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1、 第二篇 铸 造 第五章 特 种 铸 造1*金属工艺学 答疑信箱：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。如熔模铸造、金属 型铸造、压力铸造、低压铸 造、离心铸造、陶瓷型铸造 、实型铸造等。2*金属工艺学 答疑信箱：一、熔模铸造（失蜡铸造）（一）工艺：用易熔材料（常用蜡）制 模涂挂耐火层硬化熔模形成铸型 浇注3*金属工艺学 答疑信箱：1.熔模制造（1）制造压型 （2）蜡模压制 （3）蜡模组装4*金属工艺学 答疑信箱：5*金属工艺学 答疑信箱：6*金属工艺学 答疑信箱：2.壳型制造（1）浸涂料 （2）撒砂 （3）硬化（4）脱蜡（熔模） 形壳 7*金属工艺学 答疑信箱：3.焙烧和浇
2、注 （1）焙烧（2）浇注（3）清理铸件8*金属工艺学 答疑信箱：（二）熔模铸造的特点和适用范围优点:n铸件的精度及表面质量较高；n可生产出形状复杂的薄壁件(最小壁厚 0.3mm，最小孔直径2.5mm)；n能用于高熔点金属铸件；n生产批量不受限制。缺点：n原材料价格昂贵、工艺过程复杂,生产周期长 (415天),铸件成本高；n铸件不宜过大(或太长),最大不超过45kg。9*金属工艺学 答疑信箱：应用：n 最用适于高熔点合金精密铸件；n 主要用于成批、大量生产中,及形状复杂、难以 切削加工的小零件。例如： 汽轮机叶片、大模数齿轮滚刀、缝纫机头等。 熔模铸造已在汽车、拖拉机、机床、刀具、汽轮机 、仪表
3、、航空、兵器等制造业得到了广泛的应用 ,成为少、无屑加工中最重要的工艺方法。10*金属工艺学 答疑信箱：二、 金属型铸造定义：金属型铸造是将液态合金浇入金属铸型中， 并在重力作用下凝固成形以获得铸件的方法。 金属型结构取决于铸件的形状、尺寸、合金种类等 。 金属型分型面可分为四种：整体式、垂直分型式、水平分型式和复合分型式 。n排气依靠出气口及分布在分型面上的通气槽；n金属型一般用铸铁制成,也可采用铸钢；n铸件的内腔可用金属型芯或砂芯来形成,其中金 属型芯用于非铁金属件。11*金属工艺学 答疑信箱：（一）金属型结构12*金属工艺学 答疑信箱：（二）金属型的铸造工艺（1）喷刷涂料 型腔和金属型芯
4、表面喷刷涂料（衬料和表面涂料） ，以产生耐热层和隔热气膜。 （2）金属型应保持一定的工作温度 通常铸铁件为250350,非铁金属件100250 （3）适合的出型时间通常小型铸铁件出型时间为1060s,铸件温度约 为780950。 （4）对铁水的要求 采用碳、硅含量高的铁水外，涂料加硅铁粉，避免 产生白口。 （5）铸件的退火（可利用出型后自身余热）13*金属工艺学 答疑信箱：（三）金属型铸造的特点优点：n金属型铸造可“一型多铸”,便于实现机械化和自 动化生产,可大大提高生产率 ；n铸件的精度和表面质量高；n铸件的力学性能高,如铸铝件屈服点提高20%；n劳动条件得到显著改善。缺点：n制造成本高、生
5、产周期长；n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,容易出现白口缺陷。14*金属工艺学 答疑信箱：适用范围：n金属型铸造主要用于铜、铝合金铸件的大 批量生产，轻工业品生产等。n产品例子：如铝活塞、气缸盖、油泵壳体 、铜瓦、衬套等。15*金属工艺学 答疑信箱：三、压力铸造定义：压力铸造简称压铸。它是在高压 下(比压约为5150MPa)将液态或半 液态合金快速（550mS）地压入 金属铸型中,并在压力下凝固,以获得 铸件的方法。 基本设备：压铸机n分为热室压铸机和冷室压铸机两类；n冷室压铸机又可分为立式和卧式等类 型，但它们的工作原理基本相似。16*金属工艺学 答疑信箱：卧式
6、冷室压铸机，高压油驱动，合型力大，充型快，生产率 高。 1- 1-铸件；铸件；2-2-导柱导柱 ；3-3-冷却水管；冷却水管； 4-4-定型；定型；5-5-动型动型 ；6-6-顶杆板；顶杆板；7-7- 顶杆；顶杆；8-8-型腔；型腔； 9-9-排气槽；排气槽；10-10-浇浇 注系统注系统17*金属工艺学 答疑信箱：（一）压力铸造工艺过程 以卧式压铸机的工作过程为例 (1) 闭合压型，注入金属； (2) 压铸 压射冲头1向前推进,金属液被压入压型中 ； (3)取出铸件 铸件凝固之后,抽芯机构将型芯，侧 型芯抽出,动型移开，铸件被顶杆的顶出动型； 18*金属工艺学 答疑信箱：压力铸造工艺过程示意
7、图压力铸造工艺过程示意图19*金属工艺学 答疑信箱：20*金属工艺学 答疑信箱：（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高 ，(CT4CT8,Ra12.51.6m)，可直接使用； （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2-13/P88)； （3）铸件的强度和硬度都较高。表层结晶细密, 抗拉强度比砂型铸造提高25%30%； （4）生产率较其它铸造方法高，为50150次/h,最高可达500次/h； （5 ）便于采用镶件。21*金属工艺学 答疑信箱：缺点： （1）铸造设备投资大,制造压型费用高、周期长,只 有在大量生产条件下经济上才
8、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）铸件内部常有气孔和缩松； （4）压铸件不宜进行大余量的切削加工,以防孔洞 的外露； （5）压铸件不能用热处理方法来提高性能。 应用：n有色金属铝、镁、锌等铸件的大批量生产。22*金属工艺学 答疑信箱：四、 离心铸造 定义： 将液态合金浇入高速旋转(2501500 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。 （一）离心铸造基本方式 分类： （根据转轴空间位置分类）左图： 立式离心铸造右图：卧式离心铸造23*金属工艺学 答疑信箱：（二）离心铸造特点和应用特点 （1）省工
9、、省料,降低了圆筒形、环形铸件成本； （2）铸件质量较好； （离心力的作用,铸件较少有缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷 ） （3）便于制造双金属铸件； （4）内孔尺寸偏差大,而且内表面粗糙； （5）易偏析，不适于密度偏析大的合金及轻合金铸件； （6）需专用设备,投资大,不适于单件、小批生产。 适用范围：n大口径铸铁管、气缸套、铜套、双金属轴承的主要生产方法；n铸件的最大重量可达十多吨；n已用于耐热钢辊道、特殊钢的无缝管坯、造纸烘缸等铸件生产中 。24*金属工艺学 答疑信箱：五、消失模铸造用泡沫塑料模样用泡沫塑料模样( (包括浇注系统包括浇注系统) )替代木模替代木模( (或金属模或金属模) )进行
10、进行 砂型铸造，铸型呈实体砂型铸造，铸型呈实体, ,不存有空腔不存有空腔, ,故名实型铸造。故名实型铸造。 工艺：工艺： 1. 1.模样制造；模样制造； （用（用EPSEPS，EPMMAEPMMA）1 1）预发泡与熟化）预发泡与熟化2 2）模样成形）模样成形3 3）模样组合）模样组合 2. 2.挂涂料；挂涂料； 3. 3.干砂造型；干砂造型； 4. 4.浇注；浇注； 5. 5.落砂清理。落砂清理。 25*金属工艺学 答疑信箱：消失模铸造示意图消失模铸造示意图 （又名气化模铸造、或实型铸造）（又名气化模铸造、或实型铸造）工艺要求：工艺要求： （1 1）造型工艺（制型工艺）要求严）造型工艺（制型工
11、艺）要求严 ； （型砂要求透气性高，填砂应防止模样变形，紧实均匀（型砂要求透气性高，填砂应防止模样变形，紧实均匀) ) （2 2）会产生气体，故选用底注式浇注系统）会产生气体，故选用底注式浇注系统 ； （3 3）浇注温度要高（将模燃烧气化掉）；）浇注温度要高（将模燃烧气化掉）； （4 4 ）实体模样表面应涂覆涂料。）实体模样表面应涂覆涂料。26*金属工艺学 答疑信箱：4.实型铸造特点（1）铸型没有分型面,铸件精度高，表面质量 好，接近熔模铸造水平； （2）省去起模和修型工序,简化了造型工艺, ，投资少 ，占地少，易机械化与自动化，降劳动强度低； （3）为铸件设计提供了充分自由度； （4）减少铸
12、件了清理工作量； （5）适应性强，几乎不受合金、大小及生产批量限制 。 应用：适用于形状复杂件，如球铁曲轴、轮毂等。近些年,已在此基础上发展出磁型铸造、实型负压 造型、实型精密铸造等新工艺 。27*金属工艺学 答疑信箱：七、常用铸造方法的比较n 各种铸造方法均有其优缺点及适用范围, 不能认为某种方法最为完善；n必须依据铸件的形状、大小、质量要求、生 产批量、合金的品种及现有设备条件等具体情 况进行全面分析比较,才能正确地选出合适 的铸造方法；n表2-14/92为几种常用铸造方法的综合比较 。 28*金属工艺学 答疑信箱：常用铸造方法的比较常用铸造方法的比较29第二篇 铸 造第六章 铸造生产中的
13、计算机技术30*金属工艺学 答疑信箱：一、铸造过程辅助设计及控制（一）铸造专家系统 组成：知识库、数据库、推理库、知识获取程序 、解释程序、人机接口等。 应用： 1.铸造工艺设计； （不同工艺环节均有专家系统：浇道、冒口设计 、工艺装备等；） 2.型砂质量管理； 3.其他；31*金属工艺学 答疑信箱：（二）铸造工艺计算机辅助设计（CAD）目前已主要应用领域：n凝固成形领域： 零件结构设计：最小壁厚，最小铸出孔，圆角半 径、拔模斜度，热节处形状等； 零件工艺设计：浇注系统，冒口设计，冷铁设计 ，砂芯、加工余量、起模斜度等；n典型零件的工艺数据库与专家系统；n铸造过程中的数值模拟： 充型过程的数值
14、模拟； 凝固过程的数值模拟；32*金属工艺学 答疑信箱：（三）铸造过程的计算机控制目前已主要应用：n控制型砂处理； 配砂过程、混砂过程、型砂辅料填入、型砂测试等均可 用计算机控制n控制造型操作与过程； 多工位的造型机的各个工序内容控制：填砂、紧砂、起 模、下芯、合型等n控制冲天炉熔炼，自动浇注； 控制化学成分、组织、性能为目的的控制风量、底焦高 度、自动配料等n控制压铸件的生产； 发展趋势：现已出现计算机控制的铸造自动生产线 33*金属工艺学 答疑信箱：二、快速成形技术及其应用快速成形技术：是由CAD模型直接驱动， 将材料逐层堆积快速制造任意复杂的原 型或零件的技术。n不同于去除制造法、变形制造法原
