铸造工艺对铝合金铸件质量的影响

伞晶超 顾园 王彦鹏

辽宁装备制造职业技术学院 沈阳职业技术学院 沈阳铸造研究所（沈阳 110000）

1 铝合金低压铸造概况

铝是人们最熟悉的金属之一，在众多的轻量化材料中铝合金是最重要的材料之一，也是应用最广的轻量化材料。由于铝的熔点低，流动性好，具有很好的铸造性能，因此容易制造出形状复杂的零件。由于铝合金密度小而比强度高，所以在机械工业、汽车工业、航空航天工业等领域得到了广泛的应用。

低压铸造法是介于重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法，它利用气体压力将金属液压入铸型，并使铸件在一定压力下结晶凝固的特种铸造方法。低压铸造具有铸件尺寸精度较高、充型平稳、易获得优质铸件等优点，已成为生产汽车铝合金铸件的重要工艺。

2 铝合金铸件罐体工艺方案的确定

2.1 铝合金铸件罐体的分析

罐体是目前承受压力等级最高的产品，具有世界先进水平，该产品对铝合金铸件质量提出了更高的要求。该类产品铸件普遍具有较大的外形尺寸，较高的尺寸精度，更加严格的气密性和粗糙度要求，以及批量使用等特点。如何在现有生产条件下，满足日益提高的质量要求和批量的生产任务已成为我们的当务之急。

针对此类问题，本研究小组集思广益，应用专业理论与实践经验相结合，综合分析几种铸件结构与技术要求，对该类铸件的生产工艺进行了多次论证和研究，决定对该类产品铸件采用树脂砂造型生产。采用树脂砂造型生产既可以保证铸件表面粗糙度要求，同时铸件工艺出品率及内在质量都将达到一个新的高度，开创了生产大尺寸高精度铸件的先河。

2.2 铝合金铸件结构特点

罐体毛坯铸件见图1，结构较简单，但尺寸较大，壁厚较薄,且罐体两侧法兰均有SF6气体密封要求，传统砂型工艺生产较为困难。经研究小组调研论证决定在借鉴ABB类铸件工艺经验基础上，对该件采用树脂砂造型工艺生产。

图1 罐体毛坯铸件

2.3 浇注系统的确定

罐体毛坯铸件采用水平造型方法，浇注系统采用对包、四个冒口缝隙浇注系统，见图2。此种浇注系统特点在于，能够使高大体积铸件在浇注过程中合金液面均匀上升，充型平稳，不会因为铸件体积过高而使金属液面落差较大，形成高速飞溅的液体冲入型腔，二次造渣产生缺陷。该件端面法兰部分较厚，为保证形成致密组织，特别在此处加放圆周冷铁，防止缩松产生。横浇道的设计上借鉴了ABB类铸件的生产经验，采用上下箱分别造型，横浇道下过滤网的方式防止夹杂物进入型腔。

图2 罐体浇注系统

方案一见图3，该方案特点在于能够在铸件圆周均匀设置冒口，在满足补缩功能的同时亦起到均匀应力防止变形的作用。但是，外圆冒口较多，清理切割较困难且打磨量较大，外表面粗糙度难以到要求。

方案二见图4，该方案浇注系统由树脂砂芯构成，保证了铸件外表面的的粗糙度要求，同时减小了砂箱尺寸，从而节省树脂砂使用量，提高了工艺出品率。在焊接坡口位置圆周放置冷铁，使该部分最先凝固，补缩充足形成致密组织，满足下道工序生产需要。

工艺方案一为我们在生产LW56-550产品时采用的工艺方案，该方案经过实际生产验证，切实可行。但工艺出品率低，打磨工作量大，外形粗糙度不理想。工艺方案二理论上可行，但是未经实际生产验证。为完善新工艺，提高铸件质量，决定大胆采用方案二生产。

图3 浇注系统方案一

图4 浇注系统方案二

3 结论

该铸件试验生产三件，生产过程中采用如上铸造工艺，全部一次浇注成型。经机械加工后信息反馈，该铸件尺寸精度，内在质量，表明光洁度完全符合机加工要求。

对于结构较简单，但尺寸较大，壁厚较薄且两侧法兰均有SF6气体密封要求的罐体,采用树脂砂造型工艺、水平造型方法、对包、四个冒口缝隙式浇注系统，能够铸出质量符合要求的铝合金铸件。

[1]梁敏洁.铝合金低压铸造工艺 CAD 技术研究.华北工学院,2004 (4).

[2]唐多光.21世纪低压铸造技术的展望.特种铸造及有色合金,1998 (4).