铝合金重力、低压铸造经验分享探讨

ownyun

& k% b7 Z( y' j8 T6 R( t0 I9 l本人从事铝合金金属型重力铸造、低压铸造技术工作12年；在铸造工艺方面自认为擅长于：解决铸件气密性问题；水冷方案的运用，铸造工艺出品率的优化和提高。另外，对于铸造涂料和铸造熔炼方面也有一定的研究。从事多年机械加工工作，熟悉机加工工装夹具设计；
    曾经涉及到的产品主要是一些“液压、气动”等类型的很有特点的东西，汽车摩托车配件较少涉及，主要是一些品种很多、批量较小的特殊机械设备的配套件。10公斤以上的较大件搞得较少小件为主。总感觉自己可能比较“偏科”，所以来到这里与大家一起探讨提高。希望大家都常来，给自己辛辛苦苦获得的知识做做“精炼、清渣”处理，去糟粕留精髓！温故纳新！
    另外：目前打算转行搞铸造设备项目，但又不希望自己已掌握的那点知识日渐生疏，于是就想出用这种方式进行保鲜和增值。
7 h, E% d' J& X3 c$ S# W6 L, e（现在打算和正在做的设备项目包括：定做设计“铝合金熔炼炉保温炉、旋转吹气精炼机、低压铸造机、倾转式浇铸机...还有铸造工艺咨询服务等”   QQ:268039545    阿里旺旺：ownyun）
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我把自己曾经掌握的一些经验或者教训等在这里发帖与感兴趣的同行们共同探讨铝合金铸造技艺.......

ownyun

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先从一个最简单的铸件的最常用工艺开始，发图：
% `, C- ]# \* V2 h  P2 s7 Ohttp://wt.mouldbbs.com/attachments/month_1011/20101117_db0ea6c1388a8b6e3fa0Ynri0XzTlY50.jpg

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8 A3 I. x- p) S; w1 W$ V这个产品毛坯的三维图：
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2 x! H6 z( O( j% s上面介绍的是一个圆环类型的铝铸件的典型的压边式倒锥浇冒口三腔重力铸造方案：
% p1 R: R1 ^8 m6 U8 x三个环形铸件主体设置在下模中，互相之间有一定的间隔，间隔处的壁厚必须谨慎设计否则很容易损坏因为存在铝水的冲击问题；为了提高功效，三个型芯可以采用水冷结构；当然即使不用水冷也不必担心铸件会出现缩松缩孔问题，因为此方案属于公用冒口为特点这样的话其工作温度必然很高。此方案仅仅适合圆环类铸件的外廓尺寸不太大的情况否则冒口尺寸就......
此方案最大特点就是工艺出品率比较高，但是，按照图中显示的情况看显然是一个倒锥的冒口，按照书本理论这样采用倒锥的做法是犯忌讳的：
: Q1 Z' E6 v6 Y3 q" ^6 E; D    书本上讲：明冒口的形态应当是上大下小的正锥的，这样才有利于冒口自身的顺序凝固，从而才能确保它对铸件本体的补缩作用。那么怎样理解照片中这个产品的......？

ownyun

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对于倒锥形状的明冒口，能够看到的涉及的资料很少，按照书本理论是不可行的，但是我们确实曾经在很多的模具上很成功的应用过。分析一下可行的原因吧：
由于倒锥形状的明冒口上小下大，所以在冒口被充满以后，其中的铝水开始凝固并形成一层薄壳的时候，由于体积稍有缩小，在重力的作用下，这层薄壳就会有所下沉并因此而与冒口内腔产生一个间隙，此间隙对于冒口中尚在凝固过程中的铝水而言就是很好的隔热保温层，也就抵消了因为形状不合理所造成的顺序凝固欠缺问题。因此只要铸件本身有足够的凝固速度它就是完全可行的啦

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还有一点：当冒口中的铝水凝固一层壳子时，正是由于倒锥的缘故，此壳子连同包裹在它里面的尚未凝固的铝水会自动产生与冒口内腔脱离向下掉落的倾向，从而对已经凝固到一定程度的铸件产生一个“压、捂、包、盖”的效果，这是正锥情况时所没有的效果啊，因此说，倒锥冒口一旦与其他的相关设计处理恰当的话其效果并不亚于正锥冒口。

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我会经常到这里发发贴，全部是关于金属型重力浇铸和低压铸造方面的一些个人经验，还涉及到一些网友平时咨询过的典型问题，但有保密要求的就算了.....希望感兴趣的同行常来探讨技艺，顺便回复一下顶顶贴！

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倒锥形的冒口怎样增强保温提高给铸件补缩的效果呢？看下图：
2 V+ B! v0 Q7 Q8 t先给它起个名字就叫“排孔式保温冒口”吧，它的道理极其简单，随便什么人一看就懂无需解释的。围绕冒口周围的这一圈小孔里头可以填塞陶瓷纤维、玻璃纤维、或者是灌入水玻璃液让它自己膨胀堵死即可的，目的是防止灌入铝水提高保温效果。钻孔的方向最好能够顺着冒口的外展倾斜度进行（此类冒口最好的构造是上口大下口较小所以存在一个外展的斜度）。反向思维：假如您并不在乎铝水的浪费，那么这一构造的另一个意义在于减小冒口尺寸，解决模具构造的布局的空间和位置的受限问题。
/ X% J: Y' B+ R" m采用此类技术的根本意义就在于“最大限度地提高工艺出品率，减少铝水的浪费，降低铸造成本”，所以说一般情况下往往只有对生产成本问题非常敏感者看到此类的帖子才会比较感兴趣，否则单纯从现实上将毕竟钻这么多的这么小的孔有些“纠结心理”是可以理解的。除非是对冒口尺寸有严重的结构限制实在难以做大而难以实现可靠吧补缩的情况，否则普通的技术工艺员是不会轻易采用这一方案的。不过经我们长期采用的情况看效果的确不错。http://wt.mouldbbs.com/attachments/month_1011/20101108_060f8f22d0d7c5d9959fyIvjCMAbNpxn.jpg

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再配上张三维图看看
http://wt.mouldbbs.com/attachments/month_1011/20101109_51cab8cb08d3f205a256Xbfug6fd0nz3.jpg

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5 _  h3 n5 w9 r2 V0 E  W1 x( ^: c& u, D下面的这个算是改进型的，效果更好的，就是钻孔太多挺麻烦。
7 ]3 g1 j/ g8 B1 X; O5 `http://wt.mouldbbs.com/attachments/month_1011/20101109_ffe7ed82a9177775614eL90tpIwZkv6e.jpg ：

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这种“隔热排孔保温法”实际上可以用在很多地方的，例如：其他类似的需要提高模具局部温度、减少热传导、优化凝固顺序和热力场分布等的场合都可以用。不一定非要钻孔，还可以采用局部线切割方法来实现同样的目的。

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6 U2 e- [0 h) e! a顺手发一张网友发给我的照片，是铝合金晶粒粗大的典型现象：
1 K" d# t3 [: fhttp://wt.mouldbbs.com/attachments/month_1011/20101118_f7540602cc3b8e78221brvKDVtUJXB11.jpg

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上面的照片是网友发给我的，是个砂铸的铝件不是铝锭，厚度：40mm，变质不充分晶粒太大了，毫无疑问就是变质不良了。即使照片上画红圈的地方也不好，按理说这里应当很细的。
1 @6 y5 z$ i0 y2 C; W1 R+ d从照片上看，这是典型的用钠变质的短效的变质剂。可以考虑改用锶变质，但是锶有个缺点：起效有延迟。锶变质完了要起码放置半个小时再浇注。所以熔炼时应早一些放入，当铝水融化的差不多了，就早些加入铝锶合金，然后升温继续然后精炼除气打渣，等鼓捣好了，时间也差不多了。图上就是钠变质的特征，灰色比较深，用锶变质颜色比它好像稍微浅一些。

) P1 O: ]. y  P/ y% z4 X1 o- q有一种铝钛硼丝晶粒细化的，强化效果很好！用了以后，工人用带锯机切割冒口时侯，感觉都割不动特容易损坏锯条，强韧的很呢！但是铝钛硼丝也有个问题：它比铝水重一点的，需要经常搅一搅，否则会沉底的影响效果。
0 O/ x" g" l1 ~, r5 }% w锶变质偏重于提高材料的塑性和铸造的流动性；钛硼着重是强度和韧性。
不过现在又有更好的就是：钛碳中间合金。钛碳变质可能是将来的发展方向，它就不会沉底 。
. ]( Z8 x" s/ q不管什么变质剂最好不要用盐类的，难以管理操作要求太高，出问题都会找工艺师的，冤大头啊！。再说用合金也不贵。  
要是情况严重仍然保证不了晶粒细度那就必须采用水冷了，否则铸造效率也是非常低的...

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往下再聊聊模具水冷装置问题。下面是一个铝铸件的剖面图，从图上看这是比较典型的需要应用水冷装置的例子，铝水从铸件中心的原型凸台处进入模具型腔，由于冒口处附近的铸件壁厚比铸件四周围的部分厚大的多，因而厚大部分极其容易产生缩松缩孔，在这个铸件模具的型芯中设置水冷装置可以完全可靠地避免这一问题，设置方式我整理后继续发帖：
http://www.mouldbbs.com/attachments/month_1011/20101114_c89bb9c8e275562ffac4uPbBFeHR7WUC.jpg

ownyun

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6 q+ W3 q; J8 h- s下图就是上面图片的那个铸件的模具上用的水冷式型芯的简图，如图示：
型芯主体和型芯固定板之间有个间隙如图示大约是1-2mm左右吧，用来放膨胀石墨纸垫子的，放好膨胀石墨纸后再把紧固螺丝上紧使水冷型芯背板（就是模具型芯固定板）与型芯之间紧密接触形成很好的热传导关系...
3 q, _( Z- X: _, q7 X用螺丝把它们连接紧固起来，依靠石墨纸的柔软和它的极高的导热能力来实现水冷背板对型芯的冷却效果...至于说如何保证装配后芯子的有效长度，我就没有必要说了，都有办法的...
水冷芯子背板，里面通水循环，必须是个空腔式的，否则容易堵死的......
采用这种结构就完全无需担心水冷漏水进入模具内腔造成危险了，有何想法尽管发帖。
http://www.mouldbbs.com/attachments/month_1011/20101115_25d1b3ba26511562cd81zWdA8bdhp99a.jpg

ownyun

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下面是另一个典型的简单的模具水冷实例，如图所示：图示是利用模具固定板或背板（图示左边的那块）和模具型腔镶块（图示右边的那块 ）构成的一个水冷装置。在两块板的中间做个孔，孔的直径比管子大一些，使用一种“膨胀石墨纸”把它包裹起来；把管子包裹后紧紧的装入两块板的中间，然后把固定螺丝上紧。当然还可以用膨胀石墨绳，就是用石墨柔性材料作空隙填料。总之就是类似的办法，具体得自己看着弄。http://www.mouldbbs.com/attachments/month_1011/20101115_59deee85863e0edf839f668vtpM81uTM.jpg

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  D+ p4 ^( Q% c* [下面再看看第三种水冷构造方案：
对于大多数情况下由于安装位置的需要，水冷管结构模式采用U型M型的情况并不多，很多时候需要采用单端式的，它的安装方式是：多根并联一端插入。特别是那些一端开口的箱体的型芯的四个角上，就一定需要这种插入式的了，看图示：
9 V9 X- \+ E# p# T+ _http://www.mouldbbs.com/attachments/month_1011/20101118_f2e09488470b6137d1d0X6eqYGCMNAuz.jpg

ownyun

那么上图中的单端插入式的水冷器怎样与模具水冷孔具有良好的接触并保证水冷效果呢？方法简单，如下：
! A% l+ s6 p- K0 x" P/ z9 d还是利用导热性极好的柔软材料如石墨等进行间隙填塞处理，注意单端插入式水冷器的外径与模具上钻出的水冷孔的间隙需要足够大，否则不容易操作可以用石墨绳或其他的你能找的到的柔性高导热材料对单端插入式水冷管与模具水冷孔之间的间隙进行松紧适度的填充。怎样动手操作的细节问题就没有必要讲了，或许大家比我有办法呢......有疑问的请发帖探讨......

hr220055

18# ownyun
你好。感觉你的技术非常娴熟，我想向你讨教一些问题。不知道是否可以呢。论坛交流的话不太方便，可否加我QQ呢。3728855841。

ownyun

19# hr220055
& h, U8 c; O! {0 ], w9 g这几天挺忙才看到留言，可是你给的QQ号我找不到啊，是不是多了一位呢。最近我考虑搞个铝合金铸造研讨培训，采用QQ群聊方式进行，我的QQ：268039545。（面对高手只敢说研讨，对新手可以说是培训）完全免费欢迎参加...

ownyun

欢迎搞铝合金低压铸造、金属型铸造的进来看看,QQ群：127894316，既然您能看到这里，就足以说明咱们基本上算是同聊啦。注意：只允许搞技术的进来.......

438831398

很厉害，可以做老师了

zengyongsen

学了不少知识，谢谢了！

yangli991

看帖回帖是美好品德，支持楼主！！！！！！！！

janejacky

很专业，希望可以继续