真空铸造是金属在
真空室中进行熔炼、浇注和结晶的
铸造过程。真空铸造可以使
金属中的气体含量减到最少,可以防止金属
氧化。用此法可以生产要求很高的特殊
合金钢铸件和极易氧化的
钛合金铸件等。真空铸造费用高,一般多用于冶炼蒸气压力高、易于挥发损失的合金和高质量铸件,铸型不应含有挥发物。
真空吸铸是将
铸型浇口(或升液管)插入金属液中,再将铸型抽
真空,使铸型型腔内为
负压,在负压作用下使金属液沿浇口(或升液管)上升并充满铸型、凝固成形,从而获得铸件的一种铸造方法。
真空吸铸的工艺原理如图1所示,把熔模壳型放在密封室内,密封室下降,直浇道浸入液体金属中,而后启动
真空泵将密封室抽成真空,液体同时被吸铸。型壳内铸件凝固后,真空状态解除,浇道内的残余金属液体回流到
熔炉中,经清砂得到真空吸铸铸件。
以CLA法为例,首先把普通熔模工艺制作的型壳放在密封室内,密封室下降,直浇道插入
液态金属。起动
真空泵将密封室抽成真空,液态金属同时充型。待型壳内金属液凝固后,使密封室接通大气,消除真空,浇道内尚未凝固的液体金属再流回到
坩埚内。最后取出型壳
清砂得到铸件。除CLA法,还有倾转倒置法真空吸铸,即在真空吸铸充型完成后,将铸型倒置,由直浇道内剩余的金属液为铸件凝固提供补缩。此种方法易于实现连续化生产,具有很高的
生产效率。
此类真空吸铸方法主要是根据所浇注的铸件工艺要求或
合金种类对真空吸铸的过程增加了一些特殊化的操作。比如,为增强真空吸铸的补缩能力。在完成上密封室抽真空(见图2a);金属液充满
型腔后,下密封室接着通入压缩气体,提高上下密封室之间的
压差(见图2b),从而增强铸件结晶凝固期间的金属液补缩能力。其工艺过程示意如图2所示。还有采用
惰性气体保护的真空吸铸,该方法主要用于生产
高温合金及易氧化合金的真空熔炼及浇注的吸铸法(又称CLV法),该方法是将金属在真空下熔化后,向真空熔炼室和吸铸室同时通入惰性气体,并使它们保持相同的气压。将型壳浇道或升液管插入金属液,然后降低吸铸室压力,进行吸铸。在保持一定时间后,卸压后直浇道中金属液流回坩埚。
(1)
成品率高,铸件质量好吸铸时,金属液充型平稳,氧化夹渣和飞溅少,减少了铸件的气孔和夹渣等缺陷,提高了成品率。此外,可以采用较低的浇注温度进行浇注,使铸件晶粒细化,
力学性能提高。
(5)易于实现
机械化,劳动
生产率高。与普通熔模铸造工艺相比,每个模组可多组装蜡模,一般可提高产量85%~135%。
真空吸铸适用于
熔模铸造、
陶瓷型铸造、
壳型铸造、
石膏型铸造、石墨型铸造及
砂型铸造,可用于生产铝合金、
镁合金、
钛合金、不锈钢及高温耐热合金等平均壁厚小于5mm的复杂薄壁
铸件,以及单件浇注重量小于100kg的铸件。
真空压铸是在压铸模型腔内建立一定的
真空度后进行压铸的一种工艺方法,其真空度一般在50~80kPa范围内。
(1)采用
真空罩封闭整个
压铸模。如图4所示。合模时真空罩将整个压铸模封闭,
液态金属浇入
压室后,利用
压射冲头将压室密封,然后打开
真空阀,将真空罩内空气抽出,待
真空度达到要求时即可进行
压铸。此法每次抽气量较大,且不适于有液压抽芯机构的模具。
(2)借助分型面抽真空。此法是将压铸模排气槽通入
截面积较大的总排气槽,总排气槽则与
真空系统连接,如图5所示。压铸时,当压射冲头封住浇口时,
行程开关6自动打开
真空阀5抽真空,真空度达到要求时即进行压铸。
液压缸4的作用是将总排气槽关闭,防止合金液进入真空系统。这一方法简单易行,抽气量较少,且模具制作和维护方便。
(3)充型反压显著降低,可压铸的铸件壁厚更小。例如,普通压铸
锌合金时,铸件平均壁厚为1.5mm,最小壁厚为0.8mm而真空
压铸锌合金时,则铸件平均壁厚可为0.8mm,最小壁厚可为0.5mm。