金属工艺学__铸造

1、第四章第四章 特种铸造特种铸造本章要点：本章要点：了解常用的几种特种铸造的工艺过程，了解常用的几种特种铸造的工艺过程，掌握各自特点及适用范围。掌握各自特点及适用范围。第四章第四章 特种铸造特种铸造特种铸造方法通常是指区别于普通砂型铸造的一些方特种铸造方法通常是指区别于普通砂型铸造的一些方法。其在提高铸件精度和表面质量法。其在提高铸件精度和表面质量,改善合金性能改善合金性能,提提高生产率高生产率,改善劳动条件和降低铸造成本等方面改善劳动条件和降低铸造成本等方面,各有各有优越之处。优越之处。v 熔模铸造熔模铸造v 离心铸造离心铸造v 压力铸造压力铸造v 金属型铸造金属型铸造v 消失模铸造消失模铸造

2、熔模铸造熔模铸造熔模铸造熔模铸造用用易熔材料易熔材料制成模型，然后在模型上制成模型，然后在模型上涂挂耐涂挂耐火材料火材料，经硬化之后，再将模型熔化、排出型外，从，经硬化之后，再将模型熔化、排出型外，从而获得而获得无分型面无分型面的铸型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“失蜡铸造失蜡铸造”。由于获得的铸件具有较高的尺寸精度由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称和表面光洁度，故又称“熔模精密铸造熔模精密铸造”v熔模铸造的生产工艺熔模铸造的生产工艺(动画见软件）动画见软件）母模压型熔蜡充满压型一个蜡模蜡模组结壳、倒出熔蜡填

3、砂浇注与与砂型铸造方法对比，熔模精密铸造具有：砂型铸造方法对比，熔模精密铸造具有：1. 铸件尺寸精度高（铸件尺寸精度高（IT11IT13），），表面粗糙度值低表面粗糙度值低（12.51.6um）。）。减少切削加工量，甚至无须切削加工（涡轮发动减少切削加工量，甚至无须切削加工（涡轮发动机的叶片）。机的叶片）。2.可以铸造薄壁件及重量很小的铸件。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、切削加工等方法擅长制造用砂型铸造、锻压、切削加工等方法难以制造难以制造的形状的形状复杂、不便分型的复杂、不便分型的零件。如零件。如带有精细的图案、文字、细槽和弯带有精细的图案、文字、细槽和弯曲细

4、孔的铸件曲细孔的铸件 4.可以制造各种合金材质的铸件，尤其适用于可以制造各种合金材质的铸件，尤其适用于高熔点、难切削高熔点、难切削合金合金的小型复杂铸件的小型复杂铸件的生产的生产金属型铸造金属型铸造 又称硬模铸造，将液体金属浇入金属铸型，获得又称硬模铸造，将液体金属浇入金属铸型，获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次。金属型的结构有多种形式，（使用多次。金属型的结构有多种形式，（a）是是水平水平分型式金属型，多用于生产薄壁轮状铸件；（分型式金属型，多用于生产薄壁轮状铸件；（b）为为垂直分型式金属型，广泛应用于复杂铝合金铸件。垂直

5、分型式金属型，广泛应用于复杂铝合金铸件。组合金属型结构组合金属型结构1.透气性差透气性差2.导热性好导热性好3.没有退让性没有退让性 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。己的规律。金属型和砂型，在性能上有显著的区别金属型和砂型，在性能上有显著的区别金属型铸造工艺金属型铸造工艺 v金属型的预热金属型的预热（预热温度一般不低于150C)金属型导热性好液体金属冷却快，铸件易出现冷隔、浇不足、气孔等缺陷。同时保护铸型。v 涂料涂料（耐火涂料的厚度为0.30.4mm)v利用涂料层的厚薄，调节铸件的冷却速度；v保护金属型，防止高温金属液对型壁的

6、冲蚀和热击；v利用涂料层蓄气排气。v浇注浇注浇注温度比砂型铸造时高。由根据合金种类、铸件大小和壁厚决定。v开型、取出铸件、清理开型、取出铸件、清理 金属型铸造方法主要用于熔点较低的有色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。件只限于形状简单的中小零件。金属型铸造的特点金属型铸造的特点v可承受多次浇注，便于实现机械化生产可承受多次浇注，便于实现机械化生产v铸件精度和表面质量高（铝合金铸件的尺寸公铸件精度和表面质量高（铝合金铸件的尺寸公差等级可达差等级可达IT7IT9，表面粗糙度可达表面粗糙度可

7、达Ra3.212.5um)v铸件的结晶组织致密，机械性能高铸件的结晶组织致密，机械性能高v金属型成本高，生产周期长金属型成本高，生产周期长v铸造工艺严格，铸造工艺严格，v易出现浇不足、冷隔、裂纹易出现浇不足、冷隔、裂纹v铸件的形状和尺寸受一定的限制铸件的形状和尺寸受一定的限制离心铸造离心铸造立式离心铸造立式离心铸造 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。小于直径的盘、环类或成形铸件。 将液态合金浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶。v卧式离心铸造卧式离心铸造铸型绕水平轴旋转，铸

8、件壁厚均匀，应用广泛，主要用来生产铸型绕水平轴旋转，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。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离心铸造的生产过程（1）将金属型型腔清理干净，喷涂料）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）旋转铸型，浇入定量金属液（3）凝固后，停止旋转，取出铸件）凝固后，停止旋转，取出铸件利用回转表面生产圆筒形铸件，省去型芯和浇注系统，利用回转表面生产圆筒形铸件，省去型芯和浇注系统，大大简化了生产过程，节约了金属大大简化了生产过程，节约了金属离心力的作用，铸件由外向内的顺序凝固，而气体和熔离心力的作用，

9、铸件由外向内的顺序凝固，而气体和熔渣因比重轻向内腔移动而排除，铸件组织致密，极少有渣因比重轻向内腔移动而排除，铸件组织致密，极少有缩孔、气孔、夹渣等缺陷缩孔、气孔、夹渣等缺陷合金的充型能力强，便于流动性差的合金及薄件的生产。合金的充型能力强，便于流动性差的合金及薄件的生产。便于制造双金属铸件便于制造双金属铸件优点优点 铸件易产生偏析，铸件内表面较粗糙。内表面尺寸不易控制。缺点缺点压力铸造压力铸造 将熔融的金属在将熔融的金属在高压高压下，下，快速快速压入金属型，并在压入金属型，并在压力下凝固，以获得铸件的方法。压力下凝固，以获得铸件的方法。（常用压射压力为几至几十兆帕，充填速度约为0.550m/

10、s，充填时间为0.010.2s)热压室压铸热压室压铸工艺稳定铸件质量好，压型寿命低工艺稳定铸件质量好，压型寿命低冷压室卧式压铸冷压室卧式压铸（目前应用最多)压铸的工艺过程压铸的工艺过程（1）预热金属铸型，喷涂料）预热金属铸型，喷涂料（2）合型、注入金属液）合型、注入金属液（3）压射冲头在高压下推动金属液充）压射冲头在高压下推动金属液充满型腔并凝固满型腔并凝固（4）打开铸型，用顶杆顶出铸件）打开铸型，用顶杆顶出铸件v优点优点v 铸件的精度和表面质量都较其他铸造方法高（铸件的精度和表面质量都较其他铸造方法高（尺寸公差等级可达CT4CT7，表面粗糙度一般可达Ra1.612.5um)v 可压铸出形状复

11、杂的薄壁件、和镶嵌件可压铸出形状复杂的薄壁件、和镶嵌件（铸件最小壁厚为：锌合金为0.3mm,铝合金为0.5mm)v 铸件强度和硬度高铸件强度和硬度高（抗拉强度可比砂型铸件提高25%30%，但伸长率有所降低）v 生产率高生产率高(一般冷压式压铸机平均每小时压铸600-700次）压力铸造的特点和适用范围压力铸造的特点和适用范围v缺点缺点 v 投资大，生产周期长投资大，生产周期长v 压铸合金的种类受限制，压铸高熔点合金（铸铁、铸钢）压铸合金的种类受限制，压铸高熔点合金（铸铁、铸钢）时，压型寿命低时，压型寿命低v 铸件内部常有气孔和缩松，不能进行较多余量的切削加工铸件内部常有气孔和缩松，不能进行较多余

12、量的切削加工v 压铸件不能用热处理的方法提高性能压铸件不能用热处理的方法提高性能压力铸造的特点和适用范围压力铸造的特点和适用范围v适用范围适用范围 v主要用于有色合金（如铝合金、锌合金）的中、小铸件主要用于有色合金（如铝合金、锌合金）的中、小铸件的大量生产。的大量生产。消失模铸造消失模铸造 也称气化模铸造，国际上称也称气化模铸造，国际上称EPCEPC工艺。工艺。 真空实型铸造，真空实型铸造， 用用泡沫模型泡沫模型代替金属或木模，造代替金属或木模，造型后模样不取出，呈实体型腔，浇注时模样气化消失而型后模样不取出，呈实体型腔，浇注时模样气化消失而得到铸件。得到铸件。预发泡模型成型模型簇组合浸涂浇注

13、消失模铸造的工艺过程消失模铸造的工艺过程（1）制造泡沫塑料模）制造泡沫塑料模 a.制备消失模材料制备消失模材料 需经预发泡需经预发泡将珠粒密度将珠粒密度大（大（1.05g/cm3)的原材料及发泡剂，经过蒸汽的原材料及发泡剂，经过蒸汽加热、抽真空，获得符合要求的低密度珠粒、加热、抽真空，获得符合要求的低密度珠粒、残留发泡剂含量及适当粒度的珠粒的处理过残留发泡剂含量及适当粒度的珠粒的处理过程。（主要的消失模材料有：可发性聚苯乙程。（主要的消失模材料有：可发性聚苯乙烯（烯（EPS），），适用于灰铸铁、球墨铸铁和有色适用于灰铸铁、球墨铸铁和有色合金铸件等；可发性聚甲基丙烯甲酯合金铸件等；可发性聚甲基丙

14、烯甲酯（EPMMA），），适用于球墨铸铁和铸钢件等。适用于球墨铸铁和铸钢件等。这类泡沫塑料的特点：密度小这类泡沫塑料的特点：密度小（0.0150.025g/cm3)，发气量小、导热系数发气量小、导热系数小、产生气体及残留物少、资源丰富、价格小、产生气体及残留物少、资源丰富、价格不高。不高。b.制造单个泡沫塑料模制造单个泡沫塑料模C.组装模样束组装模样束（2）上涂料）上涂料 泡沫塑料模样束表面应上泡沫塑料模样束表面应上两层涂料。第一层是用来提高表面光洁两层涂料。第一层是用来提高表面光洁度的涂料。第二层是耐火涂料。度的涂料。第二层是耐火涂料。（3）填砂、紧实、浇注）填砂、紧实、浇注（4）落料、清理

15、）落料、清理消失模铸造特点消失模铸造特点 1 1、铸件尺寸精度高、铸件尺寸精度高( (可达可达5-75-7级）级） 2 2、铸件表面光洁（、铸件表面光洁（Ra6.3-12.5um)Ra6.3-12.5um) 3 3、铸件加工量小、铸件加工量小 4 4、铸件无飞边毛刺，落砂清理容易，清理工时少，、铸件无飞边毛刺，落砂清理容易，清理工时少，劳动环境好劳动环境好 5 5、消失模铸造不用下芯子，没有分型面，可以采用、消失模铸造不用下芯子，没有分型面，可以采用灵活的设计，生产出各种形状复杂、薄壁、多孔槽的灵活的设计，生产出各种形状复杂、薄壁、多孔槽的铸件。铸件。 6 6、环境污染少，、环境污染少， “ “绿色铸造工程绿色铸造工程”。可用于生产铸铁、碳钢、工具钢、不锈钢、铝、镁及可用于生产铸铁、碳钢、工具钢、不锈钢、铝、镁及铜合金等铸件。一般情况下，铸件最小壁厚为铜合金等铸件。一般情况下，铸件最小壁厚为4.064.06mmmm，最小铸出孔直径可达最小铸出孔直径可达1.521.52mmmm，质量从质量从1