自熔煉爐中取出鋁合金液
、再將其澆注到鑄型中,是鋁合金壓鑄件生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序,這一工序經(jīng)歷的時(shí)間雖然很短,但合金液在傳送過程中的運(yùn)動(dòng)非常激烈,液面的氧化膜不斷遭受破壞,不斷地產(chǎn)生新的氧化膜,又不斷地將‘氧化膜夾層’卷入合金液中,因而,大多數(shù)廢品都是在在這一階段造成的。從卷入‘氧化膜夾層’的角度分析,澆注過程的控制比熔煉過程的控制重要得多。鋁合金液流動(dòng)時(shí)
,如果流速較低,合金液的表面張力可以約束液流,使其不至于分散、飛濺;如果流速高,液流就不可避免地會(huì)分散、飛濺。許多研究工作表明,對(duì)于多種液態(tài)鑄造合金
,液流不產(chǎn)生分散、飛濺的臨界流速是0.5m/s。目前
,應(yīng)用最廣的澆注方式,仍然是傳統(tǒng)的重力澆注,也就是利用合金液本身的重力,將其自鑄型的上方注入鑄型采用差壓鑄造或低壓壓鑄工藝,液流自鑄型的下方進(jìn)入鑄型
,如果控制得當(dāng),合金液可以平穩(wěn)、緩慢地充型,鋁合金壓鑄件的缺陷很少,材質(zhì)的力學(xué)性能當(dāng)然大幅度提高。從文獻(xiàn)得知,美國航空、航天用較大型的鋁合金、鎂合金壓鑄件,不少都是用差壓壓鑄工藝制造的。還有一種平穩(wěn)充型的澆注工藝值得注意,那就是使液流水平轉(zhuǎn)移的“傾轉(zhuǎn)澆注(tiltcasting或tilt filling)”
,澆注的方式是:將鑄型和澆包(或其他盛合金液的容器)安置在一可傾轉(zhuǎn)的裝置中,使鑄型的澆口和澆包的流出口對(duì)齊,然后盡管后兩種澆注工藝效果很好,更適應(yīng)于生產(chǎn)鋁合金壓鑄件
近年來
適用于鋁合金的工藝方法很多,以下僅就水平分型的砂型鑄造工藝
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、什么樣的澆注系統(tǒng)適用于鋁合金壓鑄按照澆注系統(tǒng)各組元截面積的比
1)封閉式澆注系統(tǒng) 特點(diǎn)是:直澆口末端的截面積 > 橫澆道的截面積> 內(nèi)澆口的截面積
采用封閉式澆注系統(tǒng)時(shí),由于系統(tǒng)內(nèi)靜壓頭和液流動(dòng)能的作用
2)開放式澆注系統(tǒng) 對(duì)于鋁合金壓鑄件,為了避免紊流和氧化膜卷入
直澆口流出口截面積∶橫澆道總截面積∶內(nèi)澆口總截面積 =1∶2∶4
也有人提出三者的比宜為 1∶4∶4。
近年來
3)自然流澆注系統(tǒng) 這是比較適用于鋁合金壓鑄的模式
液流轉(zhuǎn)90°彎時(shí)
至于澆注系統(tǒng)各組元的具體尺寸
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目前鑄造行業(yè)廣泛采用的V-形漏斗式澆口杯
1)澆注時(shí)
2)澆口杯的容量小
3)澆注時(shí)液流可能直接注入直澆口中
,也可能沖向澆口杯的某一部位,因而,液流不平穩(wěn),流速也難以控制,導(dǎo)致澆注系統(tǒng)其他組元的設(shè)計(jì)功能難以體現(xiàn);4)澆注時(shí),如液流偏離直澆口的中心線
采用流出口偏置的澆口盆
解決問題的方法是在澆口盆中設(shè)置堤堰
3、關(guān)于直澆口的考慮
鑄造行業(yè)通常使用的直澆口
由于重力加速度的作用
,液體下落時(shí),其流速隨下落的距離而增大,液流的截面積也就相應(yīng)地縮小。液流的外輪廓是雙曲線形
,理論上,要使直澆口內(nèi)不存在氣隙,直澆口應(yīng)該做成這樣的形狀。實(shí)際生產(chǎn)中,將直澆口做成這種形狀是很麻煩的。為簡便起見,可以做成上大、下小的錐體。工藝設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)壓鑄件的具體情況有些壓鑄廠,采用造型機(jī)造型
,為了起模方便,往往將直澆口做成上小、下大的錐體,那就更不合適了。直澆口截面的形狀可以是圓形,也可以是方形(正方形或長方形)
,采用方形直澆口,還有一個(gè)好處,就是可以抑制渦流,避免卷入氣泡。液流自直澆口下落時(shí)
,表面張力有約束液流的作用。對(duì)于鋁合金壓鑄而言,液流表面形成的氧化膜有一定的剛性,像一個(gè)套管,也可以防止液流散亂。如果下落的高度不大,氧化膜套管保持穩(wěn)定,起保護(hù)液流的作用。下落高度增大,液流對(duì)套管內(nèi)表面的剪切作用增強(qiáng),可以使套管的上部與澆注口分離、落下,在下端的液面上聚集成圈,液流表面又產(chǎn)生新的氧化膜。下落高度進(jìn)一步增大,液流就會(huì)將大量氣泡和氧化膜卷入合金液中鋁合金液的下落高度在100㎜左右
如果采用上大、下小的直澆口,澆注過程中又能保持直澆口充滿
10㎏的鋁合金液,以10s左右的時(shí)間注入鑄型
,澆注過程中可能卷入的氧化膜,面積大約是0.1~1㎡。還應(yīng)該注意到:在保證充型的條件下
,應(yīng)使直澆口的截面積盡可能地小些。這樣,就可以在澆注過程中保持直澆口呈充滿狀態(tài),其中不存在氣隙。特別是在用樹脂黏結(jié)砂造型時(shí),如果直澆口的截面積過大,液流與澆口壁之間存在很多空氣4
在直澆口的下端設(shè)置澆口窩,是鑄造行業(yè)常規(guī)的作法
但是
當(dāng)然
如果不設(shè)置澆口窩
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橫澆道
1)內(nèi)澆口的位置 采用封閉式澆注系統(tǒng)時(shí),內(nèi)澆口通常都位于橫澆道的下部。作這樣安排的指導(dǎo)思想
內(nèi)澆口應(yīng)設(shè)置在橫澆道的上方。
2)橫澆道的截面積
很多生產(chǎn)單位所用的橫澆道
如果橫澆道后面設(shè)有多個(gè)內(nèi)澆口,為了使液流均勻地通過各內(nèi)澆口進(jìn)入型腔