反重力铸造是20世纪50年代发展起来的一种铸件浇注成形工艺,它所依据的原理主要有帕斯卡原理和电磁泵原理。
帕斯卡原理即封闭容器内流体任何一点所受的压力以同等的强度向各个方向同样地传递。它是采用此原理进行生产的上下罐式反重力铸造设备主体,在装有合金液的密封容器中通入干燥的压缩空气,作用在合金液及铸型上,通过调节形成压力差,使合金液在压差作用下沿升液管内孔自下而上充入铸型;充型结束后,增大气压,使型腔里的合金液子啊较高的压力下结晶凝固;然后卸除密封容器内的压力,未凝固的合金液回落到坩埚中,至此,完成了一个浇注工艺过程。
电磁泵原理是指利用合金液的导电性,对合金液施加电场和磁场,使合金液子啊产生的电磁推力的作用下流动并充型,完成反重力
精密铸造浇注过程。电磁泵式反重力铸造设备具有设备结构简单、控制性能好、重复性好、铸件成品率高等优点,候击波、杨晶等已作了很多研究。然而,受电磁力大小的限制,这种成形方法只适用于中小型构件的生产。
随时代变迁,现如今铸造业有了巨大的变革,反重力
精密铸造中,根据产生压力方式的不同,可进一步把它分为差压铸造、低压铸造、调压铸造、真空吸铸以及复合反重力铸造等类型。从设备结构上看,差压铸造、调压铸造、真空吸铸和复合反重力铸造均采用上下室形式,即保温炉置于下室,铸型置于上室,反重力铸造有如下特点:
1)提高了金属的利用率:反重力铸造时,铸件凝固收缩可以不断地得到来自内浇口金属液的补缩;加之压力的挤滤和塑性变形的作用,强化了冒口的补缩效果,冒口尺寸可相应减小甚至不需要。
2)铸件可进行热处理:与压力精密铸造相比,利用反重力铸造方法生产铸件时,充型速度较慢,液面平稳,型内气体可以顺利排出,所以,铸件内部的气孔很少、甚至没有,故可像重力铸造成形的铸件一样进行热处理。
3)充型速度可控:反重力精密铸造一般用于生产有色合金铸件,铸件的成形能力和内部质量尤其是尺寸和壁厚对充型速度有比较严格的要求,充型速度可以通过计算机实现准确的控制。
4)铸件晶粒细、组织致密、机械性能高:金属液在压力下结晶凝固,初凝枝晶在压力的作用下会发生变形、破碎,而且冷却速度快,因而晶粒细小;同时,压力能提高补缩能力和抑制金属液中气体的析出,使疏松和微观气孔大为减少。所以,铸件的机械性能得到明显的改善。
5)成形性好、表面光洁:反重力精密铸造时,金属液是在压力下充填成形,在工艺参数选择合理的情况下,所获得的铸件轮廓清晰,对于薄壁件的生产,更是如此;反重力铸造时有压气体充塞于砂型空隙,且在金属液与砂型之间形成一层气相保护层,将两者隔开,可以减少金属液对铸型的热力及化学作用,可降低铸件的表面粗糙度。
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