特种铸造.ppt

特种铸造特种铸造是指与普通砂型铸造有显著区别的一些铸造 方法每种特种铸造方法均有其优越之处和适用的场合 近些年来，特种铸造在我国得到了飞速发展，其地位 和作用日益提高 l 熔模铸造l 金属型铸造l 压力铸造l 低压铸造l 离心铸造l 陶瓷型铸造l 实型铸造第一节 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”一、熔模铸造的工艺过程熔模铸造的工艺过程包括： 蜡模制造 型壳制造 焙烧和浇注一．蜡模制造 制造蜡模要经过如下程序：• (1)压型制造： –压型(图中a)是用来制造单个蜡模的专用模具 –压型一般用钢、铜或铝经切削加工制成，这种压型的使用寿命长， 制出的蜡模精度高，但压型的制造成本高，生产准备时间长，主要 用于大批量生产对于小批量生产，压型还可采用 易熔合金(Sn、 Pb、Bi等组成的合金)、塑料或石膏直接向模样上浇注而成• (2)蜡模的压制 –将蜡料加热到糊状后，在2～3个大气压力下，将蜡料压入到压型内( 图 中b)，待蜡料冷却凝固便可从压型内取出，然后修去分型面上的 毛刺，即得单个蜡模(图中c)。

• (3)蜡模组装 –熔模铸件一般均较小，为提高生产率、降低成本，通常将若干个蜡 模焊在 一个预先制好的浇口棒上构成蜡模组(图中d)，从而可实现 一型多铸二．型壳制造它是在蜡模组上涂挂耐火材料，以制成具有一定强度的耐火型壳的过程 由于型壳的质量对铸件的精度和表面粗糙度有着决定性的影响，因此结壳是熔模 铸造的关键环节 (1)浸涂料：将蜡模组置于涂料中浸渍，使涂料均匀地覆盖在蜡模组的表层涂料是由耐 火材料(如石英粉)、粘结剂(如水玻璃、硅酸乙酯等)组成的糊状混合物这种涂料可使 型腔获得光洁的面层 (2)撒砂：它是使浸渍涂料后的蜡模组均匀地粘附一层石英砂，以增厚型壳 (3)硬化：为了使耐火材料层结成坚固的型壳，撒砂之后应进行化学硬化和干燥如以水玻璃为粘结剂时，将蜡模组浸于NH4Cl溶液中，于是发生化学反应，析 出来的凝胶将石英砂粘得十分牢固由于上述过程仅能结成1～2 mm薄壳，为使型壳具有较高的强度，故结壳过程 要重复进行4～6次，最终制成5～12 mm 的耐火型壳(图中e)为了从型壳中取出蜡模以形成铸型空腔，还必须进行脱蜡通常是将型壳浸泡 于85～95℃的热水中，使蜡料熔化，并经朝上的浇口上浮而脱除(图中f)。

脱出的 蜡料经回收处理后可重复使用三．焙烧和浇注(1)焙烧为了进一步去除型壳中的水分、残蜡及其它杂质 ，在金属浇注之前，必须将型壳送入加热炉内加热到 800～1000℃进行焙烧通过焙烧，型壳强度增高，型 腔更为干净为防止浇注时型壳发生变形或破裂，常在焙烧之 前将型壳置于铁箱之中，周围填砂(图中 g)若型壳 强度已够，则可不必填砂2)浇注 为提高合金的充型能力，防止浇不足和冷隔缺陷，要 在焙烧出炉后趁热(600～700℃)进行浇注与砂型铸造方法对比，熔模精密铸造具有：1. 铸件尺寸精度高（IT11－IT14），表面粗糙度值低（Ra25～3.2um） 减少切削加工量，甚至无须切削加工（涡轮发动机的叶片）2.可以铸造薄壁件及重量很小的铸件3.擅长制造用砂型铸造、锻压、切削加工等方法难以制造的形状 复杂、不便分型的零件如带有精细的图案、文字、细槽和弯曲 细孔的铸件 4.可以制造各种合金材质的铸件，尤其适用于高熔点、难切削合 金的小型复杂铸件的生产第二节 金属型铸造金属型铸造是将液态合金浇入金属铸型、以获得铸件的一种铸造方 法由于金属铸型可反复使用多次(几百次到几千次)，故有永久型铸造之 称 。

一、金属型构造 按照分型面的不同，金属型可分为整体式、垂直分型式、水平分 型式和复合分型式其中垂直分型式应用最广金属型的排气依靠出气口 及分布在分型面上的许多通气槽，多数金属型设有推杆机构 复合分型式合 金属型结构二、金属型铸造工艺 1.喷刷涂料金属型的型腔和金属型芯表面必须喷刷涂料涂料可分衬料和表面涂料两种，前者 以耐火材料为主，厚度为0．2～1．0 mm；后者为可燃物质(如灯烟、油类)，每次浇注 喷涂一次，以产生隔热气膜2.金属型应保持一定的工作温度通常铸铁件为250～350℃，非铁金属件100～250℃其目的是减缓铸型对浇入金属 的激冷作用，减少铸件缺陷同时，因减小铸型和浇入金属的温差，提高了铸型寿命3.适合的出型时间浇注之后，铸件在金属型内停留的时间愈长，铸件的出型及抽芯愈困难，铸件的裂 纹倾向加大同时，铸铁件的白口倾向增加，金属型铸造的生产率降低为此，应使铸 件凝固后尽早出型通常小型铸铁件出型时间为10～60 s，铸件温度约为780～950℃此外，为避免灰铸铁件产生白口组织，除应采用碳、硅含量高的铁水外，涂料中应 加人些硅铁粉对于已经产生白口组织的铸件，要利用出型时铸件的自身余热及时进行 退火。

金属型铸造的特点三、金属型铸造的特点和适用范围 优点： Ø 金属型铸造可“一型多铸”，便于实现机械化和自动化生 产，从而可大大提高生产率 Ø 铸件的精度和表面质量比砂型铸造显著提高(尺寸精度ITl2～ 16，表面粗糙度值Ra25～12.5µm) Ø 结晶组织致密，铸件的力学性能得到显著提高，如铸铝件的屈服 点平均提高20％Ø 劳动条件得到显著改善缺点： Ø 金属型的制造成本高、生产周期长 Ø 铸造工艺要求严格，否则容易出现浇不足、冷隔、裂纹 等铸造缺陷，而灰铸铁件又难以避免白口缺陷 Ø 金属型铸件的形状和尺寸还有着一定的限制 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 有自己的规律金属型和砂型，在性能上有显著的区别金属型铸造方法主要用于熔点较低的有色金 属或合金铸件的大批量生产黑色金属类铸件只 限于形状简单的中小零件第三节 压力铸造热压室压铸工艺稳定铸件质量好， 压型寿命低压力铸造简称压铸它是在高压下(比压约为5～150 MPa)将液 态或半液态合金快速地压入金属铸型中，并在压力下凝固，以 获得铸件的方法 一、压力铸造的工艺过程压铸是在压铸机上进行的，它所用的铸型称为压型。

压铸机主要由压射机构和合型机构所组成 Ø 压射机构的作用是将金属液压入型腔； Ø 合型机构用于开合压型，并在压射金属时顶住动型，以防金属液自分型面喷出 压铸机的规格通常以合型力的大小来表示冷压室卧式压铸（目前应用最多)(1)注入金属 先闭合压型，将勺内金属液通过压室上的注液孔向压室内注入(图a) 冷压室卧式压铸（目前应用最多)(2)压铸压射冲头向前推进，金属液被压人压型中(图b) 冷压室卧式压铸（目前应用最多)(3)取出铸件铸件凝固之后，抽芯机构将型腔两侧型芯同时抽出，动型左移开型，铸 件则借冲头的前伸动作离开压室此后，在动型继续打开过程中，由于顶杆停止了左 移、铸件在顶杆的作用下被顶出动型(图d) 压铸的工艺为了制出高质量铸件，压型的型腔精度必须甚高、表面粗糙度值要 低压型要采用专门的合金工具钢(如3Cr2W8V)来制造，并需进行严格 的热处理压铸时，压型应保持120～280℃的工作温度，并喷刷涂料 在压铸件生产中有时采用镶嵌法它是将预先制好的嵌件放人压型 中，通过压铸使嵌件与压铸合金结合成整体镶嵌法可制出通常难以制 出的复杂件，还可采用其它金属或非金属材料制成的嵌件(图2-46)，以 改善铸件某些部位的性能，如强度、耐磨性、绝缘性、导电性等，并使 装配工艺大为简化。

二、压力铸造的特点和适用范围优点： (1)铸件的精度及表面质量较其它铸造方法均高(尺寸精度IT11～13，表面粗糙度值 Ra6．3～1．6µm)通常，不经机械加工即可使用 (2)可压铸形状复杂的薄壁件，或直接铸出小孔、螺纹、齿轮等(参见表2-10)这是 由于压型精密，在高压下浇注，极大地提高了合金充型能力所致3)铸件的强度和硬度都较高因为铸件的冷却速度快，又是在压力下结晶，其表层 结晶细密，如抗拉强度比砂型铸造提高25％～30％ (4)压铸的生产率较其它铸造方法均高如我国生产的压铸机生产能力为50～150次/h 最高可达500次/h二、压力铸造的特点和适用范围缺点：(1)压铸设备投资大，制造压型费用高、周期长，只有在大量生产条件下经济 上才合算2)压铸高熔点合金（如铜、钢、铸铁）时，压型寿命很低，难以适应3)由于压铸的速度极高，型腔内气体很难排除，厚壁处的收缩也很难补缩，致 使铸件内部常有气孔和缩松因此，压铸件不宜进行较大余量的切削加工， 以防孔洞的外露4)由于上述气孔是在高压下形成的，热处理加热时孔内气体膨胀将导致铸件表 面起泡，所以压铸件不能用热处理方法来提高性能必须指出，随着加氧压铸、真空压铸和黑色金属压铸等新工艺的出 现，使压铸的某些缺点有了克服的可能性。

适用范围：目前，压力铸造已在汽车、拖拉机、航空、兵器、仪表、电器、计算机、轻 纺机械、日用品等制造业得到了广泛应用，如气缸体、箱体、化油器、喇叭外 壳等铝、镁、锌合金铸件生产 第四节 低压铸造 低压铸造是介于重力铸造（如砂型铸造、金属型铸造） 和压力铸造之间的一种铸造方法它是使液态合金在压力下，自 下而上地充填型腔，并在压力下结晶、以形成铸件的工艺过程 由于所施加的压力较低（20～70 kPa），所以称为低压铸造 一、低压铸造的基本原理 低压铸造的原理如图2-47所示 它是将熔炼好的金属液注入密封的电 阻坩埚炉内保温铸型（通常为金属型）安置在 密封盖上，垂直的升液管使金属液与朝 下的浇口相通铸型为水平分型，金属 型在浇注前必须预热，并喷刷涂料第五节 离心铸造一、离心铸造的基本方式 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、环类或成形铸件将液态合金浇入高速旋转（250~1 500 r/min）的铸型，使金属 液在离心力作用下充填铸型并结晶，这种铸造方法称作离心铸造 二、低压铸造的特点和适用范围低压铸造有如下特点：(1)充型压力和充型速度便于控制，故可适应各种铸型，如金属型、砂型、熔模型壳、树脂型壳等。

由于充型平稳，冲刷力小，且液流和气流的方向一致，故气孔、夹渣等缺陷减少 (2)铸件组织较砂型铸造致密，对于铝合金铸件针孔缺陷的防止效果尤为明显 (3)由于省去了补缩冒口，使金属的利用率提高到90％～98％ (4)由于提高了充型能力，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件 (5)设备较压铸简单、投资较少低压铸造目前主要用来生产质量要求高的铝、镁合 金铸件，如气缸体、缸盖、曲轴箱、高速内燃机活塞、 纺织机零件等，并已成功地制出重达30t 的铜螺旋桨及 球墨铸铁曲轴等v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 圆环类铸件，也用于浇注成形铸件离心式实型铸造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(1)利用自由表面生产圆筒形或环形铸件时，可省去型芯和浇 注系统，因而省工、省料，降低了铸件成本2)在离心力的作用下，铸件呈由外向内的定向凝固，而气体 和熔渣因密度较金属小、则向铸件内腔(即自由表面)移动而 排除，故铸件极少有缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷3)便于制造双金属铸件如可在钢套上镶铸薄层铜材，用这 种方法制出的滑动轴承较整体铜轴承节省铜料，降低了成本 。

优点：二、离心铸造的特点和适用范围 缺点：(1)依靠自由表面所形成的内孔尺 寸偏差大，而且内表面粗糙，若 需切削加工，必须加大余量；(2)不适于密度偏析大的合金及轻 合金铸件，如铅青铜、铝合金、 镁合金等此外，因需要专用设 备的投资，故。