特种铸造简介

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1、特种铸造特种铸造：铸型用砂较少或不用砂、采用特殊工艺装备进行铸造的方法，如 熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造和实型铸 造等。特点：特种铸造具有铸件精度和表面质量高、铸件内在性能好、原材料消耗 低、工作环境好等优点。但铸件的结构、形状、尺寸、重量、材料种类往往受到 一定限制。一、熔模铸造（失蜡铸造）（一）熔模铸造的工艺过程1制造蜡模 蜡模材料常用 50%石蜡和50%硬脂酸配制而成。如图 1-34a 所示。为提高生产率，常把数个蜡模熔焊在蜡棒上，成为蜡模组，如图 1-34b 所示。2制造型壳 在蜡模组表面浸挂一层以水玻璃和石英粉配制的涂料，然后 在上面撒一层较细的硅砂

2、，并放入固化剂（如氯化铵水溶液等）中硬化。使蜡模 组外面形成由多层耐火材料组成的坚硬型壳（一般为 410 层），型壳的总厚度 为 57mm ，如图 1-34c 所示。3. 熔化蜡模（脱蜡）通常将带有蜡模组的型壳放在8090C的热水中，使蜡料熔化后从浇注系统中流出。4型壳的焙烧 把脱蜡后的型壳放入加热炉中，加热到800950C，保温 0.52h，烧去型壳内的残蜡和水分，并使型壳强度进一步提高。5浇注 将型壳从焙烧炉中取出后，周围堆放干砂，加固型壳，然后趁热 （600700C ）浇入合金液，并凝固冷却。6脱壳和清理 用人工或机械方法去掉型壳、切除浇冒口，清理后即得铸 件。图1-34熔模铸造的工艺过

3、程（二）熔摸铸造铸件的结构工艺性 熔摸铸造铸件的结构，除应满足一般铸造工艺的要求外，还具有其特殊性： 1铸孔不能太小和太深 否则涂料和砂粒很难进入腊模的空洞内，只有采用陶瓷芯或石英玻璃管芯，工艺复杂，清理困难。一般铸孔应大于 2mm.。2铸件壁厚不可太薄 一般为 28mm。3铸件的壁厚应尽量均匀 熔摸铸造工艺一般不用冷铁，少用冒口，多用直浇口直接补缩，故不能有分散的热节。（三）熔模铸造的特点和应用熔模铸造的特点是：（1）铸件精度高、表面质量好，是少、无切削加工工艺的重要方法之一，其 尺寸精度可达IT11IT14，表面粗糙度为Ral2.5l.6um。如熔模铸造的涡轮发 动机叶片，铸件精度已达到无

4、加工余量的要求。(2) 可制造形状复杂铸件，其最小壁厚可达0.3mm，最小铸出孔径为0.5mm。对由几个零件组合成的复杂部件，可用熔模铸造一次铸出。( 3)铸造合金种类不受限制，用于高熔点和难切削合金，更具显著的优越性。(4)生产批量基本不受限制，既可成批、大批量生产，又可单件、小批量生 产。缺点：工序繁杂，生产周期长，原辅材料费用比砂型铸造高，生产成本较高， 铸件不宜太大、太长，一般限于 25kg 以下。产品：生产汽轮机及燃气轮机的叶片，泵的叶轮，切削刀具，以及飞机、汽 车、拖拉机、风动工具和机床上的小型零件。二、金属型铸造金属型铸造：将液体金属在重力作用下浇入金属铸型，以获得铸件的一种方

5、法。铸型用金属制成，可以反复使用几百次到几千次。1、金属型的结构与材料根据分型面位置的不同，金属型可分为垂直分型式、水平分型式和复合分型 式三种结构，其中垂直分型式金属型开设浇注系统和取出铸件比较方便，易实现 机械化，应用较广，如图1-35所示。图1-35垂直分型式金属型图 1-36 所示为铸造铝合金活塞用的垂直分型式金属型，它由两个半型组成。 上面的大金属芯由三部分组成，便于从铸件中取出。当铸件冷却后，首先取出中 间的楔片及两个小金属芯，然后将两个半金属芯沿水平方向向中心靠拢，再向上 拔出。制造金属型的材料熔点一般应高于浇注合金的熔点。如浇注锡、锌、镁等低 熔点合金，可用灰铸铁制造金属型；浇

6、注铝、铜等合金，则要用合金铸铁或钢制 金属型。金属型用的芯子有砂芯和金属芯两种。图1-36铝合金活塞的金属型简图2、金属型的铸造工艺措施由于金属型导热速度快，没有退让性和透气性，为了确保获得优质铸件和延长金属型的使用寿命，必须采取下列工艺措施：1）加强金属型的排气2）表面喷刷防粘砂涂料3）预热金属型4）开因金属型无退让性，除在浇注时正确选定浇注温度和浇注速度外，浇注后， 如果铸件在铸型中停留时间过长，易引起过大的铸造应力而导致铸件开裂。因此， 铸件冷凝后，应及时从铸型中取出。通常铸铁件出型温度为780950C左右，开 型时间为 1060s。3、金属型铸件的结构工艺性(1) 铸件结构一定要保证能

7、顺利出型，铸件结构斜度应较砂型铸件为大。(2) 铸件壁厚要均匀，壁厚不能过薄(Al-Si合金24mm, Al-Mg合金为 35mm)。(3) 铸孔的孔径不能过小、过深，以便于金属型芯的按放和抽出，4、金属型铸造的特点及应用范围金属型铸造的特点是：(1) 尺寸精度高(IT12IT16)、表面粗糙度小(Ral2.56.3um)，机械加工余量小。( 2)铸件的晶粒较细，力学性能好。( 3)可实现一型多铸，提高了劳动生产率，且节约造型材料。但金属型的制造成本高，不宜生产大型、形状复杂和薄壁铸件；由于冷却速 度快，铸铁件表面易产生白口，切削加工困难；受金属型材料熔点的限制，熔点 高的合金不适宜用金属型铸

8、造。用途：铜合金、铝合金等铸件的大批量生产，如活塞、连杆、汽缸盖等；铸 铁件的金属型铸造目前也有所发展，但其尺寸限制在300mm以内，质量不超过 8kg，如电熨斗底板等。三、压力铸造比压 3070MPa,充型时间 0.010.2sec。（一）压铸机和压铸工艺过程压铸机分类：根据压室工作条件不同,分为冷压室压铸机和热压室压铸机两 类。热压室压铸机的压室与坩埚连成一体,而冷压室压铸机的压室是与坩埚分开 的。冷压室压铸机又可分为立式和卧式两种,目前以卧式冷压室压铸机应用较多, 其工作原理如图1-37所示。压铸铸型：定型、动型,将定量金属液浇入压室,柱塞向前推进,金属液经 浇道压入压铸模型腔中,经冷凝

9、后开型,由推杆将铸件推出。冷压室压铸机,可 用于压铸熔点较高的非铁金属,如铜、铝和镁合金等。图1-37 卧式冷压室压铸机工作原理二）压铸件的结构工艺性1压铸件上应消除内侧凹,以保证压铸件从压型中顺利取出。2压力铸造可铸出细小的螺纹、孔、齿和文字等,但有一定的限制。3应尽可能采用薄壁并保证壁厚均匀。由于压铸工艺的特点,金属浇注和 冷却速度都很快,厚壁处不易得到补缩而形成缩孔、缩松。压铸件适宜的壁厚 锌合金为l4mm，铝合金为1.55mm，铜合金为25mm。4对于复杂而无法取芯的铸件或局部有特殊性能(如耐磨、导电、导磁和 绝缘等)要求的铸件，可采用嵌铸法，把镶嵌件先放在压型内，然后和压铸件铸 合在

10、一起。(三)压力铸造的特点及其应用压铸有如下特点：(1) 压铸件尺寸精度高，表面质量好，尺寸公差等级为IT11IT13，表面 粗糙度Ra值为6.31.6“m,可不经机械加工直接使用，而且互换性好。( 2)可以压铸壁薄、形状复杂以及具有很小孔和螺纹的铸件，如锌合金的压铸件最小壁厚可达0.8mm，最小铸出孔径可达0.8mm、最小可铸螺距达0.75mm。 还能压铸镶嵌件。(3) 压铸件的强度和表面硬度较高。压力下结晶，加上冷却速度快，铸件 表层晶粒细密，其抗拉强度比砂型铸件高 25%40%。( 4)生产率高，可实现半自动化及自动化生产。不足：气体难以排出，压铸件易产生皮下气孔，压铸件不能进行热处理，

11、也 不宜在高温下工作；金属液凝固快，厚壁处来不及补缩，易产生缩孔和缩松；设 备投资大，铸型制造周期长、造价高，不宜小批量生产。应用：生产锌合金、铝合金、镁合金和铜合金等铸件；汽车、拖拉机制造业、 仪表和电子仪器工业、在农业机械、国防工业、计算机、医疗器械等制造业等。四、低压铸造( 0.020.06MPa)(一)低压铸造的工艺过程低压铸造装置如图1-38a所示。缓慢地向坩埚炉内通入干燥的压缩空气，金属液受气体压力的作用，由下而 上沿着升液管和浇注系统充满型腔，如图l-38b所示。开启铸型，取出铸件，如 图 1-38c 所示。二）低压铸造的特点及应用特点：（1）浇注时的压力和速度可以调节，故可适用

12、于各种不同铸型（如金属型 砂型等），铸造各种合金及各种大小的铸件。（2）采用底注式充型，金属液充型平稳，无飞溅现象，可避免卷入气体及 对型壁和型芯的冲刷，提高了铸件的合格率。（3）铸件在压力下结晶，铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁，力学性能 较高，对于大薄壁件的铸造尤为有利。（4）省去补缩冒口，金属利用率提高到9098%。（ 5）劳动强度低，劳动条件好，设备简易，易实现机械化和自动化。应用：汽车发动机缸体、缸盖、活塞、叶轮等。五、离心铸造 离心铸造是指将熔融金属浇入旋转的铸型中，使液体金属在离心力作用下充填铸型并凝固成形的一种铸造方法。（一）离心铸造的类型铸型：金属型或砂型。 分类：离心铸造机

13、通常可分为立式和卧式两大类，如图 1-39 所示。图1-39离心铸造机原理图a）立式离心铸造 b）卧式离心铸造（二）铸型的转速根据铸件直径的大小来确定离心铸造的铸型转速，一般在 2501500r/min 范围内。（三）离心铸造的特点及应用范围离心铸造的特点是：（1）液体金属能在铸型中形成中空的自由表面，不用型芯即可铸出中空铸件简化了套筒、管类铸件的生产过程。（2）由于旋转时液体金属所产生的离心力作用，离心铸造可提高金属充填铸型的能力，因此一些流动性较差的合金和薄壁铸件都可用离心铸造法生产。（3）由于离心力的作用，改善了补缩条件，气体和非金属夹杂物也易于自金 属液中排出，产生缩孔、缩松、气孔和夹

14、杂等缺陷的几率较小。（4）无浇注系统和冒口，节约金属。不足：金属中的气体、熔渣等夹杂物，因密度较轻而集中在铸件的内表面上，所以内孔的尺寸不精确，质量也较差；铸件易产生成分偏析和密度偏析。应用：铸铁管、汽缸套、铜套、双金属轴承、特殊钢的无缝管坯、造纸机滚 筒等铸件的生产。六、陶瓷型铸造（一）工艺过程陶瓷型铸造的工艺过程，如图 1-40所示。1. 砂套造型 先用水玻璃砂制出砂套。制造砂套的模样B比铸件模样A应 大一个陶瓷料厚度（图1-40a）。砂套的制造方法与砂型铸造相同（图1-40b）。2. 灌浆与胶结 其过程是将铸件模样固定于模底板上，刷上分型剂，扣上 砂套，将配制好的陶瓷浆料从浇注口注满砂套

15、（图1-40c），经数分钟后，陶瓷 浆料便开始结胶。陶瓷浆料由耐火材料（如刚玉粉、铝矾土等）、粘结剂（如硅酸乙酯水解液） 等组成。3. 起模与喷烧 浆料浇注515min后，趁浆料尚有一定弹性便可起出模样。 为加速固化过程提高铸型强度，必须用明火喷烧整个型腔（图 1-40d）。4. 焙烧与合型浇注前要加热到350550C焙烧25h，烧去残存的水分、 并使铸型的强度进一步提高。5. 浇注 浇注温度可略高，以便获得轮廓清晰的铸件。（二）陶瓷型铸造的特点及适用范围陶瓷型铸造的特点：（1）陶瓷面层在具有弹性的状态下起模，同时陶瓷面层耐高温且变形小， 故铸件的尺寸精度和表面粗糙度等与熔模铸造相近。（2） 陶瓷型铸件的大小几乎不受限制，可从几公斤到数吨。（ 3） 在单件、小批量生产条件下，投资少、生产周期短，在一般铸造车间 即可生产。（4）陶瓷型铸造不适于生产批量大、重量轻或形状复杂的铸件，生产过程 难以实现机械化和自动化。用途：厚大的精密铸件，广泛用于生产冲模、锻模、玻璃器皿模、压铸型和 模板等，也可用于生产中型铸钢件等。七、实型铸造实型铸