液态金属成型-特种铸造

2.6特种铸造

金属型铸造低压铸造压力铸造熔模铸造陶瓷型铸造消失模铸造离心铸造磁型铸造挤压铸造特种铸造：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两类特点：1.充型力变更2.型模革新特点：特种铸造具有铸件尺寸精度高、表面粗糙度较低；铸件力学性能和内部质量好；可生产一些技术要求高且难以加工的合金铸件；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。1）金属型铸造（永久型铸造）

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法。铸型用金属制成，可以反复使用。金属型冷速快一型多用金属型铸造

金属型铸造特点及适用范围（1）一型多铸，提高生产率，节约造型材料，减轻环境污染，改善劳动条件。（2）机加工余量小，尺寸精度CT6-9;

表面粗糙度Ra3.2-12.5m。

（3）冷却速度快，铸件晶粒较细，力学性能提高。金属型生产的铸件，其机械性能比砂型铸件高。同样合金，其抗拉强度平均可提高约25％，屈服强度平均提高约20％，其抗蚀性能和硬度亦显著提高；（4）劳动条件好，减少硅尘对人体的危害。

金属型铸造特点及应用范围(5)成本高，不宜大型，形状复杂和薄壁铸件；(6)不宜铸造薄壁和大型铸件;(7)用于铸钢等高熔点合金时，金属型寿命低，还易使铸铁件产生硬、脆的白口组织；产品

2）低压铸造

低压铸造：介于金属型和压力铸造之间的一种方法，在0.02~0.07MPa低压下注入型腔，并在压力下凝固成形，获得铸件的方法。压缩气体坩埚炉铸型熔化黄铜水主要步骤通气充型加压凝固放气开模低压铸造是液体金属在压力作用下，自下而上充填型腔以形成铸件的成形工艺。低压铸造特点浇注压力和速度可调，适应各种铸型、合金和铸件大小；便于实现顺序凝固，以防止缩孔和缩松，使铸件组织致密，机械性能高；节省补缩冒口，金属利用率高达90-98%；表面质量视铸型材料不同而不同。压力铸造目前主要用于铝、镁合金铸件的大批生产。3）压力铸造压力铸造是将液态或半液态金属快速压入金属压铸型中，并在压力下凝固而获得铸件的特种铸造工艺。两个特点高压：比压30-70MPa高速：充型速度5-100m/s,充型时间0.05-0.25秒压铸机分类按压室是否浸在熔融金属中，分冷室压铸机热室压铸机按压室位置，分卧式压铸机立式压铸机主要构成：合型机构、压射机构、机座、液压传动系统、控制系统、润滑冷却系统等。1、压力铸造的基本原理热室压铸机压室和保温炉一体•适于小型薄壁件生产a-浇口b-动模c-定模d-浇注缸e-加压活塞f-压室g-保压浇壶h-坩埚i-加热炉k-通道l-压铸机m-喷嘴冷室压铸机•压室与保温炉分开•用于大型厚壁铸件的生产（a)浇入液态金属；（b)加压；（c)顶出铸件1-顶杆2-金属铸型3-加压活塞4-铸件压力铸造的特点和应用主要优点：1、生产效率高，每小时可压铸50-150次，最高达500次，且可实现自动化，半自动化；2、压铸件尺寸精度高，表面光洁Ra1.6-6.3m，并可直接铸出极薄件或带小孔、螺纹铸件；3、铸件冷却快，且优势在压力下结晶，故晶粒细小，表层紧实，铸件强度和表面硬度高；4、便于采用嵌铸。压力铸造的特点和应用主要缺点：1、压铸机费用高，压铸型制造成本高，工艺准备时间长，不宜小批量生产；2、由于压铸型寿命原因，目前压铸不适合钢、铁等高熔点合金的铸造；3、由于金属注入及冷却速度快，铸件中有气孔、缩孔和缩松。适用范围：航空航天、汽车、仪器仪表、医疗器械等压铸技术流程图压铸技术流程图4）熔模铸造(失蜡铸造)熔模铸造：液态金属在重力作用下浇入由蜡膜熔化后形成的中空型壳中成形，从而获得精密铸件的方法。熔模铸造的特点和应用

1.铸件精度高，表面光洁高（表面粗糙度Ra12.5-0.8m）2.可铸造复杂薄壁铸件，最小直径0.5mm,最小壁厚0.3mm；3.适用于各种金属和合金；4.不受批量限制。熔模铸造的特点和应用

主要缺点：1.工序复杂，生产周期长；2.原材料价贵，铸件成本高；3.铸件不能太大、太长，否则蜡模易变形，丧失原有精度；主要用于航天、飞机、汽轮机、燃气轮机叶片、泵轮、复杂刀具、汽车、拖拉机和机床上的小型精密铸件。5）陶瓷型铸造陶瓷型铸造：液态金属在重力作用下浇入陶瓷型中形成铸件的方法。是在砂型铸造和熔模铸造基础上发展起来的一种精密铸造方法。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2-91a）。砂套的制造方法与砂型铸造相同（图2-91b）。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（图2-91c），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。陶瓷型铸造工艺流程

3．起模与喷烧

浆料浇注5~15min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2-91d）。4．焙烧与合型

浇注前要加热到350~550℃焙烧2~5h，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。陶瓷型铸造的特点及适用范围（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。6）实型铸造（消失模铸造）消失模铸造：用聚苯乙烯发泡的模样代替木模，用干砂（或树脂砂、水玻璃砂等）代替普通型砂进行造型，并直接将高温液态金属浇到型中的消失模的模样上，使模样燃烧、气化、消失而形成铸造方法。泡沫塑料模样及铸件消失模技术特点实型铸造特点（1）

由于采用了遇金属液即气化的泡沫塑料模样，无需起模，无分型面，无型芯，因而无飞边毛刺，铸件的尺寸精度和表面粗糙度接近熔模铸造，但尺寸却可大于熔模铸造。（2）

各种形状复杂铸件的模样均可采用泡沫塑料模粘合，成形为整体，减少了加工装配时间，可降低铸件成本10%～30%，也为铸件结构设计提供充分的自由度。（3）

简化了铸件生产工序，缩短了生产周期，使造型效率比砂型铸造提高2~5倍。7）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：离心铸造机通常可分为立式和卧式两大类。离心铸造的特点及应用范围离心铸造的特点是：（1）无浇注系统和冒口，节约金属；（2）在离心力作用下密度大的金属被推往外壁，气体、炉渣向自由表面移动，形成自外向内的顺序凝固。补缩条件好，使铸件致密，机械性能好；（3）易于浇注“双金属”轴套和轴瓦。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。铸造方法的选择每种铸造方法均有其技术特征和适用范围，合理选择铸造方法，主要应考虑下列因素：(1）零件的使用性能零件所受的载荷情况及所处的工作环境(例如：温度、压力、气态或液态介质的性质等)对铸件尺寸精度和表面粗糙度的要求。

（2）零件的铸造技术性能零件所采用的合金材料的铸造性能、零件结构形状的复杂程度、质量、轮廓尺寸、壁厚差、不加工壁的最小厚度和孔径等。

（3）经济的合理性各种铸造方法生产费用的比较，以及成品零件生产总费用的综合比较。在合理选择铸造方法时，后一种比较是主要的。铸造方法的选择正确选择铸造方法的原则是：

根据生产批量大小和工厂设备、技术的实际水平以及其它有关条件，结合各种铸造方技的基本技术恃点，在保证零件技术要求的前提下，选择技术简便、品质稳定和成本低廉的铸造方法。铸造方法项目砂型铸造熔模铸造金属型铸造压力铸造低压铸造磁型铸造离心铸造壳型铸造陶瓷型铸造合金种类不限以碳钢、合金钢为主不限以有色合金为主以有色合金为主以黑色金属为主多用于黑色金属及铜合金以黑色金属为主以高熔点合金为主铸件大小不限<最大中、小铸件、铸钢件可到数吨中、小铸件中、小铸件最重数百kg数百kg最重达数吨中、小铸件<<壳芯大、中铸件最小壁厚/mm30.5～0.7最小0.25～0.4铝合金>2铸铁>4铸钢>5有色合金0.6～3.52～5最小0.72～3最小内孔0.7灰铸铁1其余4>1铸件精度IT14～IT16IT10～IT14IT12～IT16IT11～IT13IT10～IT6IT12～IT14——IT12～IT15IT11～IT14表面粗糙度Ra/μm粗糙2.5～3.212.5～6.36.3～0.80～3.2取决于铸型25～6.3取决于铸型2.5～3.22.5～3.2组织晶粒粗大晶粒粗大晶粒细小晶粒细小取决于铸型晶粒细小晶粒细小晶粒粗大晶粒粗大生产率中、低中中高中高高中低应用举例各类铸件刀