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    大型薄壁铝合金铸件树脂砂型低压铸造设备的研究


    铸造技术大型薄壁铝合金铸件树脂砂型低压铸造设备的研究柴艳,作用下按设定工艺自下而上充型,并在压力下凝固成形。该设备使用了自行研制的组合阀,具有良好的压力跟踪性能。充型速率、加压顺序和加压时间等工艺参数均由自行研制的控制软件精确控制。利用该设备,铸件单件浇注重量1.8L与传统的重力铸造相比,低压铸造生产的铸件易荻得良好的冶金质量,组织致密,抗拉强度和延伸率高。用该设备生产的A357铸件,其本体切取试样> 320MPa,於5%,针孔度级别低。目前国内已有几家单位采用这种设备和工艺,生产出了优质大型薄壁铝合金铸件。

      1:A文章编号:1000收穑日期:2004低压铸造生产的铸件具有致密度高、易于消除缩松、针孔度等级低、晶粒细小、力学性能好等优点,适合生产可靠性要求高的重要构件11~41.由于受硬件条件和过程控制等问题的限制,低压铸造设备一般只能生产几百公斤以下的铸件。对某些大尺寸、重量11以上,壁厚10mm左右铸件,铸件冶金质量很难控制。

      因此,需要研制一种用于生产大型复杂铝合金铸件的专用设备,克服常规低压铸造设备的不足,实现大重量铸型的输运。另一方面,低压铸造成形大型铸件的过程中,熔体的流程长,落差大,精确的液面加压控制对铸件质量尤其重要。

      1设备的研制研制的低压铸造设备主要包括6个部分:设备主体、铸型输运台车、气控系统、电控系统、保温炉和液压系统。

      铸型输运台车和设备主体如所示。铸型输运台车在液压系统驱动下可以前后运动,自动升降,most大输运重量可达60t.设备主体主要包括压力容器和锁紧环,液压系统驱动锁紧环密封压力容器,保温炉置于压力容器内。熔体准备就绪,并锁紧中隔板、放入升液管后,铸型输运台即向上抬升,向前运动,到达极限位置后,输运台下降,铸型与中隔板密封,使浇口与升液些参数可以被保存和读取。过程监控界面提供了一些动作按扭,操作者只要按下这些按扭即可控制整个浇注过程,如打开进气阀和排气阀,锁紧中隔板和开始/停止充型过程等。界面上还可以显示设定压力值,压力传感器测得的实际压力值,各个阀的工作状态和压力跟踪曲线。如果需要测量铸件某一位置的温度场,充型前在该位置放置热电偶,界面还可以显示温度时间曲线。

      进入铸型,充型和凝固就共存,因此,无论是在充型过程中还是在保压过程中,保持畅通的补缩通道至关重要。另一方面,充型过程中的压力波动很容易造成分散性缩松。和分别为两种不同状态下的压力跟踪曲线。显然,与相比,对应于压力跟踪曲线的铸件会得到更好的冶金质量。

      由于砂型低压铸造中铸型和升液管的密封比较困难,因此气体泄漏导致的压力波动是不可避免的。除了快速响应的组合阀,高效的控制算法在低压铸造中也非常重要。

      组合阀由数字量控制,也叫数字阀。数字阀的响应和调节速度比气动薄膜阀等调节机构都要快。其两种不同状态之间的切换时间仅有80m/s,因此低压铸造系统具有更好的跟踪精度。熔体平稳地充入铸型,有效地抑制液面的波动。

      低压铸造设备的所有动作都由一套自行研制的计算机软件控制。控制软件使用Windows平台,采用Delphi编写。和分别为控制软件的参数设置界面和过程监控界面。参数设置界面提供了铸造过程需要的各种信息,包括工艺参数、触点使用信息、PID参数9温度场信li工作信息和跟踪特性参!数h所有这低压铸造充型过程分为五个阶段:升液、充型、加-曰电控系统驱动气控系统完成低压铸造充型过程。

      气控系统采用了自行研制的组合阀,如所示,该系统由8个电磁阀、8个手动阀和8个节流阀组成。因此,该系统可以提供256种不同的状态,对应256种不同的充型速率,足以完成一般的调节过程。根据具体情况,如果需要的精度更高,或控制量更大,可增加通道,则系统可提供更多的流量。

      线性充型过程的压力跟踪曲线时充型过程有波动的压力跟踪曲线3低压铸造工艺由于熔体经升液管由铸型底部充型,凝固过程中的补缩也经过升液管完成,所以必须尽力保证自上而下的凝固顺序。如果铸型的中间或底部先凝固,那么补缩通道就会阻塞,引起缩松缺陷。所示是典型的低压浇注系统。大型构件的低压生产中,这种浇注系统与冷铁配合,可使凝固过程中的补缩通道保持畅通,实现通过升液管的补缩,提高铸件低压铸造的典型浇注系统的冶金质量。

      充型速度对铸件质量影响较大。一般情况下,充型速度取30~70mm/s.当铸件的平均壁厚<8mm时,充型速度取40 ~50mm/s.当铸件的壁厚〉10mm时,充型速度取30~40mm/s.必须指出一点,充型速度太快,易使铸件产生氧化夹渣和气孔缺陷。低压铸造中,在保证铸件成形的前提下,浇注温度可以比重力铸造时略低,这样也有利于提高铸件性能。

      国内已有几家铸造厂采用这种设备生产大型重要构件,这些构件都需接受严格的检测,如100%X射线探伤、荧光检测和高压渗漏试验等。此外,这种设备也可用于壳型铸造,成形小型薄壁铸件(壁厚小于1mm),如石膏型和熔模铸造。

      前面提到,充型和凝固共存于低压铸造全过程。

      低压铸造时,凝固过程在压力场的作用下进行,可提高合金液的流动性,使铸件得到充分的补缩,从而提高了铸件的致密度;另外,一次枝晶和二次枝晶会因压力的作用而破碎,作为外来晶核促进异质生核,进而发挥细化组织的作用,这样有效提高铸件的强度和延伸率。

      利用这种设备生产了某飞机进气道唇口铸件,其320MPa,3>5%(A357,T6)。

      4结论使用自行研制的这种适用于大型薄壁铝合金铸件生产的树脂砂型专用低压铸造设备,生产的铸件most重可达1.8t铸件组织致密,力学性能、冶金质量优越。整个充型过程由自行研制的软件(使用PID +模糊控制算法)进行控制。软件与组合阀结合使用,得到了良好的压力跟踪性能。与合理的浇注系统配合,可以充分体现低压铸造法的优点。铸型输运台车与低压主体的分立式配套有效地解决了利用低压铸造技术生产超大型优质铸件时存在的可操作性问题。


    【上一个】 铸件缩松问题一直得不到解决严重影响了产品的批量生产 【下一个】 对于铸造应力导致的变形和残余变形有着特殊的敏感性