6000多年前，人類就掌握了鑄造這門金屬熱加工技術(shù)--將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程就是鑄造。鑄件的薄壁化是現(xiàn)代鑄造技術(shù)的發(fā)展方向，是產(chǎn)品輕量化的發(fā)展的前提，在航空航天，汽車，電子等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)鑄件的薄壁化具有重要意義。充型是薄壁鑄件制造技術(shù)的關(guān)鍵，大型復(fù)雜薄壁鑄件散熱快、凝固時間短、充型阻力大，因此其鑄造成形一直是制造界的難題之一，高溫合金的大型復(fù)雜薄壁鑄件的鑄造成形尤其困難。

反重力鑄造，由于其合理的溫場分布、平穩(wěn)的充型特點(diǎn)和良好的液態(tài)補(bǔ)縮能力，在優(yōu)質(zhì)鋁鎂合金鑄件的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且成為當(dāng)今的主流成形技術(shù)，特別是在大型復(fù)雜薄壁優(yōu)質(zhì)構(gòu)件的生產(chǎn)中幾乎成為不可替代的生產(chǎn)手段。反重力鑄造鑄造根據(jù)其建立壓差過程的不同，可以分為低壓鑄造、差壓鑄造、調(diào)壓鑄造及真空吸鑄等。

據(jù)說絕大部分汽車廠商都會指定使用低壓鑄造來保證輪轂質(zhì)量

一、什么是反重力鑄造？

這個很嚇人的詞兒“反重力”里面的重力就是我們認(rèn)知里面的重力。看反重力鑄造之前，先看重力鑄造的概念。重力鑄造是指金屬液在地球重力作用下注入鑄型的工藝，也稱重力澆鑄，廣義的重力鑄造包括砂型澆鑄、金屬型澆鑄、熔模鑄造、消失模鑄造，泥模鑄造等；窄義的重力鑄造主要指金屬型澆鑄。

反重力鑄造(Counter—Gravity Casting，CGC)是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種鑄造澆注成形工藝，是帕斯卡原理在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用。它是使坩堝中的金屬在壓力的作用下沿升液管自下而上克服重力及其他阻力充填鑄型，并在壓力下獲得鑄件的一種方法。其特點(diǎn)就是合金液充填鑄型的驅(qū)動力與重力方向相反，合金液沿與重力相反方向流動。

帕斯卡原理：液體的壓強(qiáng)傳遞

反重力鑄造中金屬液實(shí)際上是在重力和外加驅(qū)動力共同的作用下充型。外加驅(qū)動力在金屬液充填過程中是主導(dǎo)力，它使金屬液克服其自身重力、型腔內(nèi)阻力以及其它外力的作用完成充填鑄型。由于外加驅(qū)動力的存在，使得反重力鑄造成為一種可控工藝，在金屬液充填的過程中，通過控制外加力的大小可以實(shí)現(xiàn)不同充型速度的充填，滿足不同工藝的要求；同時使鑄件在一較大力的作用下凝固，提高金屬液的補(bǔ)縮能力，降低縮孔、氣孔和針孔等鑄造缺陷。

反重力成形技術(shù)在其整個成形過程都可以參數(shù)化，并以程序的形式予以執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)工藝的可重復(fù)性，被廣泛應(yīng)用于優(yōu)質(zhì)鑄件的生產(chǎn)。反重力鑄造適用范圍廣，可用于鋁合金、鎂合金、銅合金、鈦合金、高溫合金等多種材料，鑄件重量從幾十克到幾噸。

二、反重力鑄造的關(guān)鍵部件之一：升液管

升液管是反重力鑄造的關(guān)鍵部件之一。充型時，在氣壓的作用下，金屬液通過升液管從坩堝內(nèi)進(jìn)入鑄型中。卸壓時，未凝固的金屬液也通過升液管回流至坩堝內(nèi)。作為澆注系統(tǒng)中的重要組元，升液管具有導(dǎo)流和補(bǔ)縮的作用，它應(yīng)具有氣密性、化學(xué)惰性及充型過程穩(wěn)定可靠性，在反重力鑄造工藝中起著至關(guān)重要的作用。升液管可以采用不同材料制造而成，從材質(zhì)上，升液管主要分金屬升液管和陶瓷升液管。壓鑄過程中，鋁熔液（溫度700~900℃）每隔3～5分鐘從升液管內(nèi)被壓送到模具型腔，升液管必須具有低的熱膨脹系數(shù)和良好的抗熱震性，以提高升液管的使用壽命。

1、金屬升液管

金屬升液管主要由無縫鋼管焊接或者灰口鑄鐵鑄造后，內(nèi)外層刷上耐火涂料制造而成。金屬升液管的優(yōu)點(diǎn)是具有良好的力學(xué)性能，氣密性好，便于加工，價格低廉，不足之處在于金屬與涂料的熱膨脹系數(shù)差別大，涂料易剝落，金屬升液管極易腐蝕，污染合金液，而且金屬升液管在使用中變形嚴(yán)重，會影響合金液的流速與方向。此外，鑄鐵升液管使用壽命短，更換配件耗時多影響生產(chǎn)效率。

2、鈦酸鋁陶瓷升液管

鈦酸鋁陶瓷不僅具有較高的熔點(diǎn)（1860℃）、較低的熱膨脹系數(shù)（α≤2.0×10-6/K），且具有與鋁等許多有色金屬熔體不潤濕的特性，因此是制造鑄鋁用升液管的優(yōu)良材料。但是鈦酸鋁在750～1300℃易分解為α-Al2O3和金紅石型TiO2，導(dǎo)致材料力學(xué)性能和抗熱震性能降低。國內(nèi)對鈦酸鋁升液管的研究主要集中在提高其抗熱震性能方面。與傳統(tǒng)鑄鐵立管相比，陶瓷升液管熱導(dǎo)率低很多（下文所提的氮化硅及賽龍?zhí)沾梢彩且粯拥模?/span>，因此在低壓壓鑄過程中可以保持熱量。  

鈦酸鋁升液管，做的好的產(chǎn)品使用壽命3個月+

普通產(chǎn)品使用壽命約十幾天

3、氮化硅陶瓷升液管

氮化硅作為高級耐火材料，具有低的熱膨脹系數(shù)，耐熱沖擊性能好、高溫力學(xué)性能高和抗金屬侵蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。氮化硅熔點(diǎn)1900℃，熱膨脹系數(shù)2.5×10^-6/K，對許多金屬不潤濕。純氮化硅升液管比鈦酸鋁升液管具有更優(yōu)異的抗熱震性能和耐溫能力，使用壽命長但是價格昂貴。

氮化硅升液管，價格昂貴，但是非常耐用，據(jù)說做的好的壽命14個月+

采用氮化硅結(jié)合碳化硅的升液管正常情況連續(xù)作業(yè)下使用壽命大于30天，使用性價比也還行。

4、賽龍?zhí)沾缮汗?/span>

賽龍?zhí)沾墒且环NSi₃N₄-Al₂O₃系高溫?zé)Y(jié)材料，它是由Al2O3的Al、O原子部分地轉(zhuǎn)換了Si₃N₄中的Si、N原子，構(gòu)成Si-Al-O-N系統(tǒng)。賽龍?zhí)沾删哂懈邷貜?qiáng)度好、常溫和高溫化學(xué)性能穩(wěn)定優(yōu)異、耐磨性能好、熱膨脹系數(shù)很低（2.4～3.2×10^-6/K）及抗熱沖擊性能好等優(yōu)點(diǎn)。

賽龍?zhí)沾山Y(jié)合了氮化硅（高強(qiáng)度、硬度、斷裂韌性和低熱膨脹）和氧化鋁（抗腐蝕性、化學(xué)惰性、高溫能力和抗氧化性）的綜合性能，具有非常的優(yōu)異的熱性能和機(jī)械性能。有資料顯示，英國公司生產(chǎn)的賽龍?zhí)沾缮汗苣蜔釠_擊性能優(yōu)異，使用壽命可達(dá)12個月。

5、復(fù)合材料升液管

復(fù)合材料升液管多以鑄鋼、耐熱鋼等金屬管為骨架，內(nèi)外表面涂覆或嵌套一定厚度的耐高溫陶瓷等非金屬材料而成，兼?zhèn)淞私饘偕汗艿牧己脷饷苄院透吡W(xué)性能以及非金屬材料的耐高溫和高溫化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。此類升液管制造工藝復(fù)雜，成本較高。

粉體圈編輯：Alpha

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