低壓鑄造法的雛形可以追溯到本世紀(jì)初。適用于鋁合金是1917年在法國(guó)，1924年在德國(guó)提出的申請(qǐng)，但并沒有形成大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。為商業(yè)的目的而開始生產(chǎn)是在二戰(zhàn)以后的1945年，由英國(guó)的路易斯先生創(chuàng)立了阿魯馬斯庫公司，開始生產(chǎn)雨水管道、啤酒容器等。在那以后的五十年代里，奧地利和德國(guó)開始生產(chǎn)氣缸頭。 　　1958年美國(guó)的澤訥拉路默它斯在小型汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)零件上（氣缸頭、箱體、齒輪箱）大量運(yùn)用了鋁合金鑄件，并采用了低壓鑄造法。這件事對(duì)至今仍廣泛采用的低壓鑄造法而言是不可或缺的推動(dòng)，特別是在全世界的汽車工業(yè)界引起了極大的反響。低壓鑄造法被介紹進(jìn)我國(guó)是1957年左右，但真正引起業(yè)界的注意，開始進(jìn)行各種研究、引進(jìn)設(shè)備是從1960年左右開始的。但是這種打破了以往常識(shí)的劃時(shí)代的工藝方法，幾乎沒有冒口，與已經(jīng)作為一種“技術(shù)”確立起來的重力金型鑄造的技術(shù)相比具有完全不同的難度，因此業(yè)界的反應(yīng)比較冷淡。 　　在這種狀況下，1961年的輕型汽車用空冷氣缸頭的生產(chǎn)成為低壓鑄造法在我國(guó)實(shí)用化的開端。以后的發(fā)展非常迅速，在克服了多個(gè)技術(shù)難題后，利用低壓鑄造法所具有的材料利用率高、容易實(shí)現(xiàn)注湯自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，以汽車部件為中心，逐步確立了輕合金鑄件的主要鑄造法的牢固地位。目前在鋁合金鑄件的生產(chǎn)量中，低壓鑄造品已占了大約50%，并以其巨大的生產(chǎn)量和優(yōu)良的品質(zhì)而著稱于世。產(chǎn)品擴(kuò)大到汽車相關(guān)部件，如氣缸頭、氣缸體、剎車鼓、離合器罩、輪轂、進(jìn)氣岐管等。特別是1970年以后大量應(yīng)用在輪轂上，并且隨著近年來的汽車輕量化和提高性能等要求，在以往從未有過的復(fù)雜內(nèi)部品質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)的嚴(yán)格要求下，氣缸頭、氣缸體上的使用也逐漸增加。

1 概述

 

圖1 低壓鑄造的工藝示意圖
1一保溫爐2一液體金屬3一坩堝4一升液管5一澆口6一密封蓋7一下型8一型腔9一上型
10一頂桿11一項(xiàng)桿板12一氣缸13一石棉密封墊

 
  低壓鑄造獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
  
  1．液體金屬充型比較平穩(wěn)；
  
  2．鑄件成形性好，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件，對(duì)于大型薄壁鑄件的成形更為有利；
   
3．鑄件組織致密，機(jī)械性能高；
   
4．提高了金屬液的工藝收得率，一般情況下不需要冒口，使金屬液的收得率大大提高，收得率一般可達(dá)90％。
    
此外，勞動(dòng)條件好；設(shè)備簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，也是低壓鑄造的突出優(yōu)點(diǎn)。

2 低壓鑄造工藝設(shè)計(jì)

 
  低壓鑄造所用的鑄型，有金屬型和非金屬型兩類。金屬型多用于大批、大量生產(chǎn)的有色金屬鑄件，非金屬鑄型多用于單件小批量生產(chǎn)，如砂型，石墨型，陶瓷型和熔模型殼等都可用于低壓鑄造，而生產(chǎn)中采用較多的還是砂型。但低壓鑄造用砂型的造型材料的透氣性和強(qiáng)度應(yīng)比重力澆注時(shí)高，型腔中的氣體，全靠排氣道和砂?？紫杜懦?。
  
  為充分利用低壓鑄造時(shí)液體金屬在壓力作用下自下而上地補(bǔ)縮鑄件，在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮使
  
  鑄件遠(yuǎn)離澆口的部位先凝固，讓澆口最后凝固，使鑄件在凝固過程中通過澆口得到補(bǔ)縮，實(shí)現(xiàn)順序凝固。常采用下述措施：
   
1．澆口設(shè)在鑄件的厚壁部位，而使薄壁部位遠(yuǎn)離澆口；
   
2．用加工裕量調(diào)整鑄件壁厚，以調(diào)節(jié)鑄件的方向性凝固；
   
3．改變鑄件的冷卻條件。

    對(duì)于壁厚差大的鑄件，用上述一般措施又難于得到顧序凝固的條件時(shí)，可采用一些特殊的辦法，如在鑄件厚壁處進(jìn)行局部冷卻，以實(shí)現(xiàn)順序凝固。

3 低壓鑄造工藝
 

   低壓鑄造的工藝規(guī)范包括充型、增壓、鑄型預(yù)熱溫度、澆注溫度，以及鑄型的涂料等。
  
  （1）充型和增壓

    升液壓力是指當(dāng)金屬液面上升到澆口，附所需要的壓力。金屬液在升液管內(nèi)的上升速度應(yīng)盡可能緩慢，以便有利于型腔內(nèi)氣體的排出，同時(shí)也可使金屬液在進(jìn)入澆口時(shí)不致產(chǎn)生噴濺。
    
（2）充型壓力和充型速度

    充型壓力Pa是指使金屬液充型上升到鑄型頂部所需的壓力。在充型階段，金屬液面上的升壓速度就是充型速度。
    
（3）增壓和增壓速度

    金屬液充滿型腔后，再繼續(xù)增壓，使鑄件的結(jié)晶凝固在一定大小的壓力作用下進(jìn)行，這時(shí)的壓力叫結(jié)晶壓力。結(jié)晶壓力越大，補(bǔ)縮效果越好，最后獲得的鑄件組織也愈致密。但通過結(jié)晶增大壓力來提高鑄件質(zhì)量，不是任何情況下都能采用的。
    
（4）保壓時(shí)間

    型腔壓力增至結(jié)晶壓力后，并在結(jié)晶壓力下保持一段時(shí)間，直到鑄件完全凝固所需要的時(shí)間叫保壓時(shí)間。如果保壓時(shí)間不夠，鑄件未完全凝固就卸壓，型腔中的金屬液將會(huì)全部或部分流回批捐，造成鑄件“放空”報(bào)廢：如果保壓時(shí)間過久，則澆口殘留過長(zhǎng)，這不僅降低工藝收得率，而且還會(huì)造成澆口“凍結(jié)”，使鑄件出型困難，故生產(chǎn)中必須選擇一適宜的保壓時(shí)間。
    
（5）鑄型溫度及澆注溫度
    
低壓鑄造可采用各種鑄型，對(duì)非金屬型的工作溫度一般都為室溫，先特殊要求，而對(duì)金屬型的工作溫度就有一定的要求。如低壓鑄造鋁合金時(shí)，金屬型的工作溫度一般控制在200～2500C，澆注薄壁復(fù)雜件時(shí)，可高達(dá)300～3500C。
  
  關(guān)于合金的澆注溫度，實(shí)踐證明，在保證鑄件成型的前提下，應(yīng)該是愈低愈好。
    
（6）涂料
    如用金屬型低壓鑄造時(shí)，為了提高其壽命及鑄件質(zhì)量，必須刷涂料；涂料應(yīng)均勻，涂料厚度要根據(jù)鑄件表面光潔度及鑄件結(jié)構(gòu)來決定。

4 低壓鑄造設(shè)備

 
  低壓鑄造設(shè)備一般由保溫爐及其附屬裝置，鑄型開合系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)三部分組成。按鑄型和保溫爐的連接方式，可分為頂鑄式低壓鑄造機(jī)和側(cè)鑄式低壓鑄造機(jī)兩種類型。
   
 （1）保溫爐及附屬裝置
    它由爐體、熔池、密封蓋和升液管等所組成，是低壓鑄造機(jī)的基本部分。保溫爐的爐型很多，如焦炭爐，煤氣爐，電阻爐，感應(yīng)爐等。但目前廣泛使用的是電阻加熱爐，其次是電熱反射爐。
    
（2）供氣系統(tǒng)
    
在低壓鑄造中，正確控制對(duì)鑄型的充型和增壓是獲得良好鑄件的關(guān)鍵，這個(gè)控制完全由供氣系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同鑄件，不同鑄件的要求，供氣系統(tǒng)應(yīng)可以任意調(diào)節(jié)，工作要穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)要使維修方便。

5 特殊低壓鑄造工藝

   
低壓鑄造對(duì)一些特殊結(jié)構(gòu)或特殊性能要求的鑄件，難以滿足時(shí)，就在低壓鑄造的基礎(chǔ)上，發(fā)展出一些特殊低壓鑄造工藝。
    
（1）壓差法低壓鑄造
    有些鑄件的內(nèi)部質(zhì)量要求高，希望在較高的壓力下結(jié)晶，但一般低壓鑄造時(shí)的結(jié)晶壓力不能太大。因而發(fā)展出壓差法低壓鑄造。其工藝過程是將電阻保溫爐和鑄型全部進(jìn)行密封，在密封罩內(nèi)通人壓力較大如500kPa的壓縮空氣，這時(shí)由于鑄型與增鍋內(nèi)部的壓力相等，金屬液不會(huì)上升，然后金屬液向上補(bǔ)充50kPa壓力，金屬液就會(huì)上升充填型腔。同時(shí)鑄型內(nèi)的金屬液也在高壓下結(jié)晶凝固。這種方法使鑄件得到較致密的結(jié)晶組織，提高了鑄件的機(jī)械性能。據(jù)資料介紹這種工藝與一般鑄造方法相比，使鑄件強(qiáng)度提高約25％，延伸率提高約50％。但設(shè)備較龐大，操作麻煩，只有特殊要求時(shí)才應(yīng)用。
    
（2）真空低壓鑄造
    對(duì)薄壁或復(fù)雜的大型鑄件，采用前述的低壓鑄造工藝，也難以滿足時(shí)，采用真空低壓鑄造就容易解決。它的裝置與壓差法低壓鑄造基本相似。在澆注前先將型腔中的氣體抽出再進(jìn)行澆注，這時(shí)澆注速度可以提高，不會(huì)產(chǎn)生氧化夾雜和氣孔等缺陷。