特种铸造课件

2. 消失模铸造的特点和适用范围 1）工序简单、生产周期短、效率高，劳动强度低； 2）铸件尺寸精度高；
3）可采用无粘结剂型砂，铸件清理方便；
4）零件设计自由度大，即结构工艺性好。
消失模铸造适用范围较广，几乎不受铸件结构、尺 寸、重量、材料和批量的限制，特别适于生产形状复杂 的铸件。
思考题：
1. 简述熔模铸造、压力铸造的工艺过程、特点和适用 范围。 2. 下列铸件在大批量生产时，采用什么铸造方法为宜？ 铝活塞、大模数齿轮滚刀、铸铁污水管、摩托车气 缸体、车床床身。
金属型铸造工艺
金属型的预热（预热温度一般不低于150°C)
金属型导热性好／液体金属冷却快，铸件易出现 冷隔、浇不足、气孔等缺陷。同时保护铸型。
涂料（耐火涂料的厚度为0.3~0.4mm)
利用涂料层的厚薄，调节铸件的冷却速度； 保护金属型，防止高温金属液对型壁的冲蚀和 热击； 利用涂料层蓄气排气。
• 合金的充型能力强，便于流动性差的合金及薄件的生产。 • 便于制造双金属铸件
缺点 • 铸件易产生偏析，铸件内表面较粗糙。内表面尺寸不易 控制。
离心铸造主要用于管、套类零件。如铸铁管、铜套、 气缸套等。
压力铸造
将熔融的金属在高压下，快速压入金属型，并在压力下凝 固，以获得铸件的方法。（常用压射压力为几至几十兆帕，充填 速度约为0.5~50m/s，充填时间为0.01~0.2s). 压铸过程主要由压铸机来实现。常用压铸机分为热压室和 冷压室两大类。压室与坩埚相连的为热压室，适于低熔点合金； 压室与熔化设备分开的为冷压室，广泛用于压铸铝、镁、铜等 合金。如卧式冷压室压铸机.
充满压型
一个蜡模
蜡模组
结壳、倒出熔蜡
浇注
2. 熔模铸造的特点和适用范围
主要特点如下：
Ra 1 ）铸 件 的 精 度 和 表 面 质 量 高； 尺 寸 公 差 IT11∼IT14 ， 12.5∼ Ra 1.6；
2）可制造形状较复杂的铸件； 3）适用于各种合金铸件，尤其是高熔点和难以加工的高 合金钢，如耐热合金、不锈钢、磁钢等。 4）工艺过程较复杂，生产周期长，使用费和消耗的材料 费较贵，多用于小型零件。 熔模铸造适用于制造形状复杂，难以加工的高熔点合 金及有特殊要求的精密铸件；主要用于汽轮机、燃汽轮机 叶片、切削刀具、仪表元件、汽车、拖拉机及机床等零件 的生产。
2．壳型(心)的制造过程 制壳方法有翻斗法和吹砂法两种。翻斗法用于制造壳型，吹 砂法用于制造壳心。 翻斗法 将金属模板预热到250—300℃，并在表面喷涂分型剂 将热模板置于翻斗上，并紧固； 翻斗翻转180。，使斗中覆膜砂落到热模板上覆膜砂上的树 脂软化重熔．沿模板形成一定厚度、塑性状态的型壳。 翻斗复位，未反应的覆膜砂仍落回斗中； 将附着在模板上的塑性薄壳移到烘炉中继续加热30s 顶出型壳，得到厚度为5~15mm的壳型。
浇注
浇注温度wk.baidu.com砂型铸造时高。由根据合金种类、铸件大 小和壁厚决定。
开型、取出铸件、清理
金属型铸造的特点
可承受多次浇注，便于实现机械化生产 铸件精度和表面质量高（铝合金铸件的尺寸公 差等级可达IT7~IT9，表面粗糙度可达Ra3.2~12. 5um) 铸件的结晶组织致密，机械性能高 金属型成本高，生产周期长 铸造工艺严格， 易出现浇不足、冷隔、裂纹 铸件的形状和尺寸受一定的限制
1 ）挤压铸件的尺寸精度和表面质量高，尺寸公差 IT11 ∼IT13，Ra6.3∼ R 1.6 ； a 2）无需开设浇冒口，金属利用率高； 3）适应性强，大多数合金都可采用挤压铸造； 4）工艺简单、节省能源和劳力，易于实现机械化和自动 化，生产率比金属型高1倍。 挤压铸造主要用于生产强度较高、气密性好的铸件 及薄板类铸件，如阀体、活塞、机架、铸铁锅等。
壳型铸造
壳型铸造是用酚醛树脂砂制造薄壳砂型或型心的铸造方法。 1 覆膜砂的制备 (1)覆膜砂的组成 覆膜砂是由原砂(一般采用石英 砂)、粘结剂(热塑性酚醛树脂)、硬化剂(六亚甲基四 胺)、附加物(硬脂酸钙或石英粉、氧化铁粉)等组成。 (2)覆膜砂的混制 热法是适合大量制备覆膜砂的方法。混制时，先将砂 加热到140~160℃，加入粉状树脂与热砂混匀．树脂被 加热熔化，包在砂粒表面，当砂温降到105~110 ℃时， 加入六亚甲基四胺水溶液，吹风冷却，再加入硕脂酸钙 混匀，经过破碎、筛分，即得到被树脂膜均匀包覆的、 像干砂一般的覆膜砂。
离心铸造的生产过程
（1）将金属型型腔清理干净，喷涂料 （2）旋转铸型，浇入定量金属液
（3）凝固后，停止旋转，取出铸件
优点 • 利用回转表面生产圆筒形铸件，省去型芯和浇注系统， 大大简化了生产过程，节约了金属 • 离心力的作用，铸件由外向内的顺序凝固，而气体和熔 渣因比重轻向内腔移动而排除，铸件组织致密，极少有 缩孔、气孔、夹渣等缺陷
挤压铸造
挤压铸造：用铸型的一部分直接挤压金属液，使金 属在压力作用下成形、凝固而获得零件或毛坯的方法； 又称液态模锻。 1. 挤压铸造的原理及工艺过程
挤压铸造原理如图1-28所示，铸型中浇入金属液，上 型向下运动挤压金属液而成形。挤压铸造的压力和速度较 低，无涡流飞溅现象，成形时伴有局部塑性变形，铸件致 密无气孔。
陶瓷型铸造
基本工艺过程 砂套造型
灌浆与胶结 起模与喷烧
焙烧与合箱
陶瓷型铸造
特点： •精度高，适合高熔点合金；
•铸件大小不受限制，可以从几十千克到数吨；
•投资少，周期短； •不适合于大批量、重量轻或形状复杂铸件。 应用： 用于生产厚大的精密铸件，广泛用于铸造冲模、 锻模、玻璃器皿、压铸模、模板等生产。
熔模铸造
熔模铸造用易熔材料制成模型，然后在模型上涂挂耐
火材料，经硬化之后，再将模型熔化、排出型外，从 而获得无分型面的铸型 由于熔模广泛采用蜡质材料来制造，故又常把它称为 “失蜡铸造”。由于获得的铸件具有较高的尺寸精度 和表面光洁度，故又称“熔模精密铸造”
熔模铸造的生产工艺
母模
压型
熔蜡
翻斗法制造壳型
1一模样；2一喷涂分开剂；3一模板；4一翻斗；5一覆膜砂9；6一弹 簧顶杆
3．壳型成形的特点及应用 (1)覆膜砂可以较长期贮存(三个月以上)， 且砂的消耗量少； (2)无需捣砂，能获得尺寸精确的壳型及心； (3)壳型(心)强度高，重量轻，易搬运； (4)壳型(心)透气性好，可用细原砂得到光 洁的铸件表面； (5)无需砂箱，壳型及壳心可长期存放。 壳型铸造尽管酚醛树脂覆膜砂价格较贵，制 壳的能耗较高，但在要求铸件表面光洁和尺寸 精度甚高的行业仍得到一定应用。
金属型铸造适用于大批生产的有色合金铸件，如铝合 金的活塞，汽缸体等。
离心铸造
将金属液浇入高速旋转的铸型中，使其在离心力作用下成形并凝固的 铸造方法。可用金属型也可用砂型
立式离心铸造
铸型绕垂直轴旋转。铸件内表面呈抛物线形。用来铸造高度 小于直径的盘、环类或成形铸件。
卧式离心铸造
铸型绕水平轴旋转，铸件壁厚均匀，应用广泛，主要用来生产 套类、管类铸件，也用于浇注成形铸件。
消失模铸造
也称气化模铸造，国际上称EPC工艺。 真空实型铸造， 用泡沫模型代替金属或木模，造 型后模样不取出，呈实体型腔，浇注时模样气化消失而 得到铸件。
1. 消失模铸造的工艺过程
消失模铸造的工艺过程如图所示，包括模样制造、造型、 浇注、清理等过程。
a) 模样
b) 浇注前的铸型
c) 浇注
d) 铸件
3）增压凝固，型内合金在较高压力下结晶、凝固。 4）减压、降液，坩埚上部与大气连通，升液管内合金液 流回坩埚。 5）开型取出铸件。
图3-4 低压铸造示意图
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2.低压铸造的特点和应用范围 1）充型平稳且易控制，减少了冲击、飞溅现象，不易产生 夹渣、砂眼、气孔等缺陷，提高了产品合格率。 2）金属液上升速度和结晶压力可调整，低压铸造适用于各 种铸型、各种合金和各种大小的铸件。 3）浇注系统简单，金属利用率高。 4）与重力铸造（砂型、金属型）比较，铸件的轮廓清晰， 力学性能较高，劳动条件改善，易于机械化和自动化。 低压铸造主要用于质量要求高的铝、镁合金铸件，如 气缸体、气缸盖、铝活塞等。
挤压铸造多采用金属型，挤压的工艺过程包括铸型 准备、浇注、合型加压、完成等过程。如大型薄壁铝合 金铸件的挤压工艺过程如图1-29所示。
a) 合型前
b) 合型后
图1-28 挤压铸造原理图
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a) 浇注
b) 挤压
c) 去除多余的金属
图1-29 挤压铸造工艺
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2、挤压铸造的特点及应用范围
挤压铸造与压力铸造、低压铸造都是利用压力作用 使铸件成形而获得致密铸件。其特点如下：
金属型铸造
将液体金属浇入金属铸型，获得铸件的一种铸造 方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次。 金属型的结构有多种形式，（a）是水平分型式金属 型，多用于生产薄壁轮状铸件；（b）为垂直分型式 金属型，广泛应用于复杂铝合金铸件。
金属型和砂型，在性能上有显著的区别
1.透气性差 2.导热性好 3.没有退让性 金属型的这些特点决定了它在铸件形成过程中有自 己的规律。
低压铸造
低压铸造：用较低压力将金属液由铸型底部注入型腔， 并在压力下凝固以获得铸件的方法。 1.低压铸造的工艺过程 ：
低压铸造的工艺过程如图1-26所示，包括如下过程：
1）准备合金液和铸型。合金液倒入保温坩埚中，装上密 封盖，升液管及铸型。
2）升液，浇注。合金在较低压力下从升液管平稳上升， 注入型腔。
冷压室卧式压铸（目前应用最多)
（1）预热金 属铸型，喷 涂料 （2）合型、 注入金属液 （3）压射冲 头在高压下 推动金属液 充满型腔并 凝固 （4）打开铸 型，用顶杆 顶出铸件
浇注
压射
开型
顶出铸件
压力铸造的特点和适用范围
优点
铸件的精度和表面质量都较其他铸造方法高（尺 寸公差等级可达CT4~CT7，表面粗糙度一般可达 Ra1.6~12.5um) 可压铸出形状复杂的薄壁件和镶嵌件（铸件最小 壁厚为：锌合金为0.3mm,铝合金为0.5mm)
特种铸造
本节要点： 了解常用的几种特种铸造的工艺过程，
掌握各自特点及适用范围。
特种铸造
特种铸造方法通常是指区别于普通砂型铸造的一
些方法。其在提高铸件精度和表面质量,改善合金 性能,提高生产率,改善劳动条件和降低铸造成本等 方面,各有优越之处。 熔模铸造 金属型铸造
离心铸造
压力铸造 陶瓷型铸造 壳型铸造 消失模铸造
铸件强度和硬度高（抗拉强度可比砂型铸件提高 25%~30%，但伸长率有所降低） 生产率高(一般冷压式压铸机平均每小时压铸600700次）
压力铸造的特点和适用范围
缺点 投资大，生产周期长 压铸合金的种类受限制，压铸高熔点合金（铸铁、 铸钢）时，压型寿命低 铸件内部常有气孔和缩松，不能进行较多余量的 切削加工 压铸件不能用热处理的方法提高性能 适用范围 主要用于有色合金（如铝合金、锌合金）的中、 小铸件的大量生产。