铸造基础知识(第5节特种铸造)
特种铸造,金属型铸造,离心铸造,半固态铸造,V法铸造,连续铸造,低压铸造,熔模铸造,消失模铸造,压力铸造,为获得高质量、高精度的铸件，提高生产率，人们在砂型铸造的基础上，创造了多种其它的铸造方法；通常把这些有别于砂型铸造的其他铸造方法通称为特种铸造。,第五节 特种铸造,1.金属型铸造：,定义：金属型铸造是指利用金属材料制成铸型，在重力作用下将熔融金属浇注到铸型中制造铸件的一种铸造方法，也称永久型铸造。,工艺过程：,a)金属型 为保证使用寿命，制造金属型的材料具备如下的性能：高的耐热性和导热性，反复受热不变形，不破坏；一定的强度、韧性及耐磨性；好的切削加工性能。金属型材料一般选用铸铁、碳素钢或低合金钢。,3.浇注 由于金属型的导热能力强，因此浇注温度应比砂型铸造高2030。铝合金为680-740，铸铁为13001370，锡青铜为1100-1150，对薄壁小件取上限，对厚壁大件取下限。,b）金属型铸造的工艺特点 金属型预热 金属型预热温度主要通过试验来确定，一般不低于150。 2. 刷涂料 金属型表面应喷刷一层耐火涂料（厚度为0.3 mm0.4mm），以保护型壁表面，免受金属液的直接冲蚀和热击。,c）金属型铸造的特点和应用范围 1.可重复使用，生产效率高，劳动条件好，但成本高； 2.铸件精度高，表面粗糙度较低； 3.金属散热性能好，晶粒细化，机械性能好； 4.不透气且无退让性，易造成铸件浇不足或开裂。 5.适于生产大批量有色金属铸件。,熔 模 铸 造 工 艺 过 程,工艺过程：,1. 工人在搅拌蜡原料,2. 融化的蜡注入金属模具,3等到初步凝固后，从模具中取出蜡模型,4. 蜡模型放入冷水中，冷却固化,5. 将同样的模型黏合一起形成一个模型树。,6. 这步是形成陶模,侵涂料、撒砂、硬化,7脱蜡焙烧,8陶模被牢固地固定,9.浇注,10移去陶瓷外壳,特点和应用： 1、铸件尺寸精度高，表面光洁； 2、可铸造形状复杂零件； 3、工艺过程复杂，生产周期长，成本高； 4、适于铸造小尺寸的各类合金铸件，特别是少切削或 无切削精密铸件。,应用实例：航空发动机等轴晶叶片的制备 航空发动机叶片早期采用变形高温合金材料，随着合金材料强度要求的提高，人们采用合金化的方法来提高强度，效果明显，但同时也增加了材料的加工难度。,目前，世界各国等轴晶叶片的生产通常利用真空环境下的熔模铸造来解决这一技术难题。,3 .压力铸造：,定义：是指将液态或半液态合金浇入压铸机的压室中，使之在高压和高速下充填型腔，并在高压下成形结晶而获得铸件的一种铸造方法。常用压射压力为570MPa，0.55m/s，充填时间很短，约0.0102s。,工艺过程：,冷压室式压铸机,压铸过程主要由压铸机来实现.压铸机分热压室式和冷压室式两类。,特点和应用： 1、浇注时间短，易于机械化、自动化作业； 2、铸型散热快，晶粒细化，耐磨、耐蚀性好； 3、铸件尺寸精度高，表面光洁； 4、凝固速度快，排气困难，易形成疏松和缩孔； 5、模具成本高，铸件尺寸受限； 6、适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。,压铸适应零件,Filter housing,Multilink,Transmission housing,Engine block,Cross member,Al wheel rim,4.低压铸造：,定义：是指液态金属在低的气体压力作用下从坩埚中自下而上地充填型腔并凝固而获得铸件的一种铸造方法。,工艺过程：,常用压力为0.020.06MPa。介于重力和压力铸造之间。,低压铸造火车车轮示意图,特点和应用： 1、充型压力和充型速度易于控制，气孔、夹渣较少； 2、铸型散热快，组织致密，机械性能好； 3、无需冒口设置，金属利用率高90%； 4、铸件尺寸精度高，表面光洁； 5、适于生产质量要求高的铝镁等有色金属铸件。,工 艺 过 程,(a)立式离心铸造机主要 应用于生产高度小于直径 的圆环类铸件。,(b)卧式离心铸造机主要 应用于生产长度大于直径 的管、套类铸件。,(c)上述两种离心铸造机都 能生产成形类铸件,2、改善金属的流动性，提高了充型能力； 3、简化了中空圆柱形铸件的生产过程； 4、成分偏析严重，尺寸难以控制； 5、特别适于横截面呈圆柱的铸件生产。,特点和应用： 1、离心力改善了补缩条件，缩孔等缺陷减少；,工艺过程：如右图所示。,特点和应用： 1、冷却速度快，组织致密， 机械性能好； 2、工艺简单，生产效率高； 3、适于横截面一定的钢材、 铝材和铸铁管等铸件的生产。,连续铸造工艺过程示意图,连续铸造适用于铁、钢、铜、铅、镁等合金的断面形状不变和长度较大的铸件生产,铸铁型材水平连铸原理示意图,7. 消失模铸造：,定义：是指用泡沫塑料聚苯乙烯制成带有浇冒系统的模型，覆上涂料，用干砂造型，不需取模，直接浇注的铸造生产方法。消失模铸造（EPC）为美国1958年专利，又称实型铸造和气化模铸造。,原理：用泡沫聚苯乙烯塑料模样 （包括浇冒口）代替普通模样， 造好型后不取出模样就浇入金属液， 在灼热液态金属的热作用下，泡沫塑料气化、燃烧而消失，金属液取代了原来泡沫塑料模所占的空间位置，冷却凝固后即可获得所需要的铸件。,特点和应用： 1、不分型，不起模，工艺简化，精度提高； 2、能制造形状复杂的铸件和工艺品； 3、冒口设置可自由设置，不易产生缩孔、疏松等； 4、易产生有害气体，铸件易渗碳，降低铸件表面质量； 5、适于生产起模困难，形状复杂的铸件。,矿用耐磨件,负压造型真空密封造型V法工艺（真空英文 Vacuum） 采用负压造型法生产铸件的一种铸造方法。负压造型又称真空密封造型。这一方法使用的砂箱装有能通气的滤网或蛇形管，通过抽气管与真空泵相连接；使用的造型材料为不含水分和粘结剂的干砂。造型时，先在模板上覆盖一层塑料薄膜，用真空泵抽气，使薄膜紧贴在模板上，然后套上砂箱，再往砂箱中充填造型材料，经震实刮平之后，用塑料薄膜覆盖砂箱顶面，接通真空泵吸出砂粒间的空气，使砂型内形成负压，同时撤除模板真空，让塑料薄膜转而吸附在铸型内腔面上，砂型靠压力差的作用具有一定的强度和硬度。经起模、合箱、浇注、凝固冷却后撤除负压，即可得到所需铸件。,8. 负压造型铸造,塑料薄膜加热与覆膜,造型,下芯、合箱,47,优点： (1) 铸件尺寸精确 能浇出23 mm的薄壁部分。 (2) 铸件缺陷少，废品率可控制到1.5%以下。 (3) 砂型成本低，损耗少，回用率在95%以上。 (4) 工作环境比较好，噪声小、粉尘少，劳动强度低。 缺点： (1) 因塑料薄膜的延伸性和成型性的限制，对形状复杂、较高的铸件覆膜成形困难。 (2)工艺装备复杂，造型生产率比较低。,V法造型的特点,9. 半固态铸造：,半固态成形原理 利用非枝晶半固态金属（Semi-Solid Metals，简称SSM）独有的流变性和搅熔性来控制铸件的质量。,半固态合金成形方法,1 流变铸造 将金属液从液相到固相过程中进行强烈搅拌，在一定固相分数下，直接将所得到的半固态浆料压铸或挤压成形的方法称之为流变铸造。,2.触变铸造 将半固态浆料凝固成铸锭，按需要将此铸锭切割成一定大小，使其重新加热到金属的半固态区，利用半固态合金坯料进行压铸或挤压成形，这种方法称为触变铸造。由于半固态坯料的加热、输送很方便，并易于实现自动化操作，因此触变铸造已成为当今半固态铸造的主要工艺方法。,半固态合金铸造成形方法主要有流变铸造和触变铸造,半固态加工技术的特点,几种铸造方法铸件性能比较,汽车零件,汽车零件（二）,壳体及框架,A356铝合金铸件的半固态压铸结果,探伤检查和金相组织观察表明，铸件的内部显微组织结构均匀致密、各向同性，没有气孔、缩松等缺陷。 美国采用真空压铸，废品率1020。上海汽车有色铸造总厂采用半固态压铸，试生产合格率为95左右。,产 品：BUICK轿车从动轮链轮支架 产品特点：铸件毛坯净重为1.85kg，铸件厚壁处约1540mm，薄壁处为57mm左右（壁厚不均匀），零件在机加工后进行气密封测试 压 铸 机：Bühler 725T,谢 谢 ！,
