压铸造生产技术在汽车连杆叉中的创新使用研究报告工程.doc

压铸造生产技术在汽车连杆叉中的创新使用研究报告 工程 一、差压铸造技术特点 （1）差压铸造，又称反压铸造，压差铸造，是一种压力下充型和凝团结晶的铸造工艺方法，兼有低压铸造和压力釜铸造的特点 它是在低压铸造的根底上，铸型外罩个密封罩，同时向坩埚和罩内通人压缤空气，但坩埚内的压力略高，将坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充填铸型，并在压力下结晶， （2）差压铸造的特点之一就是浇注系统与位于铸型下方的升液管直接相连，充型时液态金属从内浇口引入，由下布上地充填铸型，凝固过程中升液管中炙热的金属液由浇注系统向铸件提供补缩因此，通常情况下，实现“自上而下的顺序凝固”方式是历来公认的差压铸造原那么充型凝固时，铸件纵向温度分布正好有利于反重力铸造的金属液充填和补缩因此，在凝固过程中，铸件底部到顶部温度分布的趋势是由高到低 二、推广用差压铸造技术生产汽车连杆叉的意义 （1）充型金属液质量好，重力铸造是从上而下将金属液倒入型腔，故而浮在液面上的夹杂物极易卷入型腔形成夹缝而差压铸造相反，它是将吸液管深深地插入熔炉的底部，采用底注式浇注系统，在压力的作用下，底部的优质金属液平稳地进入型腔，减少了夹渣形成的时机。

（2）充型平稳 由于差压铸造机的可控性，浇注速度，也就是进气速度也是可控的按流体力学计算出产生紊流的最小速度，也就得到了液体金属保证层流的最大速度金属液可以相对平稳地进入铸型，极大地防止了重力铸造条件下所产生的冲击、涡流和紊流 （3）铸件的组织致密 一般铸件的实际凝固状态都是介于同时凝固和顺序凝固之间，因而或多或少地在凝固后都存在疏松组织，在自由浇注条件下，由于外界压力小，疏松组织大量存在，在差压条件下，由于压力的存在（P1>0.1MPa），金属的补缩能力增强，因而组织致密度高 （4）可获得薄壁铸件 同样是由于压力场的存在，金属的充型能力得到增强，又由于压差（△p）是可控的，就可以通过采用增压方式来提高充型能力，生产出薄壁铸件 （5）可减少铸件的针孔缺陷 除真空条件外，一般金属液中都溶有一定数量的气体，其中以氢居多它们以H原子的形式存在，当温度降低，也就是铸件凝固时，H原子的溶解度降低并以分子态H2形式析出，于是就形成针孔缺陷对差压铸造来讲，由于在压力下结晶，H原子溶解度增大，再加上高压下金属液凝固速度提高，H2不易析出，从而减少了针孔缺陷 （6）可改善铸件的外表质量 差压铸造可以得到外表光洁度高的铸件。

铸件除了要精确复制模具的的几何形状外，还必须具有光洁的外表铸件的外表光洁度和熔体、模具、气体之间发生的一系列复杂的物理化学反响密切相关 （7）可减少铸件的热裂倾向 差压铸造有极强的补缩能力，可以及时充填出现的缩孔及裂纹，在一定程度上消除了热裂的隐患尤其是对于大型复杂铸件，这一优点显得更为重要 （8）整体结构稳定性好，修正性度高 施以恒力负荷预紧，可使汽车连杆叉精度高刚性好，更好提高工作效率 三、差压铸造生产技术目前的根本情况和开展趋势 根据作用在液态金属上的压力，差压铸造可以分为三类：气压式差压铸造、重力式差压铸造和活塞式差压铸造 1、气压式差压铸造 气压式差压铸造分为增压式和减压式两种方式气压式差压铸造示意图如下图 （1）减压式差压铸造 在工作循环开始前，由保温炉1、开液管（浇注管）2、模具3和模具室罩4组成一个密闭系统由压力罐R通人的气体在密闭系统中产生压力P1这是差压铸造工艺的一个关键特征 在可控压力差△P＝P1－P2的作用下，保温炉中的金属熔体以一定速率通过升入管2充型模具3.在充型过程中，金属熔体外表平稳上升，因此，不会发生熔体与加压气 一、差压铸造技术特点 （1）差压铸造，又称反压铸造，压差铸造，是一种压力下充型和凝团结晶的铸造工艺方法，兼有低压铸造和压力釜铸造的特点 它是在低压铸造的根底上，铸型外罩个密封罩，同时向坩埚和罩内通人压缤空气，但坩埚内的压力略高，将坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充填铸型，并在压力下结晶。

它是低压铸造与压力釜铸造两种铸造方法的结合 （2）差压铸造的特点之一就是浇注系统与位于铸型下方的升液管直接相连，充型时液态金属从内浇口引入，由下布上地充填铸型，凝固过程中升液管中炙热的金属液由浇注系统向铸件提供补缩因此，通常情况下，实现“自上而下的顺序凝固”方式是历来公认的差压铸造原那么充型凝固时，铸件纵向温度分布正好有利于反重力铸造的金属液充填和补缩因此，在凝固过程中，铸件底部到顶部温度分布的趋势是由高到低 二、推广用差压铸造技术生产汽车连杆叉的意义 （1）充型金属液质量好，重力铸造是从上而下将金属液倒入型腔，故而浮在液面上的夹杂物极易卷入型腔形成夹缝而差压铸造相反，它是将吸液管深深地插入熔炉的底部，采用底注式浇注系统，在压力的作用下，底部的优质金属液平稳地进入型腔，减少了夹渣形成的时机 （2）充型平稳 由于差压铸造机的可控性，浇注速度，也就是进气速度也是可控的按流体力学计算出产生紊流的最小速度，也就得到了液体金属保证层流的最大速度金属液可以相对平稳地进入铸型，极大地防止了重力铸造条件下所产生的冲击、涡流和紊流 （3）铸件的组织致密 一般铸件的实际凝固状态都是介于同时凝固和顺序凝固之间，因而或多或少地在凝固后都存在疏松组织，在自由浇注条件下，由于外界压力小，疏松组织大量存在，在差压条件下，由于压力的存在（P1>0.1MPa），金属的补缩能力增强，因而组织致密度高。

（4）可获得薄壁铸件 同样是由于压力场的存在，金属的充型能力得到增强，又由于压差（△p）是可控的，就可以通过采用增压方式来提高充型能力，生产出薄壁铸件 （5）可减少铸件的针孔缺陷 除真空条件外，一般金属液中都溶有一定数量的气体，其中以氢居多它们以H原子的形式存在，当温度降低，也就是铸件凝固时，H原子的溶解度降低并以分子态H2形式析出，于是就形成针孔缺陷对差压铸造来讲，由于在压力下结晶，H原子溶解度增大，再加上高压下金属液凝固速度提高，H2不易析出，从而减少了针孔缺陷 （6）可改善铸件的外表质量 差压铸造可以得到外表光洁度高的铸件铸件除了要精确复制模具的的几何形状外，还必须具有光洁的外表铸件的外表光洁度和熔体、模具、气体之间发生的一系列复杂的物理化学反响密切相关 （7）可减少铸件的热裂倾向 差压铸造有极强的补缩能力，可以及时充填出现的缩孔及裂纹，在一定程度上消除了热裂的隐患尤其是对于大型复杂铸件，这一优点显得更为重要 （8）整体结构稳定性好，修正性度高 施以恒力负荷预紧，可使汽车连杆叉精度高刚性好，更好提高工作效率 三、差压铸造生产技术目前的根本情况和开展趋势 根据作用在液态金属上的压力，差压铸造可以分为三类：气压式差压铸造、重力式差压铸造和活塞式差压铸造。

1、气压式差压铸造 气压式差压铸造分为增压式和减压式两种方式气压式差压铸造示意图如下图 （1）减压式差压铸造 在工作循环开始前，由保温炉1、开液管（浇注管）2、模具3和模具室罩4组成一个密闭系统由压力罐R通人的气体在密闭系统中产生压力P1这是差压铸造工艺的一个关键特征 在可控压力差△P＝P1－P2的作用下，保温炉中的金属熔体以一定速率通过升入管2充型模具3.在充型过程中，金属熔体外表平稳上升，因此，不会发生熔体与加压气 体相混合的现象 在充型模具的整个时段内，始终存在一个压力作用于熔体外表一方面，该压力使熔体和模具型壁完全贴合，另一方面，防止溶于熔体的气体的逸出 在凝固和结晶的过程中，压力差△P始终保持，直至完全凝固为止 （2）增压力式差压铸造 在工作循环开始前，由保温炉1、浇注管 2、模具 3和模具室罩4组成一个密闭系统由压力罐R通人的气体在密闭系统中产生压力P1 关闭阀a和阀c，通过b继续通入气体，使保温炉1中的压力p1增加，和模具3及模具室罩4中的压力形成压力差 在可控压力差△P＝p1-p2的作用下，保温炉中的金属熔体以一定速率通过升液管2充型模具3 在充型模具的整个埋伏内，始终存在一个压力作用于熔体外表。

在凝固和结晶过程中，压力差△P始终保持，直至完全凝固为止 2、重力式差压铸造 重力式差压铸造示意图如下图 在上图中（a）所示的初始位置，装有金属熔体的容器1和模具2处于相同压力P作用下将整个系统旋转至上图（b）所示的位置在恒压p1下，容器中的金属熔体在重力作用下通过连接管3进入模具2型腔中 通过对阀a、b和c进行操作，可调节模具腔室内的压力，从而控制铸造速度在此情况下，压力差可以表示为： △P＝rH+p1-p2 式中 r——熔体密度； H—炉内熔体表现与模具内熔体外表间的高度差； P1——作用于容器内熔体外表的压力； P2——模具内熔外表的压力 3、活塞式差压铸造 活塞式差压铸造示意图如以下图所示 活塞式差压铸造通过一个活塞使熔融金属进入模具型腔活塞3直接作用在金属熔体1上在充型过程中，反压p2可保持恒定或按预设值进行变化模具室2中的金属熔体1中的压力P1之间的差△P可以进行控制 利用差压铸造技术生产汽车连杆叉能使该铸件增加其稳定性，刚性更大地发挥其工作效率，其开展推广前途极为可观 四、差压铸造在生产汽车连杆叉中的应用技术 （一）铸件工艺设计参数的选择 1、壁厚 差压铸件结构设计时，应使铸件具有适宜的壁厚，以保证铸件的成形能力和力学性能，提高铸造的生产效率。

铸件各局部壁厚相差过大，在厚壁处会形成铸造热节，凝固收缩时易形成缩孔和疏松等铸造缺陷 连接处产生裂纹［见以下图(a)］如果铸件壁厚均匀，可以防止产生上述缺陷［见以下图（b）、(c)］ 铸件壁厚的均匀性设计，必须将铸件的加工余量考虑在内因为有时不包括加工余量前，壁厚比拟均匀，但包括加工余量后，由于壁厚增加，铸造热节处加大 对于壁厚均匀的铸件，通过调整壁厚可以实现向浇口方向的顺序凝固如：待加工外表可采取增加加工余量的方法，非加工外表可采取增加工艺余量的方法，使铸件壁厚沿着向浇道方向逐渐增加 在相同的差压铸造条件下，由于各种合金的流动性不同，所以能铸造出铸件的最小壁厚也不相同如果所设计铸件的壁厚小于铸件的最小壁厚，结果会产生浇缺乏和冷隔等铸造缺陷铸件的最小壁厚主要取决于合金种类、铸件结构和尺寸大小通常铸造条件下铸件的最小壁厚如表1－1所示 表1－1 通常铸造条件下铸件的最小壁厚 铸件尺寸 铸钢 灰口铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 铝合金 铜合金 <200200 8 4～6 6 5 3 3～5 200200～ 500500 10—12 6～10 12 8 4 6～8 >500500 15—20 15～20 — — 6 — 如有特殊要求，通过改善铸造条件可使灰口铸铁的最小壁厚降至3mm， 设计铸件厚度时，还必须考虑到厚大断面的强度并非按截面积成比例也增加，尤其是灰口铸铁更为明显。

铸件的内壁厚度应比外壁厚度小，筋的厚度就龙纳壁厚度小 2、尺寸公差 （1）铸件根本尺寸 铸件图样上给定的尺寸，含机械加工余量（见以以下图 图样上的标注 铸件的极限尺寸 机械加工余量与铸件尺寸公差的关系 （2）铸件壁厚公差 铸件壁厚尺寸公差一般可降一级使用，如铸件图样上的尺寸公差为CT10，壁厚尺寸公差可为CT11 （3）、公差带位置 公差带应对称，即公差的一半取正值、另一半取负值有特殊要求时，公差带也可非对称，但要在图样上注明或技术文件中规定铸件有倾斜局部公差标注如下图 3、铸件尺寸公差等级的选择 差压铸造铸铁、铜合金锌合金所能到达的尺寸。