特种铸造技术概述
特 种 铸 造
二、金属型铸造
金属型铸造是指将液态 金属浇入金属铸型中获得铸 件的工艺。金属铸型有多种 形式，如垂直分型式、水平 分型式和复合型式等，其中 垂直分型式使用方便，应用 最广。
1，2—左右半型；3—底型；4，5，6—分块 金属砂芯；7，8—销孔金属砂芯
图6-23 铸造铝活塞的金属铸型
与砂型铸造相比，金属型铸造具有以下特点。
室；7—压射活塞；8—铸件
图6-24 卧式冷挤压铸机的工作过程示意图
与砂型铸造相比，压力铸造具有以下特点。
（1）铸件的表面质量和尺寸精度高，一般可以不经机械加工而直接 使用。
（2）铸件的强度和硬度较高。 （3）可以压铸形状复杂的薄壁铸件。 （4）压铸件中可嵌铸其他材料，如钢、铸铁、铜合金、钻石等，可 以节省贵重材料和机械加工工时。 （5）压力铸造的生产效率较高，但压铸设备成本高、生产周期长。 （6）压铸件容易产生气孔，不宜进行大余量的切削加工和热处理。
四、低压铸造
低压铸造是指液态金属在较低的压力（一般0.02～0.06 MPa）下， 自下而上地充填型腔并凝固而获得铸件的工艺。
1—铸型；2—密封盖；3—坩埚；4—金属液；5—升液管 图6-25 低压铸造的工艺过程
与砂型铸造相比，低压铸造具有以下特点。
（1）适应性强。由于浇注及凝固时的压力可以人为控制，所以适用 于金属型、砂型、树脂壳型、熔模壳型等铸型。
（1）实现了“一型多铸”。 （2）铸件的精度与表面粗糙度有所改善。 （3）铸件的力学性能高。 （4）金属型铸造的局限性。
三、压力铸造
压力铸造是指液态金属在高压作用下快速充填金属型腔，并在压力下 凝固成铸件的铸造工艺。压力铸造的两大特点是高压和高速充型。
（a）
（b）
（c）
特种铸造技术介绍PPT
（1）适用于生产形状复杂、精度要求高或难以切削加工成形的各种金属材料（尤其是碳钢及合金 钢）小型零件。如汽轮机、涡轮机的叶片或叶轮，汽车、拖拉机或机床用的各种小件。
2.压力铸造
█ 定义：是指将液态或半液态合金浇入压铸机的压室中，使之在高压和高速 下充填型腔，并在高压下成形结晶而获得铸件的一种铸造方法。常用压射压力 为5－70MPa，压射速度0.5－5m/s，充填时间很短，约0.01－02s。
6、适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。
3.低压铸造
█ 定义：是指液态金属在低的气体压力作用下从坩埚中自下而上地充填型腔 并凝固而获得铸件的一种铸造方法。常用压力为0.02~0.06MPa，介于重力和 压力铸造之间。
➢ 工艺过程：
3.低压铸造
3.低压铸造
特点和应用：
1、液态金属自下而上平稳的充填型腔， 型腔中的液流的方向与气体排出的方向一 致，避免了液态金属对型壁、型芯的冲刷 以及气体和氧化物，从而防止了铸件产生 气孔和非金属夹杂物；
3.应用范围
离心铸造是生产管套类铸件的主要方法，广泛应用于生产铸铁水管、缸套、轴套等。
各种铸造方法与砂型铸造加工精度对比：
结束
1.熔模铸造
◆◆ 熔模精密铸造：是指利用易熔材料制成模样，并在模样表面粘结一定厚度的耐火材料，然
后将模样熔化而使金属液充满型腔的一种铸造方法。（也称失蜡铸造）
熔 模 铸 造 工 艺 过 程
1.熔模铸造（1）熔模铸源自的工艺过程① 制作压型 压型根据铸件图制作，压型是压制蜡模的中间铸型。对高精度或大批量生产的铸件，常用机 械加工制成的钢或铝合金压型；对精度要求不高或生产批量不大的铸件常用低熔点合金（锡、铅、 铋）直接浇注的压型；对单件小批量的铸件可用石膏或塑料制作的压型。 ② 制作蜡模 将低熔点熔融态蜡料（常用50%的石蜡+50%的硬脂酸）压入压型中，冷凝后取出，得到单个蜡 模。将若干拉模粘到预制的蜡质浇口棒上，成为蜡模组。 ③ 制作壳型 将蜡模组浸入石英粉与水玻璃配成的浆料中，取出后在其表面撒上一层细石英砂，再浸入氯 化铵的溶液中硬化。如此由细到粗反复涂挂4-5次，指导表面结成5-10mm厚的硬壳后，放入8590℃的热水中，熔去蜡模而得到型腔与蜡模组一致的壳型。
第四章特种铸造介绍PPT课件
熔模铸造动画演示
熔模铸造过程示意图
2 制蜡模设备
压型是用来制造熔模的重要工艺装备。压型要求： 制出的熔模能达到要求的尺寸精度和表面粗糙度；
压蜡机
压 型
蜡 模
3 压制熔模
(1)常用的模料
低熔点模料：由石蜡和硬脂酸各50%配制而成。 优点：熔点低(50~60℃)，制备简单，流动性好； 缺点：其热稳定性差，强度低，焊接性和涂挂性差， 收缩率大。
第三章 特种铸造
特种铸造是指砂型铸造方法以外的铸造方法。 常见特种铸造主要有：
1 熔模铸造 2 金属型铸造 3 压力铸造 4 低压铸造 ５ 离心铸造 ６ 实型铸造
一 熔模铸造
1概述
采用蜡质材料制成模型，在模样上涂挂 若干层耐火涂料制成型壳，经硬化后再将模 样熔化，排出型外获得无分型面的铸型。铸 型经过低温烘烤和高温焙烧后进行液体金属 的浇注。
5 离心铸造的应用
离心铸造主要用来生产大批套、管类铸件，如 铸铁管、铜套、缸套、双金属钢背铜套等铸件的制 造。
最大重量达几公斤到十多吨，离心 铸件最大直径可达3米，最大长度8 米
六 实型铸造
1 概述
实型铸造又称“气化模造型”或“消失模铸 造”，采用聚苯乙烯发泡材料制得的模型（气化 模）代替木模造型，造型后不用起模直接将金属 液浇注到气化模上，使其气化并形成空腔来容纳 金属液，从而冷却凝固后获得铸件的方法。
涂料机械手
涂料机械手正在涂料制壳
自动化制壳过程
制备好的模壳
焙烧，浇注
5 熔模铸造的特点及适用范围
❖ 铸件尺寸公差可达IT11～IT13；表面粗糙度 Ra值为12.5～1.6μm。 ❖ 适合各种合金的铸件。尤其是熔点高、难切 削的高合金铸钢件的制造。 ❖ 可铸出形状较复杂、不能分型的铸件。 ❖ 工艺过程复杂、工序多，生产周期长 ❖ 铸件的重量一般不超过25kg。 ❖ 冷却速度慢，铸件晶粒粗大。 ❖ 某些原材料，如硅酸乙酯、刚玉粉等价格贵， 来源少
特种铸造技术概述
金 属 型 的冷 却 速 度 很快 ， 铸 件 的 便 面 在众 多的特种铸 造方法 之中 ， 熔 模 铸 其次 ， 械性能 。 再次 ， 铸件造 型不用砂 ， 大 大 的 改 善 了 工 人的 劳动 条 件 。 最后 ， 铸 件 尺 寸具 有
１ 传统铸造 技术 的优 缺点
铸 造 是 使 液 态 金 属 成 型的 一 种 工 业 技 术， 在 我 国传 统 铸 造 业 中 ， 最 常 用 的铸 造 技 术 是 砂 型铸 造 。 砂型铸造是将铸件 在砂 中
生成 ， 砂 型 铸 造 可 以生 产 出 钢 、 铁等 绝 大 多
铸造 。
制作 模 具 ， 又 因 为砂 的 质 地 很软 而 且 孔 多 ，
别的 。
方法 ； 其次， 型 芯 通 常 被 做 成 组 合 式 的 形
常见的特 种铸造 的方法主要 有 ： 熔 模 式 ， 以 便 于从 铸 型 中抽 出 。 金 属 模 铸 造 有 以 铸造 、 金属型铸造、 压 力铸 造 、 低 压 铸 造 与 下 优 点 ： 首先 ， 由于 铸 型 是 金 属 制 造 的 ， 有
造 型方 法 、 金 属 液充 形 式 和 在铸 型 的 属 铸 型 中 获 得 铸 件 的 工 艺 过 程 。 金 属 铸 型 数 常 见 金 属铸 件 。 砂 型铸 造 有 价 格 低廉 ， 材 材 料 、
料 容 易获 得 ， 制 造 铸 件 模 型 的 方 法 简 单 便 凝 固条 件 等 方 面 与普 通 砂 型 铸 造 有 显著 差 的特 点 首 先 是 铸 型广 泛 地 采 用 垂直 分型 的 捷等优 点 ， 而 且 无 论 生 产 单 件 铸 件 还 是 成 批 大 量 的 生产 ， 都 要 很 好 的适 应 。 自从铸 造 业兴起 以来 ， 砂 型铸 造 一 直 是 铸 造 生 产 中 的基 本 的 传 统 工艺 。 但是每个砂型磨具 只 废， 所 以 生 产 效率 比较 低 ， 需 要 不 断 的 重新
特种铸造
3、压力铸造
• 压力铸造使用的设备是压铸机，由动型、 定型以及压室等组成。可移动的压铸型部 分叫动型。安装在压铸机固定板上且固定 不动的压铸型部分叫定型，其中有浇注系 统与压室相通。压铸型用耐热的合金工具 钢制成，加工质量要求很高，需经严格的 热处理。 （铸造过程）
特点及应用范围
（1）压铸件尺寸精度高，表面质量好，一般不需机 加工即可直接使用。 （2）压力铸造在快速、高压在成型，可压铸出形状 复杂、轮廓清晰的薄壁精密铸件，铝合金铸件最 小壁可达0.5mm，最小壁孔径直径为0.7mm。 （3）铸件组织致密，力学性能好，其强度比沙型铸 件提高25%~40%。 （4）生产率高，劳动条件好。 （5）设备投资大，铸型制造费用高，周期长。
概念：
• 特种铸造是指与砂型铸造不同的其它铸造 方法。 • 常用的特种铸造方法有熔模铸造、金属型 铸造、压力铸造、离心铸造等。
1、熔模铸造
• 熔模铸造是用易熔材料制成模样，然后用 造型材料将其表面包覆，经过硬化后再将 模样熔去，从而制成无分型面的铸型壳， 最后经浇注而获得铸件的方法。 • 由于熔模广泛采用蜡质材料来制造，所以 熔模离心铸造是将液体金属浇入高速旋转的铸 型中，使其在离心力作用下凝固成形的铸 造方法。 • 铸造过程
特点及应用范围：
• （1）铸件在离心力作用下结晶，组织致密，无缩 孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，力学性能好。 • （2）铸造圆形中空铸件时，可省去型芯和浇注系 统，简化了工艺，节约了金属。 • （3）便于制造双金属铸件，如钢套镶铸铜衬。 • （4）离心铸造内表面粗糙，尺寸不易控制，需要 加大加工余量来保证铸件质量，且不适宜易偏析 的合金。
• 熔模铸造的工艺过程：
• 压型 注蜡 • 蜡模组 • 脱蜡、焙烧 • 完成
22第八章特种铸造
常见的压铸件
五、低压铸造 Low pressure Die Casting
低压铸造是采用较压力铸造低的压力（一般为0.020.06 Mpa），将金属液从铸型的底部压入，并在压 力下凝固获得铸件的方法。
低压铸造的特点及应用： 1、浇注及凝固时的压力容易调整、适应性强，可用于 各种铸型、各种合金及各种尺寸的铸件。 2、底注式浇注充型平稳，减少了金属液的飞溅和对铸 型的冲刷，可避免气孔缺陷。 3、铸件在压力下充型和凝固，其浇口能提供金属液来 补缩，因此铸件轮廓清晰，组织致密。 4、低压铸造的金属利用率高，约90%以上。 5、设备简单，劳动条件较好，易于机械化和自动化。
▪ 结构与工艺之间的关系，通常称为“结构工 艺性”。
一、合金铸造性能对铸件结构的要求
（一）铸件的壁厚
壁厚合理、壁厚均匀、符合凝固原则
（二）壁的连接
圆角连接、避免交叉、逐渐过渡
（三）避免变形、开裂
结构对称、加强筋合理、自由收缩
(1) 、铸件应有合理的壁厚
每一种铸造合金都有其适宜的铸件壁 厚范围，铸件壁厚过大或过 小都会对 铸件产生不良影响。若选定合金的适 宜壁厚不能满足零 件力学性能的要求， 则应改选高强度的材料或选择合理的 截面形状以及增设加强肋等措施。
一、熔模铸造 Investment Casting
定义：在易熔材 1．熔模（失蜡）铸造的工艺过程 料（如蜡料）制 成的模样上包覆 若干层耐火涂料， 待其干燥硬化后 熔出模样而制成 型壳，型壳经高 温培烧后即可浇 注的铸造方法。
特点 （1）可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件。
（2）铸件精度高，表面质量好。 （3）能够铸造各种合金铸件。
▪ ( 2) 铸件壁厚应力求均匀 所谓壁厚均匀，是指铸件的各部 分具有冷却速度相近的壁。铸件 的内壁厚度应略小于外壁厚度。
特种铸造技术在企业生产中的应用
特种铸造技术在企业生产中的应用特种铸造技术是一种高精度、高效率的铸造工艺，广泛应用于汽车、航空、航天、能源等领域。
在企业生产中，特种铸造技术具有重要的应用价值。
本文将从以下几个方面进行详细介绍。
一、特种铸造技术概述特种铸造技术是指在保证产品质量和性能的前提下，通过改进和优化传统的铸造工艺，采用先进的材料和设备，实现对复杂形状、高精度零部件的生产。
主要包括精密铸造、压力铸造、熔模铸造等。
二、特种铸造技术在汽车制造中的应用汽车制造是特种铸造技术应用最广泛的领域之一。
例如，在发动机制造中，采用熔模铸造工艺可以生产出复杂形状的涡轮叶片和涡轮壳体；在底盘制造中，采用压力铸造工艺可以生产出轮毂等零部件。
三、特种铸造技术在航空航天领域中的应用航空航天领域对零部件的质量和性能要求极高，特种铸造技术在这个领域中应用广泛。
例如，在发动机制造中，采用精密铸造工艺可以生产出高温合金叶片；在航空航天器结构中，采用压力铸造工艺可以生产出复杂形状的支撑结构。
四、特种铸造技术在能源领域中的应用能源领域对零部件的耐腐蚀性和高温性能要求极高，特种铸造技术在这个领域中应用也很广泛。
例如，在核电站建设中，采用熔模铸造工艺可以生产出复杂形状的反应堆芯部件；在风电机组制造中，采用压力铸造工艺可以生产出大型齿轮等零部件。
五、特种铸造技术在企业生产中的优势1. 生产效率高：特种铸造技术可以通过自动化设备实现批量化生产，提高生产效率。
2. 产品精度高：特种铸造技术可以通过先进的模具设计和制作、严格的质量控制等手段实现产品精度的提高。
3. 材料利用率高：特种铸造技术可以通过优化工艺流程、减少废品率等手段实现材料利用率的提高。
4. 产品质量稳定：特种铸造技术可以通过严格的质量控制、完善的检测手段等手段实现产品质量的稳定。
六、结语特种铸造技术在企业生产中具有重要的应用价值，可以提高生产效率、产品精度和材料利用率，保证产品质量和性能。
企业应该积极引进和应用这项技术，以提高自身竞争力。
特种铸造方法总结
特种铸造方法总结特种铸造方法是指在常规铸造工艺无法实现特殊铸件的生产要求时，采用各种高技术、高要求、特殊工艺和设备、材料，以及特殊措施，使铸件达到特殊要求的一种铸造方法。
目前，特种铸造方法已经广泛应用于各个领域，包括航空、航天、船舶、能源、化工、电子、交通、军事等许多行业。
本文将对目前常用的特种铸造方法进行总结。
一、精密铸造法精密铸造法是指精密铸造到准确尺寸和表面光洁度达到精密要求的铸造方法。
其特点是制造精度高、表面质量好、形状复杂、壁薄缺陷少。
常见的精密铸造法包括失重铸造、低压铸造、高压铸造、注射成型等。
其中，失重铸造通常用于生产小型、精密铸件，利用金属液的表面张力和重力相互平衡，保证铸件表面光洁度和准确度；低压铸造是在金属液受到压力的情况下进行的铸造方法，提高铸件的密实性和机械性能；高压铸造是增压铸造的改进版，在浇注过程中增加金属液的压力，从而获得更高的密实性和机械性能；注射成型是将金属液通过高压喷嘴喷射到模腔中，然后在模具中成型，适用于生产具有复杂形状的小型铸件。
二、定向凝固法定向凝固法是指在铸造过程中通过对结晶方向和晶粒排列方向的控制，使铸件具有均匀细小的晶粒和方向性，提高铸件的机械性能、抗疲劳性和耐热性能。
常见的定向凝固法包括单晶法、等温织构法和渐进凝固法。
其中，单晶法是将金属液在超过其熔点的温度下缓慢冷却，使晶粒在直线方向上从上到下生长，最终生长为单晶体。
等温织构法是在固态结构形成的同时，在特定的相角度内控制晶粒生长方向，形成纤维状或晶粒状的组织结构，提高材料的拉伸强度和疲劳寿命。
而渐进凝固法是通过让晶粒从一个晶粒到另一个晶粒逐渐转化，形成多晶组织结构，提高铸件的强度、韧性和耐热性能。
三、真空铸造法真空铸造法是在高真空条件下进行的铸造方法，可以消除气体对金属液的影响，从而得到高质量的铸件。
真空铸造法主要包括真空剥离铸造法、真空气压铸造法、真空压力浇注备料法等。
其中，真空剥离铸造法是在真空下加热金属材料，获得高度纯净的金属液，然后进行浇注，以确保铸件的高质量；真空气压铸造法则利用气体压力将金属液注入模腔中，使铸件获得更高的密实性和机械强度。
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特种铸造技术概述
1 传统铸造技术的优缺点
铸造是使液态金属成型的一种工业技术,在我国传统铸造业中,最常用的铸造技术是砂型铸造。
砂型铸造是将铸件在砂中生成,砂型铸造可以生产出钢、铁等绝大多数常见金属铸件。
砂型铸造有价格低廉,材料容易获得,制造铸件模型的方法简单便捷等优点,而且无论生产单件铸件还是成批大量的生产,都要很好的适应。
自从铸造业兴起以来,砂型铸造一直是铸造生产中的基本的传统工艺。
但是每个砂型磨具只能浇注一次,铸件成型后模具随即损坏报废,所以生产效率比较低,需要不断的重新制作模具,又因为砂的质地很软而且孔多,所欲成型的铸件精度比较低,而且表面光洁度比较差,粗糙。
而且对于航天、航空以及高端汽车工业的精密铸件难以加工。
所以为了提高铸件质量、降低加工成本,变中国制造为中国创造,迎合航空、航天以及高端汽车工业对于铸件的高端需求,铸造业需要新兴的铸造工艺,所以特种铸造的新兴铸造技术应运而生。
2 现代工业对铸造业的新需求
现代工业对于铸件的精密度要求越来越高,铸造业要应对的不仅仅是简单传统的铸件加工,而是要求铸件无论是尺寸上还是表面光洁度上都更加贴合成品零件,便以减少加工工序。
对铸件的品质要求在不断的提高,要求铸件力学性能高。
传统的砂型铸造大量使用砂,工人
工作条件和环境较差,影响了工人的身体健康,产生了一系列的职业健康病,不符合以人为本的劳动准则。
大机械化与自动化工业时代的到来也要求铸造业尽可能的使复杂的生产工艺简化,以便最大程度的提高生产效率,充分的利用的生产资料已经生产资源,减少能源的消耗,达到资源的优化配置,从而降低生产成本提高经济效益。
为了满足现代工业对于铸造业的需求,铸造工业在不断地更新技术工艺,根据不同材料的特性,人们创新出各种不同的铸造技术,即为特种铸造。
3 特种铸造方法
特种铸造是特殊的铸造技术,是相对传统的砂型铸造而言的。
特种铸造在造型材料、造型方法、金属液充形式和在铸型的凝固条件等方面与普通砂型铸造有显著差别的。
常见的特种铸造的方法主要有:熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造与压差铸造、挤压铸造、离心铸造以及连续铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造等。
在众多的特种铸造方法之中,熔模铸造和金属型铸造有着最悠久的历史。
现代工业史中,特种铸造真正出现在19世纪末、20世纪上半叶,实用和完善是在20世纪下半叶。
在20世纪80年代后特种铸造技术得到高速地发展。
随着世界经济逐渐步入一体化的体系,全球经济高速发展,现代工业并不能止步于传统工业技术,作为工业支柱的一维的铸造业也要投入技术更新换代的巨大浪潮之中,并在逐浪之中不断
地改进生产工艺,不断地推陈出新,不断地优化生产条件和生产模式,才能在全球经济一体化的大背景下快速准确地找到自己的位置,并且实现长远的发展。
囿于限制,本文着重介绍熔模铸造与金属模铸造两种铸造方法。
3.1 熔模铸造
熔模铸造又被称作为失蜡法,是发展于在古代失蜡铸造的基础之上的一种特种铸造技术。
其具体的操作方法是:使用易熔的材料制成铸造模型,然后用造型材料将模型包住,在经过冷凝硬化之后,再将模型加热、熔化、排出型外,从而获得无分型面的铸型,浇铸后获得铸件。
其工艺过程可以简述为:蜡模制造、结壳、脱蜡、焙烧、浇注。
由于易熔材料主要的成分是石蜡,因此,熔模铸造又被称作是失蜡法。
熔模铸造的最大的长处就是铸件有着很高的质量和尺寸精度和较好的表面光洁度。
制造成型的铸件基本不需要再次切割加工,可以直接用于机械部件之中,减少了其他的不必要的工序,可以大幅度的节省生产材料。
3.2 金属模铸造
金属模铸造是一种将液态金属浇入金属铸型中获得铸件的工艺过程。
金属铸型的特点首先是铸型广泛地采用垂直分型的方法;其次,型芯通常被做成组合式的形式,以便于从铸型中抽出。
金属模铸造有以下优点:首先,由于铸型是金属制造的,有不易变形,重复使用的特点,
所以铸型可以多次浇铸,从而提高了铸件的劳动生产率;其次,金属型的冷却速度很快,铸件的便面结晶十分细密,从未可以大幅度的提高机械性能。
再次,铸件造型不用砂,大大的改善了工人的劳动条件。
最后,铸件尺寸具有较高的精度,表面光洁度较高。
但是金属模铸造方法也有着几点不足之处,例如:金属型的模具制造过程比较复杂,成本较高,致使生产过程周期不足。
况且铸造工艺要求比较严格,金属模铸造容易出现浇不足、冷隔、裂纹、气孔等缺陷;铸件容易产生白孔。
4 结语
总而言之,在应对新兴工业的要求层面,特种铸造有着很大的优势,也发挥着越来越大的作用,在铸造业所占的比重不断增加。
这样,我国铸造业以及工业制造业才会向着机械化、自动化、清洁化、高效化的方向发展,我国制造业也会稳立于世界制造业的前端。
参考文献
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