低壓鑄造法的雛形可以追溯到本世紀初。適用于鋁合金是1917年在法國，1924年在德國提出的申請，但并沒有形成大規模的工業生產。為商業的目的而開始生產是在二戰以后的1945年，由英國的路易斯先生創立了阿魯馬斯庫公司，開始生產雨水管道、啤酒容器等。在那以后的五十年代里，奧地利和德國開始生產氣缸頭。 　　1958年美國的澤訥拉路默它斯在小型汽車的發動機零件上（氣缸頭、箱體、齒輪箱）大量運用了鋁合金鑄件，并采用了低壓鑄造法。這件事對至今仍廣泛采用的低壓鑄造法而言是不可或缺的推動，特別是在全世界的汽車工業界引起了極大的反響。低壓鑄造法被介紹進我國是1957年左右，但真正引起業界的注意，開始進行各種研究、引進設備是從1960年左右開始的。但是這種打破了以往常識的劃時代的工藝方法，幾乎沒有冒口，與已經作為一種“技術”確立起來的重力金型鑄造的技術相比具有完全不同的難度，因此業界的反應比較冷淡。 　　在這種狀況下，1961年的輕型汽車用空冷氣缸頭的生產成為低壓鑄造法在我國實用化的開端。以后的發展非常迅速，在克服了多個技術難題后，利用低壓鑄造法所具有的材料利用率高、容易實現注湯自動化等優點，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量中，低壓鑄造品已占了大約50%，并以其巨大的生產量和優良的品質而著稱于世。產品擴大到汽車相關部件，如氣缸頭、氣缸體、剎車鼓、離合器罩、輪轂、進氣岐管等。特別是1970年以后大量應用在輪轂上，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雜內部品質和機械性質的嚴格要求下，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11一項桿板12一氣缸13一石棉密封墊

 
  低壓鑄造獨特的優點表現在以下幾個方面：
  
  1．液體金屬充型比較平穩；
  
  2．鑄件成形性好，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件，對于大型薄壁鑄件的成形更為有利；
   
3．鑄件組織致密，機械性能高；
   
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90％。
    
此外，勞動條件好；設備簡單，易實現機械化和自動化，也是低壓鑄造的突出優點。

2 低壓鑄造工藝設計

 
  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、大量生產的有色金屬鑄件，非金屬鑄型多用于單件小批量生產，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度應比重力澆注時高，型腔中的氣體，全靠排氣道和砂粒孔隙排出。
  
  為充分利用低壓鑄造時液體金屬在壓力作用下自下而上地補縮鑄件，在進行工藝設計時，應考慮使
  
  鑄件遠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縮，實現順序凝固。常采用下述措施：
   
1．澆口設在鑄件的厚壁部位，而使薄壁部位遠離澆口；
   
2．用加工裕量調整鑄件壁厚，以調節鑄件的方向性凝固；
   
3．改變鑄件的冷卻條件。

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

3 低壓鑄造工藝
 

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

    升液壓力是指當金屬液面上升到澆口，附所需要的壓力。金屬液在升液管內的上升速度應盡可能緩慢，以便有利于型腔內氣體的排出，同時也可使金屬液在進入澆口時不致產生噴濺。
    
（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，再繼續增壓，使鑄件的結晶凝固在一定大小的壓力作用下進行，這時的壓力叫結晶壓力。結晶壓力越大，補縮效果越好，最后獲得的鑄件組織也愈致密。但通過結晶增大壓力來提高鑄件質量，不是任何情況下都能采用的。
    
（4）保壓時間

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

4 低壓鑄造設備

 
  低壓鑄造設備一般由保溫爐及其附屬裝置，鑄型開合系統和供氣系統三部分組成。按鑄型和保溫爐的連接方式，可分為頂鑄式低壓鑄造機和側鑄式低壓鑄造機兩種類型。
   
 （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
    
在低壓鑄造中，正確控制對鑄型的充型和增壓是獲得良好鑄件的關鍵，這個控制完全由供氣系統來實現。根據不同鑄件，不同鑄件的要求，供氣系統應可以任意調節，工作要穩定可靠，結構要使維修方便。

5 特殊低壓鑄造工藝

   
低壓鑄造對一些特殊結構或特殊性能要求的鑄件，難以滿足時，就在低壓鑄造的基礎上，發展出一些特殊低壓鑄造工藝。
    
（1）壓差法低壓鑄造
    有些鑄件的內部質量要求高，希望在較高的壓力下結晶，但一般低壓鑄造時的結晶壓力不能太大。因而發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行密封，在密封罩內通人壓力較大如500kPa的壓縮空氣，這時由于鑄型與增鍋內部的壓力相等，金屬液不會上升，然后金屬液向上補充50kPa壓力，金屬液就會上升充填型腔。同時鑄型內的金屬液也在高壓下結晶凝固。這種方法使鑄件得到較致密的結晶組織，提高了鑄件的機械性能。據資料介紹這種工藝與一般鑄造方法相比，使鑄件強度提高約25％，延伸率提高約50％。但設備較龐大，操作麻煩，只有特殊要求時才應用。
    
（2）真空低壓鑄造
    對薄壁或復雜的大型鑄件，采用前述的低壓鑄造工藝，也難以滿足時，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行澆注，這時澆注速度可以提高，不會產生氧化夾雜和氣孔等缺陷。