第四节特种铸造

1、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 1 蜡模制作蜡模制作 1) 1) 压型压型: :制蜡模的专用模具制蜡模的专用模具, ,钢钢 铜铜 铝铝 切削而成切削而成 2)2) 蜡模的压制蜡模的压制: :石蜡石蜡, ,峰蜡峰蜡, ,硬脂酸硬脂酸, ,松香等松香等, ,将熔化的蜡料压入压型中将熔化的蜡料压入压型中, , 冷冷凝后取出凝后取出, ,修去毛刺修去毛刺, ,得到蜡模得到蜡模 3)

2、3) 蜡模组装蜡模组装: :若干蜡模焊在一个直浇棒上若干蜡模焊在一个直浇棒上. . 2 2 结壳结壳: :蜡模涂上涂料蜡模涂上涂料, ,硬化硬化 干燥等干燥等 1) 1) 浸涂料浸涂料( (石英粉石英粉+ +水玻璃水玻璃粘结剂的糊状物粘结剂的糊状物) )表面光洁表面光洁 2) 2) 撒砂撒砂( (粗石英砂粗石英砂) )的目的的目的: :增厚型壳增厚型壳 3) 3) 硬化硬化( (水玻璃水玻璃+NH+NH4 4ClSIOClSIO2 2) )化学硬化化学硬化 3 3 脱蜡脱蜡 焙烧焙烧 1) 1) 脱蜡脱蜡: :热水或水蒸气热水或水蒸气 2) 2) 焙烧焙烧: :加热加热 80010008001

3、000提高型壳强度提高型壳强度 4 4 填砂填砂: :浇注浇注 1) 1) 填砂填砂: :型壳放入铁箱中型壳放入铁箱中, ,周围干砂充填周围干砂充填 2) 2) 浇注浇注: :趁热趁热(600700)(600700)进行浇注进行浇注 5 5 落砂落砂 清理清理 冷却后冷却后, ,破坏型壳破坏型壳, ,取出铸件取出铸件, ,去浇口去浇口, ,毛刺毛刺, ,退火或正火退火或正火, ,以便以便得到所需机械性能得到所需机械性能. . 蜡模制造蜡模制造 待浇注的铸型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

4、、 无切削加工, 稍磨(Ra3.21.6um)。 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）二、实型铸造（消失模铸造）消失模铸造消失模铸造消失模消失模消失模铸造应用：消失模铸造应用： 特别适合于形状复杂铸件的生产，适用范特别适合

5、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围广，不但适合于生产各类合金 （包括灰铸铁、球墨铸（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。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，整体重量铸造的铸件结构在采用实型铸造后壁厚减少，整体

6、重量减轻约减轻约15%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 铸造铝活塞简图铸造铝活塞简图2、铸造工艺、铸造工艺金属型导热快金属型导热快,没有退让性没有退让性,透气性差透气性差. 1 1）金属型应保持一定的工作温度）金属型应保持一定的工作温度-预热预热. . （1) 1) 喷刷

7、涂料前预热喷刷涂料前预热-保证涂料层致密保证涂料层致密, ,均匀均匀. 合金铸铁合金铸铁80150; 80150; 铸钢铸钢100250. 100250. （2) 2) 浇注前预热浇注前预热-降低冷却速度降低冷却速度, ,防止铸铁白口防止铸铁白口. .预热温度不预热温度不低于低于801502 2） 喷刷涂料喷刷涂料( (厚度厚度0.3-0.4mm)0.3-0.4mm) （1) 1) 减缓冷却速度减缓冷却速度, ,防白口防白口. . （2) 2) 防高温液体对铸型直接冲刷防高温液体对铸型直接冲刷, ,保护型壁表面保护型壁表面 （3) 3) 有一定有一定蓄气、蓄气、排气能力排气能力, ,防气孔防气

8、孔. . 铸铁铸铁石墨粉涂料石墨粉涂料, ,炭墨涂料炭墨涂料; ; 铝合金铝合金氧化锌涂料氧化锌涂料, ,滑石粉滑石粉3 3）合理浇注温度：比砂型铸造高）合理浇注温度：比砂型铸造高004 4）适宜出型时间：在型内冷却时间不宜过长否则，）适宜出型时间：在型内冷却时间不宜过长否则，收缩快，收缩快，收缩量大收缩量大出型难出型难 ，铸造应力和裂纹倾向大，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：特点：1）铸型能反复使用，可一型多铸；）铸型能反复使用，可一型多铸；2）冷却快，组织致密）冷却快，组织致密,机械性能高机械性能高 ；3）尺寸精度和表面质量高；）尺寸精度和表面质量高；4）生产率高，

9、劳动条件好）生产率高，劳动条件好 。 5）铸型制造成本高，周期长；）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、）透气性差，无退让性，铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹等缺陷；裂纹等缺陷；7）铸造合金的熔点不能太高，质量不能太大。）铸造合金的熔点不能太高，质量不能太大。应用：应用： 主要用于有色合金铸件的大批量生产。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。如：铝活塞、气缸盖、油泵壳体、铜瓦等。四、压力铸造（简称压铸） 在在高压下高压下(5500MPa)快速快速(浇口速度达浇口速度达3060m/s， 0.0010.2s )将液态或半液态合金压

10、入金属铸型中将液态或半液态合金压入金属铸型中,并在压力下结晶并在压力下结晶，以获得铸件的方法。，以获得铸件的方法。专用设备专用设备:压铸机，专用压型压铸机，专用压型压型压型 1 . 1 . 压力铸造工艺：预热金属铸型，喷涂料；合型，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。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。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）型固定压铸型：定（静）型及动型组成。定（静）型固定在机架上，动型

11、由合型机构带动水平移动。在机架上，动型由合型机构带动水平移动。 冷室式压铸机冷室式压铸机2、特点及应用（1 1）铸件尺寸精度高）铸件尺寸精度高, ,表面质量高表面质量高,可不经机加工直接使用。可不经机加工直接使用。（2 2）铸件的强度和表面硬度高）铸件的强度和表面硬度高（3 3）可压铸形状复杂的薄壁铸件，）可压铸形状复杂的薄壁铸件，最小铸孔直径最小铸孔直径 0.7mm，并并可嵌铸其他材料。可嵌铸其他材料。（4 4）生产效率高）生产效率高（5 5）设备投资大，压型制造成本高）设备投资大，压型制造成本高（6 6）铸件内部有大量气孔，压铸件不能大余量加）铸件内部有大量气孔，压铸件不能大余量加工，工，

12、不能热处理。不能热处理。（7 7）种类受限种类受限,不宜压铸高熔点合金；不宜压铸高熔点合金；适宜压铸低熔点合金。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。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。在在汽车，仪表行业汽车，仪表行业,广泛应用。如，发动机汽缸体，汽缸盖，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，等等仪表和照相机的壳体与支架，等等镶嵌件的应用镶嵌件的应用五、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。

13、压缩气压缩气坩埚炉坩埚炉铸型铸型熔化黄铜水熔化黄铜水低压铸造工艺原理低压铸造工艺原理主要步骤主要步骤通气充型通气充型加压凝固加压凝固放气开模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

14、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将液态合金浇入高速旋转(2501500r/min)的铸型中，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。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 1、离心铸造的生产方式：、离心铸造的生产方式：1 1）离心铸造是在离心铸造机上进行

15、的，其过程是：将金）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，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。待一定时间后停止旋转，取出铸件。2 2）按）按离心铸造离心铸造旋转轴的位置分为：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；立式：铸型绕垂直轴旋转，用于生产圆环铸件；卧式卧式:铸型绕水平轴旋转，用于生产管类和套类铸件。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。离心铸造的铸型主要使用金属型，也可以用砂型。 图图4.18 圆筒件的离心铸造圆

16、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、七、 陶瓷型铸造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。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。1.1.

17、工艺过程工艺过程( (见图见图4.19)4.19)（1 1）砂套造型：）砂套造型：目的：节约昂贵的陶瓷材料及提高铸型的透气性目的：节约昂贵的陶瓷材料及提高铸型的透气性材料：水玻璃砂材料：水玻璃砂制造过程与砂型铸造相同，只是砂套木模制造过程与砂型铸造相同，只是砂套木模B B比铸件木模比铸件木模A A大一大一个陶瓷料厚度。个陶瓷料厚度。（2 2）灌浆与胶结：制造陶瓷面层）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，形成陶瓷面浆由浇口注满，几分钟后陶瓷浆开始结胶变硬，形成陶瓷

18、面层。层。陶瓷浆由刚玉粉（耐火材料）、硅酸乙脂（粘结剂）、氢氧陶瓷浆由刚玉粉（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。化钙（催化剂）及双氧水（透气剂）等组成。（3 3）起模与喷烧：灌浆约十几分钟后，在浆料尚有）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。速固化。（4 4）焙烧与合箱：浇注前陶瓷型要加热到）焙烧与合箱：浇注前陶瓷型要加热到350350550550焙烧几个小时，去除残留在陶瓷型中的乙醇及焙烧几个小时，去除残留在陶瓷型中的乙醇及水分，并进一步提高铸型强度

19、。水分，并进一步提高铸型强度。（5 5）浇注与凝固）浇注与凝固 浇注时，温度要略高，冷却凝固浇注时，温度要略高，冷却凝固后获得成形好的铸件。后获得成形好的铸件。2. 陶瓷型铸造的特点和适用范围陶瓷型铸造的特点和适用范围（1）陶瓷材料耐高温，故可浇注高熔点合金；）陶瓷材料耐高温，故可浇注高熔点合金；（2）铸件大小不受限制，几千克数吨；）铸件大小不受限制，几千克数吨；（3）投资少，生产周期短）投资少，生产周期短适用范围：主要用于厚大精密铸件，广泛用于铸适用范围：主要用于厚大精密铸件，广泛用于铸造冲模、锻模、玻璃器皿模、压铸模等。造冲模、锻模、玻璃器皿模、压铸模等。图图4.19 陶瓷型铸造工艺过程陶

20、瓷型铸造工艺过程表 5-6 几种铸造方法的比较 铸造方法 比较项目 砂型铸造 熔模铸造 金属型铸造 压力铸造 低压铸造 适用金属 适用铸件大小 批量 铸件尺寸公差/mm 铸件表面粗糙度 Ra/m 铸件内部质量 铸件加工余量 生产率 铸件最小壁厚/mm 任意 任意 不限制 100 土 1.0 粗糙 结晶粗 大 低、中 3.0 不限制，以铸钢为主 小于 25kg，以小铸件为主 用于成批生产，也可小批量 1000.3 253.2 结晶粗 小或不加工 低、中 通常 0.7 不限制，以有色合金为主 以中、小铸件为主 大批、大量 1000.4 2512.5 结晶细 小 中、高 铝合金 23 铸铁4.0 铝

21、、锌、镁等低熔点合金 一般为 l0kg 以下，也可用于中型铸件 大批、大量 1000.3 6.31.6 表层结晶细，内部多有气孔 小或不加工 最高 0.51.0 以有色合金为主，也可用于黑色金属 以中、小铸件为主 成批、大量 1000.4 256.3 结晶细 较小 中 一般 2.0 表表面面光光洁洁度度 铸铸件件复复杂杂程程度度 砂砂型型铸铸造造 各各种种材材质质 几几十十克克很很大大 差差 简简单单 低低 最最常常用用的的铸铸造造方方法法 手手工工造造型型:单单件件、小小批批量量和和难难以以使使用用造造型型机机的的形形状状复复杂杂的的大大型型铸铸件件 机机械械造造型型：适适用用于于批批量量生

22、生产产的的中中、小小铸铸件件 手手工工：灵灵活活、易易行行，但但效效率率低低，劳劳动动强强度度大大，尺尺寸寸精精度度和和表表面面质质量量低低 机机械械： 尺尺寸寸精精度度和和表表面面质质量量高高， 但但投投资资大大 金金属属型型铸铸造造 有有色色合合金金 几几十十克克20公公斤斤 好好 复复杂杂铸铸件件 金金属属模模的的费费用用较较高高 小小批批量量或或大大批批量量生生产产的的非非铁铁合合金金铸铸件件，也也用用于于生生产产钢钢铁铁铸铸件件（ 铸铸件件精精度度、表表面面质质量量高高，组组织织致致密密，力力学学性性能能好好，生生产产率率高高。 熔熔模模铸铸造造 铸铸钢钢及及有有色色合合金金 几几克

23、克几几公公斤斤 很很好好 任任何何复复杂杂程程度度 批批量量生生产产时时比比完完全全用用机机加加工工生生产产便便宜宜 各各种种批批量量的的铸铸钢钢及及高高熔熔点点合合金金的的小小型型复复杂杂精精密密铸铸件件，特特别别适适合合铸铸造造艺艺术术品品、精精密密机机械械零零件件 尺尺寸寸精精度度高高、 表表面面光光洁洁， 但但工工序序繁繁多多，劳劳动动强强度度大大 陶陶瓷瓷型型铸铸造造 铸铸钢钢及及铸铸铁铁 几几公公斤斤几几百百公公斤斤 很很好好 较较复复杂杂 昂昂贵贵 模模具具和和精精密密铸铸件件 尺尺寸寸精精度度高高、 表表面面光光洁洁， 但但生生产产率率低低 石石膏膏型型铸铸造造 铝铝、镁镁、锌锌合合金金 几几十十克克几几十十公公斤斤 很很好好 较较复复杂杂 高高 单单件件到到小小批批量量 低低压压铸铸造造 有有色色合合金金 几几十十克克几几十十公公斤斤 好好 复复杂杂（可可用用砂砂芯芯） 金金属属模模的的制制作作费费用用高高 小小批批量量，最最好好是是大大批批量量的的大大、中中型型有有色色合合金金铸铸件件， 可可生生产产薄薄壁壁铸铸件件 铸