什么是特种铸造
3 特种铸造
表2-9 浇注过程各阶段参数的变化
加压过程的各个阶段
参 数 O－A 升液阶段 A－B 充型阶段 B－C 增压阶段 C－D 保压阶段 D－E 卸压阶段
时间τ /s 压力p/MPa
速度v /MPa/s
τ
1
τ
2
τ
3
τ
4
τ 0
5
p1=H1ρ μ
p2=H2ρ μ
p3（根据工艺）
p4（根据工艺）
－
v1
p1
表2-10 低压铸造应用范围举例
应用的合金 应用的铸型 应用的产品 铝合金、铜合金、铸铁、球铁、铸钢 砂型、金属型、壳型、石膏型、石墨型 汽车、拖拉机、船舶、摩托车、汽油机、机车车辆、医疗机械、仪表等
应用的零件 举例
铝合金铸件：消毒缸、曲轴箱壳、气缸盖、活塞、飞轮、轮毂、座架、气缸体、叶轮等 铜合金铸件：螺旋浆、轴瓦、铜套、铜泵体等 铸铁件：柴油机缸套、球铁曲轴等 铸钢件：曲拐
2、工艺措施
表面喷刷涂料。 预热。预热温度200-350C。 及时开型。
3.特点
（1）优点： 可“一型多铸”，便于实现机械化和自动化生产， 可大大提高生产率； 铸件精度(IT16~12，CT6)和表面质量 (Ra12.5~6.3mm),比砂型铸造显著提高； 冷却速度快，铸件晶粒较细，力学性能提高。 劳动条件显著改善。 （2）缺点： 成本高，周期长； 易出现浇不足、冷隔、裂纹等缺陷； 铸件的形状、尺寸有一定的限制。尺寸限制在 300mm，重量8kg以下。
2 特点
（1）优点 1. 补缩条件好，铸件组织致密，力学性能好； 2. 可省去型芯浇注冒口。 （2）缺点 1. 对铸件形状有特殊要求； 2. 易形成密度偏析； 3. 铸件内孔表面较粗糙，聚有熔渣，其尺寸不易 正确控制； 4. 不适于小批量。
铸造工程-特种铸造
7.1 特种铸造的特点 7.2 熔模精密铸造 7.3 消失模铸造 7.4 金属型铸造 7.5 压力铸造 7.6 低压铸造 7.7 其他特种铸造方法
第7章 特种铸造
除了砂型铸造以外的所有铸造方法统称为特种铸造(Speci al Casting Process)方法。常用的特种铸造方法有熔模精 密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模 铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、 真空吸铸、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、半固态 铸造、壳型铸造、石墨型铸造、电渣熔铸等。特种铸 造方法已得到日益广泛的应用，其中有些方法，如近 终成形铸造（Net Shape Casting），近年来发展的速度 极快。
高岭石在加热过程中有一系列物理化学变化：脱水、分 解、化合、重结晶、晶体长大等过程，最后生成莫来 石相。这一系列物理化学反应使高岭石体积发生收缩 ，一般在2%~8%之间波动。因为高岭石生料所制型壳 在焙烧和浇注过程中会发生以上物理和化学反应，使 型壳体积不断发生变化，造成型壳开裂，强度大幅度 下降，无法生产出高精度的铸件来，因此，一般不使 用它作为型壳。
4）锆砂
锆砂又称硅酸锆，是天然存在的矿物材料，其分子式为Z rO2·SiO2或ZrSiO4。主要是酸性火成岩风化后，其母岩 中锆英石随石英、铝矾土、独居石、钛铁矿、金红石 、石榴石等冲至河床或海岸上形成的沉积矿床。由于 锆砂是一种未经深度加工的天然矿产材料，所以其化 学成分和纯度首先取决于矿源和选矿处理。
（3）高岭石类熟料
高岭石类熟料是将高岭石生料经高温煅烧，完成上述物 理化学反应，再经破碎而成的。其主要相组织为莫来 石和玻璃相或有少量的方石英。相组织与原材料中的A l2O3含量、锻烧工艺等有关。
高岭石熟料是一种性能良好、适用于熔模铸造型壳背层 的耐火材料，在国内外应用广泛。高岭石熟料耐火度 不小于1750℃，呈弱酸性，密度2.4~2.6g/cm3，热膨胀 系数5×10-6℃-1。
第四节特种铸造介绍
消失模铸造应用： 特别适合于形状复杂铸件的生产，适用范 围广，不但适合于生产各类合金 （包括灰铸铁、球墨铸
铁以及除低碳钢以外的铸钢，还包括铝、镁、铜合
金），而且不受铸件结构、尺寸、重量和批量限制。
三、金属型铸造 将液态金属浇入用金属制成的铸型，冷凝后获得 铸件的方法。
1、金属铸型构造 1）铸型材料：多数用铸铁；要求较高用碳钢或低合金钢。 2）型芯材料：形状简单件或有色金属件用金属型芯；薄壁复 杂件或铸铁、铸钢件用砂芯。 3）铸型的种类：按分型面的方位分为垂直分型式、 水平分型 式和整体式、复合分型式。 4）合箱、开箱方式：自动或半自动的连杆机构。
图4.18 圆筒件的离心铸造
2、特点及应用
特点：
（1）工艺过程简单；铸造圆筒形铸件时，可节省型芯和浇注系 统，省工省料，降低成本； （2）铸件组织致密，极少有缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷， 铸件力学性能高。 （3）合金充型能力得到了提高，可以浇注流动性较差的合金铸 件和薄壁铸件，如涡轮、叶轮等； （4）便于制造双金属件，如轧辊、钢套、镶铜衬、滑动轴承等。 （5）缺点：铸件内表面质量差，内孔尺寸不易控制。
3、金属型铸造的特点和适用范围 特点： 1）铸型能反复使用，可一型多铸； 2）冷却快，组织致密,机械性能高 ； 3）尺寸精度和表面质量高； 4）生产率高，劳动条件好 。 5）铸型制造成本高，周期长； 6）透气性差，无退让性，铸件易产生浇不足、冷隔、 裂纹等缺陷； 7）铸造合金的熔点不能太高，质量不能太大。 应用： 主要用于有色合金铸件的大批量生产。 如：铝活塞、气缸盖、油泵壳体、铜瓦等。
（3）起模与喷烧：灌浆约十几分钟后，在浆料尚有 一定弹性时起出模型，然后用明火喷烧整个型腔以加 速固化。
（4）焙烧与合箱：浇注前陶瓷型要加热到350～ 550℃焙烧几个小时，去除残留在陶瓷型中的乙醇及 水分，并进一步提高铸型强度。
特种铸造 铸造方法
特种铸造铸造方法特种铸造是指在金属浇注过程中利用特殊工艺形成的表面凹凸、结构复杂的铸件，具有耐磨、耐腐蚀、耐冲击等优良性能。
一般情况下，特种铸造的材料有铸铁、铜、铝、钢等，常用的铸造方法包括压铸、强力铸造、低压铸造、柔性铸造、涡轮铸造、砂型铸造和精密铸造等。
一、压力铸造压力铸造是一种常用的特殊铸造方法，它主要利用压力将浇注液压入模具内，形成所需图案或形状的铸件。
常用的压力铸造方式有液压铸造、气动铸造和拉铸造。
此外，还可以通过改变模具中的浇注液压入的温度和压力，从而改变铸件的形状。
1、液压铸造液压铸造是利用液压系统，将浇注液压入模具的特种铸造方法。
该方法可以生产出尺寸精确、表面光洁的铸件，同时还能够生产出复杂的形状、结构和多孔铸件。
2、气动铸造气动铸造是利用气动控制系统，将浇注液压入模具的特种铸造方法。
该方法可以生产出尺寸精确、表面光洁的铸件，也可以生产出复杂的形状。
3、拉铸造拉铸造是利用拉力，将浇注液压入模具的特种铸造方法。
该方法可以生产出尺寸精确、表面光洁的铸件，同时还可以生产出复杂的形状、结构和多孔铸件。
二、强力铸造强力铸造是一种常用的特种铸造方法，它利用液压系统将浇注液以高速的速度压入模具，形成所需图案或形状的铸件。
强力铸造可以生产出尺寸精确、表面光洁的铸件，同时还能够生产出复杂的形状、结构和多孔铸件。
三、低压铸造低压铸造是一种常用的特种铸造方法，它利用液压系统将浇注液以低速的速度压入模具，形成所需图案或形状的铸件。
低压铸造可以生产出尺寸精确、表面光洁的铸件，同时还可以生产出复杂的形状、结构和多孔铸件。
四、柔性铸造柔性铸造是一种常用的特种铸造方法，它利用液压系统将浇注液以微小的压力和速度压入模具，形成所需图案或形状的铸件。
柔性铸造可以生产出尺寸精确、表面光洁的铸件，同时还可以生产出复杂的形状、结构和多孔铸件。
五、涡轮铸造涡轮铸造是一种常用的特种铸造方法，它利用涡轮驱动系统将浇注液以高速的速度压入模具，形成所需图案或形状的铸件。
特种铸造
或暗灰色粗晶粒，则球化不良或未球化。随白口宽度
增大σb上升，δ下降。浇温越高三角试块内陷越大。
观察金相组织及并测试力学性能验证。
• 思考题： • • • • • 1. 铸造的实质是什么，具有哪些优缺点，适 用范围如何? 2. 合金铸造性能的衡量指标和易生铸造缺陷? 3. 如何划分和改变铸件的凝固方式? 4．简述砂型铸造的基本工艺过程。 5. 什么是特种铸造，与砂型铸造相比有何特 点？
• • • • • • 带有抽气箱的模具上有透气孔直接与抽气室相连； 用0.10～0.20mm EVA 塑料薄膜在烘膜器加热软化； 模具真空使软化的塑料薄膜紧密贴覆； 将负压砂箱放置在模具上； 砂箱充干砂，震动紧实； 砂型顶覆层密封薄膜，将浇口盆与上型直浇道相连，下型只 需要在覆膜前将砂子刮平； • 对砂箱抽真空，使干砂得到紧实，同时释放模具抽气室的真 空，并通入压缩空气反吹，将砂型与模具分开; • 同样方法，生产下型。将上型与下型合型，准备浇注； • 浇注过程中继续对砂型抽真空。铸件冷却后，去除真空，铸 件直接落下，干砂可再生循环使用。
第四节 几种常用金属材料的铸造法制备技术 • 铸造技术是现在工业生产中最常用和最重
要的金属合金铸锭和铸件的制备方法，下面通
过几种重要的金属结构材料的制备进一步了解
材料的铸造法制备过程及工艺。
• 一．铸造铝合金ZL 104的制备
• ZL104为可热处理强化的铝-硅-镁系铸造 铝合金。具优良铸造工艺性能和气密性，强度 高。但有形成针孔倾向，熔炼工艺较复杂。适 砂型或金属型铸造复杂薄壁件，也可压力铸造，
振动法、金相法和热分析法等，这些方法虽然
在理论上具有一定的先进性，但都不如传统的
特种铸造2
2.金属型应保持一定的工作温度 2.金属型应保持一定的工作温度
通常铸铁件为250～350℃，非铁金属件100～250℃。 通常铸铁件为250～350℃，非铁金属件100～250℃。其目的是减缓铸 250 100 型对浇入金属的激冷作用，减少铸件缺陷。同时， 型对浇入金属的激冷作用，减少铸件缺陷。同时，因减小铸型和浇入金属 的温差，提高了铸型寿命。 的温差，提高了铸型寿命。
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与砂型铸造方法对比，熔模精密铸造具有： 与砂型铸造方法对比，熔模精密铸造具有： 铸件尺寸精度高（IT11－IT14），表面粗糙度值低（Ra25～3.2um）。 ），表面粗糙度值低 1. 铸件尺寸精度高（IT11－IT14），表面粗糙度值低（Ra25～3.2um）。 减少切削加工量，甚至无须切削加工（涡轮发动机的叶片）。 减少切削加工量，甚至无须切削加工（涡轮发动机的叶片）。
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应用实例
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3. 离心铸造
液态金属浇入旋转的铸型中，金属在离心力作用下充填 铸型和凝固成型。
特点及适用范围
1、适用于旋转体铸件的生产，省去浇冒口； 2、铸件致密，机械性能好； 3、可以实现双金属铸造， 4、易产生偏析，内表面不易控制。
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三．焙烧和浇注
(1)焙烧
为了进一步去除型壳中的水分、残蜡及其它杂质，在金属浇注之前， 为了进一步去除型壳中的水分、残蜡及其它杂质，在金属浇注之前， 必须将型壳送入加热炉内加热到800 1000℃进行焙烧。通过焙烧， 必须将型壳送入加热炉内加热到800～1000℃进行焙烧。通过焙烧，型壳 800～ 进行焙烧 强度增高，型腔更为干净。 强度增高，型腔更为干净。 为防止浇注时型壳发生变形或破裂，常在焙烧之前将型壳置于铁箱之 为防止浇注时型壳发生变形或破裂， 中，周围填砂(图中 g)。若型壳强度已够，则可不必填砂。 周围填砂( g)。若型壳强度已够，则可不必填砂。
特种铸造
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，为改善金属型的通气性，在分型面处开有 0.2mm~0.4mm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。
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 0.3mm~0.4mm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２５％；铸件的尺寸精度高、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”。
特种铸造技术
特种铸造技术特种铸造是指与砂型铸造不同的其他铸造方法。
特种铸造有近二十种，常用的有熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、低压铸造等。
这些铸造方法在特定条件下，能够提高生产率、提高铸件质量，改善劳动条件。
1、金属型铸造金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。
铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次）。
根据分型面位置不同，金属型分为整体式、垂直分型式、水平分型式和复合分型式。
垂直分型式(见右图)便于开设内浇道和取出铸件，易于实现机械化，应用较多。
他由底座、定型、动型等组成，浇注系统在垂直的分型面上。
金属型铸造与砂型铸造比较，在技术上与经济上有许多优点。
（1）金属型导热快，铸件冷却迅速，晶粒细小，其力学性能比砂型铸件高。
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。
（2）铸件的精度和表面质量比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳定。
金属铸件的尺寸精度为CT6，表面粗糙度值Ra值12.5～6.3μm，加工余量小。
（3）铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，一般可节约15～30％。
（4）不用砂或者少用砂，一般可节约造型材料80～100％。
此外，金属型铸造的生产效率高；使铸件产生缺陷的原因减少；工序简单，易实现机械化和自动化。
金属型铸造虽有很多优点，但也有不足之处。
如：（1）金属型制造成本高、生产周期长。
（2）金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件浇不到、开裂或铸铁件产生白口等缺陷。
（3）金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。
金属型铸造主要用于大批生产形状简单的有色金属铸件。
如飞机、汽车、拖拉机、摩托车的铝合金活塞、泵体、铜合金轴瓦、轴套等。
2、压力铸造压力铸造是指熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法。
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1、什么是特种铸造？特种铸造的的方法有哪些？任举一例说明与砂型铸造的区
别。
是指生产特种铸造件的铸造方法，主要用于特种行业需要的半成品。
常用的特种铸造方法有熔模精密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、真空吸铸、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、半连续铸造、壳型铸造、石墨型铸造、电渣熔铸等
特种铸造砂型铸造尺寸精度不高，表面粗糙，生产率低，质量不稳定，劳动强度大等。
2、何谓焊接热影响区？它由几部分组成？性能最差的是哪些区域？
焊接时热影响区处于AC3以上的区域，由于这类钢的淬硬倾向较大，故焊后得到淬火组织（马氏体）。
在靠近焊缝附近（相当于低碳钢的过热区），由于晶粒严重长大，故得到粗大的马氏体，而相当于正火区的部位得到细小的马氏体。
低碳钢和不易淬火钢
（1）熔合区
（2）过热区（1100℃以上）
（3）相变重结晶区（正火区）（850~1100℃）
（4）不完全重结晶区(部分相变区)（700~850℃)
易淬火钢
（1）完全淬火区
（2）不完全淬火区）
3、试述零件表面加工方案的选择依据。
按经济精度根据材料的切削性根据产量各种方法组合选用按企业实
际选方法循序渐进分段加工
4、列举出三种空的加工方法，并简述这些方法的工艺特点。
钻孔它是用钻床进行加工的，工艺过程包括：确定孔位置、样冲做标记、在钻床上装夹、根据要求选钻头。
扩孔就是在前面的工艺基础上增加了一定的孔径，但是扩孔要比钻孔的孔壁表面度好。
铰孔的作用在于使孔的精度与光洁度垂直度达到生产要求，工艺过程也是在前面的基础之上的。
它们之间有先后，麻花钻先加工出孔，然后再视其要求选择其它工具，再加工扩孔，铰孔。
但是它们的精度要求也是不同的，要求是越来越高。
5、什么是特种加工？他与传统的切削加工相比有何特点？常用的加工方法有哪
些？
不用常规的车刨铣钻机床加工，常用的有电火花机，线切割，激光焊等。
工具材料的硬度可以大大低于工件材料的硬度。
(2)可直接利用电能、电化学能、声能或光能等能量对材料进行加工;
(3)加工过程中的机械力不明显;
(4)各种加工方法可以有选择地复合成新的工艺方法，使生产效率成倍地增长，加工精度也相应提高;
(5)几乎每产生一种新的能源，就有可能导致一种新的特种加工方法产生。