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真空鑄造

實用研究特種鑄造及有色合金　2000年第5期

薄壁復雜鋁合金精鑄件真空吸鑄工藝研究

北京航空材料研究院　熊艷才Ξ　周永江　洪潤洲

摘　要　以薄壁復雜鋁合金精密鑄件為對象,分析并采用真空吸鑄、加壓凝固技術,研制該類鑄件。關鍵詞:鋁合金鑄件　精密鑄造　真空吸鑄　加壓凝固

中圖分類號:　TG249.5,TG292　文獻標識碼:B　文章編號:1001-2449(2000)05-0018-02

　　大型、薄壁、復雜鋁合金精鑄件由于質量小、尺寸精

密、可靠性高、整體結構性好,在航空、航天、船舶等工業(yè)中的應用越來越廣泛,而其鑄造成形和內(nèi)部品質是研制該類鑄件的關鍵技術之一[1]件結構復雜,壁厚小且不均勻右,局部1～2mm和20～30,術才可使之成形。能力,增強金屬液對鑄件的補縮效果,獲得平穩(wěn)的液流[2]。這種技術包括差壓鑄造、真空吸鑄、低壓鑄造等。本文介紹采用真空吸鑄、加壓凝固設備研制該類鑄件。

空度,,鋁液充型阻力

減小;-0.002～-0.004MPa,1.58m高的鋁液壓頭,,所以充填速度相當;,真空吸鑄有利于鑄型中氣體的排除,抑制紊流及卷氣的產(chǎn)生,克服了低壓鑄造和差壓鑄造的弊端,使金屬液的充型能力明顯提高。正因為如此,真空吸鑄時,金屬液的澆注溫度可以比重力澆注時低20～30℃,可澆鑄壁厚相差大、薄壁、品質要求高的鑄件。真空吸鑄時,金屬液的充型可以近似為射流過程[3],此時金屬液的充填狀態(tài)取決于射流的寬度、金屬液的粘度、金屬液進入型腔的速度、內(nèi)澆道的尺寸和分布、型腔的尺寸等因素,在內(nèi)澆道的尺寸和分布及型腔的尺寸確定后主要取決于金屬液進入型腔的速度v。

v=KdP/dt

(1)

1　真空吸鑄加壓凝固原理及分析

1.1　真空吸鑄加壓凝固原理

真空吸鑄加壓凝固設備為自行研制設備,其原理如圖1所示。先將鑄型或型殼置于上室并固定,然后將上室合上并密封,下室與大氣相通;將上室按一定的抽氣速率抽到一定的真空度并保持一段時間,使鋁液平穩(wěn)充型;將下室密封并通入氣體,在鋁液表面施加一定壓力,使鑄件在一定壓力下補縮凝固

。

式中

K———與升液管及坩堝截面積有關的常數(shù)

dP/dt———真空度的變化率

所以,通過選擇合適的真空度變化率,來控制金屬液進入型腔的速度,就可以獲得平穩(wěn)的充填效果。金屬液在充型完畢后即進入補縮狀態(tài),補縮時的壓力一般為0.05～0.20MPa,根據(jù)縮松形成的新山判據(jù)[4]:

RSC

≤KC(2)

式中　GSC———對應于臨界固相率的溫度梯度

RSC———對應于臨界固相率的冷卻速度KC———縮松判據(jù)臨界值

考慮壓力時的判據(jù)為[5]:

圖1　真空吸鑄加壓凝固原理示意圖

11保溫爐　21下室　31鑄型　41上室　51抽真空　61放氣閥71加壓閥　81放氣閥

RSC

≤KC(3)

1.2　真空吸鑄加壓凝固原理分析

式中　PSC———對應于臨界固相率的壓力,對于相同的合金,在壓力下結晶,金屬液的補縮能力顯著提高。

真空吸鑄過程中,金屬液在充型前已具有一定的真

Ξ熊艷才,男,1966年出生,高級工程師,北京航空材料研究院第二研究室,北京(100095

)　　收稿日期:2000-05-10

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