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薄壁复杂铝合金铸件低压铸造工艺实践

-郭忠民陈大胜
(西安黄河机电有限公司，陕西西安710043)

摘要：根据低压铸造工艺的特点和生产实践，从补缩、内浇道设计、排气、信号线安放位置等方面进行了分
析和探讨。针对铸件的不对称结构提出了充型过程中铝液的分配问题，引入结构质量分数的概念。由生
产实践总结出信号线的安放位置不一定在型腔最高点，而应在金属液最后充填的位置。
关键词：低压铸造；薄壁复杂件；铝液分配；结构质量分数；信号线

铸件在形成过程中必须控制充型与凝固两个限制，往往难以实现所期望的顺序凝固，同时由于充
过程，它们在很大程度上决定了铸件的组织形态，型速度快，铸型的上下温度差减小，整个铸件的凝
合金一旦凝固，形成某些铸造缺陷，铸件的品质将固方式趋于复杂。对于结晶温度范围窄的铝合金铸
无法从根本上得到改变。低压铸造工艺恰恰实现了件的厚大部位，采取工艺措施，以截面较厚的内浇
可控的充型速度以及在压力下的凝固，综合力学性道起到冒口的补缩作用，使局部趋于顺序凝固；但
能得以进一步提高，用低压工艺生产的铸件内部组对于大型薄壁复杂件，由于壁厚较薄，凝固较快，再
织较为致密，能够减少某些铸造缺陷。多年来，低压加上型腔上下温度差小，金属流动阻力增大，内浇
铸造机的规格由小到大，控制精度越来越高，其气道的补缩作用得不到体现，薄壁铸件的实际凝固状
控方式由薄膜阀发展到了组合数字阀，实际的压力态从整体上看又趋于同时凝固，只有局部厚大部位
控制精度已小于lOxlO-3,使大型复杂薄壁铝合金铸顺序凝固。此时，要想使铸件获得最佳的内部质量，
件的内外部质量得到进一步提高。放置冷铁形成合理的温度场，是简单实用的手段。
我公司1992年引进低压铸造机，在多年的铸对于高径比较大的圆筒类零件，顶部补缩显然比较
造铝合金生产中，遇到了许多有别于重力浇注的问困难，缝隙式浇注系统可以作为首选。图1为圆筒
题，经过实践和实验，对铸件的补缩，浇注系统的设形铸件铸造工艺图。高温金属液由储液筒，经缝隙
计，铸型排气金属液分配以及信号线安放位置等摸
索出了一些行之有效的措施。

1铸件的补缩

在低压铸造中金属液自下而上反重力充型，它
的补缩方向与传统的重力铸造恰恰相反。低压铸造
中的金属液充型满足了自下而上的温度梯度，再加
上结晶压力的存在，浇道可以起到冒口的作用，实
现铸件的补缩。但在生产实践中，由于形状结构的

作者简介：郭忠民(197O一)，河南三门峡人，高工。主要从事
铝合金的压铸工艺研究。图l圆筒形铸件铸造工艺图

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浇道进入型腔，这样实际上缩短了补缩通道的距离，3铸件的排气
在一定程度上增加了铸件的补缩效果。通过控制缝
由于低压铸造的充型速度要远大于重力浇注
隙浇道的长度及合理配置冷铁，可以避免局部过
的充型速度，又没有冒口的排气，型砂的透气性又远
热，既实现对铸件补缩又防止内浇道处疏松。
远满足不了要求，型腔中的气体难以迅速排出，因
2浇注系统的设计此，开设排气通道非常必要，图3为支座铸造工艺
简图。排气通道的开设位置不应仅仅限于铸件的顶
浇注系统的设计是工艺设计的重点，它除了控
端，对于大型铸件的内腔凸台、横筋，以及盲腔等位
制铸件的流速和方向外，还兼有分配铝液和补缩铸
置，都要适当考虑布置排气通道(如图3标记4、5)，
件的作用。图2为箱体铸造工艺简图。在确定浇注
同时也要充分利用型芯间的间隙以及芯头等部位，
位置时，铸件的厚大部位应尽量朝向底部，通过内
将型腔内部的气体引出。排气问题如若考虑不周，
浇道进行有效的补缩。内浇道的截面积要等于或略
在铸件的厚大部位上将产生大型气孑L，导致铸件报
小于与铸件接触的热节较为合适(如图2标记2)。
废。排气孑L尺寸控制在3mm以下，保证一定的吃
内浇道的开设位置要尽量均衡分布，以促使金属液
砂厚度。由于充型时压力较大，排气孑L太粗太短容
平稳上升，要考虑金属液充型通道的畅通，尽可能顺
易使金属液直接从排气孑L溢出，简单的应对措施是
着铸型的型腔方向，而避免直接冲击型芯。这样一
直接在上箱表面加盖金属板并紧固，既保证气路通
方面可以提高充型能力，另一方面也可以减小金属
畅又使溢出的少许金属液迅速凝固而不致跑火。
液对型芯的冲击，产生掉砂。对于薄壁铸件，内浇道
的开设位置也可以放置在铸件的厚大热节处，这样
可以提高该部位的补缩效果。若要增加金属液的流
量，则增加断面的长度尺寸，还可以直接增加内浇道
的数量。内浇道的截面形状尽可能选用长条形状，
以减小热节(如图2标记3)。

3

图3支座铸造工艺简图

4金属液的分配

无论是圆环类、圆盘类，还是箱体类铸件，如果
整体结构均匀对称，那么浇注系统的设计也应均匀
对称。但是，有的铸件结构明显的不对称，这时如果
还设计对称的