金属工艺学 课件7 特种铸造

特种铸造（一）砂型铸造有很多优点，同时也存在很多缺陷，如尺寸精度、表面粗糙度低，生产过程复杂，做一个零件就要造一次型。引言特种铸造特种铸造在我国发展特别迅速，方法也日益繁多，在铸造生产中占有相当重要的地位。压铸机主体及周边设备特种铸造熔模铸造压力铸造挤压铸造离心铸造低压铸造陶瓷型铸造金属型铸造消失模铸造半固态铸造……每种铸造方法都有各自的优势，但都不是万能工艺特种铸造在重力作用下，让金属液充填金属铸型而获得铸件的一种铸造方法。1.金属型铸造(永久型铸造)主要用于铝合金、锌合金、镁合金、铜合金特种铸造加入金属型动画1.金属型铸造(永久型铸造)特种铸造金属铸型导热速度快、无退让性、无透气性，易产生浇不足、冷隔、裂纹等缺陷。（1）喷刷涂料隔绝液态金属与金属型型腔的直接接触。避免高温液体金属直接冲刷金属铸型型腔表面。

减缓铸件的冷却速度，防止铸件产生裂纹、浇不足、冷隔等缺陷。1.金属型铸造(永久型铸造)特种铸造（3）控制出型时间：10～60S（2）金属铸型应保持合适的工作温度铸铁件250～350℃，有色金属件100～250℃。金属铸型导热速度快、无退让性、无透气性，易产生浇不足、冷隔、裂纹等缺陷。一型多铸，生产效率高。组织致密，晶粒细小。降低了充型能力。

铸件精度高，IT6～IT9，Ra12.5～6.3。

铸型制造周期长、成本高。铸造工艺特点及应用无透气性，必须导出型腔中的气体。无退让性，不适用热裂倾向大的合金。形状不太复杂、壁厚比较均匀、尺寸较精确的中小型铸件成批生产中应用广泛。2.压力铸造(压铸)特种铸造压铸分为热压式和冷压式。热室式压铸机将熔融金属在高压(30～70MPa)下，快速(0.1～0.2s)压入金属型中，并在压力下凝固，以获得铸件的方法。冷室立式压铸机（垂直侧压式）冷室卧式压铸机生产率极高铸件的精度高，表面粗糙度低压力铸造的特点及应用是生产率最高的一种方法。铸型寿命长，压铸铝合金寿命可达几十万次，甚至上百万次。IT11～IT13，Ra值3.2～0.8。产品互换性好。材料利用率约为60%～80%。压铸件表面组织致密，强度和硬度高制造形状复杂、薄壁深腔零件压力铸造的特点及应用压铸件抗拉强度比砂型铸件提高25％～30％，延伸率有所下降。铝合金最小壁厚0.5mm,最小孔直径0.7mm，螺纹最小螺距为0.75mm。压铸机费用高工艺准备时间长，不适宜小批量生产。压力铸造的特点及应用

压铸件内部存有气孔、缩孔和缩松等缺陷。

压铸不适用于钢、铸铁等高熔点合金的铸造。(1)铸件壁厚均匀（3～4mm）最大壁厚应小于6～8mm。(2)不能进行热处理或在高温下工作。(3)塑性、韧性差，不适于制造承受冲击件。(4)尽量避免机械加工，以防内部孔洞外露。真空压铸、加氧压铸等新工艺，它们可减少铸件中的气孔、缩孔、缩松等缺陷谢谢观看我们下次再会特种铸造（二）在0.02～0.07MPa压力作用下，将金属液注入型腔，并在压力下凝固以获得铸件的方法。3.低压铸造特种铸造

压力和速度便于调节。充型平稳，对铸型的冲刷力小，气体较易排除。

便于实现顺序凝固，以防止缩孔和缩松。表面质量高于金属型(IT12～14,Ra12.5～3.2)。可生产出壁厚为1.5～2mm薄壁铸件。

不用冒口，金属的利用率可提高到90%～98%。设备费用远较压铸低。低压铸造的特点及适用范围主要用于铝合金铸件的大批量生产如轮毂、汽缸体、缸盖、活塞、曲轴箱、曲轴等铸件的生产。合金液在较高的压力作用下充型、凝固并产生少量塑性变形，从而获得优良产品的方法。4.挤压铸造(液态金属模锻)主要用于铝合金、锌合金、镁合金、铜合金特种铸造直接式间接式浇口零件合金液在较高的压力作用下充型、凝固并产生少量塑性变形，从而获得优良产品的方法。4.挤压铸造(液态金属模锻)主要用于铝合金、锌合金、镁合金、铜合金特种铸造直接式间接式品质优良生产效率高挤压铸造的特点挤压铸造工艺生产过程简单，操作容易，生产周期短，成品率高达90%以上。无气孔、疏松、缩孔等缺陷；内部组织紧密、均匀、晶粒细小；力学性能可以和锻件相媲美；表面粗糙度低、尺寸精度高；能生产出形状复杂的零件。材料消耗少，节能显著间接挤压铸造浇口短，截面积大挤压铸造的特点减少了气体带入量，所以间接挤压铸件通常也能进行固溶热处理。补缩能力强，避免了缩孔、缩松的产生。没有浇、冒口系统，可节省大约10%以上的合金液，机械加工量少。

金属液是在液态下充型模具结构简单，制造容易挤压铸造的特点及适用范围可用普通液压机进行。塑性变形量少，塑性变形温度高，所需的力仅为热模锻的1/5-1/8。工艺适应性广铸造合金、锻造合金以及半固态金属均可进行挤压铸造。对壁厚较大、性能要求较高、有耐渗漏要求的零件挤压铸造是最理想的方法。谢谢观看我们下次再会特种铸造（三）将液体金属浇入高速旋转的铸型中，金属在离心力作用下填充铸型和结晶，主要使用金属型或者砂型。4.离心铸造特种铸造生产高度不高的环形零件生产较长的管类、套类零件卧式立式离心铸造特点及应用

结晶从外向内呈方向性，铸件结晶细密，无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，力学性能好。

铸造圆形内腔的铸件时，可省去型芯和浇注系统。

便于铸造“双金属”铸件，如钢套镶铜轴承等，其结合面牢固，耐磨，节约许多贵重金属材料。

铸出的内孔不准确，内表面质量比较差，可采用加大内孔加工余量的方法来解决。离心铸造广泛用于制造铸铁管、缸套及滑动轴承等铸件适用于有色金属和黑色金属也可采用熔模型壳离心浇铸刀具、齿轮等成形铸件离心铸造特点及应用熔模铸造(失蜡铸造)用易熔材料制成模型，然后用造型材料将其包住，经过硬化，再将模型熔失，从而获得无分型面的铸型。特种铸造(a)母模(b)压型(c)熔蜡(d)铸造蜡模(e)单个蜡模(f)组合蜡模(g)结壳、

熔失蜡模(h)造型、浇注制造易熔合金压型制造蜡模的铸型将蜡模组浸挂涂料(水玻璃和石英粉)撒石英砂放入硬化剂(通常为氯化铵溶液)中生成硅酸溶胶铸型在850～950℃焙烧。5－10mm硬壳铸造模具下半型示例1母模2造型用砂3底板4芯子5型框熔模铸造特点及应用熔模铸造是少切削、无切削加工工艺的重要方法，主要用于制造汽轮机、燃气轮机、涡轮发动机叶片和叶轮。铸件精度较高、表面粗糙度低能够铸造各种合金铸件生产批量不受限制精度IT11～IT14，Ra12.5～1.6μm。可浇铸形状复杂件。尤其适用于高熔点合金及难切削加工合金的铸造，如耐热合金、磁钢等。工序繁杂，生产周期长(4～5天)，铸件不能太大和太长。熔模铸造件一般不超过25kg。谢谢观看我们下次再会特种铸造（四）6.陶瓷型铸造特种铸造陶瓷浆由耐火材料(如刚玉粉等)、粘结剂(硅酸乙酯水解液)、催化剂(如Ca(OH)2)、透气剂(双氧水)等组成。灌浆5～15分钟后加热到350～550℃，焙烧2～5小时铸型是陶瓷材料模型砂套造型灌浆喷烧合箱铸件陶瓷型铸造特点及应用

高温变形小，尺寸精度和表面质量与熔模铸造相近。

陶瓷材料耐高温，故也可浇注高熔点合金。

陶瓷型铸件的大小几乎不受限制，从几公斤到数吨。

投资少、生产周期短，在一般铸造车间较易实现。

不适于批量大、重量轻或形状复杂铸件。主要用于生产厚大的精密铸件也用于生产中型铸钢件用于铸造冲模、锻模、玻璃器皿模、压铸模等7.消失模铸造(实型铸造、无型腔铸造、气化模铸造)特种铸造采用泡沫塑料模样代替普通模样紧实造型，不取出模样，直接浇入金属液。(a)组装后的泡沫塑料模样 (b)紧实好的待浇铸型(c)浇注充型过程 (d)去除浇冒口后的铸件消失模铸造特点铸件尺寸精度高，表面粗糙度值低。

增大了铸件结构设计的自由度。

简化了铸件生产工序，提高生产率。尺寸精度可达IT5～IT6级，Ra6.3～12.5μm。不用起模、分型，没有起模斜度和活块，取消了砂芯。消失模铸造不用粘结剂，干砂造型，旧砂可以回用。冲压模用泡沫发动机缸体用泡沫

1971年，D.B.Spencer研究Sn-Pb合金高温力学性能时发现：8.半固态铸造在固、液两相区开始旋转合金液，固相质量分数41%时，最大剪应力200KPa。特种铸造在液相线以上开始旋转合金，固相质量分数41%时，最大剪应力0.2KPa。当金属凝固时，对其进行强烈搅拌，并在一定的冷却速率下制得半固态金属浆料，然后将其压铸成毛坯或铸件。8.半固态铸造特种铸造半固态铸造只适合于在一定温度范围内结晶的合金。流变铸造(Rheo-casting)触变铸造(Thixoforming)半固态金属加工的主要工艺过程半固