气流-高压压实技术在铸造中的应用

气流—高压压实又称静压造型。它是在进行高压压实之前，利用压缩空气流对由重力充填到砂箱中的型砂进行预紧实，然后再进行高压压实。这种气流—高压压实方法（见图1-33）近20年来在生产中得到推广应用。

图1-33　气流压实造型

（a）第一步：通以压缩空气；（b）第二步：高压压实

图1-34　气流透过型砂的作用过程示意图

向砂箱中的型砂以短时间（约0.35s）通入压缩空气（压力约0.5MPa），其运动状况如图1-34所示。在未被紧实状态各层型砂所受到的压力d p1至d pn仅取决于砂柱的重力。当短时间作用的压缩空气流所施加以附加力时型砂的紧实逐层增加。其总压力它是在气流通过型砂时所受阻力增加而形成的。P2相当于在模板上排气塞处的气流阻力所引起的气流压力。如果在型砂顶部通入0.5MPa的压缩空气，那么P1+P2必然也是0.5MPa。

可以认为，向已经用重力加砂方法充填了型砂的砂箱通入压缩空气，其作用就是使型腔周围某些型砂充填得不够理想的部位的填砂状况得到改善。为此必须在模板及模样的相应部位安置排气塞。提高所通入的压缩空气压力或增加排气塞的开口率（即排气面积）都会强化上述填砂效果。从图1-35所示的在通入压缩空气前后的砂型（在进行高压压实之前）的不同截面图的比较可以看出，这种气流预紧对改善压实前的型砂充填状况是非常有效的方法。(www.xing528.com)

图1-35　通入压缩空气前后砂层的变化

（a）起始状态；（b）通入压缩空气之后

图1-36为气流—高压压实方法的紧实特性曲线。由图可见，在靠重力向砂型中填以型砂后短时间地通入压缩空气，最后再进行高压压实，用这种复合造型方法所获得的砂型在总体上砂型硬度较高而且较均匀。

气流—高压压实造型机在20世纪70年代末问世时，进行气流预紧实时机器上储气罐的设定气压为0.5MPa，余砂框上方的静压升压时间为0.3s，模板上（无模样部分）的排气塞的开口率要达到4%。经过10多年的生产应用到20世纪80年代末推出了新一代的气流—高压压实造型机，其储气罐的设定气压为0.3MPa，静压升压时间为0.025s，而模板上的气塞开口率为0.5%。目前，这两种气流—高压压实造型机均在生产中应用。

图1-36　用气流—高压压实方法造型的砂型硬度分布

1—气流；2—压实；3—气流+压实
（a）硬度测量点的位置；（b）沿砂型高度的硬度分布