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1、西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造第五节第五节 特种铸造特种铸造 Special casting processes 特种铸造特种铸造特种铸造特种铸造金属型金属型铸造铸造熔模铸造熔模铸造实型铸造实型铸造连续铸造连续铸造离心铸造离心铸造低压铸造低压铸造压力铸造压力铸造七七七七种种种种常常常常见见见见的的的的特特特特种种种种铸铸铸铸造造造造方方方方法法法法西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering o
2、f XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造一、熔模铸造一、熔模铸造 Investment Casting定义：定义：在易熔材在易熔材料（如蜡料）制料（如蜡料）制成的模样上包覆成的模样上包覆若干层耐火涂料，若干层耐火涂料，待其干燥硬化后待其干燥硬化后熔出模样而制成熔出模样而制成型壳，型壳经高型壳，型壳经高温培烧后即可浇温培烧后即可浇注的铸造方法。注的铸造方法。1熔模（失蜡）铸造的工艺过程熔模（失蜡）铸造的工艺过程西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造西安理工大学材料科学与工程学
3、院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造主要用于生产汽轮机、水轮机上小型的主要用于生产汽轮机、水轮机上小型的主要用于生产汽轮机、水轮机上小型的主要用于生产汽轮机、水轮机上小型的叶片和叶轮叶片和叶轮叶片和叶轮叶片和叶轮、切削刀具及汽车、拖拉机、船舶、机床和风动工具上切削刀具及汽车、拖拉机、船舶、机床和风动工具上切削刀具及汽车、拖拉机、船舶、机床和风动工具上切削刀具及汽车、拖拉机、船舶、机床和风动工具上的小型零件等。的小型零件等。的小型零件等。的小型零件等。（1 1）可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件。）可
4、生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件。）可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件。）可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件。（2 2）铸件精度高，表面质量好。铸件精度高，表面质量好。铸件精度高，表面质量好。铸件精度高，表面质量好。（3 3）能够铸造各种合金铸件。）能够铸造各种合金铸件。）能够铸造各种合金铸件。）能够铸造各种合金铸件。（4 4）生产批量不受限制。）生产批量不受限制。）生产批量不受限制。）生产批量不受限制。但工序繁多，生产周期较长，铸件不能太长、太大，但工序繁多，生产周期较长，铸件不能太长、太大，但工序繁多，生产周期较长，铸件不能太长、太大，但工序繁多，生产周期较长，铸件不能太长、太大，铸件成本
5、比砂型铸件高。铸件成本比砂型铸件高。铸件成本比砂型铸件高。铸件成本比砂型铸件高。特点特点特点特点应用实例应用实例应用实例应用实例西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造二、二、 金属型铸造金属型铸造 Permanent Mold Casting定义：将液体金属浇注到金属型中获得铸件的方法。定义：将液体金属浇注到金属型中获得铸件的方法。u金属型用铸铁和铸钢制成；金属型用铸铁和铸钢制成； u铸件的内腔既可用金属型芯、也可用砂芯。铸件的内腔既可用金属型芯、也可用砂芯。 1、金属型的
6、结构、金属型的结构 固定半型固定半型活动半型活动半型模板模板模底板模底板活塞的组合型芯活塞的组合型芯西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造2、金属型铸造的工艺特点、金属型铸造的工艺特点金属型的导热速度快和无退让性，使铸件易产生浇不金属型的导热速度快和无退让性，使铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹及白口等缺陷。足、冷隔、裂纹
7、及白口等缺陷。u1）预热金属型：有利于金属液的充型及铸铁的石墨）预热金属型：有利于金属液的充型及铸铁的石墨化过程。生产铸铁件，金属型预热至化过程。生产铸铁件，金属型预热至250-350；生产；生产有色金属件预热至有色金属件预热至100-250。u2）型腔须喷刷耐火涂料：保护其免受金属液直接冲）型腔须喷刷耐火涂料：保护其免受金属液直接冲蚀和热击，可调节铸件各部分的冷却速度。蚀和热击，可调节铸件各部分的冷却速度。u3）浇注温度应比采用砂型高出）浇注温度应比采用砂型高出20-30，铸铁件的，铸铁件的壁厚不小于壁厚不小于15mm，以防白口组织。，以防白口组织。 西安理工大学材料科学与工程学院 scho
8、ol of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造1)不宜铸造结构复杂、薄壁或大型铸件；不宜铸造结构复杂、薄壁或大型铸件； 2)铸型寿命短，灰铸铁件铸造时还易于白口组织；铸型寿命短，灰铸铁件铸造时还易于白口组织；3)成本高，周期长，需批量生产。成本高，周期长，需批量生产。3、金属型铸造的优缺点、金属型铸造的优缺点u(1)优点：优点：1)金属型铸造一型多铸，生产率高，劳动条件好；金属型铸造一型多铸，生产率高，劳动条件好；2)铸件的组织致密、晶粒细小，机械性能高铸件的组织致密、晶粒细小，机械性能高 ； 3)铸件精度高、表面粗糙度
9、值低。铸件精度高、表面粗糙度值低。u(2)缺点：缺点：4、金属型铸造的应用：、金属型铸造的应用： 主要用于成批生产铝、铜合金等的中、小型铸件，主要用于成批生产铝、铜合金等的中、小型铸件， 如活塞、缸体、液压泵壳体、轴瓦和轴套等。如活塞、缸体、液压泵壳体、轴瓦和轴套等。西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造三、离心铸造三、离心铸造 Centrifugal Casting定义：将金属液浇入高速旋转的铸型中，在离心力定义：将金属液浇入高速旋转的铸型中，在离心力作用下充型和凝固的铸
10、造方法。作用下充型和凝固的铸造方法。u铸件的各部分冷却速度相同，壁厚均匀。主要用来铸件的各部分冷却速度相同，壁厚均匀。主要用来生产长度大于直径的套、管类铸件。生产长度大于直径的套、管类铸件。污水管污水管西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造金属液的自由表面在离心力作用下呈抛物面，主金属液的自由表面在离心力作用下呈抛物面，主要生产高度小于直径的盘、环类铸件。要生产高度小于直径的盘、环类铸件。西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science
11、and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造铸铁管的离心铸造铸铁管的离心铸造西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造金属型、熔模、离心铸造金属型、熔模、离心铸造西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAU
12、T材料及热加工工艺第八章 铸造四、压力铸造四、压力铸造 Die Casting定义：压力铸造是指金属液定义：压力铸造是指金属液在高压下高速充型，并在压在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法。压铸力下凝固的铸造方法。压铸1、压铸机的种类及工作原理、压铸机的种类及工作原理 西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造2、压
13、力铸造的特点、压力铸造的特点1)铸件质量好，尺寸精度高铸件质量好，尺寸精度高;2)压铸件的强度和表面硬度较高压铸件的强度和表面硬度较高;3)生产率操作简便，易于实现自动化。生产率操作简便，易于实现自动化。1)充型速度快，型腔中的空气很难完全排出，且厚充型速度快，型腔中的空气很难完全排出，且厚 壁处也很难补缩壁处也很难补缩; 真空压铸真空压铸2）压铸件不宜进行热处理或在高温下使用；）压铸件不宜进行热处理或在高温下使用；3）可压铸的合金种类受到限制；）可压铸的合金种类受到限制；4）设备投资大，压铸型的制造成本高）设备投资大，压铸型的制造成本高 3、压力铸造的应用：大批量生产有色合金铸件，、压力铸造
14、的应用：大批量生产有色合金铸件，压铸件应尽量避免机加工，以防内部孔洞外露。压铸件应尽量避免机加工，以防内部孔洞外露。 优点：优点：缺点：缺点：西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造常见的压铸件西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造五、低压铸造五、低压铸造 Low pressure Die Casting低压铸造是采用低压铸造是采用较压力铸造低的较压力铸造
15、低的压力（一般为压力（一般为0.02-0.06 Mpa），），将金属液从铸型将金属液从铸型的底部压入，并的底部压入，并在压力下凝固获在压力下凝固获得铸件的方法。得铸件的方法。西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造低压铸造的特点及应用：低压铸造的特点及应用： 1、浇注及凝固时的、浇注及凝固时的压力容易调整压力容易调整、适应性强，可用于、适应性强，可用于各种铸型、各种合金及各种尺寸的铸件。各种铸型、各种合金及各种尺寸的铸件。2、底注式浇注、底注式浇注充型平稳充型平稳，减少了金属
16、液的飞溅和对铸，减少了金属液的飞溅和对铸型的冲刷，可避免气孔缺陷。型的冲刷，可避免气孔缺陷。3、铸件在压力下充型和凝固，其浇口能提供金属液来、铸件在压力下充型和凝固，其浇口能提供金属液来补缩，因此补缩，因此铸件轮廓清晰，组织致密铸件轮廓清晰，组织致密。4、低压铸造的、低压铸造的金属利用率高金属利用率高，约，约90%以上。以上。5、设备简单，、设备简单，劳动条件较好劳动条件较好，易于机械化和自动化。，易于机械化和自动化。主要用来铸造一些质量要求高的铝合金和镁合金铸件，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、和高速内燃机的铝活塞等薄壁件。如气缸体、缸盖、和高速内燃机的铝活塞
17、等薄壁件。 西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造低压铸造火车车轮示意图低压铸造火车车轮示意图西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造压力铸造和低压铸造压力铸造和低压铸造西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造六、常用铸造方法的比较六、常
18、用铸造方法的比较 西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造连续铸造的工艺过程连续铸造的工艺过程 西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造真空吸铸真空吸铸 抽真空使结晶器内成负压而抽真空使结晶器内成负压而将金属液吸入，由于结晶器将金属液吸入，由于结晶器壁内通有循环冷却水，所以壁内通有循环冷却水，所以其中的金属液实现由外向中其中的金属液实现由外向中心的心的顺序凝
19、固顺序凝固，当凝固层达，当凝固层达到所需尺寸时，关闭真空泵到所需尺寸时，关闭真空泵使结晶器内未凝固的金属液使结晶器内未凝固的金属液返回坩埚。这样就获得了筒返回坩埚。这样就获得了筒形铸件，铸件的长度取决于形铸件，铸件的长度取决于结晶器的长度，厚度则取决结晶器的长度，厚度则取决于凝固时间。于凝固时间。 西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT材料及热加工工艺第八章 铸造实型铸造（气化模造型或消失模铸造实型铸造（气化模造型或消失模铸造 ）采用聚苯乙烯发泡材料制得的模型代替木模造型，采用聚苯乙烯发泡材料制得的模型代替木模造型，不用不用起模起模直接将金属液浇注到气化模上，使其燃烧、气化并直接将金属液浇注到气化模上，使其燃烧、气化并形成空腔来容纳金属液，从而获得铸件的方法。形成空腔来容纳金属液，从而获得铸件的方法。
