反重力铸造方法及其分类

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1、特点

反重力铸造是使液态金属在与重力相反的力的作用下完成充型、补缩和凝固的一种铸造方法。

与压力铸造和挤压铸造相比，为完成充型和补缩所施加的力较小，因此，液态金属在充型过程中的流动非常平稳，但与重力铸造相比，铸件又能在一定的压力下实现补缩和凝固，因此是生产优质铸件的理想方法。

2、分类

反重力铸造中，根据产生压力方式的不同，可进一步把它分为差压铸造、低压铸造、调压铸造、真空吸铸以及复合反重力铸造等类型。从设备结构上看，差压铸造、调压铸造、真空吸铸和复合反重力铸造均采用上下室形式，即保温炉置于下室，铸型置于上室，低压铸造只使用下室，铸型置于大气环境中。不同反重力铸造形式产生压力的方式及特点如下（反重力铸造原理示意图）：

（1）低压铸造 低压铸造时，铸型处在常压环境之下，下室进气，形成压差，在压差的作用下完成升液、充型和保压环节。所需设备简单，操作容易，充型过程控制简单。一般情况下，只要保压时的增压满足要求，同样可使铸件得到很好的补缩。与其它反重力铸造方法相比，低压铸造的应用范围更广。由于低压铸造中，铸型处在常压环境之下，利用金属型铸造时，容易实现金属型的开合模以及铸件顶出，所以，金属型低压铸造广泛用于生产质量要求较高的铸件，如汽车轮毂、缸体、缸盖等铸件。在砂型低压铸造中，可以成形轮廓很大的优质铸件。

（2）真空吸铸 真空吸铸时，下室处在常压环境，上室抽真空形成压差，在压差的作用下完成升液、充型和保压环节。由于铸型处在真空环境之下，所以，液态金属的充型能力较好，但所建立的充型压差受限，凝固压力小，补缩能力较弱，适合于成形小型薄壁铸件。

（3）差压铸造 差压铸造中，建立压差的形式有两种：上排气法、下进气法

差压铸造中，不仅可在压力下完成充型和补缩，而且由于铸型处在压力下，能够更好地发挥冒口的补缩，提高了铸件的致密度。这种铸造方法适合于生产大型厚壁铸件。

（4）调压铸造 铸造时上下室同时抽真空，达到指定真空度后，下室进气，形成压差，在压差的作用下完成升液和充型环节后，上下室按照充型完成时的压差同时进气，使铸型处在正压环境之下，来增强铸件的补缩能力。优点是：既发挥了液态金属的充型能力，有利于成形薄壁铸件，又能在压力下实现补缩，提高铸件的致密度。这种铸造方法需要精确控制加压时的压差，对控制系统的要求很高。

3、特点

1）充型速度可控：反重力铸造一般用于生产有色合金铸件，铸件的成形能力和内部质量尤其是尺寸和壁厚对充型速度有比较严格的要求，充型速度可以通过计算机实现准确的控制。

2）成形性好、表面光洁：反重力铸造时，金属液是在压力下充填成形，在工艺参数选择合理的情况下，所获得的铸件轮廓清晰，对于薄壁件的生产，更是如此；反重力铸造时有压气体充塞于砂型空隙，且在金属液与砂型之间形成一层气相保护层，将两者隔开，可以减少金属液对铸型的热力及化学作用，可降低铸件的表面粗糙度。

3）铸件晶粒细、组织致密、机械性能高：金属液在压力下结晶凝固，初凝枝晶在压力的作用下会发生变形、破碎，而且冷却速度快，因而晶粒细小；同时，压力能提高补缩能力和抑制金属液中气体的析出，使疏松和微观气孔大为减少。所以，铸件的机械性能得到明显的改善。

4）可实现可控气氛下浇注：反重力铸造时，可对上室、下室或者上下室的气氛进行控制。利用反重力铸造浇注铝合合铸件时，使用除油干燥的压缩空气即可，但对于镁合金，必须注意金属液和铸型的环境气氛，因为镁合金在空气中会发生燃烧。可控气氛的使用应根据铸件质量的要求及铸件的轮廓尺寸等因素决定。

5）提高了金属的利用率：反重力铸造时，铸件凝固收缩可以不断地得到来自内浇口金属液的补缩；加之压力的挤滤和塑性变形的作用，强化了冒口的补缩效果，冒口尺寸可相应减小甚至不需要。

6）铸件可进行热处理：与压力铸造相比，利用反重力铸造方法生产铸件时，充型速度较慢，液面平稳，型内气体可以顺利排出，所以，铸件内部的气孔很少、甚至没有，故可像重力铸造成形的铸件一样进行热处理。

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