺寸大小除考慮鑄件凝固溫度場(chǎng)外，還需兼顧型復(fù)雜程度，金屬液充型是否平穩(wěn)，是否具有撇渣和排氣等功能。