低压、差压与真空铸造

轻合金高压、低压、挤压、差压、半固态等铸造工艺与装备研发生产方案一、背景随着制造业的飞速发展，轻合金材料在汽车、航空、电子等领域的应用越来越广泛。

其中，轻合金高压、低压、挤压、差压、半固态等铸造工艺与装备对于生产高质量、高性能的轻合金产品至关重要。

然而，当前国内轻合金铸造工艺与装备在某些方面仍存在一定的短板，亟待升级和优化。

因此，本方案旨在从产业结构改革的角度，探讨轻合金铸造工艺与装备的研发生产方案，以期提升我国轻合金产业的竞争力。

二、工作原理1.高压铸造：通过高压注射将液态轻合金注入模具中，冷却后开模取出铸件。

此方法适用于生产复杂形状、高精度要求的轻合金产品。

2.低压铸造：在低压下将液态轻合金注入模具中，模具保持在一定温度下，待合金冷却凝固后开模取出铸件。

此方法适用于生产中等复杂度的轻合金产品。

3.挤压铸造：将液态轻合金注入模具中，通过施加压力将合金压入模具的各个角落，冷却后开模取出铸件。

此方法可生产高强度、高密度的轻合金产品。

4.差压铸造：通过控制模具内外的压力差，使液态轻合金在重力和压力的作用下填充模具，冷却后开模取出铸件。

此方法可适用于生产具有复杂几何形状的轻合金产品。

5.半固态铸造：将液态轻合金进行部分凝固，形成半固态浆料，然后注入模具中，进一步冷却后开模取出铸件。

此方法生产的铸件具有更好的尺寸精度和表面质量。

三、实施计划步骤1.市场调研与需求分析：深入了解国内外轻合金铸造工艺与装备的市场需求和发展趋势，明确研发目标和方向。

2.技术研究与开发：组织技术团队进行高压、低压、挤压、差压、半固态等铸造工艺与装备的关键技术研究和开发。

3.设备选型与采购：根据研发需要，选购合适的设备，确保设备的性能和质量达到预期要求。

4.工艺试验与优化：进行不同工艺的试验，找出最佳工艺参数，优化工艺流程，提高生产效率和产品质量。

5.产业转化与推广：将研发成果转化为实际生产力，推广至企业应用，促进轻合金产业的升级和转型。

低压铸造旋压铸造重力铸造锻造低压铸造、旋压铸造、重力铸造和锻造都是常见的金属制造工艺，它们在不同的应用领域中都发挥着重要作用。

这些工艺各自具有独特的特点和适用范围，下面我将逐一介绍它们。

1. 低压铸造低压铸造是一种常用于生产复杂形状铸件的工艺。

它主要适用于铝合金和镁合金的铸造，以及一些特殊合金的铸造。

低压铸造的工艺步骤如下：① 将液态金属注入预先加热的金属杯中。

② 通过施加气压或真空来填充金属杯，使金属在整个铸件中均匀分布。

③ 通过冷却和固化，形成所需的铸件。

优点：- 可以生产极为复杂的结构，包括内部空腔和细小的细节。

- 金属的密度和强度较高，具有更好的力学性能。

- 成本较高，需要先制作铸模和压铸设备。

- 生产周期较长。

2. 旋压铸造旋压铸造是一种常用于生产以圆柱形为主的零部件的工艺。

它主要适用于铸造铝合金和锌合金的零部件。

旋压铸造的工艺步骤如下：① 将金属材料预先加热到液态状态。

② 通过将液态金属注入旋转模具中，并实施高速旋转，使金属在模具中均匀分布。

③ 通过模具内部的冷却系统，使液态金属快速冷却，并形成所需的铸件。

优点：- 可以生产出形状精确、表面光滑的零部件。

- 生产效率高，适用于大批量生产。

缺点：- 只适用于制造以圆柱形为主的零部件，对于其他形状的零部件则不适3. 重力铸造重力铸造是一种常用的铸造工艺，广泛适用于各种金属材料的制造。

重力铸造的工艺步骤如下：① 将金属材料加热到液态状态。

② 将液态金属倒入铸型中，自然地通过重力充填整个铸型。

③ 等待金属冷却和固化，最终形成所需的铸件。

优点：- 工艺简单，设备成本低。

- 适用于各种金属材料和形状的铸件。

- 制造周期短。

缺点：- 难以生产复杂形状和细小细节的铸件。

4. 锻造锻造是一种通过将金属加热至可塑性状态，然后施加压力来改变其形状的工艺。

它是一种常用于生产高强度和耐磨性零部件的工艺。

锻造的工艺步骤如下：① 将金属加热到较高温度，使其达到可塑性状态。

铸件加工工艺流程特种铸造工艺特种铸造工艺有离心铸造，低压铸造，差压铸造，增压铸造，石膏型铸造，陶瓷型铸造等方式。

压力铸造压力铸造是指金属液在其他外力（不含重力）的作用下注入铸型的工艺。

广义的压力铸造包括压铸机的压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等；窄义的压力铸造专指压铸机的金属型压力铸造，简称压铸。

这几种铸造工艺是目前有色金属铸造中最常用的、也是相对价格最低的。

金属型铸造金属型铸造是用金属（耐热合金钢，球墨铸铁，耐热铸铁等）制作的铸造用中空铸型模具的现代工艺。

金属型既可采用重力铸造，也可采用压力铸造。

金属型的铸型模具能反复多次使用，每浇注一次金属液，就获得一次铸件，寿命很长，生产效率很高。

金属型的铸件不但尺寸精度好，表面光洁，而且在浇注相同金属液的情况下，其铸件强度要比砂型的更高，更不容易损坏。

因此，在大批量生产有色金属的中、小铸件时，只要铸件材料的熔点不过高，一般都优先选用金属型铸造。

但是，金属型铸造也有一些不足之处：因为耐热合金钢和在它上面做出中空型腔的加工都比较昂贵，所以金属型的模具费用不菲，不过总体和压铸模具费用比起来则便宜多了。

对小批量生产而言，分摊到每件产品上的模具费用明显过高，一般不易接受。

又因为金属型的模具受模具材料尺寸和型腔加工设备、铸造设备能力的限制，所以对特别大的铸件也显得无能为力。

因而在小批量及大件生产中，很少使用金属型铸造。

此外，金属型模具虽然采用了耐热合金钢，但耐热能力仍有限，一般多用于铝合金、锌合金、镁合金的铸造，在铜合金铸造中已较少应用，而用于黑色金属铸造就更少了。

压铸压铸是在压铸机上进行的金属型压力铸造，是目前生产效率最高的铸造工艺。

压铸机分为热室压铸机和冷室压铸机两类。

热室压铸机自动化程度高，材料损耗少，生产效率比冷室压铸机更高，但受机件耐热能力的制约，目前还只能用于锌合金、镁合金等低熔点材料的铸件生产。

当今广泛使用的铝合金压铸件，由于熔点较高，只能在冷室压铸机上生产。

轻合金高压、低压、挤压、差压、半固态等铸造工艺与装备研发生产方案一、背景随着制造业的飞速发展，轻合金材料在汽车、航空航天、电子通信等领域的应用越来越广泛。

其中，高压、低压、挤压、差压和半固态等铸造工艺在轻合金制造中扮演着关键角色。

然而，当前市场上，工艺与装备的结合尚存在诸多不足，急需升级与改进。

本方案旨在提供一种全面、先进的轻合金铸造工艺与装备研发生产方案。

二、工作原理1.高压铸造：通过高压注射器将液态轻合金注入模具，冷却后获得所需形状的铸件。

此方法适用于生产大型、结构复杂的轻合金部件。

2.低压铸造：在低压下将液态轻合金注入模具，使其缓慢冷却凝固。

此方法适用于生产中小型、对细节要求高的轻合金部件。

3.挤压铸造：将液态轻合金注入模具，通过外部压力将金属填充到模具的细微部分，冷却后获得精确形状的铸件。

此方法适用于生产需要高精度、高强度的小型轻合金部件。

4.差压铸造：利用外部气压或真空度与模具内部气压的差异，将液态轻合金吸入模具，冷却后获得铸件。

此方法适用于生产大型、结构复杂的轻合金部件，能够减少气孔等缺陷。

5.半固态铸造：将轻合金在凝固点附近进行搅拌，使其处于半固态状态，然后注入模具。

此方法适用于生产具有特殊性能要求的大型轻合金部件，如飞机起落架等。

三、实施计划步骤1.市场调研与需求分析：深入了解各行业对轻合金铸造工艺与装备的需求，为研发提供方向。

2.技术研究与开发：结合现代制造技术，对高压、低压、挤压、差压、半固态等铸造工艺与装备进行深入研究，开发具有自主知识产权的技术。

3.工艺优化与实验验证：根据市场需求和技术研究结果，对各种工艺进行优化调整，并通过实验验证其有效性。

4.装备设计与制造：根据优化后的工艺需求，设计相应的铸造装备，确保其高效、稳定和安全。

5.市场推广与应用：将研发成功的工艺与装备推向市场，提供技术支持和售后服务，确保客户能够充分利用其价值。

四、适用范围本方案适用于汽车、航空航天、电子通信等行业的轻合金铸造工厂，为其提供全面、先进的铸造工艺与装备解决方案。

真空铸造原理真空铸造是一种新型的铸造方法，它采用真空环境下对金属材料进行铸造，可以极大地提高铸件的质量和性能，被广泛应用于航空、航天、船舶、能源等重要领域。

下面将详细介绍真空铸造的原理。

真空铸造的原理是基于真空环境下的铸造过程，真空环境指的是高度真空或低压环境，一般是在1×10^-2 Pa以下的真空条件下进行。

真空环境下可以有效地防止气体对金属的氧化、氢化和污染，维护了铸件在铸造过程中的纯度和成分的稳定性。

真空环境还可以有效地消除气孔、夹杂、缩孔等缺陷。

真空铸造的原理还与金属熔化与凝固的过程有关。

具体来说，金属在加热到一定温度后，最终会处于液态状态，然后在注入模具后逐渐冷却凝固。

在真空环境下，除了防止氧化和污染等问题外，还可以通过加热、保温和搅拌等方式来调控金属的温度、流动性和成分的均匀性，从而得到更加均匀、细致和致密的铸件。

真空环境下还可以使用高纯度和特殊合金等材料，以满足特定的要求。

真空铸造的原理还涉及到模具的设计和制备。

由于铸件在加热和冷却的过程中会产生热应力和变形等问题，因此需要在模具结构和材料的选择上进行合理的设计。

一般来说，模具的加工精度和质量对铸件的成型和质量都有着重要的影响。

特别是在真空环境下，模具表面容易产生氧化和腐蚀等现象，需要选择合适的材料来抵抗这些破坏。

真空铸造的原理还涉及到铸造的控制和优化。

在铸造过程中，需要对温度、压力、流量、速度等参数进行实时监控和控制，以保证铸件的成形质量和稳定性。

还需要进行流体力学模拟和数值分析等方法，来优化铸造参数，提高铸件的性能和可靠性。

真空铸造是一种基于真空环境下的铸造方法，具有纯净、均匀、致密等优点。

其原理涉及到真空环境、金属熔化与凝固、模具设计和制备以及铸造的控制和优化等多个方面，需要进行综合分析和优化。

随着技术的不断进步和应用的扩展，真空铸造将在众多领域发挥越来越重要的作用。

除了上述介绍的主要原理外，真空铸造还涉及到许多相关的技术和工艺。

差压铸造的发展及应用差压铸造是一种先进的铸造方法，通过控制熔融金属的差压来实现铸件的快速充型和凝固，具有高效、高质和节能的特点。

差压铸造技术已在航空、航天、汽车、电力等行业中得到广泛应用，并取得了重要的经济和社会效益。

差压铸造的发展历程可以追溯到20世纪80年代末90年代初，当时以欧美国家为代表的发达国家开始研究和应用这一新的铸造技术。

在国内，差压铸造的研究和应用起步较晚，主要集中在21世纪初。

随着研究力量的逐渐增强和技术的不断突破，差压铸造技术得到了快速发展，并在多个领域得到了广泛应用。

差压铸造技术主要包括低压铸造和真空铸造两种形式。

低压铸造是通过在铸造模具上施加一定的气压，使熔融金属充满模腔，并在凝固过程中保持一定的差压，以实现快速充型和凝固。

低压铸造不仅可铸造大型复杂铸件，还能够提高铸件的组织致密度和力学性能，减少缩松、气孔等缺陷。

真空铸造是在真空条件下进行铸造，通过控制熔融金属和模具之间的差压来充型和凝固。

真空铸造可以有效消除气体和杂质对铸件的影响，保证铸件的高质量和高精度。

差压铸造技术在航空航天领域得到了广泛应用。

航空发动机叶片是高温高压环境下工作的重要部件，其制造对材料和工艺的要求非常高。

差压铸造技术可以减少铸件的缺陷和残余应力，提高铸件的合金密度和力学性能，提高铸件的耐久性和可靠性，适应了航空发动机对高性能材料的需求。

在汽车制造领域，差压铸造技术可以用于制造发动机缸体、汽缸盖等关键零部件。

差压铸造不仅可以提高铸件的强度和刚度，还可以提高铸件的密封性和耐磨性，减少铸件的重量和材料使用量，提高汽车的燃油经济性和环境友好性。

电力行业对高性能铸件的需求越来越高，差压铸造技术的应用在电力行业中具有巨大的潜力。

差压铸造技术可以生产高压电缆终端头、高压真空断路器外壳等关键零部件，提高电力设备的性能和可靠性，提高电力系统的运行效率和安全性。

此外，差压铸造技术还可以应用于船舶制造、石油化工、轨道交通等领域。

真空铸造的种类真空铸造是使用通风铸模的工艺。

熔化的金属依靠空气压力流入铸模，然后清除空气，形成真空。

这种铸造方法主要用于具有精巧细节的小零件或珠宝。

真空造模是一种物理造模法，它将真空技术与砂模铸造结合，靠塑料薄膜将砂模的模穴面和背面密封起来，借助真空泵抽气产生负压，造成砂模内、外压差使模砂紧固成型，经安放砂心、合模、浇铸，等待铸件凝固后，解除负压或停止抽气，模砂便随之溃散而获得铸件。

根据目前所应用的领域主要可分为真空密封造模(V法)和实型真空铸造(FV法)。

常州华东真空设备有限公司是一个集工贸，科研于一体的专业性生产企业，从九十年代开始，全面引进国外先进技术，专业生产各种系列真空泵，真空机组及应用设备。

该公司是一个拥有多项自主知识产权的企业，现独家生产的MH-2系列高真空节能泵，它使用的动力是老式泵的一半，其产品具有磨损小，精度高，维修少，真空度高等优点，该产品填补了我国在真空领域的空白，经全国几百家用户使用后，一致公认完全能替代国内老式机械泵及国外进口泵，是国内目前更新换代的新产品，产品覆盖全国各地，并销往东南亚地区。

下面由华东真空设备来介绍下真空浇铸的种类。

真空浇铸大致可区分为真空吸铸、真空低压铸造、真空差压铸造三种：1、真空吸铸将铸模置于密闭的容器内，抽出铸模内空气，使铸模内造成一定的负压，导致金属液吸入模穴。

当铸件的内浇道凝固后，去除负压，令竖浇道内未凝固的金属液流回熔池中。

其优点是提高了合金液的充型能力，吸铸铸件的最小壁厚可达O．2mm，同时铸件面积300mm2，同时减少气孔、夹渣等缺陷。

适用于生产薄而精细的小型精密铸件，铸钢(含不锈钢)件尤宜。

其优点为：(1)真空吸铸有利于铸模中气体的排除，抑制乱流及卷气的产生，克服了低压铸造和差压铸造的弊端，使金属液的充型能力明显提高。

(2)由于真空吸铸时，充型能力的提高，金属液的浇铸温度可以比重力浇铸时低20～30℃。

(3)可浇铸壁厚相差大、薄壁、质量要求高的铸件。

低压铸造优缺点及应用低压铸造是一种常用的铸造工艺，其原理是在真空或气氛保护下，通过施加低压将熔融金属迅速充满型腔，形成所需铸件。

低压铸造相对于其他铸造工艺具有以下优点和应用：1. 优点：1.1 铸件质量高：低压铸造过程中，铸件形成快速且均匀，熔融金属在型腔内受到较小的影响力，可得到良好的流动性和凝固性，从而提高铸件的致密性、内部结晶组织的均匀性和密实度，减少缺陷率，提高机械性能。

1.2 冷却速度快：低压铸造的压力作用下，熔融金属迅速充满模腔并凝固，减少了冷却时间，使铸件的结晶组织细化，提高了铸件的强度和硬度。

1.3 增加铸件尺寸精度：低压铸造中，金属液在型腔中被迅速充填，能够精确地复制模具表面，并且通过控制铸造温度和液态金属的冷却速度，可以控制铸件尺寸精度和形状。

1.4 减少表面缺陷：低压铸造过程中，通过真空或气氛保护，能够减少气体残留和氧化反应，降低气泡和气孔的生成，减少铸件内部和外表面的缺陷。

2. 缺点：2.1 设备和工艺要求较高：低压铸造需要专用的低压铸造设备和模具，并且需要较高的真空度或气氛条件，增加了设备和工艺成本。

2.2 工艺周期长：低压铸造涉及各个工序的协调，如熔炼、充填、冷却等，时间较长，加工周期较长。

2.3 不适合大批量生产：由于低压铸造设备和工艺周期较长，不适合大批量、大规模的生产，适合小批量或中小型铸件的生产。

3. 应用：低压铸造具有高质量、高精度的优点，在航空、汽车、电子、能源等领域有广泛应用。

3.1 航空领域：航空发动机叶片、涡轮盘、航空航天零部件等，需要具备高温、高强度、高耐磨的特点，低压铸造能够满足这些要求。

3.2 汽车领域：汽车发动机缸盖、汽缸套等零部件，需要高精度、高表面质量和良好的强度和韧性，低压铸造能够满足这些要求。

3.3 电子领域：电子设备外壳、散热器等零部件，需要具备良好的表面光洁度和散热性能，低压铸造能够满足这些要求。

3.4 能源领域：风电机组齿轮箱和电机壳体等零部件，需要具备高强度和高精度，低压铸造能够满足这些要求。

铸造工艺总汇-低压铸造4．真空灌浆为提高浆料的充填能力，应在真空条件下灌浆。

5．熔模脱除和石膏型烘干6. 石膏型焙烧石膏型焙烧的主要目的是去除残留于石膏型中的模料、结晶水以及其它发气物，同时完成石膏型中一些组成物的相变过程，使其体积稳定。

常见的焙烧工艺见图3。

焙烧炉可用天然气炉、电阻炉。

图3 石膏型焙烧工艺7．合金熔炼及浇注(1) 合金熔炼石膏型精密铸造以铝合金为主，一般适用于砂型铸造的铝合金亦能用于石膏型精铸，其中以铝硅类合金用得最多。

为获得优质的铝铸件，一定要采用最有效的精炼除气工艺和变质处理方法。

(2) 浇注工艺参数金属液的浇注温度和石膏型温度两者应合理配合，以取得优良铸件质量，石膏型温度可控制在150～300℃之间，铝合金浇注温度一般可低于其它铸造方法，控制在700℃左右，对大型薄壁铸件浇注温度可适当提高。

8.铸件清整对大型复杂薄壁铝精铸件必须进行大量细致的清理、修补和校正等工作。

8.低压铸造8.1概述低压铸造是便液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。

由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。

其工艺过程（见图1）是：在密封的坩埚（或密封罐）中，通入干燥的压缩空气，金属液2在气体压力的作用下，沿升液管4上升，通过浇口5平稳地进入型腔8，并保持坩埚内液面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为止。

然后解除液面上的气体压力，使开液管中未凝固的金属液流坩埚，再由气缸12开型并推出铸件。

图1 低压铸造的工艺示意图1一保温炉2一液体金属3一坩埚4一升液管5一浇口6一密封盖7一下型8一型腔9一上型10一顶杆11一项杆板12一气缸13一石棉密封垫低压铸造独特的优点表现在以下几个方面：1．液体金属充型比较平稳；2．铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利；3．铸件组织致密，机械性能高；4．提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90％。