一、低压铸造的原理

  低压铸造是指铸型一般安置在密封的坩埚上方，坩埚中通入压缩空气，在熔融金属的表面上造成低压力(0.06～0.15MPa)，使金属液由升液管上升填充铸型和控制凝固的铸造方法。其基本原理是利用气体压力，将液态金属从坩埚中通过升液管平稳地压入铸型型腔，并在压力作用下完成凝固过程，从而获得铸件。

  在整个过程中，密封的坩埚内通入干燥的压缩空气或惰性气体，借助于作用于金属液面上的压力，使金属液沿升液管自下而上通过浇道平稳地充满铸型，充型压力一般为 20~60kPa。当铸件完全凝固后，解除液面上的气体压力，使升液管和浇道中没有凝固的金属液靠自重流回坩埚中，然后打开铸型，取出铸件。这种自下而上的充型方式，与传统重力铸造自上而下的充型方式截然不同，为低压铸造带来了诸多独特优势。

  二、低压铸造的工艺流程

  1.金属熔炼及模具或铸型的准备：根据所需铸件的材质，选择合适的金属原料进行熔炼，确保金属液达到规定的温度和成分要求。同时，对模具或铸型进行检查、清理和预热等准备工作，保证其处于良好的工作状态，为后续的铸造过程奠定基础。

  2.浇注前的准备：包括坩埚密封(装配密封盖)，确保整个系统的密封性良好，防止气体泄漏影响压力控制;对升液管中的扒渣，避免熔渣进入铸型型腔，影响铸件质量;测量液面高度，以便准确控制金属液的填充量;进行密封性试验，再次检查系统的密封性能;完成配模，将模具各部分准确装配;紧固模具或铸型，保证在铸造过程中模具不会因压力作用而发生位移或变形。

  3.浇注：这是低压铸造的核心环节，具体又包括升液、充型、增压、凝固、卸压和冷却等步骤。首先，在气体压力作用下，金属液沿升液管上升，开始升液过程;接着平稳地填充铸型型腔，即充型阶段，此过程中要控制好充型速度和压力，避免金属液产生翻腾、冲击和飞溅现象;当型腔充满后，适当增压，使铸件在压力作用下更好地补缩和结晶;随后保持一定压力，让铸件完成凝固过程;待铸件凝固后，解除液面上的气体压力，即卸压，使升液管和浇道中未凝固的金属液回流;最后对铸件进行冷却，使其达到足够的强度以便后续脱模。

  4.脱模：当铸件冷却到合适温度后，进行松型脱模操作，将铸件从模具中取出。在这个过程中，要注意避免对铸件造成损伤，确保铸件的完整性。

  三、低压铸造的优点

  1.铸件质量高

  组织致密：金属液在压力作用下充型和凝固，能够得到充分地补缩，使铸件组织致密，减少内部缩孔、缩松等缺陷，提高了铸件的气密性和力学性能，如抗拉强度和硬度等均有提升。

  纯净度高：由于熔渣一般浮于金属液表面，而低压铸造由坩埚下部的金属液通过升液管实现充型，彻底避免了熔渣进入铸型型腔的可能性，提高了铸件的纯净度。

  成型性好：金属液在压力作用下充型，可以提高金属液的流动性，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成型更为有利。同时，充型过程平稳，减少或避免了金属液在充型时的翻腾、冲击、飞溅现象，从而减少了氧化渣的形成，进一步提升铸件质量。

  2.金属收得率高：一般情况下不需要冒口，并且升液管中未凝固的金属可回流至坩埚，重复使用，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达 90% 甚至更高，相比传统铸造工艺，显著降低了生产成本。

  3.生产操作方便：低压铸造浇注系统相对简单，设备操作相对容易掌握，劳动条件得到改善。同时，该工艺易实现机械化和自动化，可有效提高生产效率，降低人工成本，适合大规模生产。

  4.适用范围广：低压铸造可以采用砂型、金属型、石墨型等多种铸型，适用于各种铸造合金，包括铝合金、镁合金、铜合金等有色合金，以及部分铸铁和铸钢材料，能够满足不同行业对铸件的多样化需求。

  四、低压铸造的缺点

  1.设备费用较高：低压铸造需要配备专门的密封坩埚、升液管、液面加压装置、保温炉等设备，以及较为复杂的电气控制系统和铸型冷却系统，设备投资较大，增加了企业的初始成本投入。

  2.生产效率较低：为了维持方向性凝固和保证金属液的流动性，低压铸造过程中模具温度较高，导致铸件凝固速度慢，铸造周期相对较长，一定程度上影响了生产效率。特别是对于一些小型铸件的生产，这种效率上的劣势更为明显。

  3.工艺控制要求严格：在低压铸造过程中，需要对温度、压力、时间等多个工艺参数进行精确控制和调整，以确保铸件质量的稳定性。任何一个参数的微小偏差都可能导致铸件出现缺陷，这对操作人员的技术水平和管理要求较高，增加了生产过程中的管理难度和质量控制成本。例如，在生产铝合金铸件时，坩埚和升液管长期与金属液接触，易受侵蚀而报废，不仅影响生产连续性，还可能使金属液增铁而性能恶化，因此需要严格控制生产过程并及时更换受损部件。

  五、低压铸造的应用领域

  1.汽车工业：汽车轮毂、内燃发动机的气缸体、气缸盖、活塞等关键零部件，对质量和性能要求极高。低压铸造能够生产出组织致密、尺寸精度高的铸件，满足汽车工业对零部件高强度、轻量化的需求，因此在汽车制造中得到广泛应用。例如，铝合金汽车轮毂采用低压铸造工艺，不仅具有良好的机械性能，而且外观质量优异，能够有效提升汽车的行驶安全性和美观性。

  2.航空航天领域：航空航天零部件通常形状复杂、质量要求苛刻，低压铸造的优势使其成为制造航空航天铸件的重要工艺之一。例如导弹外壳、叶轮、导风轮等零部件，通过低压铸造可以保证其内部质量和表面精度，满足航空航天设备在极端工况下的使用要求，为飞行器的安全可靠运行提供保障。

  3.其他领域：除了汽车和航空航天工业，低压铸造还在机械制造、船舶工业、五金卫浴等领域有着广泛应用。如在船舶工业中，可用于铸造大型船舶用铜合金螺旋桨等重要零件;在五金卫浴行业，可生产管道装置接头、浴室中的旋塞龙头等小型铜合金铸件，该技术在国外已实现工业化生产。这些应用领域充分展示了低压铸造工艺在不同行业中的适应性和重要性。

  随着科技的不断进步和制造业的快速发展，低压铸造工艺也在持续创新和完善。一方面，通过优化设备结构、改进控制技术，进一步提高低压铸造的生产效率和铸件质量稳定性;另一方面，探索与其他先进技术的融合，如数字化模拟技术，能够在铸造前对工艺过程进行模拟分析，提前预测可能出现的缺陷并进行优化，从而缩短新产品的研发周期，降低生产成本。相信在未来，低压铸造将凭借其独特优势，在更多领域发挥重要作用，为现代制造业的发展注入新的活力。