什么是浇铸系统,简述典型浇铸系统的组成及其作用?
浇铸系统就是为将液态金属引入铸型型腔而在铸型内开设的通道。
浇注系统包括:①浇口杯。承接浇包倒进来的金属液,也称外浇口②直浇口。联接外浇口和横浇口,将金属液由铸型外面引入铸型内部③横浇口。联接直浇口,分配由直浇口来的金属液流。④内浇口。联接横浇口,向铸型型腔灌输金属液。 浇注系统的作用是:控制金属液充填铸型的速度及充满铸型所需的时间;使金属液平稳地进入铸型,避免紊流和对铸型的冲涮;阻止熔渣和其他夹杂物进入型腔;浇注时不卷入气体,并尽可能使铸件冷却时符合顺序凝固的原则。内浇口的总截面积、横浇口的总截面积和直浇口的总截面积是浇注系统的重要参数。根据内浇口、横浇口、直浇口的各自总截面积的比例不同,浇注系统分为开放式和封闭式两种。这里所说的截面积都是指与液流方向垂直的最小截面面积。当内浇口的总截面积最小时,浇注开始后整个浇注系统很快就充满了金属液,有利于阻止熔渣及夹杂物进入型腔,这种浇注系统通常称为封闭式浇注系统,一般都优先采用。当横浇口或直浇口的总截面积小于内浇口的总截面积时,浇注过程中金属液不会完全充满浇注系统,这种浇注系统通常称为开放式浇注系统,仅在特殊工艺采用。 浇口杯的作用是将浇包倾注的液态金属导入直浇口。小型铸件的浇口杯大都为漏斗形,上口的直径应是直浇口的 2倍以上,而且一般都在造型时直接在铸型上做出。中型以上的铸件,浇口杯常为盆形,一般都单独做出后置于铸型上面。质量要求高的铸件还要在浇口杯中设置特殊的集渣装置。
重力铸造(俗称浇注)是指金属液在重力作用下注入铸型的工艺。广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造,泥模铸造等;窄义的重力铸造专指金属型浇铸。
压力铸造(简称压铸)是指金属液在其他外力(不含重力)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。
压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的三大要素,缺一不可。所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用,使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件,甚至优质铸件。
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。
压铸的主要特点是金属液在高压、高速下充填型腔,并在高压下成形、凝固,压铸件的不足之处是:因为金属液在高压、高速下充填型腔的过程中,不可避免地把型腔中的空气夹裹在铸件内部,形成皮下气孔,所以铝合金压铸件不宜热处理,锌合金压铸件不宜表面喷塑(但可喷漆)。否则,铸件内部气孔在作上述处理加热时,将遇热膨胀而致使铸件变形或鼓泡。此外,压铸件的机械切削加工余量也应取得小一些,一般在0.5mm左右,既可减轻铸件重量、减少切削加工量以降低成本,又可避免穿透表面致密层,露出皮下气孔,造成工件报废。
一般铝合金发动机构件都采用压铸工艺,同样材料的压铸工艺生产的产品,其材料的抗拉强度增强,毛坯的综合机械性能得到显著的提高。另外,该工艺生产出来的毛坯,外表面光洁度达到7级(Ra1.6)。
而重力铸造(浇注)适用于黑色金属及大型结构件的制造,通常采用砂型重力铸造。砂型铸造的适应性很广,小件、大件,简单件、复杂件,单件、大批量都可采用。砂型铸造用的模具,多用木材制作,通称木模。也有使用寿命较长的铝合金模具或树脂模具。虽然价格有所提高,但仍比压铸金属型模具便宜得多,因此在小批量及大件生产中,价格优势尤为突出。此外,砂型比金属型耐火度更高,因而如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。但是,砂型铸造也有一些不足之处:因为每个砂质铸型只能浇注一次,获得铸件后铸型即损坏,必须重新造型,所以砂型铸造的生产效率较低;又因为砂的整体性质软而多孔,所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低,表面也较粗糙。
对发动机而言,采用什么铸造工艺并不具有特殊的意义,通常只是在外观和结构重量上,压铸件比重力铸造(浇注)具有一定的优势。而因为采用的材质不同而选择不同的铸造方法,则发动机的结构外观、单位重量的发动机输出功率的差异就比较大,压铸结构的发动机处于明显的优势。
目前,绝大多数乘用车(小车)缸盖、缸体都是铝合金压铸件,技术落后一点的发动机还有小部分缸体是浇注的(铸铁缸体),而大型汽车的发动机则多数还是铸铁件。
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