第三章金属的铸造成形工艺

作业：P61 (12)
模板芯盒制造
砂箱准备
造 型 、 制 芯
下 芯 、 合 箱
浇 注
落砂、 清 理
铸 件 检 验
铸 件 热 处 理
造型材料配置
炉料准备
金属熔化
2）砂型铸造的特点
优点：是铸造中应用最广泛、最灵活的方法。既可 用于单件、小批生产的手工造型，也可用于成批、 大量生产的机器造型和自动生产线；既能浇注低 熔点非铁金属及其合金液，又能浇注高熔点的铁 液及钢液；铸件的尺寸可大可小，形状可简单亦 可复杂。 缺点：一型只能浇注一次，生产的工序较多，影响 铸件品质的因素亦较多，铸件质量较差
1 覆膜砂 ★ 覆膜砂的组成：
原 砂，硅砂，或锆砂 粘结剂， 热塑性酚醛树脂 固化剂， 六次甲基四胺[(CH2)6N4],促进热塑性树脂硬化， 形成不溶、不熔的体型结构 附加物，硬脂酸钙，防止覆模砂在存放期间结块，增加覆模 砂的流动性，使型、芯表面致密，制壳时易于顶出
★覆模砂的混制方法： 冷法、温法、热法。 热法混制工艺流程为：
垂直分型无箱造型
射砂挤压造型
二、壳型制造
用薄壳铸型生产铸件的铸造方法。壳型铸造是德国人J. 克罗宁于1943年发明的，1944年在德国首次应用，1947年 后其他国家开始采用。 工艺过程 用一种遇热硬化的型砂覆盖在加热的金属 模板上，使其硬化为薄壳，薄壳厚度一般为6～12毫米,具有 足够的强度和刚度,因此将上、下两片型壳用夹具卡紧或用 树脂粘牢后，不用砂箱即可构成铸型，浇注铸件。金属模板 的加热温度一般为300℃左右，使用的型砂为树脂砂,即以酚 醛树脂为粘结剂的树脂砂。同样也可用上述方法将型芯制成 薄壳芯。 制造薄壳铸型常用翻斗法;制造薄壳芯常用吹制法.
★离心铸造的优点（与砂型铸造相比） (1)铸件致密度高，气孔、夹渣等缺陷少，故力学性能较好。 (2)生产中空铸件时可不用型芯，故在生产长管形铸件时可大幅度地改善金 属充型能力，降低铸件壁厚对其长度或直径的比值，简化套筒和管类铸件 的生产过程。 (3)生产中几乎没有浇注系统和冒口系统的金属消耗，能提高工艺出品率。 (4)便于制造筒、套类复合金属铸件，如钢背铜套、双金属轧辊等。 (5)铸造成形铸件时，可借离心力提高金属的充型能力，故可生产薄壁铸件， 如叶轮、金属假牙等。 ★ 离心铸造的缺点 (1)对合金成分不能互溶或凝固初期析出物的密度与金属液基体相差较大时， 易形成比重偏析 (2)铸件内孔表面较粗糙，聚有熔渣，其尺寸不易正确控制 (3)用于生产异型铸件时有一定的局限性。
1.压铸机
压铸机按其工作原理结构形式分为冷压式压铸机和热压式压铸机。 其工艺循环见动画。 (1)冷室压铸机（卧式、立式、全立式）的压室和熔炉是分开的，压 铸时要从保温炉中舀取金属液倒入压室内，再进行压铸。 (2)热室压铸机（普通热室、卧式热室）的压室与合金熔化炉联成一 体，压室浸在保温坩埚的液体金属中，压射机构装在坩埚上面，用机 械机构或压缩空气所产生的压力进行压铸。
3）砂型铸造的应用 小件小批生产、不重要的零件、特大件
4）造型方法 造型通常可分为手工造型和机器造型
造型方法 特 点 应用范围
用手工或手动工具完成紧砂、起模、修型工序，其特点为： 单件、小批量铸件或 1.操作灵活，可按铸件尺寸、形状、批量与现场生产条件 难以用造型机械生产 的形状复杂的大型铸 灵活地选用具体的造型方法 件 2.工艺适应性强 手工造型 3.生产准备周期短 4.生产效率低 5.质量稳定性差，铸件尺寸精度、表面质量较差 6.对工人技术要求高，劳动强度大
2.金属型铸造工艺 1 ．加强金属型的排气 2 ．在金属型的工作表面上喷刷涂料 3 ．预热金属型并控制其温度 4 ．及时开型
四、 熔模铸造 在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其 硬化干燥后，将模样熔去制成中空型壳，经浇注 而获得铸件的一种成形工艺方法。
1.熔模铸造的工艺过程 母 模 压 型 单个 蜡模 蜡 模 组 结 壳 脱 蜡 焙烧、 浇注
应用：有色薄壁小件 的大批量生产。
三、 低压铸造 低压铸造是介于一般重力铸造和压力铸 造之间的一种铸造方法。浇注时金属液在低 压（20～60kPa）作用下，由下而上地填充 铸型型腔，并在压力下凝固而形成铸件。
1.低压铸造原理
2. 低压铸造的特点和适用范围
(1)金属液充型平稳，充型速度可根据需要调节；在压力下充 型流动性增加，有利于获得轮廓清晰的铸件；由下而上充 型，金属液洁净，夹杂和气孔少，铸件合格率高。 (2)在压力下凝固，可得到充分的补缩，故铸件致密，精度可 达CT6，力学性能好。 (3)浇注系统简单，可减少或省去冒口，故工艺出品率高。 (4)对合金的牌号适应范围广，不仅适用非铁金属，也可用于 铸铁、铸钢。 (5)易实现机械化和自动化，与压铸相比，工艺简单，制造方 便，投资少，占地少。
应用：目前广泛应用于铸造铝合金铸件，如汽车发动机缸体、 缸盖、活塞、叶轮等，也可用于球墨铸铁、铜合金等浇注 较大的铸件，如球铁曲轴、铜合金螺旋桨等。
补充内容： 铸型的发展过程
1、泥型及陶型
青铜器时代的铸型主要为泥型 那时铸造较小的青铜器铸件可直接 用泥型铸造，而较大的铸件一般采 用陶型铸造。
例：司母戊鼎的铸造
2. 压铸模 压铸模是进行压 铸生产的主要工艺装 备，压铸生产过程能 否顺利进行，铸件质 量有无保证，在很大 程度上取决于模具结 构的合理性和技术上 的先进性。 压铸模主要由动 模和定模两大部分组 成，其总体结构如动 画所示。
3 压力铸造的特点和使用范围
1）铸件的尺寸精度和表面质量最高。公差 等级一般为 IT11~IT13级，Ra为3.2~0.8μm。 2）铸件的强度和表面硬度高。抗拉强度可 比砂型铸造提高25~30%，但伸长率有所 下降。 3) 可压铸出形状复杂的薄壁件。 4) 生产率高。国产压铸机每小时可铸 50~150次，最高可达500次。 5) 便于采用镶嵌法。 6) 压铸设备投资大，压铸型制造成本高，工 艺准备时间长，不适宜单件、小批生产 7) 由于压铸型寿命的原因，目前压铸尚不适 宜铸铁、钢等高熔点合金的铸造。 8) 压铸件内部存在缩孔和缩松，表皮下形成 许多气孔。
第三章 金属的铸造成形工艺
教学目的：常用铸造成形工艺的特点、应用及工艺过程。 教学重点：砂型铸造工艺过程 计划课时：2学时
第一节 重力作用下的铸造成形 1、砂型铸造 1）砂型铸造的工艺流程
零件图
浇注位置、分型面
工艺参数 型芯的数量、形状、尺寸及固定方法 浇注系统
铸造工艺图
冒口和冷铁的尺寸及布置 模 型 图 合 箱 图 铸 件 图
三、 金属型铸造
用铸铁、碳钢或低合金钢等金属材料制 成铸型，在重力作用下，金属液充填金属型 型腔，冷却成形而获得铸件的工艺方法称为 金属型铸造，或称为硬模铸造、铁模铸造、 永久型铸造、冷硬铸造、冷激模铸造等。 金属型铸造既可采用金属芯，也可以用 砂芯取代难以抽拔的金属芯。
1. 金属型
金属型的种类
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2)熔模铸造的缺点
(1)生产工序繁多 (2)生产周期长。 (3)铸件不能太大（≤45Kg)。
五、陶瓷型铸造 1.基本工艺过程
2 陶瓷型铸造的应用 陶瓷型铸造主要用于制造热拉模、热锻 模、橡胶件生产用钢模、玻璃成形模具、 金属型和热芯盒等。陶瓷型模具工作面上 可铸出复杂、光滑的花纹，尺寸精确，其 耐蚀性和工作寿命较高。 陶瓷型铸造法也可生产一般的机械零 件，如螺旋压缩机转子、内燃机喷嘴、水 泵叶轮、齿轮箱、阀体、钻机凿刀、船用 螺旋桨、工具、刀具等。
2.熔模铸造的特点和适用范围 1)熔模铸造的优点
(1)尺寸精度高，表面质量优。精度可达CT4级，Ra可达12.5～1.6 μm (2)适用于各种合金铸造及批量生产，尤其是难加工金属材料如铸造刀具， 涡轮叶片等生产。 (3)可以铸造外形复杂的铸件，内腔形状几乎不受限制，可以制造出其他 成形方法和加工方法难以制造的复杂零 件,还可以直接铸造出复杂的组 合零件。 (4)可以铸造出各种薄壁铸件及重量很轻小的铸件：δ最小可达0.5mm，φ 最小可达0.5mm，重量可轻到几克。
机器造型 机器造型就是用机器进行紧砂和起模。根据紧砂 和起模的方式不同，有各种不同种类的造型机。
气动微震压实造型
多触头高压造型
机器造型
射砂挤压造型
气动微震压实造型
多触头高压造型
多触头高压造型由许多
可单独动作的触头组成。当 压实活塞向上推动时，触头 将型砂从余砂框压入砂箱内， 而自身在多触头箱体的相互 连通的油腔内浮动，以适应 不同形状的模样，使整个型 砂得到均匀的紧实度。 该设备通常也配备气动 微振装置，以增加工作适应 能力。多触头高压造型辅机 多，砂箱数量大，造价高， 适用于各种形状中小铸件的 大量或成批生产。
机器造型
采用机器完成全部操作，至少完成紧砂操作的造型方法， 效率高，铸型和铸件质量好，但投资较大
大量或成批生产的中 小铸件
两箱整模造型
两箱分模造型 挖砂造型 手工造型 活块造型 三箱造型
刮板造型
两箱整模造型
两箱分模造型
挖砂造型
三箱造型
采用外型芯将三箱造型变为两箱造型
刮板造型 用和铸件截面相适应的木板代替模样，而且 分型面为平面的造型方法称刮板造型。
六、气化模铸造（实型铸造）
七、磁性铸造
第二节 外力作用下的铸造成形 一、离心铸造 离心铸造是将金属液浇入旋转的铸型 中，在离心力作用下填充铸型而凝固成形 的一种铸造方法。
1.离心铸造的分类
离心铸造 根据铸型旋转 轴线在空间的 位置，可分为 卧式离心铸造 和立式离心铸 造两种。
2.离心铸造的特点和应用范围
★离心铸造应用范围
(1)铁管(世界球墨铸铁管总产量的近50%是用离心铸 造法生产)。 (2)柴、汽油发动机的汽缸套。 (3)各种类型的铜套。 (4)双金属钢背铜套、各种合金的轴瓦。 (5)造纸机滚筒。
二、 压力铸造 压力铸造是在高压的作用下，以很高 的速度把液态或半液态金属压入压铸模型 腔，并在压力下快速凝固而获得铸件的一 种铸造方法。