第三章 金属的铸造形成工艺

1、第三章第三章 金属的铸造形成工艺金属的铸造形成工艺第一节第一节 重力作用下的铸造成形重力作用下的铸造成形靠液态金属自身的重力充填型腔的形成工艺靠液态金属自身的重力充填型腔的形成工艺2 金属的液态成型工艺的种类金属的液态成型工艺的种类 手工造型手工造型 机器造型机器造型 金属型铸造金属型铸造熔模铸造熔模铸造压力铸造压力铸造低压铸造低压铸造陶瓷型铸造陶瓷型铸造离心铸造离心铸造液态成型工艺液态成型工艺砂型铸造特种铸造Clasfication of foundry Methods砂型铸造基本工艺过程制作模样配制型砂制作芯盒制作芯砂砂型铸型凝固、落砂、清理、检验铸件型芯烘干造型下芯浇注液态金属选配炉料熔

2、炼造芯一、砂型铸造一、砂型铸造是用是用模样模样和和型砂型砂制造制造砂型砂型的一种工艺。的一种工艺。砂型铸造造型材料造型材料: 型砂和芯砂型砂和芯砂由原砂、粘结剂、水和由原砂、粘结剂、水和附加物附加物特点特点：操作方便灵活、操作方便灵活、适应性强；模样生产准适应性强；模样生产准备时间短。备时间短。但生产率低，劳动强度但生产率低，劳动强度大，铸件质量不易保证。大，铸件质量不易保证。只适用于单件小批量生只适用于单件小批量生产。产。造型方法造型方法: 整模造型 分模造型 三箱造型三箱造型手工造型手工造型 活块造型活块造型（一） 活块造型活块造型（二二） 挖砂造型挖砂造型 刮板造型等等 压实式造型 震机

3、压实式造型 微震压实式造型 机器造型机器造型 高压式造型高压式造型 空气冲击式造型 射压式造型 抛砂式造型砂型铸造砂型铸造Sand Casting 手工造型手工造型 Hand Molding 机器造型机器造型 Machine Molding 震压造型震压造型 Vibration Ramming 微震压实造型微震压实造型 Vibratory squeezing Molding 高压造型高压造型 High Pressure Molding 射压造型射压造型 Shooting and Squeezing Molding 空气冲击造型空气冲击造型 Air Impacting Molding 抛砂造型抛

4、砂造型 Impeller Ramming7砂型铸造砂型铸造- -手工造型分型方案选定手工造型分型方案选定 （一）手工造型（一）手工造型 1. 1.砂箱及造型工具砂箱及造型工具 如图所示。如图所示。 2. 2.常见手工造型方法常见手工造型方法 1)1)整模造型整模造型 特点是：模样是整体的，铸型的型腔一般特点是：模样是整体的，铸型的型腔一般只在下箱。只在下箱。 整模造型因操作简便，无砂箱错位现象，适整模造型因操作简便，无砂箱错位现象，适用于外形轮廓上有一个平面可作分型面的简单铸用于外形轮廓上有一个平面可作分型面的简单铸件，如齿轮坯、轴承、皮带轮罩等。件，如齿轮坯、轴承、皮带轮罩等。 2)2)分模

5、造型分模造型 特点是：铸件的最大截面不在端部而在中部，因特点是：铸件的最大截面不在端部而在中部，因而木模沿最大截面分成两半。后图为水管铸件的分模而木模沿最大截面分成两半。后图为水管铸件的分模两箱造型两箱造型过程。过程。 操作简便，适用于形状较复杂的铸件，特别广泛操作简便，适用于形状较复杂的铸件，特别广泛用于有孔或带有型芯的铸件，如套筒、水管、阀体、用于有孔或带有型芯的铸件，如套筒、水管、阀体、箱体、曲轴、立柱等。箱体、曲轴、立柱等。 三箱造型三箱造型过程。过程。 3)3)挖砂造型挖砂造型 当铸件最大截面在中部，模样又不便分成当铸件最大截面在中部，模样又不便分成两半两半( (如分模后模样太薄或分

6、面是曲面如分模后模样太薄或分面是曲面) )时，只能时，只能将模样做成整模，造型时挖掉防碍起模的砂子。将模样做成整模，造型时挖掉防碍起模的砂子。 挖砂挖砂造型操作麻烦，生产率低，要求操作造型操作麻烦，生产率低，要求操作技术水平高，仅适用于单件小批量生产。技术水平高，仅适用于单件小批量生产。 对于分型面为阶梯面或曲面的铸件，当生产对于分型面为阶梯面或曲面的铸件，当生产数量较多时，可用成形底板代替平面底板，并将数量较多时，可用成形底板代替平面底板，并将模样放置在成形底板上造型，可省去挖砂操作。模样放置在成形底板上造型，可省去挖砂操作。 成形底板可根据生产数量的不同，分别用成形底板可根据生产数量的不同

7、，分别用金属、木材制作；如果件数不多，可用粘土较多金属、木材制作；如果件数不多，可用粘土较多的型砂春紧制成砂质成形底板，称为的型砂春紧制成砂质成形底板，称为假箱造型假箱造型。 4)4)活块造型活块造型 将模样上妨碍起模的部分，如凸台、肋、耳将模样上妨碍起模的部分，如凸台、肋、耳等，做成活动的，称为等，做成活动的，称为活块。活块。 活块用销式燕尾与模样的主体连接，在起模活块用销式燕尾与模样的主体连接，在起模时须先取出模样主体，然后取出活块。时须先取出模样主体，然后取出活块。 5)5)刮板造型刮板造型 用与铸件截面相适应的刮板代替实体模样用与铸件截面相适应的刮板代替实体模样造型的方法。造型的方法。

8、 刮板造型，可以降低模样成本，缩短生产刮板造型，可以降低模样成本，缩短生产准备时间，但要求操作技能高，铸件尺寸精度低，准备时间，但要求操作技能高，铸件尺寸精度低，生产率低，故只适用于中小批生产尺寸较大的回生产率低，故只适用于中小批生产尺寸较大的回转体铸件，如皮带轮、齿轮等。转体铸件，如皮带轮、齿轮等。 用用机器机器代替手工进行造型代替手工进行造型( (芯芯),),称称机器造型机器造型( (芯芯).). 造型过程包括：填砂、紧实、起模、下芯、造型过程包括：填砂、紧实、起模、下芯、合箱以及铸型、砂箱的运输等工艺环节。合箱以及铸型、砂箱的运输等工艺环节。 大部分造型机主要是实现大部分造型机主要是实现

9、型砂的紧实型砂的紧实和和起模起模工序工序的机械化，至于的机械化，至于合箱、铸型和砂箱的运输合箱、铸型和砂箱的运输则则由辅助机械来完成。由辅助机械来完成。 不同的紧砂方法和起模方式的组合，组成了不同的紧砂方法和起模方式的组合，组成了不同的造型机。不同的造型机。（二）机器造型（造芯）（二）机器造型（造芯）手工造型中的手工造型中的摏摏(chong)(chong)箱、起模两工序不仅效率箱、起模两工序不仅效率低，劳动条件差，而且铸件尺寸不准确等不足。低，劳动条件差，而且铸件尺寸不准确等不足。 1 . 机器造型的机器造型的特点：特点： 用机器全部或至少完成紧砂操作的造型。生产效率高，用机器全部或至少完成紧

10、砂操作的造型。生产效率高，劳动条件好，砂型质量好（紧实度高而均匀，型腔轮廓清劳动条件好，砂型质量好（紧实度高而均匀，型腔轮廓清晰，铸件质量也好。晰，铸件质量也好。 但设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长，适于但设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长，适于中小铸件的成批或大量生产。中小铸件的成批或大量生产。 2.2. 机器造型的紧砂方法机器造型的紧砂方法 机器造型的紧砂方法主要有压实、振实、振压、抛砂机器造型的紧砂方法主要有压实、振实、振压、抛砂四种基本形式。四种基本形式。1）振压紧砂振压紧砂：以压缩空气为动力，工作原理以压缩空气为动力，工作原理如图如图2-19所所示。示。2）抛砂紧实抛砂紧实

11、：工作原理：工作原理如图如图3-6所示。所示。3.3. 机器造型的起模方法机器造型的起模方法1）顶箱起模）顶箱起模：如图：如图3-7所示。机构简单，但易漏砂，用于所示。机构简单，但易漏砂，用于型腔简单、高度小的铸型，多用于上型，以省却翻箱。型腔简单、高度小的铸型，多用于上型，以省却翻箱。2）漏模起模）漏模起模：如图：如图3-8所示。一般用于形状复杂或高度较所示。一般用于形状复杂或高度较大的铸型。大的铸型。3）翻转起模）翻转起模：如图：如图3-9所示。机构较复杂，但不易掉砂，所示。机构较复杂，但不易掉砂，适用于型腔较深，形状复杂的铸型，常用于下型。适用于型腔较深，形状复杂的铸型，常用于下型。4.

12、 造型生产线造型生产线 将造型机和其它辅机（翻转机、下芯机、合型机、将造型机和其它辅机（翻转机、下芯机、合型机、压铁机、落砂机等）按照铸造工艺流程，用运输设备压铁机、落砂机等）按照铸造工艺流程，用运输设备（铸型输送机或辊道）联系起来，组成一套机械化、自（铸型输送机或辊道）联系起来，组成一套机械化、自动化铸造生产系统，动化铸造生产系统，二、壳型铸造二、壳型铸造 在铸造生产中，砂型（芯）直接承受液体金属作用的只是表面一层厚度仅为数毫米的砂壳，其余的砂只起支撑这一层砂壳的作用。若只用一层簿壳来制造铸件，将减少砂处理工部的大量工作，并能减少环境污染。 1940年，Johannes Croning发明用

13、热法制造壳型，称为“C法”或“壳法”(shell process)，或叫壳型造型(shell molding)，目前该法不仅可用于造型，更主要的是用于制壳芯。 图 翻斗法壳型造型法示意图该法用该法用酚醛树脂酚醛树脂作粘结剂，配制的型（芯）砂叫作粘结剂，配制的型（芯）砂叫覆覆膜砂膜砂，象干砂一样松散。其制壳的方法有两种：，象干砂一样松散。其制壳的方法有两种：翻翻斗法和吹砂法。斗法和吹砂法。翻斗法常用于制造壳型，吹砂法用翻斗法常用于制造壳型，吹砂法用于制造壳芯。于制造壳芯。翻斗法吹砂法分吹砂法分顶吹法和底吹法两种顶吹法和底吹法两种。吹砂压力一般顶吹。吹砂压力一般顶吹0.10.10.35MPa0.3

14、5MPa，吹砂时间为，吹砂时间为2 26 6秒，秒，底吹法底吹法为为0.40.40.5MPa0.5MPa，15153535秒。秒。顶吹法顶吹法可以制造较大型复杂的砂芯；底吹法可以制造较大型复杂的砂芯；底吹法常用于小砂芯的制造。硬化时间为常用于小砂芯的制造。硬化时间为90s90s2min2min，芯盒加热，芯盒加热温度一般为温度一般为250 250 。 28动画11 顶吹法壳型铸造 动画12 底吹法壳型铸造 吹砂法 壳法造型芯的壳法造型芯的优点优点是是: :混制好的覆模砂可以长混制好的覆模砂可以长期储存（三个月以上），无需捣砂，能获得尺寸精期储存（三个月以上），无需捣砂，能获得尺寸精确的型、芯；

15、确的型、芯；型、芯强度高，易搬运；型、芯强度高，易搬运；透气性好，透气性好，可用细的原砂得到光洁的铸件表面；可用细的原砂得到光洁的铸件表面；无需砂箱；无需砂箱；覆覆模砂消耗量小。模砂消耗量小。但酚醛树脂覆模砂价格较贵，造型、但酚醛树脂覆模砂价格较贵，造型、造芯耗能较高。造芯耗能较高。 7979壳型壳型通常多用于生产液压件、凸轮轴、曲轴以及通常多用于生产液压件、凸轮轴、曲轴以及耐蚀泵件、履带板等钢铁铸件上；耐蚀泵件、履带板等钢铁铸件上；壳芯壳芯多用于汽多用于汽车、拖拉机、液压阀体等部分铸件上，见视频。车、拖拉机、液压阀体等部分铸件上，见视频。壳型铸造壳型铸造金属型铸造金属型铸造1.1.金属型的构

16、造金属型的构造 金属型的材料一般采用铸铁，铸件内腔可用金金属型的材料一般采用铸铁，铸件内腔可用金属型芯或砂芯得到。结构有整体式图属型芯或砂芯得到。结构有整体式图3-14a3-14a 、水平、水平分型式分型式如图如图3-14b3-14b、垂直分型式、垂直分型式如图如图3-14c3-14c 、复合、复合分型式分型式如图如图3-14d3-14d等。等。 金属型铸造是在重力作用下将金属液体浇入金金属型铸造是在重力作用下将金属液体浇入金属铸型以获得铸件的方法。铸型用金属制成，可属铸型以获得铸件的方法。铸型用金属制成，可反复使用，故又称反复使用，故又称永久型铸造、硬模铸造、铁模永久型铸造、硬模铸造、铁模铸

17、造、冷硬铸造、冷激模铸造铸造、冷硬铸造、冷激模铸造等。等。 2.2.金属型铸造的工艺过程金属型铸造的工艺过程 2 2）刷涂料：）刷涂料：金属型表面应喷刷一层耐火涂料，以金属型表面应喷刷一层耐火涂料，以保护型壁表面，免受直接冲蚀和热击。还可改变保护型壁表面，免受直接冲蚀和热击。还可改变冷却速度，蓄气和排气。不同合金采用不同涂料，冷却速度，蓄气和排气。不同合金采用不同涂料，铝合金常用含氧化锌粉、滑石粉和水玻璃的涂料；铝合金常用含氧化锌粉、滑石粉和水玻璃的涂料；灰铸铁用石墨、滑石粉、耐火粘土、桃胶和水。灰铸铁用石墨、滑石粉、耐火粘土、桃胶和水。 3 3）浇注温度：）浇注温度：浇注温度应比砂型铸造高浇

18、注温度应比砂型铸造高2020 30300 0C C。 1 1）金属型预热：）金属型预热：未预热的金属型导热性好，使金未预热的金属型导热性好，使金属液冷却过快，铸件易出现冷隔、浇不足、夹杂、属液冷却过快，铸件易出现冷隔、浇不足、夹杂、气孔等缺陷；铸型受强烈热冲击，应力倍增，极气孔等缺陷；铸型受强烈热冲击，应力倍增，极易损坏。故在浇注前必须预热。预热温度应根据易损坏。故在浇注前必须预热。预热温度应根据合金种类和铸件结构而定。合金种类和铸件结构而定。 4 4）开型时间）开型时间: : 在型内停留时间越长，温度越低，收在型内停留时间越长，温度越低，收缩量越大，取出铸件越困难，产生内应力和裂纹的倾缩量越

19、大，取出铸件越困难，产生内应力和裂纹的倾向越大；同时金属型的温度越高，冷却时间越长，生向越大；同时金属型的温度越高，冷却时间越长，生产率下降。因此合适的开型时间十分重要。产率下降。因此合适的开型时间十分重要。 金属型铸造既可采用金属芯，也可以用砂芯取代金属型铸造既可采用金属芯，也可以用砂芯取代难以抽拔的金属芯。金属型的铸型可反复使用。铸件难以抽拔的金属芯。金属型的铸型可反复使用。铸件组织致密，力学性能好组织致密，力学性能好, ,精度和表面质量较好，精度精度和表面质量较好，精度可达可达CT6CT6级，级，R Ra a值可达值可达12.512.56.3m 6.3m 。金属型的种类。金属型的种类及特

20、点见下及特点见下表表1 1，金属型铸造特点见，金属型铸造特点见表表2 2 金属型铸造具有很多优点，适用于制造铝合金活金属型铸造具有很多优点，适用于制造铝合金活塞、气缸体、油泵壳体、铜合金轴瓦轴套等，故广泛塞、气缸体、油泵壳体、铜合金轴瓦轴套等，故广泛用于发动机、仪表、农机等工业，发展很快。用于发动机、仪表、农机等工业，发展很快。表1 金属型种类及特点5656种类整体型垂直分型水平分型综合分型示意图特点 结构简单、制造方便，尺寸精确，操作便利 铸型排气条件好，便于设置浇冒口和采用金属型芯，易于实现机械化作业，但安放砂芯较麻烦 安放砂芯方便，但不便于设置浇冒口，铸型排气较困难，不宜实现机械化作业

21、金属型制造较困难用途 起模斜度较大的简单件 铝镁合金铸件 平板状铸件，如盘、板、轮类铸件 较复杂的铸件表2 金属型铸造特点 5757金属型特点铸件成形过程特点对铸件的影响无退让性 铸件在凝固过程中，受阻较大，难以自由收缩 铸件内应力大，易产生裂纹或白口等缺陷。无透气性 金属液在充填过程中，受型内气体阻碍，不易充满 在金属液汇合处、对流处或铸型凹入的死角，易产生浇不足缺陷导热快 金属冷却速度快，在金属型传热系统中，中间层是控制冷却速度的关键 铸件晶粒细小，组织致密，表面光洁，力学性能好重复性“一型多铸”提高了生产率，降低了成本，改善了劳动条件； 金属型铸造液态金属耗用量少，劳动条件好，便于机械金

22、属型铸造液态金属耗用量少，劳动条件好，便于机械化和自动化生产，适用于大批生产有色合金铸件。金属型铸化和自动化生产，适用于大批生产有色合金铸件。金属型铸造见视频。造见视频。视频视频 金属型铸造金属型铸造四、熔模铸造四、熔模铸造7575 熔模铸造又称失蜡铸造、熔模精密铸造、包模失蜡铸造、熔模精密铸造、包模精密铸造，精密铸造，是精密铸造法的一种。根据铸型的特点可分为型壳熔模铸造、填箱熔模铸造（型壳制好后，装入砂箱中，在型壳周围注入耐火浆料或干砂增强）、石膏型熔模铸造（用石膏型代替型壳）。以前者的应用最广。 型壳熔模铸造工艺如下图所示，用易熔材料(蜡或塑料等)制成精确精确的可熔性模型可熔性模型,并进行

23、蜡模组合，涂以若干层耐火涂料，经干燥、硬化成整体型壳，加热型壳熔失模型，经高温焙烧而成耐火型壳，在型壳中浇注铸件，见视频。 过程:1、制造蜡模 （1）准备压型：压型的尺寸根据铸件设计，并考虑蜡模的收缩，制造合金的收缩，锡合金 （2）50%石蜡+50%硬脂酸，全熔温度70-90，制模时，蜡料是45-48 糊状，取出放入14-24 的水中冷却，防止变形。（3）为了节省浇口金属，一般把若干个蜡模焊牢在一个直浇口上，装配成为模组。、壳型制造工艺（）浸涂料耐火材料55-60石英砂40-45%水玻璃糊状混合物,模组全部浸入(2)撒砂(3)硬化剂 20-25%氯化铵水溶液与水玻璃作用分解出硅酸胶把石英砂粘结

24、牢,然后干燥形成1-2mm薄壳,结壳过程4-6次,壳厚5-10mm3、造型和浇注工艺（1）脱蜡，造型 90-98 热水中（2）培烧和浇注 (3) 落砂清理图3-17 型壳熔模铸造过程示意图母模压型蜡模组结壳脱蜡单个蜡模焙烧、浇注 熔模铸造有以下特点： (1)尺寸精度高。熔模铸造铸件精度可达CT4级，表面粗糙度低(Ra12.51.6 m)。 (2)适用于各种铸造合金、各种生产批量。尤其在难加工金属材料如铸造刀具，涡轮叶片等生产中应用较广。 (3)可以铸造形状复杂的铸件。熔模铸件的外形和内腔形状几乎不受限制，可以制造出用砂型铸造、锻压、切削加工等方法难以制造的形状复杂的零件。而且可以使一些焊接件、

25、组合件在稍进行结构改进后直接铸造出整体零件。 (4)可以铸造出各种薄壁铸件及重量很小的铸件。其最小壁厚可达0.5mm，最小孔径可以小到0.5 mm，重量可以小到几克。7676 (5)(5)生产工序繁多，生产周期长，铸件不能太大，生产工序繁多，生产周期长，铸件不能太大，是净成形、净终成形加工的重要方法之一。是净成形、净终成形加工的重要方法之一。视频 熔模铸造生产工艺过程 五、消失模造型五、消失模造型51511. 1. 铸造原理和工艺过程铸造原理和工艺过程 消失模铸造（消失模铸造（EPCEPC）为美国）为美国19581958年专利，年专利，19621962年开始应用，又年开始应用，又称实型铸造和气

26、化模铸造，其原理称实型铸造和气化模铸造，其原理是用泡沫聚苯乙烯塑料模样（包括是用泡沫聚苯乙烯塑料模样（包括浇冒口）代替普通模样，造好型后浇冒口）代替普通模样，造好型后不取出模样就浇入金属液，在灼热不取出模样就浇入金属液，在灼热图 消失模铸造工艺过程示意图液态金属的热作用下，泡沫塑料气化、燃烧而消失，金属液液态金属的热作用下，泡沫塑料气化、燃烧而消失，金属液取代了原来泡沫塑料模所占的空间位置，冷却凝固后即可获取代了原来泡沫塑料模所占的空间位置，冷却凝固后即可获得所需要的铸件。消失模铸造工艺过程如图所示。得所需要的铸件。消失模铸造工艺过程如图所示。 消失模铸造主要用于形状结构复杂，难以起模或活块和

27、外型芯较多的铸件。与普通铸造相比，具有以下优点： 工序简单、生产周期短、效率高； 铸件尺寸精度高(造型后不起模、不分型，没有铸造斜度和活块)，精度达CT8级； 可采用无粘结剂型砂，增大了铸件设计的自由度，简化了铸造生产工序，降低了劳动强度。 近年来，消失模铸造技术在欧美发展很快，表2-6为美国消失模铸造情况。2. 2. 铸造特点和应用范围铸造特点和应用范围表表 美国消失模铸造情况（生产和增长速度）美国消失模铸造情况（生产和增长速度） 5252应用产量/（kt /年）（1997年）增长速度（19941997年）/%增长速度（19972000年）/%轿车82.6971352载货汽车5.110442

28、32造船业8.4636543管件11.057163200机床7.018615一般工业7.1051945其他19.02660168总计140.67627833. 消失模铸造的新发展消失模铸造的新发展 消失模铸造用的泡沫塑料模与不断涌现的其他新材料、新设备、新技术相结合，发展形成很多新的造型和铸造方法，如消失模陶瓷型铸造、消失模精密铸造、消失模干砂法、磁性铸造、磁性真空法、消失模减压造型法等，如图2-35所示，这些方法扩大了消失模铸造的应用范围，提高了铸造生产水平。图2-35 消失模铸造新发展示意图5353 六、陶瓷型铸造六、陶瓷型铸造8080 陶瓷型铸造是20世纪50年代英国首先研制成功的。其基

29、本原理是：以耐火度高、热膨胀系数小的耐火材料为骨料，用经过水解的硅酸乙酯作为粘结剂而配制成的陶瓷型浆料，在碱性催化剂的作用下，用灌浆法成形，经过胶接，喷燃和烧结等工序，制成光洁、细致、精确的陶瓷型。 陶瓷型按不同的成形方法分为两大类：全部为陶瓷铸型的整体型和带底套的复合陶瓷型，底套的材料有硅砂和金属两种。整体陶瓷型铸造的工艺流程如下：制备陶瓷浆 金属液熔炼制砂套灌浆起模喷烧焙烧合型浇注 砂套复合陶瓷型铸造过程如图3-19和视频7。 陶瓷型可用来制造热拉模、热锻模、橡胶件生产用钢模、玻璃成形模具、金属型和热芯盒等，模具工作面上可铸出复杂、光滑的花纹，尺寸精确，模具的耐蚀性和工作寿命较高。也可用陶

30、瓷型铸造法生产一般机械零件，如螺旋压缩机转子、内燃机喷嘴、水泵叶轮、齿轮箱、阀体、钻机凿刀、船用螺旋浆、工具、刀具等。图3-19 砂套复合陶瓷型铸造过程示意图8181陶瓷型陶瓷型兼有砂型铸造和熔模铸造的优点：即操作及设备简单，型腔的尺寸精度高、表面粗糙度值低，精度达CT6级。在单件小批生产的条件下，铸造精密铸件，铸件重量从几千克到几克。生产率较高，成本低，节省机加工工时。视频 陶瓷型铸造 七、离心铸造七、离心铸造5858 离心铸造是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力作用下填充铸型而凝固成形的一种铸造方法。1. 离心铸造的分类离心铸造的分类 根据铸型旋转轴线在空间的位置，常见的离心铸造可分为两种

31、： (1) 卧式离心铸造 铸型的旋转轴线处于水平状态或与水平线夹角很小（4）时的离心铸造。如图所示为三种离心铸造示例。图3-20 三种卧式离心铸造图3-22 两种立式离心铸造5959 (2) 立式离心铸造 铸型的旋转轴线处于垂直状态时的离心铸造称为立式离心铸造，如图3-22所示为两种立式离心铸造示例。铸型旋转轴与水平线和垂直线都夹有较大角度的离心铸造称为倾斜轴离心铸造，但应用很少。2. 离心铸造的特点离心铸造的特点6060 与砂型铸造相比，离心铸造的优缺点如下： (1) 铸件致密度高，气孔、夹渣等缺陷少，故力学性能较好； (2) 生产中空铸件时可不用型芯，故在生产长管形铸件时可大幅度地改善金属

32、充型能力，降低铸件壁厚对其长度或直径的比值，简化套筒和管类铸件的生产过程； (3) 生产中几乎没有浇注系统和冒口系统的金属消耗，提高工艺出品率； (4) 便于制造筒、套类复合金属铸件，如钢背铜套、双金属轧辊等； (5) 铸造成形铸件时，可借离心力提高金属的充型能力，故可生产薄壁铸件，如叶轮、金属假牙等； (6) 对合金成分不能互溶或凝固初期析出物的密度与金属液基体相差较大时，易形成密度偏析； (7) 铸件内孔表面较粗糙，聚有熔渣，其尺寸不易正确控制； (8) 用于生产异型铸件时有一定的局限性。视频 离心铸造生产工艺过程3. 离心铸造应用范围离心铸造应用范围6161 离心铸造应用较广，用离心铸造

33、法生产产量很大的铸件有以下几种： (1)铁管，世界上每年球墨铸铁管件总产量的近一半是用离心铸造法生产的； (2)柴油发动机和汽油发动机的气缸套。 (3)各种类型的铜套。 (4)双金属钢背铜套、各种合金的轴瓦。 (5)造纸机滚筒。 用离心铸造法生产质量及经济效益显著的铸件有： (1)双金属铸铁轧辊。 (2)加热炉底耐热钢辊道。 (3)特殊钢无缝钢管毛坯。 (4)刹车鼓、活塞环毛坯、铜合金蜗轮毛坯等。 (5)异型铸件如叶轮、金属假牙、小型阀门等。几乎一切铸造合金都可以用于离心铸造生产，铸件的最小内径可为8 mm，最大直径达2 600 mm，最大长度为8 m，铸件的重量可为数克至数十吨。 八、压力铸

34、造八、压力铸造62621. 铸造原理和工艺循环铸造原理和工艺循环 压力铸造是在高压的作用下，以很高的速度把液态或半液态金属压入压铸模型腔，并在压力下快速凝固而获得铸件的铸造方法。压力铸造工艺循环如图所示。图 压力铸造工艺循环图 2. 压铸机分类与比较压铸机分类与比较 压铸机按其工作原理结构形式分为冷压式压铸机（有卧式、立式、全立式三种）和热压式（有普通热室、卧式热室两种）压铸机。 冷室压铸机的压室和熔炉是分开的，压铸时要从保温炉中舀取金属液倒入压室内，再进行压铸，图2-40是卧式冷室压铸机工作原理示意图。图2-40 卧式冷室压铸机工作原理示意图 6363 热室压铸机的压室与合金熔化炉联成一体，

35、压室浸在保温坩埚的液体金属中，压射机构装在坩埚上面，用机械机构或压缩空气所产生的压力进行压铸，图2-41为热室压铸机工作原理示意图。图2-41 热室压铸机工作原理示意图3. 铸造特点铸造特点6464 压力铸造的基本特点是高压高速，压力从几兆帕到几十兆帕，甚至高达500 MPa，高速（从10120 m/s），以极短的时间（0.010.2 s）填充铸型。压力铸造的特点如下： (1) 生产率高，可实现机械化或自动化，经济效果好，大批生产时压铸成本低，铸件产量在3 000件以上时可考虑采用（图2-42）； (2)生产适用性好，能生产出从简单到相当复杂的铸件，并可生产中间镶嵌其他金属的铸件，能直接铸出齿

36、形和螺纹，压铸件的重量从几克到数十公斤； (3)产品质量好，具有较高的尺寸精度（最高达CT4）和表面质量（最高达Ra3.2m），力学性能好，尺寸稳定性好，互换性好，轮廓清晰，适用于大量生产有色合金的小型、薄壁、复杂铸件。 (4) 普通压铸法生产的铸件易产生气孔，不能进行热处理，压铸某些内凹件、高熔点合金铸件还比较困难。图2-42 不同铸造方法生产的铸件费用比较 视频 压力铸造6565 (5) 压力铸造设备投资大，压铸模制造复杂，周期长，费用大，一般不宜于小批生产。 压力铸造是所有铸造方法中生产速度最快的一种方法，应用很广，发展很快。广泛用于汽车、仪表、航空、航天、电器及日用品铸件；以铝、锌、镁

37、材料为主。 九、低压铸造九、低压铸造7070 低压铸造是介于一般重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法。 1. 铸造原理和工艺过程铸造原理和工艺过程 浇注时金属液在低压（2060 kPa）作用下，由下而上地填充铸型型腔，并在压力下凝固而形成铸件的一种工艺方法。低压铸造的工艺过程如图2-47所示。图2-47 低压铸造工艺过程 2. 铸造工艺过程铸造工艺过程 7171 低压铸造浇注过程包括升液、充型、增压、保压和卸压五个阶段。 1) 浇注过程参数的变化（表） 2) 升液压力和速度。升液压力p1（单位：MPa）是指当金属液面上升到浇口，高度为H1时所要求的压力：p1=H1。根据经验，升液速度一般控制在

38、150 mm/s以下。 3) 充型压力和速度。充型压力p2 （单位：MPa）是使金属液充型上升到铸型顶部所需的压力，P2=H2。在充型阶段，金属液面上的压力从p1升到p2,其升压速度v2（单位：MPa/s）为2122ppv(2-2) 4) 增压和增压速度。金属液充满型腔后，再继续增压，使铸件的结晶凝固在一定的压力p3下进行。此压力称为结晶压力。一般p3=1.32.0p2。增压速度v3（单位：MPa/s）为3233ppv(2-3) 5) 保压时间 保压时间与铸件质量有关，保压时间与铸件质量成正比。一般保压时间在1.58min内，时间太长，将影响生产率。表2-9 浇注过程各阶段参数的变化 7272

39、111pv 2122ppv3233ppv参 数加压过程的各个阶段OA升液阶段AB充型阶段BC增压阶段CD保压阶段DE卸压阶段时间/s12345压力p/MPap1=H1p2=H2p3（根据工艺）p4（根据工艺）0速度v/MPa/s注：合金液密度，系数 3. 铸造特点和应用范围铸造特点和应用范围7373 (1) 金属液充型平稳，充型速度可根据需要调节；在压力下充型，流动性增加，有利于获得轮廓清晰的铸件； (2) 由下而上充型，金属液洁净，夹杂和气孔少，铸件合格率高； (3) 在压力下凝固，可得到充分的补缩，故铸件致密，精度可达CT6，力学性能好； (4) 浇注系统简单，可减少或省去冒口，故工艺出品

40、率高； (5) 对合金的牌号适应范围广，不仅适用非铁金属，也可用于铸铁、铸钢； (6)易实现机械化和自动化，与压铸相比，工艺简单，制造方便，投资少，占地少。 低压铸造见视频4，应用范围见表。表 低压铸造应用范围举例 应用的合金铝合金、铜合金、铸铁、球铁、铸钢应用的铸型砂型、金属型、壳型、石膏型、石墨型应用的产品汽车、拖拉机、船舶、摩托车、汽油机、机车车辆、医疗机械、仪表等应用的零件举例铝合金铸件：消毒缸、曲轴箱壳、气缸盖、活塞、飞轮、轮毂、座架、气缸体、叶轮等铜合金铸件：螺旋浆、轴瓦、铜套、铜泵体等铸铁件：柴油机缸套、球铁曲轴等铸钢件：曲拐视频 低压铸造7474挤压铸造挤压铸造 挤压铸造挤压铸造：用铸型的一部分直接挤压金属液，使金：用铸型的一部分直接挤压金属液，使金属在压力作用下成形、凝固而获得零件或毛坯的方法；属在压力作用下成形、凝固而获得零件或毛坯的方法；又称液态模锻。又称液态模锻。 1.1. 挤压铸造的原理及工艺过程挤压铸造的原理及工艺过程 挤压铸造原理挤压铸造原理如图如图所示，铸型中浇入金属液，上型向所示，铸型中浇入金属液，上型向下运动挤压金属液而成形。挤压铸造的压力和速度较低，下运动挤压金属液而成形。挤压铸造的压力和速度较低，无涡流飞溅现象，成形时伴有局部塑性变形，铸件致密无无涡流飞溅现象，成形时伴有局部塑性变形，铸件致密无气