特种铸造教学讲义

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1、第五节 特种铸造特种铸造是指与砂型铸造不同的其它铸造方法。可列入特种铸造的方法有近二十种，常用的有金属型铸造、压力铸造、低压铸造、熔模铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造等。特种铸造在提高铸件精度和表面质量、提高生产率、改善劳动条件等方面具有独特的优点。 一、 金属型铸造 【金属型铸造】是指在重力的作用下将液态金属浇入金属型中获得铸件的方法。金属型可连续使用几千次至数万次，所以也称“永久型”。 1金属型的材料与结构 金属型常采用铸铁或铸钢制造，按分型面不同，金属型有整体式、垂直分型式、水平分型式等。下图为垂直分型式金属型的结构。由底座、定型、动型等部分组成，浇注系统在垂直的分型面上，为改善金

2、属型的通气性，在分型面处开有 0.2mm0.4mm深的通气槽。移动动型、合上铸型后进行浇注，铸件凝固后移开动型取出铸件。 垂直分型式金属型2金属型铸造工艺要点 由于金属型的导热快、无退让性、无透气性，使铸件易出现冷隔与浇不到、裂纹、气孔等缺陷。因此金属型铸造必须采取一定的工艺措施：浇注前应将铸型预热，并在内腔喷刷一层厚 0.3mm0.4mm的涂料，以防出现冷隔与浇不到缺陷，并延长金属型的寿命；铸件凝固后应及时开型、取出铸件，以防铸件开裂或取出铸件困难。 3金属型铸造的特点及应用范围 金属型使用寿命长，可“一型多铸”，提高生产率；铸件的晶粒细小、组织致密，力学性能比砂型铸件高约；铸件的尺寸精度高

3、、表面质量好；铸造车间无粉尘和有害气体的污染，劳动条件改善。金属型铸造的不足之处是金属型制造周期长、成本高、工艺要求高，且不能生产形状复杂的薄壁铸件，否则易出现浇不足和冷隔等缺陷；受铸型材料的限制，浇注高熔点的铸钢件和铸铁件时，金属型的寿命低。 目前金属型铸造主要用于大批量生产形状简单的铝、铜、镁等非铁金属及合金铸件。如铝合金活塞、油泵壳体，铜合金轴瓦、轴套等。 二、 压力铸造 【压力铸造】是指熔融金属在高压下快速压入铸型中，并在压力下凝固的铸造方法，简称“压铸”。常用的压射比压为 5150MPa，充型速度为0.550m/s，充型时间为0.010.2s。 、压力铸造工艺过程 压铸工艺是在专门的

4、压铸机上完成的，压铸机的主要类型有冷压室压铸机和热压室压铸机两类。下图为卧式冷室压铸机工艺过程示意图。冷室压铸机的熔化炉与压室分开，压室和压射冲头不浸于熔融金属中，浇注时将定量的熔融金属浇到压室中，然后进行压射。压铸机主要由合型机构、压射机构和顶出机构组成，压铸机的规格通常以合型力的大小来表示的。 卧式冷室式压铸机注入金属 压铸 抽芯 顶出铸件卧式冷室式压铸机工作原理图、压力铸造的特点及适用范围 压力铸造具有如下特点：生产率高，便于实现自动化；铸件的精度高、表面质量好；组织细密、性能好；能铸出形状复杂的薄壁铸件。但压力铸造设备投资大，压铸型制造周期长、成本高；受压型材料熔点的限制，目前不能用于

5、高熔点铸铁和铸钢件的生产；由于浇注速度大，常有气孔残留于铸件内，因此铸件不宜热处理，以防气体受热膨胀，导致铸件变形破裂。 目前压力铸造主要用于大批量生产铝、锌、铜、镁等非铁金属与合金件。如汽车、仪表、计算机、航空、摩托车、日用品等行业各类中小型薄壁铸件，如发动机气缸体、气缸盖、仪表壳体、电动转子、照相机壳体、各类工艺品、装饰品等。常见压铸件 三、熔模铸造 【熔模铸造】是用易熔材料制成模样，在模样上涂挂若干层耐火涂料，待硬化后熔出模样形成无分型面的型壳，经高温焙烧后即可浇注获得铸件的方法。由于易熔材料通常采用蜡料，故这种方法又称为“失蜡铸造”。 、 熔模铸造的工艺过程熔模铸造的主要工艺过程如图所

6、示。 （1）蜡模制造首先根据铸件的形状和尺寸，用钢、铜或铝合金制造压型；然后把熔化成糊状的蜡质材料（常用50%石蜡+50%硬脂酸）压入压型中，待冷却凝固后取出，修去分型面上的毛刺后得到单个的蜡模；为能一次铸出多个铸件，可将多个蜡模粘合在一个蜡制的浇注系统上，构成蜡模组。 （2）型壳制造 在蜡模组上涂挂耐火涂料层以制成具有一定强度的耐火型壳。首先将蜡模浸入涂料中（石英粉+水玻璃、硅酸乙酯等）；取出后撒上石英粉（砂）；再浸入氯化铵的溶液中进行硬化。重复上述过程46次，制成510mm厚的耐火型壳。待型壳干燥后，置于9095的热水中浸泡，熔出蜡料即得到一个中空的型壳。 （3）焙烧、浇注 将型壳在850

7、950的炉内进行焙烧，去除残留的蜡料和水份，并提高型壳的强度；将焙烧后的型壳趁热置于砂箱中，并在其周围填充砂子或铁丸固定之，即可进行浇注。 熔模铸造的主要工艺过程如图所示。 熔模铸造工艺示意图、 熔模铸造的特点及应用 熔模铸造是一种精密铸造工艺，铸件的尺寸精度高、表面质量好；适应性强，能生产出形状特别复杂的铸件，适合于高熔点和难切削合金，生产批量不受限制。但熔模铸造的工艺复杂、生产周期长、成本高，不适宜大件铸造。熔模铸造适合于形状复杂、精密的中小型铸件（质量一般不超过 25kg）；可生产高熔点、难切削的合金铸件。如用于形状复杂的涡轮发电机、增压器、汽轮机的叶片和叶轮，复杂刀具等，可生产各种不锈

8、钢、耐热钢、磁钢等的精密铸件。 四、离心铸造 【离心铸造】是指将金属浇入绕水平、倾斜或立轴旋转的铸型，在离心力的作用下凝固成铸件的铸造方法。 离心铸造多用于简单的圆筒体，铸造时不用型芯便可形成内孔。1离心铸造方法 离心铸造机按旋转轴的方位不同，可分为立式、卧式和倾斜式三种类型。下图为立式和卧式离心铸造法。立式机适宜铸造直径大于高度的圆环类铸件，卧式机适宜铸造长度大于直径的套类和管类铸件。卧式离心铸造机 离心铸造方法2离心铸造的特点及应用 离心铸造可省去浇注系统和型芯，比砂型铸造省工省料，生产率高，成本低；铸件在离心力的作用下结晶，组织致密，基本上无缩孔、气孔等缺陷，力学性能好；便于双金属铸件的

9、铸造。但铸件的内孔尺寸误差大、表面粗糙；铸件的比重偏析大，金属中的熔渣等密度小的夹杂物易集中在内表面。 离心铸造广泛用于大口径铸铁管、缸套、双金属轴承、活塞环、特殊钢无缝管坯等的生产。 五、陶瓷型铸造 【陶瓷型铸造】是指用陶瓷质耐火材料制成铸型而获得铸件的方法。是在砂型铸造和熔模铸造的基础上发展起来的一种精密铸造新工艺。 1陶瓷型铸造的工艺过程 为节省价高的陶瓷材料，先用砂套模样、普通水玻璃砂制成一个型腔稍大于铸件的砂套；然后用铸件模样、陶瓷材料（如锆英粉、刚玉、铝钒土 +硅酸乙脂水解液），经灌桨、结胶、焙烧等工艺制成陶瓷铸型。工艺过程如图所示： （a）模样 （b）砂套造型 （c）灌桨 （d）

10、喷烧 （e）合型 （f)铸件 陶瓷型铸造工艺过程2陶瓷型铸造特点及应用 陶瓷型的材料与熔模铸造的壳型相似，故铸件的精度和表面质量与熔模铸造相当；可适合于高熔点、难加工材料的铸造；而且与熔模铸造相比，铸件大小基本不受限制，工艺简单、投资少、生产周期短。但陶瓷型铸造原材料价格贵，因有灌桨工序，不适宜于铸造大批量、形状复杂的铸件，且生产工艺过程难以实现自动化和机械化。 陶瓷型铸造适宜于制造小批量、较大尺寸的精密铸件，较多用于各种模具的生产（如金属型、压铸模、塑料模、锻模等），还用于生产喷嘴、压缩机转子、阀体、齿轮、钻探用钻头、开凿隧道用刀具等。 六、实型铸造 【实型铸造】又称消失模铸造或气化模铸造。

11、英文名为 Expendable Pattern Casting或缩写EPC。其原理是用泡沫塑料代替木模和金属模样，造型后不取出模样，当浇入高温金属液时泡沫塑料模样气化消失，金属液填充模样的位置，冷却凝固后获得铸件的方法。下图为实型铸造工艺过程示意图。 实型铸造时不用起模、不用型芯、不合型，大大减化了造型工艺，并减少了由制芯、取模、合型引起的铸造缺陷及废品；由于采用了干砂造型，使砂处理系统大大简化，极易实现落砂，改善劳动条件；由于不分型，铸件无飞翅毛刺，使清理打磨工作量减少 50%以上。但实型铸造气化模造成空气污染；泡沫塑料模具设计生产周期长，成本高，因而要求产品有相当的批量后才有经济效益；生产大尺寸的铸件时，由于模样易变形，须采取适当的防变形措施。 实型铸造适用于各类合金（钢、铁、铜、铝等合金），适合于结构复杂（铸件的形状可相当复杂）、难以起模或活块和外芯较多的铸件，如模具、气缸头、管件、曲轴、叶轮、壳体、艺术品、床身、机座等。 实型铸造过程示意图