特种铸造与铸造新技术

合集下载

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

第7章特种铸造
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。

金工-第十章_-铸造

铸造在机械制造业中应用十分广泛，铸造在机械制造业中应用十分广泛，在各种类型的机器设备中铸件占很大比重。如表所示。比重。如表所示。
各类机械工业中铸件重量比
机械类别机床、内燃机、重型机器机床、内燃机、风机、风机、压缩机拖拉机农业机械汽车
% 70--90 60--80 50--70 40--70 20--30
第十章

铸造
第一节第二节第三节第四节第五节第六节第七节
铸造概述砂型铸造铸造工艺图合金的铸造性能铸件的结构工艺性特种铸造铸造新技术简介
第一节
铸造概述
铸造是指熔炼金属制造铸型，是指熔炼金属， ◇ 铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入与零件形状相适应的铸型中，待凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法。待凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法。用铸造成形方法得到的毛坯称为铸件铸件， ◇ 用铸造成形方法得到的毛坯称为铸件，多数铸件还需经过切削加工后才能成为零件。为零件。一、铸造成形特点铸造成形特点优点：优点：1）铸造成形适应性广；铸造成形适应性广； 2）铸造成形具有良好的经济性；铸造成形具有良好的经济性；缺点：缺点：1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷；铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷； 2）铸件力学性能较低；）铸件力学性能较低； 3）铸造工序多，难以精确控制，是铸件质量不够稳定；）铸造工序多，难以精确控制，是铸件质量不够稳定 4）劳动条件较差劳动强度较大。劳动条件较差,劳动强度较大劳动条件较差劳动强度较大。
第二节
砂型铸造
砂型铸造是应用最广的铸造方法，约占总产量的80%以上，其基本工艺过程如下：砂型铸造是应用最广的铸造方法，约占总产量的80%以上，其基本工艺过程如下： 80%以上

复合铸造技术在特种产品上的应用

ｎｇｚｈｏｕ，ＨＥＱｉｎｇ，ＤＵＣｈｏｎｇ
（ＣｈａｎｇｓｈａＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＰｒｏｄｕｃｔｓＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＣＮＧＣ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｃａｓｔｉｎｇａｐｐｌｉｅｄｔｏｃｏｍｐｌｉｃａｉｅｄｗｏｒｋｐｉｅｃｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙａｌａｒｇｅ — ｓｃａｌｅｔｈｉｎ — ｗａｌｌｅｄ
ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｃａｓｅｓ，ｏｆａｅｒｉａｌｂｏｍｂｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｌａｓｔｅｒｍｏｌｄｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｃａｓｔｉｎｇｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｖａｃｕｕｍｐｒｅｓｓｕｒｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｂｙｒｅａｓｏｎａｂｌｙｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｃａｓｔｉｎｇｐｏｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｓｅｌｅｃｔｉｎｇｐｏｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｐｏｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｐｒｅｃｉｓｅｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｏｌｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｔｉｍｅ，ｔｈｅｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｃａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｆｉｌｌｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ，ｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓａｎｄｐｏｒｏｓｉｔｙｏｆｔｈｅｌａｒｇｅ — ｓｃａｌｅ

特种铸造技术概述

造和金属型铸造有着最悠久的历史。现代
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

铸造新技术的发展趋势

铸造新技术的发展趋势 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998我国铸造新技术的发展面对全球，信息、技术飞速发展，机械制造业尤其是装备制造业的现代化水平高速提升，中国(这里只讲大陆的情况，不包括台湾和港澳地区)铸造业当清醒认识自己的历史重任和与发达国家的现实差距，大胆利用现代科学技术及管理的最新成果，认清“只有实现高新技术化才能跟上时代步伐”的道理，把握现代铸造技术的发展趋势，采用先进适用技术，实施可持续发展战略，立足现实又高瞻远瞩，以振兴和发展中国铸造业的累累硕果来奠定中国现代工业文明进程的坚实基础。

我国加入WTO和世界进入21世纪以来，人们从不同角度探讨铸造技术的发展并且发表了许多着述，为了给人们提供一个关于我国铸造技术发展现状和发展趋势的整体概念，引发同仁们更深入地思考，笔者就自己的认识以及参考了一些公开发表的文献，同时又吸纳了一些专家学者的意见，形成此文，以供同行参考。

1 发达国家铸造技术发展现状发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。

生产普遍实现机械化、自动化、智能化(计算机控制、机器人操作)。

铸铁熔炼使用大型、高效、除尘、微机测控、外热送风无炉衬水冷连续作业冲天炉，普遍使用铸造焦，冲天炉或电炉与冲天炉双联熔炼，采用氮气连续脱硫或摇包脱硫使铁液中硫含量达%，以下：熔炼合金钢精炼多用AOD、VOD等设备，使钢液中H、O、N 达到几个或几十个10～6的水平。

在重要铸件生产中，对材质要求高，如球墨铸铁要求P小于%、S小于%，铸钢要求P、S均小于%，采用热分析技术及时准确控制C、S含量，用直读光谱仪2～3 min分析出十几个元素含量且精度高，C、S分析与调控可使超低碳不锈钢的C、S含量得以准确控制，采用先进的无损检测技术有效控制铸件质量。

普遍采用液态金属过滤技术，过滤器可适应高温诸如钴基、镍基合金及不锈钢液的过滤。

电子课件——机械制造工艺基础(第七版) 1第一章铸造

第一章铸造
1 §1—1 概述 2 §1—2 砂型铸造 3 §1—3 特种铸造及铸造新技术
第一章铸造
§1—1 铸造基础
一、铸造及其分类
将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件
砂型铸造
铸造
特种铸造
熔模铸造金属型铸造压力铸造离心铸造
§第1一—章1 铸铸造造基础
整模两箱造型
§第1—一2章砂型铸铸造造
模样分成两部分，分别制造上型和下型，型腔则位于上型和下型之间
分模两箱造型
§第1—一2章砂型铸铸造造
2）脱箱造型在可脱砂箱内造型，合型后浇注前脱去砂箱
§第1—一2章砂型铸铸造造
3）挖沙造型下型分型面挖成不平分型面（曲面、非平面）
§第1—一2章砂型铸铸造造
气动微振压实造型机紧砂
§第1—一2章砂型铸铸造造
3．造芯
制造型芯的过程称为造芯
手工造芯机器造芯
芯盒造芯
§第1—一2章砂型铸铸造造
4．合型
又称合箱，是将铸型的各个组元组合成一个完整铸型的操作过程
5．熔炼
熔炼是使金属由固态转变为熔融状态的过程
§第1—一2章砂型铸铸造造
6．浇注
（1）浇注工具
4．铸造圆角
相邻两表面的过渡圆角
§第1—一2章砂型铸铸造造
5．芯头
在模样上：芯头是模样的凸出部分在型芯上：芯头是型芯的外伸部分
§第1—一2章砂型铸铸造造
6．浇注系统
（1）外浇口（2）直浇道（3）横浇道（4）内浇道
7．冒口
§第1—一2章砂型铸铸造造
三、砂型铸造的工艺过程
1．混砂

特种铸造

断口呈银白色，晶粒细密，表明球化良好，若呈灰色
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

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

❖利用涂料层的厚薄，调节铸件的冷却速度； ❖保护金属型，防止高温金属液对型壁的冲蚀和
热击； ❖利用涂料层蓄气排气。
❖浇注
❖ 浇注温度比砂型铸造时高。由根据合金种类、铸件大小和壁厚决定。
❖开型、取出铸件、清理
金属型铸造方法主要用于熔点较低的有色金属或合金铸件的大批量生产。黑色金属类铸件只限于形状简单的中小零件。
3、可生产形状复杂的薄壁铸件，最小壁厚0.3mm最小铸出孔直径 0。5mm。
4、生产批量不受限制，可实现机械化流水作业。缺点：工艺过程复杂，工序多，生产周期长，生产成本高。熔模铸造件的质量一般限制在25Kg以内。熔模铸造主要用于生产形状复杂、熔点高、难以切削加工的小型零件。如：汽轮机叶片、成型刀具、汽车、拖拉机、机床上的小型零件。
第2章热加工基础
熔模铸造
第2章热加工基础
第2章热加工基础
第2章热加工基础
第2章热加工基础
第2章热加工基础
二、金属型铸造
又称硬模铸造，将液体金属浇入金属铸型，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），因此有人又称它为永久型铸造。
第2章热加工基础
进入80年代以来，世界各地熔模铸造的产量、产值、质量，都有很大的增长和提高，当前熔模铸造正向精密、大型、复杂、部件整铸的方向发展。
我国的熔模铸造是在50年代开始应用于工业生产，首先在航天、航空部门逐步发展到所有的工业部门中，得到广泛的应用。
凸轮圆环铜铸件
汽车传动轴万向节、凸缘叉、造产品
金属型铸造示意图
第2章热加工基础
1、金属型构造
金属型的结构有多种形式，（a）是水平分型式金属型，多用于生产薄壁轮状铸件；（b）为垂直分型式金属型，广泛应用于复杂铝合金铸件。
第2章热加工基础
组合金属型结构
动画：整体式金属型铸造
第2章热加工基础
金属型和砂型，在性能上有显著的区别
第2章热加工基础
3、金属型铸造的特点
❖可承受多次浇注，便于实现机械化生产 ❖铸件精度和表面质量高（铝合金铸件的尺寸公差等级可达IT7~IT9，表面粗糙度可达Ra3.2~12.5 um) ❖铸件的结晶组织致密，机械性能高
❖金属型成本高，生产周期长 ❖铸造工艺严格， ❖易出现浇不足、冷隔、裂纹 ❖铸件的形状和尺寸受一定的限制
机箱体和曲轴
第2章热加工基础
2、熔模铸造的工艺过程
（1）制作压型
压型是用来压制模样（即熔模）的模具，一般用钢、青铜或铝合金经切削加工制成。
（2）制作熔模
熔模相当于砂型铸造中的模样，常用蜡基模料（50%石蜡加50%硬脂酸组成）或树脂基（松香）模料制成，造型后，可在热水中或蒸汽中熔化，故称熔模。
第第22章章热热加加工工基基础础 §2—1 铸造
1．了解铸造的特点、分类及应用。 2．了解砂型铸造的工艺过程。 3．了解特种铸造的方法、工艺及设备。 4．了解铸造的新技术和新工艺。
特种铸造
特种铸造
概述
同砂铸相比：铸件精度高，表面质量好；合金性能改善，劳动生产率高；劳动条件大大改善；成本高。
第2章热加工基础
金属型铸造
第2章热加工基础
J316金属型铸造机
第2章热加工基础
立方挖掘机系列铜套、轴瓦
第2章热加工基础
水泥机械各种规格回转窑、托轮轴瓦、蜗轮
第2章热加工基础
巴氏合金<铝、锡基>大轴瓦
第2章热加工基础
三．压力铸造
1、概述
压力铸造——是利用高压使液态或半液态金属以较高的
速度充填金属型型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的
方法，简称压铸。
工艺
稳定
铸件
质量
好，
压型
立式压铸机
压铸机
热室压铸机
寿命低
第2章热加工基础
全自动卧式冷室压铸机
冷压室卧式压铸机的工作过程（目前应用最多)
第2章热加工基础
2、压力铸造的工艺过程
• （1）预热金属铸型，喷涂料 • （2）合型、注入金属液 • （3）压射冲头在高压下推动金属液充满型腔并凝固 • （4）打开铸型，用顶杆顶出铸件
❖ 铸件强度和硬度高（抗拉强度可比砂型铸件提高25%~30%，但伸长率有所降低）
❖ 生产率高(一般冷压式压铸机平均每小时压铸 600-700次）
第2章热加工基础
❖缺点
❖ 投资大，生产周期长 ❖ 压铸合金的种类受限制，压铸高熔点合金
（铸铁、铸钢）时，压型寿命低 ❖ 铸件内部常有气孔和缩松，不能进行较多余
合型并注入液态金属
压射压力铸造过程
开型并顶出铸件
第2章热加工基础
3、压力铸造的特点和适用范围
❖优点
❖ 铸件的精度和表面质量都较其他铸造方法高（尺寸公差等级可达CT4~CT7，表面粗糙度一般可达Ra1.6~12.5um)
❖ 可压铸出形状复杂的薄壁件、和镶嵌件（铸件最小壁厚为：锌合金为0.3mm,铝合金为0.5 mm)
1.透气性差 2.导热性好 3.没有退让性 4. 金属型的这些特点决定了它在铸件形成过程中有自己的规律。
2、金属型铸造的工艺过程
❖金属型的预热（预热温度一般不低于150°C)
金属型导热性好／液体金属冷却快，铸件易出现冷隔、浇不足、气孔等缺陷。同时保护铸型。
❖ 涂料（耐火涂料的厚度为0.3~0.4mm)
特种铸造包括：壳形铸造、金属型铸造、熔模铸造、气化模铸造、陶瓷型铸造、离心铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造、磁型铸造、石膏型铸造、真空吸铸、连续铸造、石磨型铸造、实型铸造等。
一、熔模铸造
1、概述
熔模铸造又称“失蜡铸造”，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法，由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称“熔模精密铸造”
第2章热加工基础
熔模铸造的工艺过程
第2章热加工基础
（3）制作型壳
（4）脱蜡和造型（5）焙烧和浇注
熔模铸造的工艺过程
第2章热加工基础
浇注
熔模铸造的工艺过程
3、熔模铸造的特点及应用
1、熔模铸造没有分型面，型壳内表面光洁、耐火度高，可以生产尺寸精度高和表面质量好的铸件。
2、能铸出各种合金铸件，尤其适合于铸造高熔点难切削加工和用别的加工方法难以成型的合金。