第四节特种铸造概要

第四节特种铸造除砂型铸造以外的其它铸造方法统称为 特种铸造 一 熔模铸造熔模铸造 又称失蜡铸造 是用易熔材料制成模型 然后在模型上涂挂耐火材料 经硬化后 再将模型熔化排出型外 从而获得无分型面的铸型 铸型焙烧后即可浇注 1 工艺过程 1蜡模制作1 压型 制蜡模的专用模具 钢铜铝切削而成2 蜡模的压制 石蜡 峰蜡 硬脂酸 松香等 将熔化的蜡料压入压型中 冷凝后取出 修去毛刺 得到蜡模3 蜡模组装 若干蜡模焊在一个直浇棒上 2结壳 蜡模涂上涂料 硬化干燥等1 浸涂料 石英粉 水玻璃粘结剂的糊状物 表面光洁2 撒砂 粗石英砂 的目的 增厚型壳3 硬化 水玻璃 NH4Cl SIO2 化学硬化3脱蜡焙烧1 脱蜡 热水或水蒸气2 焙烧 加热800 1000 提高型壳强度4填砂 浇注1 填砂 型壳放入铁箱中 周围干砂充填2 浇注 趁热 600 700 进行浇注5落砂清理冷却后 破坏型壳 取出铸件 去浇口 毛刺 退火或正火 以便得到所需机械性能 蜡模制造 待浇注的铸型 压型 注蜡 焊蜡模组 脱蜡 焙烧 填砂 浇注 2 特点和应用1 铸造精度高 IT11 14 表面粗糙度低 Ra6 3 1 6um 少 无切削加工 稍磨 Ra3 2 1 6um 2 可浇注形状复杂的薄壁件 无分型面 3 能铸造各种合金 型壳是高级耐火材料 特别是高熔点 难加工合金 4 生产批量不受限制 单件 小批 大批量生产均可 5 缺点 材料贵 工艺过程繁杂 生产周期长 应用 最适合高熔点合金精密铸件的成批 大量生产 形状 复杂 难以切削的小零件 大批量生产 目前在汽车 机床 气轮机 航空 兵器等领域得到广泛应用 如 汽轮机叶片 风动工具 滚刀等 二 实型铸造 消失模铸造 消失模铸造 消失模 消失模铸造应用 特别适合于形状复杂铸件的生产 适用范围广 不但适合于生产各类合金 包括灰铸铁 球墨铸铁以及除低碳钢以外的铸钢 还包括铝 镁 铜合金 而且不受铸件结构 尺寸 重量和批量限制 增大了铸件结构设计的自由度 许多在普通砂型铸造中难以铸造的铸件结构在实型铸造中不存在任何问题 可以铸造的铸件结构在采用实型铸造后壁厚减少 整体重量减轻约15 三 金属型铸造将液态金属浇入用金属制成的铸型 冷凝后获得铸件的方法 1 金属铸型构造1 铸型材料 多数用铸铁 要求较高用碳钢或低合金钢 2 型芯材料 形状简单件或有色金属件用金属型芯 薄壁复杂件或铸铁 铸钢件用砂芯 3 铸型的种类 按分型面的方位分为垂直分型式 水平分型式和整体式 复合分型式 4 合箱 开箱方式 自动或半自动的连杆机构 或垂直分型式 铸造铝活塞简图 2 铸造工艺金属型导热快 没有退让性 透气性差 1 金属型应保持一定的工作温度 预热 1 喷刷涂料前预热 保证涂料层致密 均匀 合金铸铁80 150 铸钢100 250 2 浇注前预热 降低冷却速度 防止铸铁白口 预热温度不低于80 150 2 喷刷涂料 厚度0 3 0 4mm 1 减缓冷却速度 防白口 2 防高温液体对铸型直接冲刷 保护型壁表面 3 有一定蓄气 排气能力 防气孔 铸铁 石墨粉涂料 炭墨涂料 铝合金 氧化锌涂料 滑石粉3 合理浇注温度 比砂型铸造高 0 0 4 适宜出型时间 在型内冷却时间不宜过长 否则 收缩快 收缩量大 出型难 铸造应力和裂纹倾向大 3 金属型铸造的特点和适用范围特点 1 铸型能反复使用 可一型多铸 2 冷却快 组织致密 机械性能高 3 尺寸精度和表面质量高 4 生产率高 劳动条件好 5 铸型制造成本高 周期长 6 透气性差 无退让性 铸件易产生浇不足 冷隔 裂纹等缺陷 7 铸造合金的熔点不能太高 质量不能太大 应用 主要用于有色合金铸件的大批量生产 如 铝活塞 气缸盖 油泵壳体 铜瓦等 四 压力铸造 简称压铸 在高压下 5 500MPa 快速 浇口速度达30 60m s 0 001 0 2s 将液态或半液态合金压入金属铸型中 并在压力下结晶 以获得铸件的方法 专用设备 压铸机 专用压型 压型1 压力铸造工艺 预热金属铸型 喷涂料 合型 注入金属液 压射冲头在高压下推动金属液充满型腔并凝固 打开铸型 顶杆顶出铸件 合型机构 用以开合铸型和紧固铸型 压铸型 定 静 型及动型组成 定 静 型固定在机架上 动型由合型机构带动水平移动 冷室式压铸机 2 特点及应用 1 铸件尺寸精度高 表面质量高 可不经机加工直接使用 2 铸件的强度和表面硬度高 3 可压铸形状复杂的薄壁铸件 最小铸孔直径0 7mm 并可嵌铸其他材料 4 生产效率高 5 设备投资大 压型制造成本高 6 铸件内部有大量气孔 压铸件不能大余量加工 不能热处理 7 种类受限 不宜压铸高熔点合金 适宜压铸低熔点合金 压力铸造主要用于熔点较低的锌 铝 镁及铜合金铸件的生产 在汽车 仪表行业 广泛应用 如 发动机汽缸体 汽缸盖 仪表和照相机的壳体与支架 等等 镶嵌件的应用 五 低压铸造介于金属型铸造和压力铸造之间的一种铸造方法 使液态合金在低压下 0 02至0 07MPa 自下而上地充填型腔 并在压力下结晶 以形成铸件的工艺过程 压缩气 坩埚炉 铸型 熔化黄铜水 低压铸造工艺原理 主要步骤通气充型加压凝固放气开模 压缩空气或惰性气体 密封坩埚 金属液经升液管 浇道 铸型型腔 保持或增大压力至凝固 使坩埚通大气 升液管 浇道中尚未凝固金属液流回坩埚 开起上型 顶杆顶出 无需冒口 由浇道兼补缩作用 因此浇道截面尺寸要足够大 开在铸件厚壁处 以实现自上而下的定向凝固 1 低压铸造的工艺过程 2 特点及应用特点 1 充型压力和速度便于人为控制 适应各种铸型 包括金属型 砂型 熔模型壳及适应各种合金铸件 铸件尺寸 形状范围广 2 底注充型 减少金属液冲击 平稳易控制 3 不用冒口补缩 金属利用率高 4 铸件的组织致密 机械性能较高 5 易于实现机械化 自动化生产 且设备较压铸简单 但生产率低于压铸 适用范围 一般用来大量生产铝合金 镁合金的精密铸件 包括缸体 缸盖 活塞 曲轴箱等等 也能铸造其它各种合金 包括铜合金甚至球铁 如QT曲轴 铜合金螺旋浆等 六 离心铸造将液态合金浇入高速旋转 250 1500r min 的铸型中 使液态合金在离心力作用下填充铸型并凝固的铸造方法 1 离心铸造的生产方式 1 离心铸造是在离心铸造机上进行的 其过程是 将金属型型腔清理干净 喷涂料 铸型旋转 浇入定量金属液 待一定时间后停止旋转 取出铸件 2 按离心铸造旋转轴的位置分为 立式 铸型绕垂直轴旋转 用于生产圆环铸件 卧式 铸型绕水平轴旋转 用于生产管类和套类铸件 离心铸造的铸型主要使用金属型 也可以用砂型 图4 18圆筒件的离心铸造 2 特点及应用特点 1 工艺过程简单 铸造圆筒形铸件时 可节省型芯和浇注系统 省工省料 降低成本 2 铸件组织致密 极少有缩孔 缩松 气孔 夹渣等缺陷 铸件力学性能高 3 合金充型能力得到了提高 可以浇注流动性较差的合金铸件和薄壁铸件 如涡轮 叶轮等 4 便于制造双金属件 如轧辊 钢套 镶铜衬 滑动轴承等 5 缺点 铸件内表面质量差 内孔尺寸不易控制 应用 目前主要用于制造铸铁管 气缸套 双金属滑动轴承 特殊钢的无缝管坯 七 陶瓷型铸造在砂型铸造和熔模铸造基础上发展形成的一种精密铸造工艺 1 工艺过程 见图4 19 1 砂套造型 目的 节约昂贵的陶瓷材料及提高铸型的透气性材料 水玻璃砂制造过程与砂型铸造相同 只是砂套木模B比铸件木模A大一个陶瓷料厚度 2 灌浆与胶结 制造陶瓷面层将铸件木模固定于平板上 刷上分型剂 扣上砂套 把陶瓷浆由浇口注满 几分钟后陶瓷浆开始结胶变硬 形成陶瓷面层 陶瓷浆由刚玉粉 耐火材料 硅酸乙脂 粘结剂 氢氧化钙 催化剂 及双氧水 透气剂 等组成 3 起模与喷烧 灌浆约十几分钟后 在浆料尚有一定弹性时起出模型 然后用明火喷烧整个型腔以加速固化 4 焙烧与合箱 浇注前陶瓷型要加热到350 550 焙烧几个小时 去除残