铜合金铸件铸造技术 第2版 课件 情境1铜合金铸件铸造方法选择

情境一：铜合金铸件铸造方法选择

——常见铸造方法及其特点目录

特种铸造方法的产生

熔模铸造及其特点

石膏型铸造及其特点

离心铸造及其特点铜合金铸件铸造技术课程组特种铸造方法的产生

改变铸型材料

如金属型铸造、石膏型铸造、陶瓷型铸造等改变模样材料

如熔模铸造、消失模铸造等改变浇注方法

如压力铸造、低压铸造、差压铸造等改变充型方式

如压力铸造、真空吸铸改变凝固条件

如离心铸造、连续铸造、挤压铸造熔模铸造及其特点熔模铸造定义

用蜡基模料制作成可熔化的模样，在其表面包覆若干层耐火材料制成型壳，再将蜡基模样用热水或蒸汽熔化排出型壳，将型壳经高温焙烧后即可浇注而生产铸件的铸造方法。铜合金铸件铸造技术课程组熔模铸造生产工艺流程

熔模铸造生产工艺流程图

铜合金铸件铸造技术课程组熔模铸造生产过程示意图

铜合金铸件铸造技术课程组♥

精度高熔模铸件尺寸精度较高，一般可达CT4-7（砂型铸造为CT10~13，压铸为CT5~7）。♥

表面粗糙度低由于熔模的表面光洁度比较高，型内表面光洁度高。因此熔模铸件的表面粗糙度比一般铸造件的低，一般可达Ra0.63~1.25。♥

加工余量小熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，可减少机械加工量少。在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工，大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。♥

可生产高熔点、高硬度、难加工材料和结构复杂铸件熔模铸造可以生产各种铸造合金的复杂铸件，如航空发动机的叶片、叶轮，复杂的薄壁框架，雷达天线，带有很多散热薄片、柱、销轴的框体、齿套等。特别适合高温合金、高硬度难加工材料，以及一些难以锻造、焊接或切削加工的精密铸件，采用熔模铸造生产具有很好的技术经济性。熔模铸造工艺特点(1/2)铜合金铸件铸造技术课程组熔模铸造工艺特点(2/2)♥适合中小型、结构复杂的铸件生产铸件不宜太大、太长，一般限于25Kg以下。目前最大铸件的重量记录为80Kg。♥

可以铸造各种合金铸件熔模铸造可用来制造碳钢、合金钢、球墨铸铁、铜合金、铝合金、镁合金、钛合金、高温合金、贵重金属的铸件。特别是难以锻造、焊接或切削加工的零件采用熔模铸造法直接良好的技术经济性。♥工序多，周期长，原辅材料成本较高熔模铸造工艺步骤多，生产周期长，原辅材料费用比砂型铸造高，生产成本较高。需要完整的熔模铸造生产工艺设备以及工艺控制设备，初期投资相对较大。生产时在生产工艺过程中个别工位的生产环境比较差，例如采用氯化铵固化剂时的固化工序。♥

铸件冷却速度慢铸件晶粒粗大，除特殊产品，如定向结晶件、单晶叶片外，一般铸件的力学性能都有所降低，碳钢件表面还易脱碳。铜合金铸件铸造技术课程组石膏型铸造及其特点

定义：石膏型铸造利用石膏拌水后形成浆料，具有一定流动性，可以进行灌浆---干燥---硬化的原理实现造型过程，制备石膏铸型。石膏型铸造可分为熔模法石膏型铸造和起模法石膏型铸造两种方法。铜合金铸件铸造技术课程组石膏型铸造生产工艺流程

零件图↓铸件工艺图↓压型设计和制造↓压制、组装蜡模←模料制备↓配制石膏浆料→石膏灌注↓干燥、硬化↓脱蜡模、焙烧↓

合金熔炼→浇注↓清理↓热处理↓检验入库零件图↓铸件工艺图↓模型制作↓配制石膏浆料→灌注↓干燥、硬化↓拔模、焙烧↓合金熔炼→浇注↓清理↓热处理↓检验入库拔模法石膏型铸造工艺过程熔模法石膏型铸造工艺过程铜合金铸件铸造技术课程组石膏型铸造工艺特点♦

石膏浆料的流动性很好可在真空下灌注成型，其充型性优良。不像熔模精密铸造那样受涂挂工艺的限制，可灌注大型复杂铸件用型，可生产30g~1000Kg的铸件。♦复模性好能够很好地复制出复杂的铸件。由于石膏浆料的流动性能好，使得其充型性能优良，型腔表面光洁，制作出来的产品粗糙度等级能够达到Ra1.6，铸件精度等级可达到CT4~CT7。♦石膏型的热导率很低充型时合金液流动保持时间长，适宜生产薄壁复杂件。但铸型激冷作用较弱，当铸件壁厚差异大时，厚大处容易出现缩松、缩孔等缺陷。♦石膏型透气性极差铸件易形成气孔、浇不足等缺陷，应注意合理设置浇注及排气系统。♦耐火度较低故只适用于中低温合金的铸造，如铝合金、铜合金、锌合金、金、银等。♦原材料价格较低，设备简单只需要常见的α石膏及纯度较高、粒度较细的硅石粉料。生产条件要求较为简单，只需要必备砂箱、模样、台秤、搅拌工具、熔炼设备、以及后处理设备。相比于离心铸造和熔模铸造，初期投资少。-11-铜合金铸件铸造技术课程组离心铸造及其工艺特点定义

离心铸造是将液态金属浇注入高速旋转的铸型中，使液态金属在离心力的作用下充型和凝固成形的工艺方法。离心铸造可分为立式离心铸造和卧式离心铸造两种方法。-12-铜合金铸件铸造技术课程组离心铸造原理

离心铸管双金属套铜合金铸件铸造技术课程组确定毛坯尺寸设计制造铸型模具安装铸型模具铸型模具喷刷涂料铸型装配（包括浇口）调整转速、开车合金定量浇注冷却铸件脱模铸型清理离心铸造生产工艺流程

铜合金铸件铸造技术课程组离心铸造工艺特点（1/2）

♥适用于中空回转体铸件不使用砂芯即可铸出中空的回转体铸件，生产效率高、生产成本低。♥一般不需浇冒口，提高了金属液的利用率以离心球墨铸铁管为例，1t铸管仅消耗1040kg铁液时，即工艺出品率超过了96%（包括废品的损失在内）。♥金属液在离心力作业下凝固，组织细密较轻的渣、氧化物等夹杂在离心力作用下将浮出金属本体，留在内表面，能用机械加工方法除掉，从而能确保发动机缸套等铸件的高质量要求。♥可实现定向凝固

调整金属型的冷却速度，在确定的铸件壁厚范围内，能获得从外壁到铸件内壁定向凝固的组织。铜合金铸件铸造技术课程组♥可浇注不同金属的双金属铸件例如钢质背套内衬锡青铜的滑动轴承，外层强度高、内层耐磨性好，具有良好的使用性能和技术经济性。♥易出现偏析由于离心力的作用，容易使某些金属液在凝固过程中产生重力偏析。离心球墨铸铁管在浇注时，如碳当量过高就会造成石墨向内偏析。♥内外表面质量存在差异

依靠离心力形成的铸件内表面比较粗糙，往往不能直接应用。其外径尺寸精度与模具内腔尺寸有关，内径尺寸精度与转速、金属液浇注量等有关。♥适用于回转体铸件离心铸造主要用于大批量生产圆管、套筒类铸件，如铁管、铜套、缸套、双金属钢背铜套、耐热钢辊道、无缝钢管毛坯等，也可用于轮盘类铸件。离心铸造工艺特点（2/2）铜合金铸件铸造技术课程组ThankYou!

情境一：铜合金铸件铸造方法选择

——铜合金的铸造性能

铜合金铸件铸造技术课程组目录

铜合金的分类铜合金的牌号及其化学成分

铜合金相图在铸造上的应用

评价合金铸造性能的五个方面铸造锡青铜的铸造性能铸造铝青铜的铸造性能铸造铅青铜的铸造性能铸造黄铜的铸造性能铜合金铸件铸造技术课程组铜合金的分类

铜合金铸造铜合金变形铜合金铸造纯铜和高铜合金铸造青铜铸造黄铜铸造铜镍合金锡青铜铅青铜铝青铜铍青铜黄铜多元黄铜硅黄铜铅黄铜铝黄铜……铜合金铸件铸造技术课程组铜合金的牌号及其化学成分（GB/T1176－2013）铜合金铸件铸造技术课程组铜合金相图在铸造上的应用铜合金铸件铸造技术课程组铜合金相图在铸造上的应用铜合金铸件铸造技术课程组铜合金相图在铸造上的应用铜合金铸件铸造技术课程组铜合金相图在铸造上的应用铜合金铸件铸造技术课程组铜合金相图在铸造上的应用（1）查取金属元素及合金的熔点制定熔炼工艺时，首先要查看零件图右下角标题栏内合金的牌号，依据牌号查取化学成分。如ZCuSn3Zn8Pb6Ni1其名称为3－8－6－1锡青铜。其化学成分分别为Sn：2.0~4.0%，Zn：6.0~9.0%，Pb：4.0~7.0%，Ni：0.5~1.5%。查取Cu－Sn相图，可知Cu的熔点为1083℃，Sn熔点为231.8℃。查取Cu－Zn相图，可知Zn的熔点为419.5℃。查取Cu－Pb相图，可知Pb的熔点为327.5℃。查取Cu－Ni相图，可知Ni的熔点为1453℃。如果是二元合金，在相图中还可以查取相应成分的合金熔点。（2）了解结晶温度范围宽窄结晶温度范围是指液相线与固相线之间的温度差。结晶温度范围的宽窄，与合金的凝固方式有关，结晶温度范围宽，倾向于糊状凝固，有缩松倾向。结晶温度范围窄，倾向于逐层凝固，有缩孔倾向，需要设置冒口，对铸造工艺会产生影响。（3）铸件热处理的基本依据合金相图本身反应的就是温度、成分与组织的关系，通过相图可以初步确定合金的铸态组织、热处理加热的温度，组织转变规律。这对于制定铸件热处理工艺规范有一定的指导意义。铜合金铸件铸造技术课程组评价合金铸造性能的五个方面

1.流动性2.收缩性3.吸气性4.偏析性5.夹杂性铜合金铸件铸造技术课程组铸造锡青铜的铸造性能（1）结晶温度范围宽。锡青铜的结晶温度范围较宽（200℃以上），呈糊状凝固，枝晶结晶，具有较大的缩松倾向，铸态组织比较疏松。流动性较差，需要开设较大的浇口。（2）反偏析严重。反偏析是铸造锡青铜铸件常见的缺陷，铸件表面会出现白色颗粒状的富锡分泌物，俗称“冒锡汗”。防止反偏析的方法有放置冷铁，加强激冷，提高冷却速度。加入锌元素，减小结晶温度范围。加强精炼除气，减少含气量。（3）锡青铜熔炼工艺较简单。主要元素锡不易氧化和蒸发，在各类青铜中锡青铜的氧化倾向小。不用底注式的浇铸系统，不需要设置复杂的挡渣系统，一般采用雨淋式浇口，对于形状不复杂的中、小件可用简单的压边浇口。（4）收缩性较小。锡青铜的线收缩率约为1.2％～1.6％，是铜合金中最小的，所以铸造内应力小、冷裂倾向小，适于形状复杂铸件或艺术品铸造。（5）锡青铜中的杂质元素危害较大。锡青铜中的Al、Si、Mg会形成难熔氧化物，弥散分布，降低流动性，难以去除。铜合金铸件铸造技术课程组铸造铝青铜的铸造性能

（1）铝青铜结晶温度范围较小（30℃左右），属于层状凝固，组织致密，流动性好。（2）体收缩较大。体收缩达到了4.1%，容易出现集中缩孔。（3）容易形成Al2O3一次和二次夹杂物。熔炼时，金属液表面极易氧化形成Al2O3悬浮夹渣，需要精炼去除。浇注时，也容易形成二次夹渣，需要在浇注系统设计时，采取挡渣措施。（4）吸气性大。熔炼时，铝青铜的蒸气压比黄铜和锡青铜都低，吸气倾向大，熔炼时应多搅拌。铜合金铸件铸造技术课程组铸造铅青铜的铸造性能

（1）结晶温度范围宽，而且铅与液相比重差大，容易出现比重偏析。熔炼时应加强搅拌，或加入锡、锌等元素，减轻比重偏析倾向。浇注时宜采用低温快浇，快速凝固的方法。（2）铅容易氧化，产生粘性高的氧化夹杂，熔炼时应加强保护。铜合金铸件铸造技术课程组铸造黄铜的铸造性能

（1）铸造黄铜的结晶温度范围小（30℃左右），流动性好。（2）黄铜的收缩性较大，容易形成集中缩孔，适宜于金属型铸造和压力铸造，能获得致密组织。（3）加入硅，形成硅黄铜，其结晶温度范围进一步减小，流动性增加，缩松减少，组织致密。ThankYou!

情境一：铜合金铸件铸造方法选择

——铸造方法选择

小组工作：铜合金铸件铸造方法选择（2学时）铜合金铸件铸造技术课程组为什么有色合金常常采用特种铸造方法，而不是砂型铸造？思考一下铜合金铸件铸造技术课程组目录

♦工作任务♦工作要求

♦小组陈述

♦确定铸造方法（依据）

♦六个铸件铸造方法的选择情况统计铜合金铸件铸造技术课程组工作任务1.分组工作2.每组针对6种铜合金铸件，确定其铸造方法3.可以是多种方法4.拟定每一铸件的铸造工艺流程铜合金铸件铸造技术课程组工作要求1.时间：50分钟2.小组工作，分工协作3.每个小组完成6种铸件的铸造方法选择4.小组陈述：可行性说明5.论据充分，包容不同意见铜合金铸件铸造技术课程组图1-1铜合金叶轮模型图铸件1叶轮铸件材质：ZCuSn10Zn2结构描述：中心对称环状铸件精度要求：CT8表面粗糙度:Ra3.2生产批量：5000件/年铜合金铸件铸造技术课程组铸件2吊锤铸件材质：ZCuZn38结构描述：非等截面回转体台阶状铸件精度要求：CT8表面粗糙度：3.2~12.5生产批量：5万件/年铜合金铸件铸造技术课程组铸件3法兰铸件材质：ZCuSn6Zn6Pb3结构描述：中心对称环状、有台阶铸件精度要求：CT8表面粗糙度:Ra3.2生