1、中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准铝合金低压铸造HB/Z 220.3-92 1 主题内容与适用范围,. 1 本标准规定了铝合金低压铸造工艺程序和规范、工艺参数的选择范围、工艺过程的质量控制和技术安全等。.2 本标准适用于航空铝合金低压铸件的生产。民品亦可参照采用。.3 按本标准生产的铝合金低压铸件，应符合HB963或HB5480的规定。2 引用标准HB 963 铝合金铸件HB 5446 铸造铝合金热处理HB 5480 高强度伺合金优质铸件HB 6103 铸件尺寸公差HB/Z 160 铸造铝合金熔炼HB/Z 220. 1 铝合金砂型铸造HB/Z 220.2 铝合金金属型铸造HB/Z 220
2、.5 铝合金熔模壳型精密铸造HB/Z 220.6 铝合金石膏型精密铸造3 工艺特点低压铸造是液体金属在较低气体压力(一般为O.02-0.08MPa)的作用下，通过升液管充填铸型并在压力下结晶凝固的一种特种铸造方法。金属液在压力下充型，适宜浇注各种复杂程度、轮廓要求清晰、壁厚相差不甚悬殊且厚度在lmm以上的中小型铸件。充型平稳，速度易于控制，液流方向与铸型内气流方向一致，排气通畅，可以获得内部组织致密的铸件。压力下结晶，自上而下的顺序凝固，铸件组织致密，力学性能较好。浇注系统简单，一般不需胃口补缩，金属利用率达95%以上。对铸型材料元严格限制，凡适用于重力浇注的砂型、金属型、树脂砂型、石膏型、熔
3、模壳型等，只需作一定的工艺处理均可采用低压铸造。劳动条件较好，实现机械化容易，适宜铸件批量生产。设备投资较大，生产准备周期较长，铸件形状和大小受到一定的限制。低压铸造适宜铸造精度等级在HB6103规定的CT6-8级，表团粗糙度Ra为1.25 - 2. 51lID的铸件。航空航天工业部1992一10二04发布1992-1-01实施HB/Z 220.3-92 4 工艺程序铝合金低压铸造的主要工艺程序如下:金属熔炼熔化罢贯合装配，柑蜗密封，密封试验铸型准备砂型:I金属型z造型|涂料组合!于热配箱|组合塌、升液管、密封盖的准备及涂料、予热砂芯制备砂芯树脂芯浇j主升掖充型保压卸压L去升渣液、测管温中的浮
4、| 脱模兑取件或移出铸型!-i i-; 1-1 1J-vF电处E热一检5 含金蜡炼5. 1 合金的配制与熔炼按HB/Z160进行。5. 2 当说注时间超过他时，用重新进行精炼，有变质要求的铝合金jf印章新变质处理。6 铸型准备6. 1 砂型按HB/Z220. 1制备砂型和型芯。8.2 金属型按HB/Z220.2制备金属型。,11 HB/z 220.3-52 6.3 熔模壳型按HB/Z220.5准备壳型。6. 4 石膏型按HB/Z220.6准备石膏型。7 密封盖、升液智、地揭准备7. , 技术要求7. ,. , 峦封盖的技术要求a.与柑剧、升被管、顶热器、热电偶保护管、进气管和放气管之间的装配和
5、紧团要求简单，操作方便井有良好的密封zb.应有能支承模具或砂型反开合机构的能力，热状态下不变形pc.密封盖一般由铸铁加工或钢板焊接。7. .2 升液管的技术要求u.良好的气密性。使用前经O.6MPa水压密封性试验zb.具有一定的耐热抗蚀性4C.长)吏2P.J:甘剧底部50-1OOmm .内役截面积与柑峭的有效面积之比为18-24.壁厚58mmo出U形状应有撒渣作用，且能够在卸压之后，残留金属液能够顺利地流回端端$d.应防止金属液在管口味结，为此可采用加热或银嵌保温套绝热gC.一般由合金钢、碳素钢管分，二段焊接或铸铁管加工而成。7.1.3 增圳的技术要求u. l;，j密封盖的结合两应平整元缺陷，
6、能确保结合密封zb.一定的耐热抗蚀性$c. .t甘l芮一般由中佳球铁、含金特铁、灰铸铁铸造，其璧厚不小于30mm.或由12mm厚的钢板焊接而成，也可用石墨士甘梢。7. 2 使用前准备7.2.1 涂料u.清除旧涂料，氧化皮和脏物Fb.预热写300-4000C I C.涂料厚度1-1.5mm 0涂料配方见HB/Z220.20 7. 2. 2 装配与密封7. 2. 2. 1 将增剧吊入伊内，将密封盖和升液管装配在增树上.组装热电偶、放气管.进气管和削热器，在结合面上垫I二密封材料，然后用压板压紧。7.2.2.2 常用的密封材料有;5,_., lOmm厚的硅酸铝忏维板、石墨一石棉盘恨、石棉椒、石棉绳、
7、紫铜皮等。几l增加密封结合可用粘结剂如水玻璃、佳溶胶等涂抹结合面。管道可采用高温密封胶、胶带等雷封。7.2.3 顶热将增屑、升液管、密封盖b日热至暗红色。7.2.4 密封试验将密封盖上的升破管出口用10mm厚的石棉板封严压紧，然后通气充压至最大的保压压42 蟹国HB/Z 220.3-92 力.观察压力表，如压力无下降现象则证明密封程度较好;或用水银测压计测量增塌内压力，当.测压结果与充气压力平衡或近似时则证明密封程度较好。8 低压铸造机准备8. 1 铸造机由熔化(保温)炉、液面加压控制系统、铸型开合机构三部分组成。8. 2 根据铸件大小、重量、结构以及批量选择低压铸造机。中小铸仲的批量生产可选
8、择机架可吊式或炉体圄定式;中大型铸件可选择机架移动式或炉体移动式。单件生产可用手动简易铸造机。8. 3 工作之前应开机检查电炉各部分是否完好无损f开合型机构传动是否正常;液面加压系统气路是否畅通;仪器仪表是否灵敏准确。9 铸型组合9. 1 将钝型组合在铸造机上，烧口与升谁管管口应对准衔接。在铸型与密封盖的接触处垫上密封材料井涂上粘结剂(如水玻璃、硅溶胶等)，以防止金属液渗漏。砂型在浇注温度达到时才组合。9. 2 将持型固紧9. 3 金属型加热温度对中等复杂铸件的金属型为250-3000C;事暖复杂件为300-.000C，上金属型预热温度取下限，下金属型预热温度取上限。9. 4 将合格的金属液转
9、注入低压铸造机保温炉内.然后用压板、密封垫将保温炉进水口压紧，调垫金属液温度至;是注温度。金属液的转注温度一般高tl:是注温度20t:。9. 5 在金属型内组合砂芯、烧道保温套(必要a1)等，然后吹净余砂和杂物，合型备挠。如为砂型应事先配箱组合后再装配到铸造机上，为防止铸型型面跑漏金属液，可用青料将分型处的缝隙堵塞。1 0 .尧注1 Q. 1 浇注温度的确定根擂台金成分、铸件大小及厚溥、复杂程度和铸型性质而定。一般情况可比重力浇注时的?是注温度低10-20哇。1 Q. 2 升液、充型、保压打片:i尧注气，阀、升液烧注，充填铸型.保压结晶。10. 2. 1 气体介质一般为压缩空气，烧注铜楼系合金
10、铮件时可选用氧气、二氧化碳、六氟化硫等气体。气体介质应经干燥器、机11雾分离裙、油水滤气器等过滤干燥。11 工艺参数的选择主要工艺参数有月-液压力、升液速度、充型压力、充型速度、保压压力、保压压力增压速度、保压时间等。工艺参数的选择决定于铸件的结构形式、铸型种类、合金牌号等。13 HB/Z 220.3-92 典型铸件的工艺参数见附录A(参考件)。11. 1 升液压力、升液速度11. 1. , 升液压力金属液由液面上升到烧口所需气体介质的压力为升液压力。其压力大小可用下列公式计算，并在实践中修正。P升=K忐川8式中;P叶一一作用在金属液面的气体压力，MPa;H一一金属液液面至混口顶部高度，cmI
11、 T一-金属液的密度，g/cm3; K一一阻力系数，一般取1.0- 1. 5，厚壁铸件取下限，薄壁件取上限;O. 098一-kg/cm2与MPa的换算系数;1033.6一-压力换算单位。11. .2 升液速度金属液在升液管中的上升速度为升液速度。选择其快慢的原则是:金属液上升时能够顺利排气、撇渣，不造成金属液在烧口产生喷射，不导致金属液温度明显降低。决定升液速度大小的关键是加在金属液面上气体压力上升的快慢。铝含金铸件的升液速度一般推制在50mm/s至150mm/s之间.相应的加压速度为0.0010 O. 00 18MPa/s 铝硅含金铸件则以50mm/s为宜。11. 2 充型庄力、充型速度11
12、. 2. 1 党塑压力金属液由液面上升到铸型塑腔顶部所需压力为充型压力。充型压力按11.1.1条公式计算，并在实践中修正。此时公式巾的H应为金属液面至铸牛T!if部的高度。充型压力随增桐内金属液面下降而增加。11.2.2 充型速度金属掖在铸型中t升的快慢程度为壳型速度。选择其快慢的原则是:能够确保充型完整和铸件自上而下顺序凝固，防止铸件产生气孔、冷隔等缺陷。充型速度决定F压力递增的速度。对厚喳铸件的光型速度和l加压速度与升饿时的升液速度和加E速度一致;薄壁铸件、复杂件的充型速度在70mm/主170mm/s之间选择，相应的加压速度则为0.0015.，0.003MPa/so11. 3 保压压力、增
13、压速度11.3.1 保压压力金属液先满型腔后，应迅速便带锅内气体压力增加到铸件凝固时的保压压力，保证铸件国体和、收缩u，j结晶层补缩所需的含金液中的剩余压力。保压压力选择的原则是z应防止压力过低时补缩不良造成的疏松和缩孔.防止压力过大造成的胀箱、粘砂、毛刺和披缝等缺陷。保压压力在一般情况下为充型压力加O.0050.OlMPaoj辑砂型保压压力一般为O.o:-O.05MPa.金属咽为.05 ., O. 07MPa，特殊厚大件可选择O.1 - O. 25MPa.最大不应跑过HB/z 220.3 92 Q. 3M Pao 11.3.2 增压速度增压速度是气体压力由充型压力增加到保压压力的快慢程度。其
14、增压形式有sa.稳压结晶t增压速度与充型时的加压速度一致，当达到充型压力加上O.005-0.0JMPa时，即进行保压。适用于砂型和金属型薄壁铸件:b.缓慢增压:当达到充型压力加上O.005- O. 0 1M Pa时，稳压到铸仲结壳，然后以O.0018 - O. 001M Pa/s加压速度达到保压的最大压力。适用于要求致密性较高的厚大铸件$C.急速增压:在确保铸型不跑漏金属液的情况下，当充型完毕，迅速以O.0035- O. 005M Pa/s的增压速度达到最大保压压力。适用于冷凝速度较快且要求致密的金属型铸件。11.4 保压时间金属液的压力达到保压压力最大值时起，至铸件完全凝固为止所需时间为保压
15、时间。选择保压时间的原则是z应防止时间过妖使混口残留量过大，造成出模困难，以及粘砂等问题4防止时间过短，铸件中未凝固金属流固增桶，造成缺肉、烧不到和补缩不良。保压时间一般以保证内浇口处无缩松，混口残留量40.80mm的时间为选择范围e一般情况下，1kg重的铸件保压1-2min, 5kg重的铸件保压2，._，3min , lOkg重的铸件保压1-6min ，20kg重的铸件保压6.8min.厚壁件和砂型件可适当延长保压时间。12 放气卸压、出型12. 1 打开卸压阀，放出培锅内气体，当压力计为0时，则可开型取件或从低压铸造机上移出砂型。12.2 清理工作台，用撇渣勺捞出升液管内浮渣准备下一次浇注
16、。13落砂、切割清理13. 1 在铸件上注上炉号印记。H.2 铸件落砂、切割烧胃口、清理喷砂根据不同铸型类别分别按HB/Z220. 1、HB/Z220.2、H B/Z 220.5、H/Z220.6进行。14 热处理铸件热处理战HB5H6进行。15 检验按HB963、Hf 5180或专用技术文件进行。16 质量控制16. 1 铸型质量控制根据铸型类别分别按HB/Z220. J , H B/Z 220. 2、HB/Z220.5、HB/Z220. 6执行。1 S. 2 浇注前应攘第7章要求准备密封盖和升液管等。开液管的气密性应定期检查，当发现有15 HB/Z 220. 3-92 渗漏时，不准使用。1
17、6. 3 每工作班在烧注前均应对装配组合后的售卦，主进行检查。16.4 每王作班浇注前应对动力系统，气源系统、加热系统进行检查。与此同时垃将气源排空干燥。16. 5 在连续生产的情况下，每个月应对液面加压系统的功能进行检测。16.6 应严格按工艺规程操作，浇注工艺参数不准摘自更动。随着增桐内液面下降，浇注工艺参数的调整范围应在工艺规程上予以规定。每工作班应逐件作好浇注记录，严格执行首件i级检测制度。17 技术安全17. 1 低压铸造机使用前应检查各部件是否完好无损，开机空载检查开合型机构传动是否正常，加压系统是否满气或堵塞，仪表是否灵敏。17.2 通入增桶内的气体介质应干燥。每工作班工作前应将
18、压缩空气放空l-lmin。17.3 凡与金属液接触的升液管、蜻塌、密封盖、工具等均需涂料预热。17.4 加压系统所使用压力最大不超过O.3MPa，在加压系统的气路上应设定值阀和安全阀。17.5 各密封结合面应仔细密封，装配牢固，防止金属液溅出。金属型上的气槽、排气沟等应严恪按要求设t1-制造.防止间隙过大金属液溅出。17.6 烧注时，操作者应离开铸造机一定距离，防止加压时金属前溅出伤人。操纵台与铸造机应保持1m以上的距离。17.7 拆卸密封盖、开型取件或移出铸型前，应确认增塌压力己放空才能操作。, 7.8 当咐桐发生泄漏立即断电，卸压移出咐塌。17. 9 操作者应穿戴防护用品方能上岗操作。17
19、.10 低压铸造场地应有抽风装置，场地通畅并有安全届道。16 附录典型铝合金低压铸件工艺参数参考件A 典型铝合金低压得件工艺参数见表A1. Z目NMMO制lM去AJ轮廓尺寸重量合金提注工艺参数序铸件名称铸型工艺i尧;主温度充型时间保压时间mm kg 代号充型压力.MPa保压压力.MPaC s mm 后轴承叽匣dd29 X 285 16 ZL 104 金属型690- 720 7-12 O. 02-0. 035 O. 1 1.5 壁厚:6.5? 汽缸盖193X 162X 98 16 ZL 104 金属型70- 720 5- 12 O. 01 ., O. 027 。.04-0. 06 1-6 壁厚:
20、;)3 缸盖110X 150X90 10 ZL 107 金属型690,. 710 15- 20 0.025-0.03 O. 03-0. 04 1-3 壁厚:5Jli气帆匣) IOO X500 20 ZL I05 砂型690-710 10-15 0. 03- 0.04 O. 01 - O. 05 5 ,., 7 壁厚:4 锅盖tb47 0 4. 5 ZL IO， 金属型720-7,10 20- 30 O. 024- O. 028 0.03-0. 04 O. 5- 2 壁厚:5.56 燃烧室头部fb328 X 173 3.5 ZL 104 金属型690-720 5-8 O. 0日-0.025O.
21、1 O. 15 O. 5- I 壁厚:3.5 7 曲轴箱价210X210x3103 ZL202 干砂型720-735 7._ 10 O. 02- O. 03 O. 1 O. 15 2. 53 壁厚:,1 8 油箱210X210 X 8 3. 5 ZL 101 湿砂型700-710 12- 16 O. 02- O. 03 O. 035-0. 045 1. 5-2.5 壁厚:.1 9 壳体布1200X320 120 ZLJ05 湿砂型680-700 80. 100 O. 035-O. 045 0.05 0.09 6-7 壁厚:20-30 O. 12 二二二一一二一一Al .,. .1 4R H8/Z 220. 3-92 附加说明:本标准由航空航天工业部材料、热工艺标准化技术归口单位提出并归口。本标准由航节航天工业部五一一厂、南方动力机械公司、三五五厂、六二一所起草。本标准主要起草人=朱正群、熊仪、黄星亮、袁成祺。
