探析影响低压铸造铸件质量的因素

蒋 岩

（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇岛 066000）

铸件是工业生产加工的一部分，采用高压铸造、低压铸造、隔离铸造等多种加工工艺，按照各项参数生产加工，为其他类型产品的加工提供材料。从铸件生产加工现状来看，低压铸造问题较多，然而产生问题的主要原因是其受影响因素较多，不利于质量提升，文章将对此问题展开研究分析。

1 低压铸造

（1）低压铸造概念。铸造指的是选取金属作为加工材料，经过熔炼处理，浇入到铸型模具中形成所需铸件的加工工艺。通常情况下，按照造型方法不同，可以将铸造分为两种类型，包括特别铸造、普通砂型铸造。按照铸造材料不同，又可以将特别铸造分为多种类型。如果选取金属为铸造材料，可以将其细分为压力铸造、离心铸造、负压铸造、低压铸造等[3]。其中，低压铸造应用较多。在实际应用中，根据铸件功能、尺寸等多项参数，按照加工工艺完成生产加工，成本较低，操控简单，成为了铸件打造不可缺少的加工工艺。

（2）低压铸造工艺。低压铸造工艺是在低压环境下，将处于固态状态下的金属进行处理，形成液态金属，将其填充到铸造模具中，待其冷却后，对其外观加以详细处理，使其达到生产加工标准。通常情况下，气体压力控制范围在0.6～1.5 Pa。以下为铸造工艺流程：

①将液体金属浇入坩埚炉模具中，密封；②向坩埚炉总通入经过压缩处理的干燥气体；③观察液管中液体金属液面变化情况，等待气体填满型腔，形成加工所需气压环境；④对金属液体采取加压凝固处理，最终生产铸件产品。整个过程看似简单，但是各个环节都容易受到外界因素影响，或者生产模具指标未达到生产加工需求等，这些都会对铸件质量造成较大影响。

2 低压铸造铸件质量影响因素

（1）浇口方案自由度。由于我国低压铸造工艺水平不是很高，其铸造浇口数量和位置的设定受限，无法依据产品需求作出相应调整，导致生产出的产品壁厚无法得到有效控制，对铸件质量造成了严重影响。以上分析均属于浇口方案自动度的设置范畴，因此，该因素对铸件质量影响较大。第一，浇口数量对铸件质量的影响。由于浇口数量有限，无法同时完成多个铸件的铸入操作，对生产效率影响较大。为了在规定交货日期内完成生产加工任务，只能简化工艺制作流程，省略了部分处理操作，导致质量下降。所以，浇口数量的限制间接对质量造成影响。而浇口位置的设定，是按照统一生产要求，一旦设定无法改变，而每批次铸件尺寸参数不同，这些浇口位置无法完全符合要求，为了降低成本，只能使用这些浇口完成生产加工，这也是造成铸件质量低的一项重要因素。

（2）机械操控。铸件制造周期较长，对机械操控性能要求较高，如果其中某一环节出现问题，就会导致某一项指标达不到生产加工标准。例如，压力、温度控制等。当前采用的机械铸造操控设备和技术都比较陈旧，温度和压力等参数控制精度较低，尤其是靠近浇口位置机械组织比较粗糙，加大了控制难度，所以，对铸件质量造成严重影响。

（3）铸型排气。对于低压铸造工艺来说，气压控制非常重要。如果在铸造过程中气压波动较大，就会形成气泡，在铸件内部无法去除。在实际生产加工过程中，利用排气孔和分型面排气，而这两种排气方式的排气效果不是很好。在生产加工过程中，排气不通畅现象频繁发生，导致浇注期间形成反压力，金属溶液发生波动，在铸件内部容易形成气泡，致使铸件质量降低。

（4）缩孔处理。缩孔是一项铸件加工流程中的一个环节，通过温度控制，来控制金属状态，最终形成固态产品。然而，在此过程中很难控制缩孔大小。虽然在生产之前，已经按照铸件参数要求设置了缩孔大小，通过调节温度来操控，但是实际处理效果不佳。考虑到温度与固液体积差之间存在正比关系，所以，通过降低温度来缩小固液体积差，而冷却壁空气是一种不良导体，阻碍了降温，延长了温度控制时间，铸件长期处于液态，增加了缩孔数量与直径，导致铸件产品质量下降。

（5）铸件气孔。铸件气孔有三种类型，包括侵入性气孔、反应性气孔、析出性气孔。其中，侵入性气孔在铸件上方分布，主要是防止一些杂质混入其中，在铸造过程中阻止外界因素入侵，而铸造坩埚内产生的气泡另行处理。由于入侵气孔孔洞设计采用常规设计方法，未采区打磨等处理，洞壁光滑，无法有效阻挡杂质入侵，这对铸件质量造成了严重影响。反应性气孔位于铸件和型壁接触面，在铸件反应过程中起到排气功效。由于气孔孔径较小，并且孔壁过于粗糙，而排出的气体掺杂了一些杂质，黏附在孔壁上，降低了空气流动性，致使排气气流较小，无法满足铸件排气要求，部分气体残留在铸件中，形成了气泡，降低了产品质量。析出性气孔指的是温度调控加工流程中抽出气体的孔洞，利用此气孔析出坩埚内多余气体，避免气体对温度控制造成影响。由于气孔壁没有采取特殊处理，再高温环境下，析出的气体以水蒸气为主，预冷后形成水珠或者气泡，阻碍了气体析出，并未实现预期功效。因此，侵入性气孔、反应性气孔、析出性气孔设置均存在问题，对铸件质量造成了严重影响。

（6）氧化与冷隔。在低压铸造过程中，往往伴随了氧化夹渣，对铸件质量造成了严重影响。如果为了赶工期需要不间断生产，必须按时填充铝液，而此过程会掺杂氧化夹渣，这些杂质会混入铸造容器中，难以去除。另外，多次浇注会导致浇注管液面形成氧化皮，如果过快的增加坩埚中压力，容易出现喷溅现象，致使氧化皮的产生。上述氧化现象的出现会对铸件质量造成影响。

另外，在铸造过程中，部分气孔排气不均衡，浇注金属溶液后，其液面不平衡，低压排气通道堵死，气体未能及时排除，便在铸造环境中会形成冷隔，导致金属无法很好的融为一体，不利于铸件质量控制。

3 结语

文章主要对铸件质量影响因素展开全面探究。此次研究建立在低压铸造环境基础上，通过分析铸件加工工艺流程，对各个环节可能遇到的影响因素进行分析。从中发现浇口方案自由度、机械操控、铸型排气、缩孔处理、铸件气孔、氧化与冷隔均对低压环境下铸件质量造成不同程度的影响，可以将这些因素作为低压铸造改进研究的切入点。