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真空精密铸件的优点

真空精密铸件的优点

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        此真空铸造是金属在真空室中进行熔炼、浇注和结晶的铸造过程。真空铸造可以使金属中的气体含量减到最少,可以防止金属氧化及沙眼。用此法可以生产要求很高铸件。真空铸造费用高,一般多用于高质量铸件,铸型不应含有挥发物。
 
    真空铸造是将铸型浇口(或升液管)插入金属液中,再将铸型抽真空,使铸型型腔内为负压,在负压作用下使金属液沿浇口(或升液管)上升并充满铸型、凝固成形,从而获得铸件的一种铸造方法。
 
    真空铸造的工艺原理是把熔模壳型放在密封室内,密封室下降,直浇道浸入液体金属中,而后启动真空泵将密封室抽成真空,液体同时被铸造。型壳内铸件凝固后,真空状态解除,浇道内的残余金属液体回流到熔炉中,经清砂得到真空铸造铸件。
 
    根据真空铸造工艺建立压差的不同,可将真空铸造分为直接铸造法和特殊真空铸造法:
 
    (1)直接铸造法
 
    以CLA法为例,首先把普通熔模工艺制作的型壳放在密封室内,密封室下降,直浇道插入液态金属。起动真空泵将密封室抽成真空,液态金属同时充型。待型壳内金属液凝固后,使密封室接通大气,消除真空,浇道内尚未凝固的液体金属再流回到坩埚内。最后取出型壳清砂得到铸件。除CLA法,还有倾转倒置法真空铸造,即在真空铸造充型完成后,将铸型倒置,由直浇道内剩余的金属液为铸件凝固提供补缩。此种方法易于实现连续化生产,具有很高的生产效率。
 
    (2)特殊真空铸造法
 
    此类真空铸造方法主要是根据所浇注的铸件工艺要求或合金种类对真空铸造的过程增加了一些特殊化的操作。比如,为增强真空铸造的补缩能力。在完成上密封室抽真空;金属液充满型腔后,下密封室接着通入压缩气体,提高上下密封室之间的压差,从而增强铸件结晶凝固期间的金属液补缩能力。其工艺过程示意如图2所示。还有采用惰性气体保护的真空铸造,该方法主要用于生产高温合金及易氧化合金的真空熔炼及浇注的铸造法(又称CLV法),该方法是将金属在真空下熔化后,向真空熔炼室和铸造室同时通入惰性气体,并使它们保持相同的气压。将型壳浇道或升液管插入金属液,然后降低铸造室压力,进行铸造。在保持一定时间后,卸压后直浇道中金属液流回坩埚。
 
    工艺特点
 
    (1)成品率高,铸件质量好铸造时,金属液充型平稳,氧化夹渣和飞溅少,减少了铸件的气孔和夹渣等缺陷,提高了成品率。此外,可以采用较低的浇注温度进行浇注,使铸件晶粒细化,力学性能提高。
 
    (2)良好的充型性能。铸造时,铸型型腔内的反压小且充型速度可调,因而充型能力强,铸件最薄处可达到0.3mm。
 
    (3)大大提高了金属液的利用率和工艺出品率。
 
    (4)简化工艺,降低成本。
 
    (5)易于实现机械化,劳动生产率高。与普通熔模铸造工艺相比,每个模组可多组装蜡模,一般可提高产量85%~135%。
 
    真空铸造适用于熔模铸造、陶瓷型铸造、壳型铸造、石膏型铸造、石墨型铸造及砂型铸造,可用于生产铝合金、镁合金、钛合金、不锈钢及高温耐热合金等平均壁厚小于5mm的复杂薄壁铸件,以及单件浇注重量小于100kg的铸件。
 
    根据目前所应用的领域主要可分为真空密封造模(V法)和实型真空铸造(FV法)。其优点为:
 
    (1)适度的真空度,模穴紧实度高,铸件品质也高。
 
    (2)真空铸造配合计算机的模流分析仿真,可以预测铸造缺陷的产生,对于造模方案的设计,能大幅节省时间,提高生产效率。
 
    真空浇铸大致可区分为真空吸铸、真空低压铸造、真空差压铸造三种:
 
    1、真空吸铸
 
    将铸模置于密闭的容器内,抽出铸模内空气,使铸模内造成一定的负压,导致金属液吸入模穴。当铸件的内浇道凝固后,去除负压,令竖浇道内未凝固的金属液流回熔池中。其优点是提高了合金液的充型能力,吸铸铸件的最小壁厚可达O.2mm,同时铸件面积300mm2,同时减少气孔、夹渣等缺陷。适用于生产薄而精细的小型精密铸件,铸钢(含不锈钢)件尤宜。其优点为:
 
    (1)真空吸铸有利于铸模中气体的排除,抑制乱流及卷气的产生,克服了低压铸造和差压铸造的弊端,使金属液的充型能力明显提高。
 
    (2)由于真空吸铸时,充型能力的提高,金属液的浇铸温度可以比重力浇铸时低20~30℃。
 
    (3)可浇铸壁厚相差大、薄壁、质量要求高的铸件。
 
    (4)透过选择合适的真空度变化率,控制金属液进入模穴的速度,就可以获得平稳的充填效果。
 
    2、真空低压铸造
 
    真空低压铸造法是在加压充型的过程中对铸模抽真空,充型完后保压使铸件在恒定压力下结晶凝固,铸件得到充分补缩,因而铸件组织致密,力学性能提高。此法多用于Al,Mg合金铸件的精密铸造。其优点如下:
 
    (1)真空负压的存在,可以使模砂得到紧实,增大铸模的强度。
 
    (2)适度提高真空度,使充型时间变短,不但充型速度加快而且平稳。
 
    (3)真空低压铸造可以在低温时加快铝合金的流动性,避免高温浇铸造成的铝合金吸气现象,而增大了铸件的针孔缺陷。
 
    (4)铸件成形性好,有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件及大型的薄壁铸件。
 
    (5)铸件组织致密,机械性能高。
 
    (6)一般情况下不需要冒口,使金属液的成品率大大提高,通常可达90%。
 
    (7)工作环境好、设备简单,有助于机械化和自动化。
 
    3、真空差压铸造
 
    真空差压铸造,主要是是将电阻保温炉和铸模全部进行密封,在密封罩内通入压力较大如500kPa的压缩空气,这时由于铸模与坩锅内部的压力相等,金属液不会上升,然后在金属液面上补充50kPa压力,金属液就会上升充填模穴。尤适于生产复杂薄壁铸件,但设备较庞大,操作麻烦,只有特殊要求时才应用。其优点如下:
 
    (1)与传统的重力铸造和真空吸铸相比,真空差压铸造在1mm厚的薄片试样上体现了很好的充型能力。
 
    (2)铸件有较致密的结晶组织与机械性能,在铸件强度性能上,比真空吸铸和重力铸造约提高20%~25%,延伸率则提高约50%。
 
    (3)真空压铸能有效减少压铸件的气孔,提高铸件的密度1%以上。单件浇注重量小于100kg的铸件。
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