试论铸造工艺参数的确定

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库《铝合金铸件铸造技术》课程教案低压铸造参数确定制作人：张保林陕西工业职业技术学院低压铸造参数确定一、引言低压铸造的工艺规范包括升液、充型、增压、保压结晶、卸压、冷却、延时，以及铸型预热温度、浇注温度、铸型的涂料等。

二、升液压力和升液速率升液压力是指当金属液面上升到浇口，所需要的压力。

式中，p1——升液阶段所需压力（MPa ）； h1——金属液面至浇道的高度（cm)；ρ ——金属液密度（g/cm3 )；10200——单位换算系数（g/N)； K ——充型阻力因数，K=1~1.5（阻力小取下限，阻力大取上限）。

在升液过程中，升液高度将随着坩埚中金属液面下降而增加。

因此，所需的压力将相应增大。

金属液在升液管内的上升速度即为升液速度，升液应平稳，以有利于型腔内气体的排出，同时也可使金属液在进入浇口时不致产生喷溅。

随着压力增大，升液管中的液面升高。

因此，增压速度实际上反应了升液速度。

增压速度可用下式计算，即式中，v1——升液阶段的增压速度（MPa/s ）；p1——升液压力（MPa ）；t1——升液时间（s ）。

1020011K h p ρ=111t p v =一般情况下，为了有利于型腔中气体的排出，升液速度缓慢些为好。

对于铝合金，升液速度控制在5~15cm/s ，加压速度为1.27~1.75KPa/s 。

三、充型压力和充型速度充型压力是指使金属液充型上升到铸型顶部所需的压力。

式中，p2——充型压力（MPa ）；h2——金属液上升至铸件顶面的高度（cm)；同样，所需的充型压力随着坩埚中金属液面下降而增大。

充型速度取决于通入坩埚内气体压力增加的速度，可按下式计算：式中，v2——充型速度（MPa/s ）；p1、p2——分别为升液和充型压力（MPa ）；t2——充型时间（s ） 充型速度关系到金属液在型腔中的流动状态和温度分布，因而影响铸件的质量。

充型速度慢，金属液充填平稳，有利于型腔中气体的排除，铸件各种温差增大。

铸造生产工艺参数是指在进行铸造过程中需要控制和调整的一系列参数，以确保产品质量和生产效率。

以下是一些常见的铸造生产工艺参数：
1.浇注温度：指熔融金属或合金从炉中倒入铸型的温度。

合适的浇注温度能够保证流动性、
充填性和凝固性。

2.浇注速度：指铸液从浇口进入铸型的速度。

过高的浇注速度可能引起气孔、缩松等缺陷，
而过低的浇注速度可能导致充填不完全。

3.砂型湿度：指用于制备砂型的砂料中所含水分的含量。

适当的砂型湿度可以提高模型的
强度和表面光滑度。

4.压实压力：指用于压实砂型的压力大小。

正确的压实压力能够增加砂型的密实度和强度，
以提高铸件的表面质量和尺寸精度。

5.凝固时间：指从浇注到铸件完全凝固所需的时间。

准确控制凝固时间可以避免铸件缺陷，
如热裂纹和收缩缺陷。

6.浇注系统设计：包括浇口、冒口、喷杆等组成的铸造系统。

合理的浇注系统设计可以确
保铸液均匀充填铸型，并有助于减少气孔和杂质的产生。

7.砂芯制备参数：对于需要内部空腔的铸件，砂芯的制备是必要的。

砂芯制备参数包括砂
芯的湿度、压实力度和固化时间等。

8.热处理参数：针对某些合金铸件，热处理过程是必要的，如退火、淬火等。

热处理参数
包括温度、保温时间和冷却速率等。

这些参数在铸造生产中相互关联，需要根据具体铸件的形状、材料和工艺要求进行调整和控制，以保证最终产品的质量和性能。

电磁铸造时工艺参数的确定
电磁铸造时的主要工艺参数有电流频率、液柱高度、铸造温度和铸造速度。

液体区对外部干扰的稳定性随着电流频率的增大
而提高，液穴中金属的运动变得比较有秩序而又不太强烈，而且铸锭表面层晶粒的细化作用和铸锭截面组织的均匀程度更好。

但是，随电流频率增大，电能的消耗也增大，因此，实际采用的标准频率范围在500～10000 Hz之间，通常多采用2500 Hz。

液柱高度过低时，只要冷却强度、液柱高度和铸造速度略有偏差，就会使液体区边缘部分结晶，破坏铸锭形状或者使金属泄漏，工艺过程变得很不稳定。

而当液柱高度过高时，将增大电能消耗和冷却水的用量，也易使金属泄漏。

通常，液柱高度都控制在35～50 mm 的范围内。

铸造温度过低时，由于电磁场的搅动使液穴中熔体变冷，将促使体积结晶的发展，导致铸锭中心部位的力学性能比普通铸锭要稍低一些。

而且使形成纵向皱褶的倾向性增大。

提高铸造温度，将促使提高电磁铸锭截面上的致密度、强度和塑性。

但铸造温度过高，
又使铸锭形成热裂纹的倾向性增大，并使力学性能有某些降低。

通常，铸造温度控制在比普通铸造高10～20℃的范围内即可。

铸造速度对铸锭裂纹及组织的影响，与普通铸造的规律相同。

但电磁铸造时，提高铸造速度，可使铸锭成形的稳定性增加。

根据国外的资料报道，最适宜的铸造速度通常比普通铸造速度高l0%～20%。

根据国内的实践，对某些合金规格的铸锭，保证不致发生裂纹的实际铸造速度可比普通铸造速度提高50%～60%。

铸造工艺参数包括：1.铸件尺寸公差2.要求的机械加工余量3.线收缩率4.起模斜度5.最小铸出孔、槽尺寸6.芯头和芯座1．什么是铸件尺寸公差？铸件尺寸公差是铸件尺寸允许的变动量。

铸件尺寸公差用“CT+数字”表示，后面的数字表示公差等级，公差等级从1级到16级，CT后面数字的数值越大，公差等级越低、铸件的精度越低，铸件尺寸公差范围越大。

单件、小批生产的铸造公差等级低于成批大量生产；砂型铸造的公差等级低于特种铸造的公差等级；铸钢、铸铁件的公差等级低于非铁金属件；同一尺寸公差等级，铸件的基本尺寸越大，公差值也越大。

粘土砂手工造型，铸铁、铸钢件的尺寸公差等级。

单件、小批生产时为CT13～CT15级，大批量生产时为CT11～CT14级。

2．要求的机械加工余量（RMA）在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对金属表面的影响，并使之达到所要求的表面质量和尺寸精度而留出的金属余量。

要求的机械加工余量（RMA）共分10级：A、B、C、D、E、F、G、H、J和K级，从A级到K级加工余量值依次增大。

同一铸件所有需机械加工的表面只规定一个要求的机械加工余量值，根据零件最大轮廓尺寸选定。

机械加工余量比较：砂型铸造的机械加工余量大于特种铸造；手工造型的机械加工余量大于机器造型，铸钢的机械加工余量大于铸铁、铜合金及非铁金属；机械加工余量一般选取：砂型铸造时：铸钢件选G～K级、铸铁件选F～H 级；机器造型时：铸钢件选F～H级、铸铁件选E～G级；同一机械加工余量等级下，零件的轮廓尺寸越大，余量值也越大。

3．铸件线收缩率铸件的线收缩率用表示。

ε=（L0-L1）/L0×100%L0和L1分别是同一尺寸在模样和铸件上的长度。

铸件的线收缩率取决于：合金种类、铸型种类、铸件结构和尺寸、生产批量等因素。

灰铸铁件的线收缩为：0.7%～1.0%。

球墨铸铁件的线收缩为：0.5%～1.0%。

铸钢件的线收缩为：1.3%～2.0%。

收缩受阻时取较小值。

压铸过程原理及压铸工艺参数确定压铸是将熔融的金属注入到铸模中并进行压力加固，使其凝固形成一种金属铸件的工艺过程。

压铸是金属铸造中最常用的一种方法，广泛应用于汽车制造、航空航天、电子电器等工业领域。

下面将详细介绍压铸过程的原理以及压铸工艺参数的确定。

1.压铸模具的设计与制造：压铸模具是压铸过程中至关重要的一环。

它根据铸件的形状和要求，设计并制造出铸型腔、浇注系统、引手等组成部分。

通过压铸模具，可以将熔融金属注入到铸型腔中，形成铸件的形状。

2.熔炼和注射金属：在压铸过程中，首先需要将金属材料熔化，然后通过注射机将熔融金属注入到铸型腔中。

注射机通常由一个熔融金属锅和一个压力室组成。

3.压力加固：当熔融金属注入到铸型腔中后，需要施加一定的压力进行加固。

通过施加压力，可以使熔融金属充分填充铸型腔，并确保金属凝固成一体的铸件。

4.压铸过程：压铸过程是由注射、封着、冷却、开露和脱模等步骤组成的。

在注射阶段，熔融金属被注射机注入铸型腔中。

在封着阶段，注射机的活塞会施加压力，确保金属填充完全，并避免金属的逆流。

在冷却阶段，熔融金属开始凝固。

在开露阶段，模具中的冷却液被排出，并准备下一次注射。

在脱模阶段，铸件从模具中取出。

压铸工艺参数确定：1.注射速度：注射速度是指熔融金属注入铸型腔的速度。

注射速度过快可能导致金属的冲击和气泡产生，而注射速度过慢则会延长制造周期。

注射速度的选择应该根据铸件的形状、厚度和尺寸来确定。

2.注射压力：注射压力是指压铸过程中施加在熔融金属上的压力。

注射压力的选择应该保证金属充分填充铸型腔，并防止金属气泡和缺陷的产生。

3.注射温度：注射温度是指熔融金属注入铸型腔时的温度。

注射温度的选择应该保证熔融金属的流动性，在填充铸型腔的同时尽量减少金属的气泡和缩孔。

4.压力时间：压力时间是指施加在熔融金属上的压力的持续时间。

压力时间的选择应该保证金属充分填充铸型腔，并确保金属在凝固过程中不产生缩孔和缺陷。

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