什么样的浇注系统适用于铝合金铸造

自熔炼炉中取出合金液、再将其浇注到铸型中，是铸件生产过程中的关键工序，这一工序经历的时间虽然很短，但合金液在传送过程中的运动非常激烈，液面的氧化膜不断遭受破坏，不断地产生新的氧化膜，又不断地将‘氧化膜夹层’卷入合金液中，因而，大多数废品都是在在这一阶段造成的。从卷入‘氧化膜夹层’的角度分析，浇注过程的控制比熔炼过程的控制重要得多。铝合金液流动时，如果流速较低，合金液的表面张力可以约束液流，使其不至于分散、飞溅；如果流速高，液流便不可避免地会分散、飞溅。许多研究工作表明，对于多种液态铸造合金，液流不产生分散、飞溅的临界流速是0.5m/s。目前，应用较广的浇注方式，仍然是传统的重力浇注，也便是利用合金液本身的重力，将其自铸型的上方注入铸型。实际上，对铝合金而言，这是较不可取的浇注方式，因为，液流自直浇口下落到其底部时，流速都远高于0.5m/s，液流散乱和飞溅是不可避免的。此外，一些大家视为常规的浇注系统设计原则，也有不少问题，液流在浇注系统中往往会发生紊流、飞溅，会使大量的‘氧化膜夹层’和气泡卷入合金液中，造成多种铸造缺陷。采用差压铸造或低压铸造工艺，液流自铸型的下方进入铸型，如果控制得当，合金液可以平稳、缓慢地充型，铸件的缺陷很少，材质的力学性能当然大幅度提高。从文献得知，美国航空、航天用较大型的铝合金、镁合金铸件，不少都是用差压铸造工艺制造的。还有一种平稳充型的浇注工艺值得注意，那便是使液流水平转移的“倾转浇注”，浇注的方式是：将铸型和浇包（或其他盛合金液的容器）安置在一可倾转的装置中，使铸型的浇口和浇包的流出口对齐，然后，使装置缓慢地倾转，使合金液平稳地从浇包转移到铸型中。目前，已有将此种工艺用于生产铝合金铸件和钛合金铸件的报道，主要是一些特别重要的铸件。尽管后两种浇注工艺效果很好，更适应于生产铝合金铸件，但是，重力浇注毕竟是应用了几千年的传统工艺，而且还有生产条件方面的制约，在铝合金铸件用量不断增长，绝大部分铸件仍然是用重力浇注的方式生产的。为了进一步提高铸件的质量，在铸造生产方面更充分地利用铝合金在力学性能方面的潜力，改进浇注系统是当前必须认真面对的课题。近年来，采用视频射线摄影技术和计算机模拟，可以更好地了解合金液的充型过程，但是，由于受到目前可供引用的参数的制约，至今，对充型过程的认识仍有不少不甚确切之处。适用于铝合金的工艺方法很多，以下仅水平分型的砂型铸造工艺，提出的一些改进浇注系统的意见，是依据J.Compbell和其他人士的研究结果归纳得到的，还不能认为是非常成熟的，只能作为我们更新观念的起点，行之有效的具体工艺方案，仍有待我们在实际生产中不断地分析、研究和探求。