壓鑄用升液管

重力鑄造是指金屬液在地球重力作用下注入鑄型的工藝，也稱重力澆鑄，廣義的重力鑄造包括砂型澆鑄、金屬型澆鑄、熔模鑄造、消失模鑄造，泥模鑄造等；窄義的重力鑄造主要指金屬型澆鑄。

反重力鑄造(Counter—Gravity Casting，CGC)它是使坩堝中的金屬在壓力的作用下沿升液管自下而上克服重力及其他阻力充填鑄型，并在壓力下獲得鑄件的一種方法。其特點(diǎn)就是合金液充填鑄型的驅(qū)動(dòng)力與重力方向相反，合金液沿與重力相反方向流動(dòng)。

反重力鑄造，由于其合理的溫場分布、平穩(wěn)的充型特點(diǎn)和良好的液態(tài)補(bǔ)縮能力，在優(yōu)質(zhì)鋁鎂合金鑄件的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且成為當(dāng)今的主流成形技術(shù)，特別是在大型復(fù)雜薄壁優(yōu)質(zhì)構(gòu)件的生產(chǎn)中幾乎成為不可替代的生產(chǎn)手段。反重力鑄造鑄造根據(jù)其建立壓差過程的不同，可以分為低壓鑄造、差壓鑄造、調(diào)壓鑄造及真空吸鑄等。

壓力澆注通常有兩種形式，其一是用壓鑄機(jī)依靠活塞將金屬液壓射進(jìn)模內(nèi)充型結(jié)晶，簡稱壓鑄。此法可生產(chǎn)出尺寸準(zhǔn)確、結(jié)晶致密、加工余量很小、表面光潔、機(jī)械性能比一般模鑄件高的各種小型鑄件。適用于有色金屬、碳鋼、低合金鋼、高合金鋼壓鑄件。另一種形式是利用氣體(如壓縮空氣等)，加壓于金屬液面上，使金屬液經(jīng)升液管進(jìn)入模內(nèi)結(jié)晶成坯(或鑄件)的鑄造工藝。由于所用壓力較低，所以也稱為低壓鑄造。

低壓鑄造是指鑄型一般安置在密封的坩堝上方，坩堝中通入壓縮空氣，在熔融金屬的表面上造成低壓力（0.06～0.15MPa），使金屬液由升液管上升填充鑄型和控制凝固的鑄造方法。當(dāng)鑄件完全凝固后，解除液面上的氣體壓力，使升液管和澆道中沒有凝固的金屬液靠自重流同坩堝中，然后打開鑄型，取出鑄件。這種鑄造方法補(bǔ)縮好，鑄件組織致密，容易鑄造出大型薄壁復(fù)雜的鑄件，無需冒口，金屬收得率達(dá)95%。無污染，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。但設(shè)備費(fèi)用較高，生產(chǎn)效率較低。一般用于鑄造有色合金。

低壓鑄造設(shè)備一般由主機(jī)、液壓系統(tǒng)、保溫爐、液面加壓裝置、電氣控制系統(tǒng)及鑄型冷卻系統(tǒng)等部分組成。其中升液管是導(dǎo)流和補(bǔ)縮的通道，它與坩堝蓋以可拆卸的方式進(jìn)行密封連接，組成承受壓力的密封容器。在工藝氣壓的作用下，金屬液經(jīng)升液管進(jìn)行充型和增壓結(jié)晶凝固；卸壓時(shí)，未凝固的合金液通過升液管回落到坩堝，因此正確設(shè)計(jì)和使用低壓鑄造升液管非常重要。

低壓鑄造是最早的反重力鑄造技術(shù)，20世紀(jì)40年代開始用于工業(yè)生產(chǎn)。如今，低壓鑄造主要用于生產(chǎn)鋁合金、鎂合金件，如汽車工業(yè)的汽車輪轂、內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體、氣缸蓋、活塞、導(dǎo)彈外殼、葉輪、導(dǎo)風(fēng)輪等形狀復(fù)雜、質(zhì)量要求高的鑄件。當(dāng)采用低壓鑄造生產(chǎn)鑄鋼時(shí)，如鑄鋼車輪，升液管需采用特種耐火材料。低壓鑄造也可應(yīng)用于小型銅合金鑄件，如管道裝置接頭，浴室中的旋塞龍頭等，該技術(shù)在國外已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

反重力鑄造的關(guān)鍵部件之一：升液管
升液管是反重力鑄造的關(guān)鍵部件之一。充型時(shí)，在氣壓的作用下，金屬液通過升液管從坩堝內(nèi)進(jìn)入鑄型中。卸壓時(shí)，未凝固的金屬液也通過升液管回流至坩堝內(nèi)。作為澆注系統(tǒng)中的重要組元，升液管具有導(dǎo)流和補(bǔ)縮的作用，它應(yīng)具有氣密性、化學(xué)惰性及充型過程穩(wěn)定可靠性，在反重力鑄造工藝中起著至關(guān)重要的作用。

升液管可以采用不同材料制造而成，從材質(zhì)上，升液管主要分金屬升液管和陶瓷升液管。具體如下:

1、金屬升液管:金屬升液管主要由無縫鋼管焊接或者灰口鑄鐵鑄造后，內(nèi)外層刷上耐火涂料制造而成。

2、鈦酸鋁陶瓷升液管:鈦酸鋁陶瓷不僅具有較高的熔點(diǎn)（1860℃）、較低的熱膨脹系數(shù)（α≤2.0×10-6/K），且具有與鋁等許多有色金屬熔體不潤濕的特性，因此是制造鑄鋁用升液管的優(yōu)良材料。

3、氮化硅陶瓷升液管:氮化硅作為高級耐火材料，具有低的熱膨脹系數(shù)，耐熱沖擊性能好、高溫力學(xué)性能高和抗金屬侵蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。氮化硅熔點(diǎn)1900℃，熱膨脹系數(shù)2.5×10-6/K，對許多金屬不潤濕。純氮化硅升液管比鈦酸鋁升液管具有更優(yōu)異的抗熱震性能和耐溫能力，使用壽命長但是價(jià)格昂貴。

4、賽龍?zhí)沾缮汗?賽龍?zhí)沾墒且环NSi3N4-Al2O3系高溫?zé)Y(jié)材料，它是由Al2O3的Al、O原子部分地轉(zhuǎn)換了Si3N4中的Si、N原子，構(gòu)成Si-Al-O-N系統(tǒng)。賽龍?zhí)沾删哂懈邷貜?qiáng)度好、常溫和高溫化學(xué)性能穩(wěn)定優(yōu)異、耐磨性能好、熱膨脹系數(shù)很低（2.4～3.2×10-6/K）及抗熱沖擊性能好等優(yōu)點(diǎn)。賽龍?zhí)沾山Y(jié)合了氮化硅（高強(qiáng)度、硬度、斷裂韌性和低熱膨脹）和氧化鋁（抗腐蝕性、化學(xué)惰性、高溫能力和抗氧化性）的綜合性能，具有非常的優(yōu)異的熱性能和機(jī)械性能。

5、復(fù)合材料升液管:復(fù)合材料升液管多以鑄鋼、耐熱鋼等金屬管為骨架，內(nèi)外表面涂覆或嵌套一定厚度的耐高溫陶瓷等非金屬材料而成，兼?zhèn)淞私饘偕汗艿牧己脷饷苄院透吡W(xué)性能以及非金屬材料的耐高溫和高溫化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。此類升液管制造工藝復(fù)雜，成本較高。

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