第四章特种铸造

1、 常见特种铸造主要有：常见特种铸造主要有： 1 1 熔模铸造熔模铸造 2 2 金属型铸造金属型铸造 3 3 压力铸造压力铸造 4 4 低压铸造低压铸造 离心铸造离心铸造 实型铸造实型铸造第三章第三章 特种铸造特种铸造特种铸造是指砂型铸造方法以外的铸造方法。特种铸造是指砂型铸造方法以外的铸造方法。一一 熔模铸造熔模铸造1概述概述 采用蜡质材料制成模型，采用蜡质材料制成模型，在模样上涂挂在模样上涂挂若干层耐火涂料制成型壳，经硬化后再将模若干层耐火涂料制成型壳，经硬化后再将模样熔化，排出型外获得无分型面的铸型。铸样熔化，排出型外获得无分型面的铸型。铸型经过低温烘烤和高温焙烧后进行液体金属型经过低温烘

2、烤和高温焙烧后进行液体金属的浇注。的浇注。制造母模制造母模制造压型制造压型制造熔模制造熔模型壳的制造型壳的制造浇注浇注熔模铸造动画演示熔模铸造动画演示 熔模铸造过程示意图熔模铸造过程示意图2 2 制蜡模设备制蜡模设备压型压型是用来制造熔模的重要工艺装备。压型要求：是用来制造熔模的重要工艺装备。压型要求：制出的熔模能达到要求的尺寸精度和表面粗糙度；制出的熔模能达到要求的尺寸精度和表面粗糙度；压蜡机压蜡机蜡蜡模模 压压型型 3 3 压制熔模压制熔模低熔点模料：低熔点模料：由石蜡和硬脂酸各由石蜡和硬脂酸各50%配制而成。配制而成。优点：优点：熔点低熔点低(5060)，制备简单，流动性好；，制备简单，

3、流动性好；缺点：缺点：其热稳定性差，强度低，焊接性和涂挂性差，其热稳定性差，强度低，焊接性和涂挂性差，收缩率大。收缩率大。中熔点模料：中熔点模料：多数采用以松香为基体的模料。多数采用以松香为基体的模料。优点：优点：熔点熔点(80100 ）、软化点（）、软化点（4050 ）和强）和强度都较高；涂挂性也较好，焊接性好。度都较高；涂挂性也较好，焊接性好。缺点：缺点：流动性差，收缩率大，模料回收率低，反复使流动性差，收缩率大，模料回收率低，反复使用时会变脆。用时会变脆。(1)常用的模料常用的模料 (2) 熔模的压制与组合熔模组熔模的压制与组合熔模组模料的准备：模料的准备：一般采用电阻加热熔化。一般采用

4、电阻加热熔化。压制熔模：压制熔模：手动、气动和液压。压制熔模前，压手动、气动和液压。压制熔模前，压型必须预热到型必须预热到2025C，并在型腔表面涂上一层，并在型腔表面涂上一层分型剂。分型剂。组合熔模组：组合熔模组：经过校形、修整和检验合格的熔模，经过校形、修整和检验合格的熔模，按照铸件工艺规程规定的熔模组合图，组合成熔按照铸件工艺规程规定的熔模组合图，组合成熔模组。模组。4 4 型壳的制造型壳的制造（1）结壳）结壳：熔模涂挂耐火涂料，撒上一层细石英：熔模涂挂耐火涂料，撒上一层细石英砂，放入氯化铵水溶液中硬化硬化。重复进行砂，放入氯化铵水溶液中硬化硬化。重复进行37次，结成次，结成510mm厚

5、的型壳。厚的型壳。（2）脱模脱模：型壳浸泡在：型壳浸泡在8595的热水中，蜡模的热水中，蜡模自行熔化后，获得与铸件形状一致的型腔。自行熔化后，获得与铸件形状一致的型腔。（3）焙烧焙烧：型壳在：型壳在8001000下加热，清除型下加热，清除型壳内的残余物和水份，进一步提高型壳的强度。壳内的残余物和水份，进一步提高型壳的强度。（4）填砂填砂：加固型壳以防它在浇注时变形或破裂，：加固型壳以防它在浇注时变形或破裂，在焙烧后的型壳周围用干砂填紧。在焙烧后的型壳周围用干砂填紧。涂料机械手涂料机械手涂料机械手正在涂料制壳涂料机械手正在涂料制壳自动化制壳过程自动化制壳过程制备好的模壳制备好的模壳焙烧，浇注焙烧

6、，浇注5 5 熔模铸造的特点及适用范围熔模铸造的特点及适用范围 v铸件尺寸公差可达铸件尺寸公差可达IT11IT13；表面粗糙度；表面粗糙度Ra值为值为12.51.6m。v适合各种合金的铸件。尤其是熔点高、难切适合各种合金的铸件。尤其是熔点高、难切削的高合金铸钢件的制造。削的高合金铸钢件的制造。v 可铸出形状较复杂、不能分型的铸件。可铸出形状较复杂、不能分型的铸件。v工艺过程复杂、工序多，生产周期长工艺过程复杂、工序多，生产周期长v铸件的重量一般不超过铸件的重量一般不超过25kg。v冷却速度慢，铸件晶粒粗大。冷却速度慢，铸件晶粒粗大。v某些原材料，如硅酸乙酯、刚玉粉等价格贵，某些原材料，如硅酸乙

7、酯、刚玉粉等价格贵，来源少来源少主要用于制造汽轮机、燃气轮机和涡轮发主要用于制造汽轮机、燃气轮机和涡轮发动机的叶片和叶轮、切削刀具以及航空、汽车、动机的叶片和叶轮、切削刀具以及航空、汽车、拖拉机、机床的小零件等。拖拉机、机床的小零件等。二二 金属型铸造金属型铸造概述概述 金属型铸造又称硬模铸造，是将液体金属金属型铸造又称硬模铸造，是将液体金属浇入金属铸型，在重力作用下充填铸型，以获浇入金属铸型，在重力作用下充填铸型，以获得铸件的铸方法。得铸件的铸方法。 金属型铸造方法：生产率高、劳动环境清金属型铸造方法：生产率高、劳动环境清洁、铸件表面光洁和内部组织致密等。洁、铸件表面光洁和内部组织致密等。金

8、属型铸造的工艺过程金属型铸造的工艺过程金属型铸造的优缺点金属型铸造的优缺点1)1)、铸件内部质量高、铸件内部质量高, ,铸件的表面质量好；铸件的表面质量好；2)2)、劳动条件好、有利于环保；劳动条件好、有利于环保；3)3)、成本高，不宜大型，形状复杂和薄壁铸件；、成本高，不宜大型，形状复杂和薄壁铸件；4)4)、金属型无透气和退让性，铸件冷却速度大，容、金属型无透气和退让性，铸件冷却速度大，容 易产生浇不到、冷隔、裂纹等缺陷。易产生浇不到、冷隔、裂纹等缺陷。5)5)、工艺过程参数控制严格、工艺过程参数控制严格6)6)、用于铸钢、铸铁等熔点较高的合金时，铸型寿用于铸钢、铸铁等熔点较高的合金时，铸型

9、寿命短；灰铸铁件铸造时还易于白口组织。命短；灰铸铁件铸造时还易于白口组织。 1) 1)、合金种类：、合金种类：-铝合金、镁合金铸件；铝合金、镁合金铸件； 2)2)、生产规模：适合于批量生产；、生产规模：适合于批量生产； 3)3)、铸件的形状及重量：形状不太复杂的中、小、铸件的形状及重量：形状不太复杂的中、小型铸件，有色合金的铸件可以较复杂。型铸件，有色合金的铸件可以较复杂。5 5 金属型铸件的结构工艺性金属型铸件的结构工艺性 1 1）铸件结构斜度比砂型铸造大。）铸件结构斜度比砂型铸造大。2 2）壁厚要均匀，不能过薄。最小壁厚：铝硅合）壁厚要均匀，不能过薄。最小壁厚：铝硅合金金2-4mm2-4m

10、m；铝镁合金；铝镁合金3-5mm3-5mm；铸铁；铸铁2.5-4mm2.5-4mm。3 3）铸孔不能过小，过深。）铸孔不能过小，过深。4 金属型铸造的应用范围金属型铸造的应用范围6 6 金属型的结构形式金属型的结构形式 金属型的结构有多种，如水平分型、重金属型的结构有多种，如水平分型、重直分型及复合分型。垂直分型便于开设内浇直分型及复合分型。垂直分型便于开设内浇口和取出铸件；水平分型多用来生产薄壁轮口和取出铸件；水平分型多用来生产薄壁轮状铸件；复合分型的上半型是由垂直分型的状铸件；复合分型的上半型是由垂直分型的两半型采用铰链连结而成，下半型为固定不两半型采用铰链连结而成，下半型为固定不动的水平

11、底板，主要应用于较复杂铸件的铸动的水平底板，主要应用于较复杂铸件的铸造。造。) )、金属型模具示例、金属型模具示例) ) 金属型铸造设备金属型铸造设备国内外已有许多专用金属型铸造机，如铝缸盖、铝国内外已有许多专用金属型铸造机，如铝缸盖、铝缸体、铝活塞、铝进气歧管等金属型铸造机。缸体、铝活塞、铝进气歧管等金属型铸造机。1 1）液态金属在压力作用下由下而上地充满型腔，）液态金属在压力作用下由下而上地充满型腔，并在外力的作用下结晶凝固，进行补缩；并在外力的作用下结晶凝固，进行补缩；2 2）低压铸造的充型速度为）低压铸造的充型速度为20206060千牛千牛/ /米米2 2 （压（压力铸造为高速高压几千

12、几万千牛力铸造为高速高压几千几万千牛/ /米米2 2） 1 概述概述 低压铸造是介于压力铸造和重力铸造之低压铸造是介于压力铸造和重力铸造之间的一种铸造方法。间的一种铸造方法。三三 低低 压压 铸铸 造造低压铸造的动画演示低压铸造的动画演示2、低压铸造工艺原理、低压铸造工艺原理3 低压铸造工艺过程低压铸造工艺过程1）将金属、升液管和铸型装配好，盖好密封盖。）将金属、升液管和铸型装配好，盖好密封盖。2）向密封金属液的坩埚中，通入干燥的压缩空）向密封金属液的坩埚中，通入干燥的压缩空气，使金属液在压力作用下，自下而上地通气，使金属液在压力作用下，自下而上地通过升液管而进入铸型，并在压力下凝固。过升液管

13、而进入铸型，并在压力下凝固。3）解除压力，使升液管和浇注系统中未凝固的）解除压力，使升液管和浇注系统中未凝固的金属液流回坩埚。金属液流回坩埚。4）打开铸型，取出铸件。）打开铸型，取出铸件。4 低压铸造设备低压铸造设备低压铸造设备一般由保温炉及其附属装置，铸低压铸造设备一般由保温炉及其附属装置，铸型开合系统和供气系统三部分组成。型开合系统和供气系统三部分组成。 低低压压铸铸造造机机1 1）浇注压力和速度可调，适应于铸型、合金和铸）浇注压力和速度可调，适应于铸型、合金和铸件大小；件大小；2 2）液态金属底注式充型平稳，夹杂缺陷减少；减）液态金属底注式充型平稳，夹杂缺陷减少；减少了产生气孔的可能性；

14、少了产生气孔的可能性；3 3）压力下结晶，铸件组织致密，机械性能高；）压力下结晶，铸件组织致密，机械性能高；4 4）金属利用率高（）金属利用率高（80809898；5 5）劳动强度低，劳动条件好，易自动化。）劳动强度低，劳动条件好，易自动化。5 低压铸造的优缺点低压铸造的优缺点与压力铸造相比：与压力铸造相比：1）设备简单，投资少，生产成本低；）设备简单，投资少，生产成本低；2）可制作大型零部件；）可制作大型零部件；6 6 低压铸造的应用低压铸造的应用 低压铸造主要用来铸造一些质量要求高的低压铸造主要用来铸造一些质量要求高的铝合金和镁合金铸件，如气缸体、缸盖、曲轴铝合金和镁合金铸件，如气缸体、缸

15、盖、曲轴箱和高速内燃机的铝活塞等薄壁件。箱和高速内燃机的铝活塞等薄壁件。四四 压力铸造压力铸造 1 1概述概述压力铸造：压力铸造：在高压作用下，使液态或半液态金属在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填金属型型腔，并在压力下成型以较高的速度充填金属型型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。和凝固而获得铸件的方法。 压铸过程主要由压铸机来实压铸过程主要由压铸机来实现。压铸机分热现。压铸机分热压室式和冷压室式两类。压室式和冷压室式两类。压铸工艺过程演示压铸工艺过程演示（1）热压室压铸机）热压室压铸机 压室与熔化金属液的坩埚连成一体，压射活塞浸压室与熔化金属液的坩埚连成一体，压射活塞浸在

16、金属液中，采用杠杆机构使活塞动作以实现压在金属液中，采用杠杆机构使活塞动作以实现压铸过程。铸过程。 2 2 压铸设备压铸设备热压室压铸的特点热压室压铸的特点 1）生产效率高；）生产效率高； 2）金属浪费少；）金属浪费少；3）工艺稳定；）工艺稳定；4）金属液较干净，获得铸件的质量好；）金属液较干净，获得铸件的质量好；但压室和活塞长期浸在金属液中，使其寿但压室和活塞长期浸在金属液中，使其寿命有限，目前热压室压铸机只用于压铸一些命有限，目前热压室压铸机只用于压铸一些低熔点合金铸件，如铅、锡和锌等合金件。低熔点合金铸件，如铅、锡和锌等合金件。压室与熔炉分开，压铸时压室与熔炉分开，压铸时先用定量勺从保温

17、炉中将金属先用定量勺从保温炉中将金属液倒入压室，然后使活塞动作液倒入压室，然后使活塞动作进行压铸。进行压铸。 冷压室压铸机的压室与金属冷压室压铸机的压室与金属液接触时间短，适合于铸造熔液接触时间短，适合于铸造熔点较高的合金，如铜、铝和镁点较高的合金，如铜、铝和镁等有色合金铸件。等有色合金铸件。（2 2）冷压室压铸机）冷压室压铸机卧式压铸机3 3 压铸的特点压铸的特点压铸的优点：压铸的优点：1）铸件的尺寸精度最高，表面粗糙度）铸件的尺寸精度最高，表面粗糙度Ra值最小。值最小。2）铸件强度和表面硬度都较高。）铸件强度和表面硬度都较高。3）生产效率很高，生产过程易于机械化和自动化。）生产效率很高，生

18、产过程易于机械化和自动化。压铸的缺点：压铸的缺点：1）压铸时，高速液流会包住大量空气，在铸件表皮）压铸时，高速液流会包住大量空气，在铸件表皮下形成气孔。下形成气孔。2）压铸黑色金属时，压铸型寿命很低，困难较大。）压铸黑色金属时，压铸型寿命很低，困难较大。3）设备投资大，生产准备周期长。）设备投资大，生产准备周期长。 压铸的应用压铸的应用压铸是先进的金属精密成形方法之一，广泛应压铸是先进的金属精密成形方法之一，广泛应于大批量有色合金铸件的生产。目前压铸合金有锌、于大批量有色合金铸件的生产。目前压铸合金有锌、铝、镁和铜合金。铝、镁和铜合金。五五 离心铸造离心铸造1 概述概述 离心铸造是将金属液浇入

19、高速旋转离心铸造是将金属液浇入高速旋转（2501500r/min）的铸型中，在离心力）的铸型中，在离心力作用下充型和凝固的铸造方法。其铸型可作用下充型和凝固的铸造方法。其铸型可以是金属型，也可以是砂型。既适合制造以是金属型，也可以是砂型。既适合制造中空铸件，也能用来生产成形铸件中空铸件，也能用来生产成形铸件2 2、离心铸造的种类、离心铸造的种类立式离心铸造立式离心铸造立式离心铸造机的铸型绕垂直轴旋立式离心铸造机的铸型绕垂直轴旋转，金属液的自由表面在离心力作用下转，金属液的自由表面在离心力作用下呈抛物面，主要用来生产高度小于直径呈抛物面，主要用来生产高度小于直径的的盘、环类盘、环类铸件，也可用于

20、浇注成形铸铸件，也可用于浇注成形铸件。件。立式离心铸造立式离心铸造卧式离心铸造卧式离心铸造 铸型绕水平轴旋转，铸件的各部分冷却速铸型绕水平轴旋转，铸件的各部分冷却速度和成形条件相同，所以其壁厚沿径向和轴度和成形条件相同，所以其壁厚沿径向和轴向都均匀。主要用来生产向都均匀。主要用来生产长度大于直径的套、长度大于直径的套、管类管类铸件。铸件。3 3 离心铸造的特点离心铸造的特点 铸件组织致密；气体，夹渣聚集在内表面便于消铸件组织致密；气体，夹渣聚集在内表面便于消除。除。 金属液的充型能力好，可以浇注流动性差的合金金属液的充型能力好，可以浇注流动性差的合金和壁薄的铸件。和壁薄的铸件。 便于铸造双层金

21、属的铸件。节省浇注系统和冒口便于铸造双层金属的铸件。节省浇注系统和冒口方面的金属消耗。方面的金属消耗。 合金的种类几乎不受限制。对于中空铸件，其内合金的种类几乎不受限制。对于中空铸件，其内径径8mm3000mm。铸件长度最长为。铸件长度最长为8000mm。质。质量几克（金牙齿）量几克（金牙齿） 十几吨。十几吨。 对某些合金（如铅青铜），易产生重度偏析。对对某些合金（如铅青铜），易产生重度偏析。对于中空铸件，铸件内表面较粗糙，尺寸不易控制。于中空铸件，铸件内表面较粗糙，尺寸不易控制。 4 4 离心铸造机离心铸造机5 5 离心铸造的应用离心铸造的应用离心铸造主要用来生产大批套、管类铸件，如离心铸造主要用来生产大批套、管类铸件，如铸铁管、铜套、缸套、双金属钢背铜套等铸件的制铸铁管、铜套、缸套、双金属钢背铜套等铸件的制造。造。 最大重量达几公斤到十多吨，离心最大重量达几公斤到十多吨，离心铸件最大直径可达铸件最大直径可达3米，最大长度米，最大长度8米米六六 实型铸造实型铸造1 概述概述 实型铸造又称实型铸造又称“气化模造型气化模造型”或或“消失模铸消失模铸造造”，采用聚苯乙烯发泡材料制得的模型（气化，采