特种铸造设备-铸造成型设备.doc

第七章 特种铸造设备特种铸造系指不同于普通砂型铸造的其他铸造方法特种铸造是多种铸造工艺方法的统称，它主要包括以下几种方法：(1)压力铸造；(2)低压铸造；(8)熔模铸造；(4)离心铸造；(5)壳型铸造；(6)连续铸造；(7)金属型铸造；(8)液态金属挤压铸造；(9)陶瓷型铸造；(10)真空吸铸等与普通砂型铸造相比，特种铸造方法具有许多明显的优点：(1)铸件的尺寸精确，表面光洁，可节省大量的机加工和装配工时如熔模铸件及压铸件的尺寸精度可达 7— 8 级，表面粗糙度达 1.6um (Ra) 2)铸件的力学性能好 如低压及金属型铸造铝硅合金铸件抗拉强度比砂型铸件高 20％，延伸率高 25%，冲击值增加一倍3)绝大多数特种铸造方法的工艺流程较短，工序少，因此具有较高的生产率，便于机械化和自动化生产4) 劳动条件一般都有所改善，大大节省了生产及辅助面积当然，特种铸造也有许多缺点，主要是应用范围有一定的限制，设备也较复杂，生产所需的工装准备时间较长，对铸件的产量也有一定的要求等随着科学技术的进步，有些原来用砂型生产的铸件将不断改用特种铸造方法但特种铸造也不可能完全取代砂型铸造本章介绍前四种方法常用的特种铸造设备一、压 力 铸 造压力铸造是指高压压力铸造，简称压铸，这是一种先进的少无切削铸件成形工艺。

其实质就是使液态合金以高速 (35~70m/s) 充 满 铸型 型腔 并在 充满 型腔 的瞬 间施 以高 压 (20~100MPa) ，液态合金在此高压下凝固成形这一成形特点使压铸件具有尺寸精确、表面光洁、铸态力学性能好及铸件壁厚薄而又外形可很复杂等优点压铸件可不经加工或只经精加工即可直接装配使用因而节省了大量的机加工工时和设备据统计，每使用一台压铸机可节省 15~60 台金切机床因此，压铸生产在各工业国家得到了广泛的应用和迅速的发展压铸设备是指压铸生产所需要的各种机械与装置它主要包括压铸机和其他辅助机械；如自动定量浇注机、自动取件机械手、压铸模自动喷涂料装置、压射头自动润滑装量及自动切边压力机等此外还有合金熔炼与保温用的加热炉等一)压 铸 机压铸机是压铸生产最重要的基本设备，压铸件的质量也取决于压铸机的性能根据压铸机的结构和工作原理，它可分为冷室压铸机和热室压铸机两大类其中冷室压铸机又分为：卧式冷室压铸机、立式冷室压铸机及全立式冷室压铸机三种类型；而热室压铸机也分为普通热室压铸机和卧式热室压铸机两种卧式热室压铸机系国外最近研制出的新产品，国内现在尚未进行开发1、立式冷室压铸机（1）工作原理 (图 7— 1)其工作过程是：合型完成后，将液态金属浇入垂直安装的压射室中，由于反料冲头此时处于封住嘴孔的位置，故液态金属不会流入压铸型型腔。

压射冲头向下运动进行压射，先封闭压射室上口，进而施压于金属液表面并压迫反料冲头下降打开喷嘴 6 的通孔，金属液立即被压入压铸型腔，型腔充满后在高压下凝固成形，然后压射冲头返回，反料冲头上升切断余料饼的直浇道并将余料饼顶出压射室、开型、反料冲头下降到浇注位置，完成一个工作循环2)立式冷室压铸机的优缺点由于充型是从金属液柱的底部开始和完成，故可避免浮于金属液表面的夹渣进入铸件，有利于提高压铸件的质量合金液进入型腔时要经过 90°运动转向， 加之喷嘴部分的直浇道直径不允许很大，所以金属液的运动阻力大，压头损失增加，为保证必要的充型时间，就要比卧式冷室压铸机更大的压射力另一方面，因增加了切反料工序，不但使机器的生产周期加长，而且受压射机构结构特点的影响，不便于实现自动化3）立式冷室压铸机的选用1)J1516 型立式冷室压铸机 (图 7—2)是压铸机系列新产品，主要由底座、合型机构、压射机构、切反料机构、防护门及液压、电气、冷却和润滑系统等部分组成采用电气和液压联合控制，具有点动和联动两种工作程序联动工作时根据抽、插芯的动作顺序，可选择三种循环程序以适应不同压铸件的工艺要求其结构特点是：合型采用曲肘扩力机构，具有运动平稳、锁型可靠和节能等优点。

动型板开挡距离的调节采用手动在动型板上可安装液压抽芯器以满足抽芯要求2)J1525 型立式冷室压铸机 (图 7—3)也是压铸机系列产品之一，它与 J1516 型压铸机一样适用于铝、铜、锌和镁合金等中心浇口压铸件的生产其结构特点：合型机构主要由液压驱动的机械曲肘扩力机构、顶出机构以及开档调节机构等组成开档调节机构是由摆线针轮减速器和一组齿轮组成，不但保证了四根大杠受力均匀及机器的精度，而且减轻了劳动强度，提高了工作效率为了便于大型具的安装， 设有大杠抽出机沟， 可将前上方的大杠抽出2．卧式冷室压铸机(1)工作原理卧式冷室压铸机的压射室是水平安装的，其工作原理及过程见图 7— 4 所示机器合型后，将液态合金浇入压室 2中，压射头 l 前进将液态合金经浇道压入型腔 6 中，合金凝固后开型，压射头同时跟出将余料 8 与铸件一起推离静型，然后顶出铸件并取走，完成压铸循环立式、卧式两种压铸机比较，在结构上仅仅压射部分不同，立式压铸机有切断、 顶出余料的下油缸， 结构比较复杂增加了维修困难，而卧式压铸机则较简单，维修也方便在工艺上立式压铸机压室内的空气不会随液态金属进入型腔，便于开设中心浇口，但由于浇口长，液体金属耗量大，充填过程能量损失也较大。

对比之下卧式压铸机液体金属进入型腔流程短，压力损失小，有利于传递最终压力，便于提高铸件致密度卧式压铸机由于生产率较高，容易实现自动化生产，因而使用越来抛广泛3．热室压铸机(1)热室压铸机工作原理见图 7—5热室压铸机的压射室与压射头浸在保温炉坩埚内的液态合金中，压射机构装在坩埚的上部当压射头 3 位于上面原始位置时， 液态合金 1 通过进口 5 流入压室 4 内，合型液，压射头向下运动先封闭进口 5，继而迫使剩余的合金沿通道6 经喷嘴 7 注入压铸型型腔 8，充满型腔后保压到凝固成形，然后开型取出铸件，完成一次工作循环这种压铸机的优点是工序简单，生产效率高和金属消耗少，由丁合金是从液面以下充入型腔，故避免了浮渣进入铸件的可能，保证了压铸件质量另外，工作也较稳定，改善了劳动条件并便于实现自动化生产其缺点是压射室和压射头长期浸在液态合金中，工作条件十分恶劣，其寿命也受到很大影响故热室压铸机目前还只限于压铸锡、锌、镁等熔点较低的合金4．电机转子压铸机用压铸工艺将高纯度铝充满感应电机转子导线槽并同时铸出其端部的通风叶轮，这是一种先进的电机转子生产工艺它具有生产率高、劳动条件好，不需预热等优点。

为了加快这一新工艺的推广，我国已研制出 ZJ024 型卧式冷室电机转子压铸机、 ZJ034 型和 245kN 全立式冷室电机转子压铸机二、熔模铸造熔模铸造是一项少无切削的铸造工艺，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成模壳，再经过焙烧，然后进行浇注而获得铸件的一种方法它获得的铸件具有较高的尺寸精度、表面光洁，因而熔模铸造应用范围不断扩大如在航空、船舶、汽车、拖拉机、机床、农机、汽轮机、电讯机械、仪表、刀具、武器等制造行业中，都得到了广泛的应用为了减轻工人的劳动强度，提高蜡模质量， 保证工艺的均匀一致性， 降低生产成本，提高生产率，目前正向着机械化、自动化方向发展熔模铸造设备大致可分为：(1)蜡料制备及蜡处理没备；(2)制模及蜡模焊接设备；(3)制壳及硬化设备；(4 脱蜡设备；(5)模壳焙烧浇注设备；(6)铸件清理设备一) 蜡料制备及蜡处理设备蜡料制备是熔模铸造的第一道工序，蜡料的好坏对铸件表面质量影响很大目前我国常用的蜡料是石蜡、硬脂酸组成的低温蜡料，本章介绍的设备多用来制备低温蜡料，粘度不大的中温蜡料也可用此设备 年产量小于的 200t 的小型熔模铸造车间可选用 M 214 型蒸汽熔蜡炉、 M 223 型搅蜡机及 M292 型简易压蜡机等，而年产量大于 200t 的熔模车间可采用XM 255 型蜡料制备线，它是由熔蜡、搅蜡及压蜡机等组成。

如果一条线满足不了要求，可选用二条使用它可减轻劳动强度，提高蜡模质量及生产率1． M214 型蒸汽熔蜡炉 (图 7—7)该炉为小型熔模铸造车间成套设备之一，主要用于低温或中温蜡料的熔化它是由盛蜡桶及水槽等组成，热源为蒸汽。