材料成型基础2012.03.13

1、材料成型基础周志斌2012.03.13 什么是特种铸造（什么是特种铸造（ special casting ）？）？与普通砂型铸造有显著区别的一些铸造方法与普通砂型铸造有显著区别的一些铸造方法 特种铸造有什么作用？特种铸造有什么作用？弥补砂型铸造的不足：弥补砂型铸造的不足：n一个铸型只能用一次，造型工作量大，极大降低效一个铸型只能用一次，造型工作量大，极大降低效率；率；n铸件尺寸误差大，表面粗糙度大低，浪费材料、时铸件尺寸误差大，表面粗糙度大低，浪费材料、时间；间；n废品率高；废品率高；n劳动条件差；劳动条件差；第四章 特种铸造1. 熔模铸造熔模铸造 用易熔材料制成模型，然后用造型材用易熔材料制

2、成模型，然后用造型材料将其包住，经过硬化后，再将模型加热料将其包住，经过硬化后，再将模型加热熔化、排出型外，从而获得无分型面的铸熔化、排出型外，从而获得无分型面的铸型，浇铸后获得铸件的方法。型，浇铸后获得铸件的方法。 由于易熔材料主要成分是石蜡，因此，由于易熔材料主要成分是石蜡，因此，熔模铸造又称为失蜡铸造（熔模铸造又称为失蜡铸造（lost-wax lost-wax molding)molding)。工艺过程：工艺过程：蜡模制造结壳脱蜡焙烧浇注用途：用途：特点：特点：n铸件精度和光洁度较高；铸件精度和光洁度较高；n可浇注形状复杂的铸件；可浇注形状复杂的铸件；n铸件成本较高铸件成本较高2. 实型

3、铸造实型铸造 采用聚苯乙烯发采用聚苯乙烯发泡塑料模样代替普通泡塑料模样代替普通模样，造好型后不取模样，造好型后不取出模样就浇入金属液，出模样就浇入金属液，在金属液的作用下，在金属液的作用下，塑料模样燃烧、气化、塑料模样燃烧、气化、消失，金属液取代原消失，金属液取代原来塑料模所占据的空来塑料模所占据的空间位置，冷却凝固后间位置，冷却凝固后获得所需铸件的铸造获得所需铸件的铸造方法。方法。实型铸造工艺过程实型铸造工艺过程特点和适用范围特点和适用范围（1 1）无需起模，无分型面，无型芯，因而无飞）无需起模，无分型面，无型芯，因而无飞边毛刺，铸件的尺寸精度和表面粗糙度接近熔模铸边毛刺，铸件的尺寸精度和表

4、面粗糙度接近熔模铸造，但尺寸却可大于熔模铸造。造，但尺寸却可大于熔模铸造。（2 2）形状复杂铸件的模样均可采用泡沫塑料模）形状复杂铸件的模样均可采用泡沫塑料模粘合为整体，减少了加工装配时间，可降低铸件成粘合为整体，减少了加工装配时间，可降低铸件成本本10%10%30% 30% ；（3 3）造型效率比砂型铸造提高）造型效率比砂型铸造提高2 25 5倍；倍；（4 4）模样只能使用一次，且泡沫塑料的密度小）模样只能使用一次，且泡沫塑料的密度小、强度低，模样易变形，影响铸件尺寸精度。浇铸、强度低，模样易变形，影响铸件尺寸精度。浇铸时模样产生的气体污染环境。时模样产生的气体污染环境。适用范围：适用范围：

5、 不易起模等复杂铸件，不易起模等复杂铸件，实型铸造几乎不受铸实型铸造几乎不受铸件结构、尺寸、质量、批量和合金种类的限制。目件结构、尺寸、质量、批量和合金种类的限制。目前正在大力推广。前正在大力推广。3. 压力铸造压力铸造 压力铸造是指金属液在高压下高速充型，并压力铸造是指金属液在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法。在压力下凝固的铸造方法。压铸机和压铸工艺过程压铸机和压铸工艺过程 压铸机是压力铸造生产的主要设备，按压室压铸机是压力铸造生产的主要设备，按压室（压射室）分（压射室）分, ,一般分热压室压铸机（压室浸于金一般分热压室压铸机（压室浸于金属液中）和冷压室压铸机（压室与金属液保温炉属液

6、中）和冷压室压铸机（压室与金属液保温炉分开）两大类。分开）两大类。 目前应用较多的是卧式冷压室压铸机。目前应用较多的是卧式冷压室压铸机。压力铸造的优点：压力铸造的优点： 铸件的精度和表面质量比其它铸造方法都高；铸件的精度和表面质量比其它铸造方法都高； 可以铸出形状复杂的薄壁件；可以铸出形状复杂的薄壁件； 能获得晶粒细小、组织致密的铸件；能获得晶粒细小、组织致密的铸件；压力铸造的不足：压力铸造的不足：n压铸设备造价高，铸型投资大，导致铸件成本高于压铸设备造价高，铸型投资大，导致铸件成本高于其它铸造方法；其它铸造方法；n压铸合金的品种有限，主要适用于低熔点有色金属；压铸合金的品种有限，主要适用于低

7、熔点有色金属；n铸件易产生气孔；铸件易产生气孔；4. 离心铸造离心铸造 将液态金属浇入高速旋转的金属铸型（有将液态金属浇入高速旋转的金属铸型（有时带有砂衬）中，使金属液在离心力作用下而时带有砂衬）中，使金属液在离心力作用下而附着于铸型的内壁，经冷却凝固而成为铸件的附着于铸型的内壁，经冷却凝固而成为铸件的一种铸造方法。一种铸造方法。(1)(1)离心铸造机离心铸造机 离心铸造离心铸造机是离心铸造机是离心铸造所用的设备所用的设备, ,按按其旋转轴空间其旋转轴空间位置的不同分位置的不同分为立式、卧式为立式、卧式两种。两种。离心铸造示意离心铸造示意离心铸造分：离心铸造分： 立式离心铸造立式离心铸造 卧式

8、离心铸造卧式离心铸造适合于高度小于直径适合于高度小于直径的圆环类铸件的圆环类铸件适合于长度较大的套适合于长度较大的套筒类铸件筒类铸件1)1)特点特点 铸件组织致密铸件组织致密, ,无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷, ,力学力学性能好性能好; ; 铸造圆形中空铸件时铸造圆形中空铸件时, ,不用型芯和浇注系统不用型芯和浇注系统, ,降低了金属降低了金属消耗消耗; ; 提高了金属液的充型能力提高了金属液的充型能力, ,可浇注流动性差的合金及薄壁可浇注流动性差的合金及薄壁铸件铸件; ; 可生产可生产双金属铸件双金属铸件, ,如钢套内镶铜轴承等如钢套内镶铜轴承等, ,其结合面

9、牢固其结合面牢固; ; 离心铸造适应性较广离心铸造适应性较广, ,铸造合金的种类几乎不受限制铸造合金的种类几乎不受限制; ; 既适于铸造中空件既适于铸造中空件, ,又可以铸造成形铸件，适应性强。又可以铸造成形铸件，适应性强。2)2)应用应用 离心铸造主要用于生产各种管、套、环类铸件，也可用于生离心铸造主要用于生产各种管、套、环类铸件，也可用于生产齿产齿 轮、叶轮、涡轮等成形铸件。轮、叶轮、涡轮等成形铸件。(2)(2)离心铸造的特点和应用离心铸造的特点和应用5. 低压铸造低压铸造 低压铸造是指金属液在气体压力作用下完低压铸造是指金属液在气体压力作用下完成充型和凝固的铸造方法。其压力为成充型和凝固

10、的铸造方法。其压力为0.020.020.06MPa0.06MPa。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。(1)(1)低压铸造的工低压铸造的工 艺过程艺过程 向坩埚中通压缩向坩埚中通压缩空气空气金属液上升充金属液上升充型型保压、凝固保压、凝固将将坩埚上部与空气相通坩埚上部与空气相通取出铸件。如图。取出铸件。如图。自下而上充型，压力自下而上充型，压力下凝固。下凝固。低压铸造工艺过程低压铸造工艺过程特点特点: : 可人为的调整压力可人为的调整压力, ,适应性强适应性强; ; 可用于各种铸

11、型可用于各种铸型; ;适用于各种合金及各种大小的铸件适用于各种合金及各种大小的铸件; 铸件组织致密铸件组织致密, ,力学性能好，对于铝合金能有效地克服铸件力学性能好，对于铝合金能有效地克服铸件的针孔等缺陷，对于薄，有耐压，防渗漏，气密性要求的铸件的针孔等缺陷，对于薄，有耐压，防渗漏，气密性要求的铸件尤为重要，可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件；尤为重要，可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件；浇注时压力较底浇注时压力较底, ,底注充型底注充型, ,平稳且易控制，无飞溅冲击，不易平稳且易控制，无飞溅冲击，不易夹渣，砂眼，气孔夹渣，砂眼，气孔; ; 金属的实际利用率高金属的实际利用率高; ;设备简单设

12、备简单, ,投资少投资少, ,操作简便操作简便, ,劳动条件好劳动条件好, ,易于实现机械化、易于实现机械化、自动化。自动化。应用应用: : 低压铸造目前主要用于生产铸造质量要求高的铝、镁合金铸件。低压铸造目前主要用于生产铸造质量要求高的铝、镁合金铸件。(2)(2)低压铸造的工艺特点和应用低压铸造的工艺特点和应用第五章第五章 铸造工艺设计铸造工艺设计由零件图转化为铸造工艺图由零件图转化为铸造工艺图和工艺文件的过程和工艺文件的过程主要内容：主要内容： 选择铸造成形方案选择铸造成形方案 确定浇注系统、工艺参数确定浇注系统、工艺参数 绘制工艺图、编制工艺卡和工艺规范绘制工艺图、编制工艺卡和工艺规范一

13、、铸造成形方案的选择一、铸造成形方案的选择1.浇注位置的选择浇注位置的选择 浇注位置：金属浇注时铸件所处的空间位置。同浇注位置：金属浇注时铸件所处的空间位置。同一个铸件，可以有多种浇注位置。一个铸件，可以有多种浇注位置。注意：浇注位置与浇口位置是两个不同的概念。同一个注意：浇注位置与浇口位置是两个不同的概念。同一个 浇注位置，可以有多种浇口位置。浇注位置，可以有多种浇口位置。 浇注位置正确与否，将大大影响铸件的质量。浇注位置正确与否，将大大影响铸件的质量。（1）重要的加工面放在下部和侧面）重要的加工面放在下部和侧面 原因：原因：1）上表面容易产生气孔、夹渣；）上表面容易产生气孔、夹渣； 2）缩

14、孔缩松往往产生在上部；）缩孔缩松往往产生在上部；浇注位置的选择原则：浇注位置的选择原则：图例图例1图例图例2（2）铸件的大平面应朝下）铸件的大平面应朝下 原因：原因：1）防止产生气孔、夹渣；）防止产生气孔、夹渣； 2）防止产生夹砂缺陷；）防止产生夹砂缺陷；图例图例3（3）铸件的大面积薄壁部分，应放在下）铸件的大面积薄壁部分，应放在下部或侧部部或侧部 原因：原因： 便于充满铸型，防止浇不足和冷隔便于充满铸型，防止浇不足和冷隔图例图例4（4）应便于安放冒口，对铸件补缩）应便于安放冒口，对铸件补缩浇注位置的选择原则：浇注位置的选择原则：1) 减少分型面减少分型面（1）应便于起模，使造型工作简化）应便

15、于起模，使造型工作简化（2）应尽量使铸件全部或大部置于同一砂）应尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱以保证铸件精度箱以保证铸件精度（3）为便于造型、下芯、合箱和检验铸件）为便于造型、下芯、合箱和检验铸件壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱图例图例12) 减少活块减少活块3) 减少型芯减少型芯4) 避免弯曲的分型面避免弯曲的分型面图例图例2图例图例3动画演示动画演示2.分型面的选择原则分型面的选择原则二、铸造成形工艺参数的选择二、铸造成形工艺参数的选择工艺参数工艺参数n机械加工余量机械加工余量n起模斜度起模斜度n铸造圆角铸造圆角n收缩率收缩率n型芯的形状和尺寸型芯

16、的形状和尺寸机械加工余量机械加工余量：铸件上为切削加工而加大的尺寸；：铸件上为切削加工而加大的尺寸；铸件上标有加工符号的表面，必须留有。大小根铸件上标有加工符号的表面，必须留有。大小根据合金种类、生产批量、铸件大小、加工面在铸据合金种类、生产批量、铸件大小、加工面在铸型中的位置确定型中的位置确定附表附表 灰铸铁件的机械加工余量（灰铸铁件的机械加工余量（mm）铸件最铸件最大尺寸大尺寸mmmm浇注时位浇注时位置置加工面与基准面的距离加工面与基准面的距离/mm/mm505050-12050-120120-260120-260260-260-500500500-500-800800800-800-12

17、501250120120顶面顶面底、侧面底、侧面3.5-4.53.5-4.52.5-3.52.5-3.54.0-4.54.0-4.53.0-3.53.0-3.5120-120-260260顶面顶面底、侧面底、侧面4.0-5.04.0-5.03.0-4.03.0-4.04.5-5.04.5-5.03.5-4.03.5-4.05.0-5.55.0-5.54.0-4.54.0-4.5铸件上的孔、槽铸件上的孔、槽：大孔应铸出，如果该孔需切削：大孔应铸出，如果该孔需切削加工，则要加余量；小孔不必铸出，留待机械加加工，则要加余量；小孔不必铸出，留待机械加工更经济工更经济表表3-1 砂型铸造最小铸孔（砂型铸

18、造最小铸孔（mm）铸造合金铸造合金壁厚壁厚最小孔径最小孔径灰铸铁灰铸铁3-106-1020-2510-1540-5012-18铸钢铸钢30-50铝合金、镁合金铝合金、镁合金20铜合金铜合金25起模斜度起模斜度：为便于起模，在模样上垂直于分型面：为便于起模，在模样上垂直于分型面的表面增加的斜度；通常为的表面增加的斜度；通常为15-3；内壁的起模；内壁的起模斜度比外壁大斜度比外壁大铸造圆角铸造圆角：为便于铸造，铸件壁间连接处增：为便于铸造，铸件壁间连接处增加的圆角。一般加的圆角。一般R3-5收缩率收缩率：由于收缩，铸件冷却后的尺寸比型：由于收缩，铸件冷却后的尺寸比型腔尺寸略为缩小，为保证应有的尺寸，模样腔尺寸略为缩小，为保证应有的尺寸，模样尺寸必须比铸件放大一个尺寸必须比铸件放大一个 收缩率；收缩率；灰铸铁灰铸铁0.7-1.0；铸钢；铸钢1.3-2.0芯头芯头：型芯的外伸部分，落入芯座内，定位：型芯的外伸部分，落入芯座内，定位和支撑型芯和支撑型芯芯座：专为芯座：专为放置芯头的放置芯头的空腔空腔斜度：便于下芯和合斜度：便于下芯和合型；一般型；一般5-10间隙：便于铸型的装间隙：便于铸型的装配；一般配；一般1-4mma：垂直型芯：垂直型芯b：水平型芯：水平型芯三、铸造工艺图三、铸造工艺图铸造工艺图：是在零件图上用各种工艺符号表示出铸造工艺方案铸造