导读

针对传统重力铸造船用铝合金电气箱缺陷严重的问题，设计了低压铸造工艺方案，基于ProCAST软件对铸件的生产过程进行了模拟，并根据模拟结果对工艺方案进行了改进。结果表明，选用合理的浇注位置，在箱体内部增设内浇道，且在铸件上部增设冒口，不仅可以对铸件进行有效补缩，同时可收集浮渣，提高铸件品质。

关键词：低压铸造；ProCAST；缩松；冒口

船用铝合金电气箱是船舶常用工件之一。其通常与多种电气元件相互装配，在水下工作，服役环境较差，对电气箱体的要求较高。铝合金电气箱传统的铸造工艺为重力铸造，铸件缺陷较多，铸件的合格率低其性能也不能满足正常的使用。低压铸造可以控制浇注过程中合金液的充型速度，使金属液层流充型，保证充型平稳，所得铸件性能良好。铸件在凝固过程中仍处于一定的压力条件下，浇道内的金属液可以起到补缩作用，使铸件组织更加致密，缺陷也相应的减少。

电气箱材质为ZL101合金，其合金成分见表1，密度为2.66 g/cm3，该合金的铸造性能良好，流动性好、气密性高、耐蚀性高。可进行热处理强化，具有自然时效能力；铸件结构见图1。其轮廓尺寸为320 mm×215 mm×182 mm，最大壁厚Lmax=22.75 mm，最小壁厚Lmin=14 mm，铸件毛坯质量为4.759 kg，采用低压铸造工艺生产。铸件整体壁厚均匀，在内部四个角处有圆搭子，厚度较大，最大可达34 mm，容易形生热节；在铸件的内部两侧有凸台，厚度为6 mm，平台和凸台之间相互隔离，金属液在此处的流动性会受到一定程度的影响；箱体的前部有内径为62.5 mm、深9 mm的槽孔。根据铸造工艺要求，铸件上的槽孔、螺纹孔等可后续加工。

采用UG10.0进行三维建模，模型中有铸件、砂芯以及外围包围的金属型，并进行装配，见图2。

图1 铸件模型

图2 砂芯、金属型装配图

1 浇注系统设计

根据箱体铸件的结构特点以及考虑铸件的凝固顺序和补缩情况，且为了获得致密的铸件，采用底注式浇注系统。根据不同铸件结构选择合理的内浇道位置和数量，保证铸件充型过程的平稳性和凝固顺序的合理性。在压力作用下，金属液通过浇注系统不仅可以填充型腔同时还可以充当补缩冒口，在结晶保压压力下，使铸件得到补缩效果更好。设计以下两种浇注系统，见图3。