反重力鑄造是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一種鑄件澆注成形工藝,它所依據(jù)的原理主要有帕斯卡原理和電磁泵原理。
帕斯卡原理即封閉容器內(nèi)流體任何一點(diǎn)所受的壓力以同等的強(qiáng)度向各個(gè)方向同樣地傳遞。它是采用此原理進(jìn)行生產(chǎn)的上下罐式反重力鑄造設(shè)備主體,在裝有合金液的密封容器中通入干燥的壓縮空氣,作用在合金液及鑄型上,通過調(diào)節(jié)形成壓力差,使合金液在壓差作用下沿升液管內(nèi)孔自下而上充入鑄型;充型結(jié)束后,增大氣壓,使型腔里的合金液子啊較高的壓力下結(jié)晶凝固;然后卸除密封容器內(nèi)的壓力,未凝固的合金液回落到坩堝中,至此,完成了一個(gè)澆注工藝過程。
電磁泵原理是指利用合金液的導(dǎo)電性,對(duì)合金液施加電場(chǎng)和磁場(chǎng),使合金液子啊產(chǎn)生的電磁推力的作用下流動(dòng)并充型,完成反重力
精密鑄造澆注過程。電磁泵式反重力鑄造設(shè)備具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制性能好、重復(fù)性好、鑄件成品率高等優(yōu)點(diǎn),候擊波、楊晶等已作了很多研究。然而,受電磁力大小的限制,這種成形方法只適用于中小型構(gòu)件的生產(chǎn)。
隨時(shí)代變遷,現(xiàn)如今鑄造業(yè)有了巨大的變革,反重力
精密鑄造中,根據(jù)產(chǎn)生壓力方式的不同,可進(jìn)一步把它分為差壓鑄造、低壓鑄造、調(diào)壓鑄造、真空吸鑄以及復(fù)合反重力鑄造等類型。從設(shè)備結(jié)構(gòu)上看,差壓鑄造、調(diào)壓鑄造、真空吸鑄和復(fù)合反重力鑄造均采用上下室形式,即保溫爐置于下室,鑄型置于上室,反重力鑄造有如下特點(diǎn):
1)提高了金屬的利用率:反重力鑄造時(shí),鑄件凝固收縮可以不斷地得到來(lái)自內(nèi)澆口金屬液的補(bǔ)縮;加之壓力的擠濾和塑性變形的作用,強(qiáng)化了冒口的補(bǔ)縮效果,冒口尺寸可相應(yīng)減小甚至不需要。
2)鑄件可進(jìn)行熱處理:與壓力精密鑄造相比,利用反重力鑄造方法生產(chǎn)鑄件時(shí),充型速度較慢,液面平穩(wěn),型內(nèi)氣體可以順利排出,所以,鑄件內(nèi)部的氣孔很少、甚至沒有,故可像重力鑄造成形的鑄件一樣進(jìn)行熱處理。
3)充型速度可控:反重力精密鑄造一般用于生產(chǎn)有色合金鑄件,鑄件的成形能力和內(nèi)部質(zhì)量尤其是尺寸和壁厚對(duì)充型速度有比較嚴(yán)格的要求,充型速度可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的控制。
4)鑄件晶粒細(xì)、組織致密、機(jī)械性能高:金屬液在壓力下結(jié)晶凝固,初凝枝晶在壓力的作用下會(huì)發(fā)生變形、破碎,而且冷卻速度快,因而晶粒細(xì)小;同時(shí),壓力能提高補(bǔ)縮能力和抑制金屬液中氣體的析出,使疏松和微觀氣孔大為減少。所以,鑄件的機(jī)械性能得到明顯的改善。
5)成形性好、表面光潔:反重力精密鑄造時(shí),金屬液是在壓力下充填成形,在工藝參數(shù)選擇合理的情況下,所獲得的鑄件輪廓清晰,對(duì)于薄壁件的生產(chǎn),更是如此;反重力鑄造時(shí)有壓氣體充塞于砂型空隙,且在金屬液與砂型之間形成一層氣相保護(hù)層,將兩者隔開,可以減少金屬液對(duì)鑄型的熱力及化學(xué)作用,可降低鑄件的表面粗糙度。
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