本发明铸锭件电磁泵低压铸造工艺及零件电磁泵低压铸造工艺，属于低压铸造工艺技术领域。
背景技术：
补缩工艺一直是铸造行业的关注点，设置冒口是最传统的补缩工艺，20世纪30年代，著名冶金工程师n.chvorinov提出了凝固模型概念，在考虑了合金、铸型等热物理参数和浇注条件的基础上，按照铸件形体所决定热量传输特征，建立了凝固模数与凝固时间关系的平方定律，为冒口的设计提供了科学依据。60年代，r.wldawer完善并发展了chvorinov的理论，在平方根定律的基础上，建立了冒口-铸件间模数关系式，总结出适用于各种复杂铸件的模数计算方法，把冒口参数设计定量化，冒口才真正的运用在了铸造领域。
在重力铸造中存在充型不平稳，气孔夹渣缺陷多的问题，人们常常采用底注式浇注，但这样铸型内温度场分布又不利于冒口的设置，就出现了补缩问题，在这样的问题下，低压铸造就出现了，低压铸造是介于重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法，它结合了重力铸造中底注平稳充型和压力铸造中铸件在压力下结晶凝固的优点，巧妙的利用内气压，将金属液由下而上充填铸型，在低气压下使得浇道与补缩通道合二为一，始终维持铸件温度梯度与压力梯度的一致性，解决了铸件充型和补缩的矛盾，使得铸件质量大大提高。
气压式低压铸造驱动力来自于压缩气体，通过控制金属液面的气体压力驱动金属液的流动，但是压缩气体遇到高温金属液后，会被加热，产生体积膨胀，其过程为动态过程。控制方式通常是通过压力传感器监测坩埚内气压压力，然后反馈到气压控制系统，气压控制系统通过计算模型计算出下一个时间段dt内的气体流量，然后再进行压力采集，通过这样的循环过程实验压力的控制。在执行低压铸造工艺时，充型压力和保压压力都是通过气体压力的检测、下达加压(或者减压)指令来完成，这种执行方式具有一定的滞后性，压力的控制精度也较低。
技术实现要素：
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供了两种补缩效果好、能细化晶粒提高铸件性能的电磁泵低压铸造工艺。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：铸锭件电磁泵低压铸造工艺，包括以下步骤：
(1)、通过p充＝h·γ·μ公式计算出充型压力，其中，p充为充型压力，h为金属液从液面s上升到铸件顶部的总高度；γ为金属液在浇注温度时的密度；μ为阻力系数，通常可取μ＝1.0～1.5；
(2)、确定保压压力，保压压力p保＝p充；
(3)、进行电磁泵低压铸造；
(4)、电磁泵输出压力达到充型压力时，表示充型阶段完毕，此时，卸掉一部分充型压力，卸掉的压力δp卸＝0.5-10kpa，使压力低于充型压力；
(5)、再将压力增加到保压压力，瞬时的压力对金属液进行冲击；
(6)、使电磁泵以10hz以上的频率重复输出(4)、(5)步骤中的压力，直至铸件上部完全凝固；
(7)、在保压压力下持续加压，直至铸件全部凝固，铸造过程完毕。
所述步骤(6)中，电磁泵的频率为50hz。
关于卸掉的压力δp卸，其大小与铸锭大小有关，铸锭尺寸越大，卸掉的压力越大。
零件电磁泵低压铸造工艺，包括以下步骤：
(1)、通过p充＝h·γ·μ公式计算出充型压力，其中，p充为充型压力，h为金属液从液面s上升到铸件顶部的总高度；γ为金属液在浇注温度时的密度；μ为阻力系数，通常可取μ＝1.0～1.5；
(2)、根据不同的铸件选用合适的增压速度和保压压力，保压压力p保＝kp充，其中k＞1；
(3)、进行电磁泵低压铸造；
(4)、电磁泵输出压力达到充型压力时，表示充型阶段完毕，此时，将压力增加至保压压力；
(5)、再卸压至充型压力；
(6)、使电磁泵以5hz以上的频率重复输出(4)、(5)步骤中的压力，直至铸件顶部完全凝固。
(7)、在保压压力下持续加压，直至铸件全部凝固，铸造过程完毕。
所述步骤(6)中，电磁泵的频率为50hz。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
1、铸锭件电磁泵低压铸造工艺，对熔体进行反复的加压后进入保压阶段，铸锭件壁厚大，凝固速度慢，该工艺能保证补缩通道畅通不凝固，补缩效果更好；同时该工艺也可以熔断枝晶，产生更多的晶核，细化组织。
2、零件电磁泵低压铸造工艺，脉冲式加压，在金属液内部产生压力震荡，提高了金属液的补缩能力，具有更长的补缩距离，同时压力始终保持在充型压力之上，保证了零件轮廓的完整性。
总之，本发明专利针对电磁泵低压铸造压力精确可调的特点，在充型完毕后精准的调控作用在熔体上的压力，使得两种工艺过程得到实现。在金属液这样的一起一伏中，熔体内部频繁的发生微小的震动，这些微小的震动能打碎已经开始长大的枝晶，这些破碎的枝晶又能在熔体中成为新的结晶核，同时，熔体的震动还能增加熔体内的能量起伏程度，形核数量增多，无论是打碎枝晶还是异质核心，还是形核数量的增多都能有效的细化晶粒，提高铸件性能。
附图说明
图1为本发明中铸锭件电磁泵低压铸造工艺的压力过程图。
图2为本发明中零件电磁泵低压铸造工艺的压力过程图。
图3为按本发明实施例二的方法浇铸的圆柱形铸件①。
图4为圆柱形铸件①在显微镜下观察到的金相结构图。
图5为按一般低压铸造工艺浇铸的圆柱形铸件②。
图6为圆柱形铸件②在显微镜下观察到的金相结构图。
图7为按本发明实施例五的方法浇铸的圆柱形转子铸件③。
图8为圆柱形转子铸件③在显微镜下观察到的金相结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
低压铸造过程一般分为升液、充型、结壳、增压、保压、卸压等六个阶段，首先是升液过程，以一定的升液速度将金属从坩埚上升至升液管上端口；充型过程是铸件成型的第二个阶段，充型压力过大或过小都会产生许多铸造缺陷(如卷气、夹杂、浇不足、冷隔及砂眼等)；是否选用结壳阶段与铸型性质有关，一般金属型、树脂砂(或者其他化学粘结剂砂型)无需结壳阶段；增压和保压的阶段的设置主要用于铸件补缩，本发明对增压和保压阶段作出了改进。
电磁泵低压铸造是一种可以精确控制驱动力的低压铸造方法，它利用导电流体中的电流和磁场的作用，把电磁推动力(即洛仑磁力)直接作用在金属液体上，使之发生定向移动。用电磁泵和保温炉组成的低压铸造装置与传统的气压式铝合金低压铸造系统相比，具有压力精确可调，响应时间短(即时响应)，工艺路线执行精准等优点，本发明基于电磁泵低压铸造响应速度快，压力精确可调的优点进行铸造工艺设计。
实施例一
如图1所示，本发明铸锭件电磁泵低压铸造工艺，包括以下步骤：
(1)、通过p充＝h·γ·μ公式计算出充型压力，其中，p充为充型压力，h为金属液从液面s上升到铸件顶部的总高度；γ为金属液在浇注温度时的密度；μ为阻力系数，通常可取μ＝1.0～1.5；
(2)、确定保压压力，保压压力p保＝p充；
(3)、进行电磁泵低压铸造；
(4)、电磁泵输出压力达到充型压力时，表示充型阶段完毕，此时，卸掉一部分充型压力，卸掉的压力δp卸＝0.5kpa，使压力低于充型压力，这时金属液由于重力的影响会有个液面下降的趋势；
(5)、再将压力增加到保压压力，瞬时的压力对金属液进行冲击；
(6)、使电磁泵以10hz的频率重复输出(4)、(5)步骤中的压力，直至铸件上部完全凝固；
(7)、在保压压力下持续加压，直至铸件全部凝固，铸造过程完毕。
实施例二
如图1所示，本发明铸锭件电磁泵低压铸造工艺，包括以下步骤：
(1)、通过p充＝h·γ·μ公式计算出充型压力，其中，p充为充型压力，h为金属液从液面s上升到铸件顶部的总高度；γ为金属液在浇注温度时的密度；μ为阻力系数，通常可取μ＝1.0～1.5；
(2)、确定保压压力，保压压力p保＝p充；
(3)、进行电磁泵低压铸造；
(4)、电磁泵输出压力达到充型压力时，表示充型阶段完毕，此时，卸掉一部分充型压力，卸掉的压力δp卸＝3kpa，使压力低于充型压力，这时金属液由于重力的影响会有个液面下降的趋势；
(5)、再将压力增加到保压压力，瞬时的压力对金属液进行冲击；
(6)、使电磁泵以25hz的频率重复输出(4)、(5)步骤中的压力，直至铸件上部完全凝固；
(7)、在保压压力下持续加压，直至铸件全部凝固，铸造过程完毕。
实施例三
如图1所示，本发明铸锭件电磁泵低压铸造工艺，包括以下步骤：
(1)、通过p充＝h·γ·μ公式计算出充型压力，其中，p充为充型压力，h为金属液从液面s上升到铸件顶部的总高度；γ为金属液在浇注温度时的密度；μ为阻力系数，通常可取μ＝1.0～1.5；
(2)、确定保压压力，保压压力p保＝p充；
(3)、进行电磁泵低压铸造；
(4)、电磁泵输出压力达到充型压力时，表示充型阶段完毕，此时，卸掉一部分充型压力，卸掉的压力δp卸＝10kpa，使压力低于充型压力，这时金属液由于重力的影响会有个液面下降的趋势；
(5)、再将压力增加到保压压力，瞬时的压力对金属液进行冲击；
(6)、使电磁泵以50hz的频率重复输出(4)、(5)步骤中的压力，直至铸件上部完全凝固；
(7)、在保压压力下持续加压，直至铸件全部凝固，铸造过程完毕。
实施例四
如图2所示，本发明零件电磁泵低压铸造工艺，包括以下步骤：
(1)、通过p充＝h·γ·μ公式计算出充型压力，其中，p充为充型压力，h为金属液从液面s上升到铸件顶部的总高度；γ为金属液在浇注温度时的密度；μ为阻力系数，通常可取μ＝1.0～1.5；
(2)、根据不同的铸件选用合适的增压速度和保压压力，保压压力p保＝kp充，其中k＞1；
(3)、进行电磁泵低压铸造；
(4)、电磁泵输出压力达到充型压力时，表示充型阶段完毕，此时，将压力增加至保压压力；
(5)、再卸压至充型压力；
(6)、使电磁泵以5hz的频率重复输出(4)、(5)步骤中的压力，直至铸件顶部完全凝固。
(7)、在保压压力下持续加压，直至铸件全部凝固，铸造过程完毕。
实施例五
如图2所示，本发明零件电磁泵低压铸造工艺，包括以下步骤：
(1)、通过p充＝h·γ·μ公式计算出充型压力，其中，p充为充型压力，h为金属液从液面s上升到铸件顶部的总高度；γ为金属液在浇注温度时的密度；μ为阻力系数，通常可取μ＝1.0～1.5；
(2)、根据不同的铸件选用合适的增压速度和保压压力，保压压力p保＝kp充，其中k＞1；
(3)、进行电磁泵低压铸造；
(4)、电磁泵输出压力达到充型压力时，表示充型阶段完毕，此时，将压力增加至保压压力；
(5)、再卸压至充型压力；
(6)、使电磁泵以50hz的频率重复输出(4)、(5)步骤中的压力，直至铸件顶部完全凝固。
(7)、在保压压力下持续加压，直至铸件全部凝固，铸造过程完毕。
试验一
如图3-图6所示，按本发明实施例二的方法浇铸一个直径5cm的圆柱形铸件①，再按一般低压铸造工艺下浇铸了同样的圆柱形铸件②，腐蚀后在显微镜下观察金相图可以看出，圆柱形铸件②中，具有明显的方向性，本发明工艺下，长大的枝晶被打碎，铸件晶粒得到了明显的细化，提高了铸件的性能。
试验二
如图7-图8所示，按本发明实施例五的方法浇铸了一个直径220mm的圆柱形转子铸件③，将铸件厚大部位腐蚀后在显微镜下观察金相图可以看出，组织致密，无任何缩孔、缩松缺陷。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
