金屬工藝學(xué) 第五版cp24

1、第四章第四章 特種鑄造特種鑄造本章要點(diǎn)：本章要點(diǎn)：了解常用的幾種特種鑄造的工藝過程，了解常用的幾種特種鑄造的工藝過程，掌握各自特點(diǎn)及適用范圍。掌握各自特點(diǎn)及適用范圍。第四章第四章 特種鑄造特種鑄造特種鑄造方法通常是指區(qū)別于普通砂型鑄造的一些方特種鑄造方法通常是指區(qū)別于普通砂型鑄造的一些方法。其在提高鑄件精度和表面質(zhì)量法。其在提高鑄件精度和表面質(zhì)量,改善合金性能改善合金性能,提提高生產(chǎn)率高生產(chǎn)率,改善勞動(dòng)條件和降低鑄造成本等方面改善勞動(dòng)條件和降低鑄造成本等方面,各有各有優(yōu)越之處。優(yōu)越之處。v 熔模鑄造熔模鑄造v 離心鑄造離心鑄造v 壓力鑄造壓力鑄造v 金屬型鑄造金屬型鑄造v 消失模鑄造消失模鑄造

2、熔模鑄造熔模鑄造熔模鑄造熔模鑄造用用易熔材料易熔材料制成模型，然后在模型上制成模型，然后在模型上涂掛耐涂掛耐火材料火材料，經(jīng)硬化之后，再將模型熔化、排出型外，從，經(jīng)硬化之后，再將模型熔化、排出型外，從而獲得而獲得無分型面無分型面的鑄型的鑄型由于熔模廣泛采用蠟質(zhì)材料來制造，故又常把它稱為由于熔模廣泛采用蠟質(zhì)材料來制造，故又常把它稱為“失蠟鑄造失蠟鑄造”。由于獲得的鑄件具有較高的尺寸精度由于獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和表面光潔度，故又稱和表面光潔度，故又稱“熔模精密鑄造熔模精密鑄造”v熔模鑄造的生產(chǎn)工藝熔模鑄造的生產(chǎn)工藝(動(dòng)畫見軟件）動(dòng)畫見軟件）母模壓型熔蠟充滿壓型一個(gè)蠟?zāi)Ｏ災(zāi)＝M結(jié)殼、倒出熔蠟填

3、砂澆注與與砂型鑄造方法對比，熔模精密鑄造具有：砂型鑄造方法對比，熔模精密鑄造具有：1. 鑄件尺寸精度高（鑄件尺寸精度高（IT11IT13），），表面粗糙度值低表面粗糙度值低（12.51.6um）。）。減少切削加工量，甚至無須切削加工（渦輪發(fā)動(dòng)減少切削加工量，甚至無須切削加工（渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片）。機(jī)的葉片）。2.可以鑄造薄壁件及重量很小的鑄件?？梢澡T造薄壁件及重量很小的鑄件。3.擅長制造用砂型鑄造、鍛壓、切削加工等方法擅長制造用砂型鑄造、鍛壓、切削加工等方法難以制造難以制造的形狀的形狀復(fù)雜、不便分型的復(fù)雜、不便分型的零件。如零件。如帶有精細(xì)的圖案、文字、細(xì)槽和彎帶有精細(xì)的圖案、文字、細(xì)槽和彎曲細(xì)

4、孔的鑄件曲細(xì)孔的鑄件 4.可以制造各種合金材質(zhì)的鑄件，尤其適用于可以制造各種合金材質(zhì)的鑄件，尤其適用于高熔點(diǎn)、難切削高熔點(diǎn)、難切削合金合金的小型復(fù)雜鑄件的小型復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)的生產(chǎn)金屬型鑄造金屬型鑄造 又稱硬模鑄造，將液體金屬澆入金屬鑄型，獲得又稱硬模鑄造，將液體金屬澆入金屬鑄型，獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬制成，可以反復(fù)鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬制成，可以反復(fù)使用多次。金屬型的結(jié)構(gòu)有多種形式，（使用多次。金屬型的結(jié)構(gòu)有多種形式，（a）是是水平水平分型式金屬型，多用于生產(chǎn)薄壁輪狀鑄件；（分型式金屬型，多用于生產(chǎn)薄壁輪狀鑄件；（b）為為垂直分型式金屬型，廣泛應(yīng)用于復(fù)雜鋁合金鑄件。垂直

5、分型式金屬型，廣泛應(yīng)用于復(fù)雜鋁合金鑄件。組合金屬型結(jié)構(gòu)組合金屬型結(jié)構(gòu)1.透氣性差透氣性差2.導(dǎo)熱性好導(dǎo)熱性好3.沒有退讓性沒有退讓性4. 金屬型的這些特點(diǎn)決定了它在鑄件形成過程中有金屬型的這些特點(diǎn)決定了它在鑄件形成過程中有自己的規(guī)律。自己的規(guī)律。金屬型和砂型，在性能上有顯著的區(qū)別金屬型和砂型，在性能上有顯著的區(qū)別金屬型鑄造工藝金屬型鑄造工藝 v金屬型的預(yù)熱金屬型的預(yù)熱（預(yù)熱溫度一般不低于150C)金屬型導(dǎo)熱性好液體金屬冷卻快，鑄件易出現(xiàn)冷隔、澆不足、氣孔等缺陷。同時(shí)保護(hù)鑄型。v 涂料涂料（耐火涂料的厚度為0.30.4mm)v利用涂料層的厚薄，調(diào)節(jié)鑄件的冷卻速度；v保護(hù)金屬型，防止高溫金屬液對型

6、壁的沖蝕和熱擊；v利用涂料層蓄氣排氣。v澆注澆注澆注溫度比砂型鑄造時(shí)高。由根據(jù)合金種類、鑄件大小和壁厚決定。v開型、取出鑄件、清理開型、取出鑄件、清理 金屬型鑄造方法主要用于熔點(diǎn)較低的有色金屬型鑄造方法主要用于熔點(diǎn)較低的有色金屬或合金鑄件的大批量生產(chǎn)。黑色金屬類鑄金屬或合金鑄件的大批量生產(chǎn)。黑色金屬類鑄件只限于形狀簡單的中小零件。件只限于形狀簡單的中小零件。金屬型鑄造的特點(diǎn)金屬型鑄造的特點(diǎn)v可承受多次澆注，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)可承受多次澆注，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)v鑄件精度和表面質(zhì)量高（鋁合金鑄件的尺寸公鑄件精度和表面質(zhì)量高（鋁合金鑄件的尺寸公差等級(jí)可達(dá)差等級(jí)可達(dá)IT7IT9，表面粗糙度可達(dá)表面粗糙

7、度可達(dá)Ra3.212.5um)v鑄件的結(jié)晶組織致密，機(jī)械性能高鑄件的結(jié)晶組織致密，機(jī)械性能高v金屬型成本高，生產(chǎn)周期長金屬型成本高，生產(chǎn)周期長v鑄造工藝嚴(yán)格，鑄造工藝嚴(yán)格，v易出現(xiàn)澆不足、冷隔、裂紋易出現(xiàn)澆不足、冷隔、裂紋v鑄件的形狀和尺寸受一定的限制鑄件的形狀和尺寸受一定的限制離心鑄造離心鑄造立式離心鑄造立式離心鑄造 鑄型繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。鑄件內(nèi)表面呈拋物線形。用來鑄造高度鑄型繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。鑄件內(nèi)表面呈拋物線形。用來鑄造高度小于直徑的盤、環(huán)類或成形鑄件。小于直徑的盤、環(huán)類或成形鑄件。 將液態(tài)合金澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使金屬液在離心力作用下充填鑄型并結(jié)晶。v臥式離心鑄造臥式離心鑄造鑄型繞水平軸旋轉(zhuǎn)

8、，鑄件壁厚均勻，應(yīng)用廣泛，主要用來生產(chǎn)鑄型繞水平軸旋轉(zhuǎn)，鑄件壁厚均勻，應(yīng)用廣泛，主要用來生產(chǎn)圓環(huán)類鑄件，也用于澆注成形鑄件。圓環(huán)類鑄件，也用于澆注成形鑄件。離心式實(shí)型鑄造離心鑄造的生產(chǎn)過程離心鑄造的生產(chǎn)過程（1）將金屬型型腔清理干凈，噴涂料）將金屬型型腔清理干凈，噴涂料（2）旋轉(zhuǎn)鑄型，澆入定量金屬液）旋轉(zhuǎn)鑄型，澆入定量金屬液（3）凝固后，停止旋轉(zhuǎn)，取出鑄件）凝固后，停止旋轉(zhuǎn)，取出鑄件利用回轉(zhuǎn)表面生產(chǎn)圓筒形鑄件，省去型芯和澆注系統(tǒng)，利用回轉(zhuǎn)表面生產(chǎn)圓筒形鑄件，省去型芯和澆注系統(tǒng)，大大簡化了生產(chǎn)過程，節(jié)約了金屬大大簡化了生產(chǎn)過程，節(jié)約了金屬離心力的作用，鑄件由外向內(nèi)的順序凝固，而氣體和熔離心力的作

9、用，鑄件由外向內(nèi)的順序凝固，而氣體和熔渣因比重輕向內(nèi)腔移動(dòng)而排除，鑄件組織致密，極少有渣因比重輕向內(nèi)腔移動(dòng)而排除，鑄件組織致密，極少有縮孔、氣孔、夾渣等缺陷縮孔、氣孔、夾渣等缺陷合金的充型能力強(qiáng)，便于流動(dòng)性差的合金及薄件的生產(chǎn)。合金的充型能力強(qiáng)，便于流動(dòng)性差的合金及薄件的生產(chǎn)。便于制造雙金屬鑄件便于制造雙金屬鑄件優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 鑄件易產(chǎn)生偏析，鑄件內(nèi)表面較粗糙。內(nèi)表面尺寸不易控制。缺點(diǎn)缺點(diǎn)壓力鑄造壓力鑄造 將熔融的金屬在將熔融的金屬在高壓高壓下，下，快速快速壓入金屬型，并在壓入金屬型，并在壓力下凝固，以獲得鑄件的方法。壓力下凝固，以獲得鑄件的方法。（常用壓射壓力為幾至幾十兆帕，充填速度約為0.550

10、m/s，充填時(shí)間為0.010.2s)熱壓室壓鑄熱壓室壓鑄工藝穩(wěn)定鑄件質(zhì)量好，壓型壽命低工藝穩(wěn)定鑄件質(zhì)量好，壓型壽命低冷壓室臥式壓鑄冷壓室臥式壓鑄（目前應(yīng)用最多)壓鑄的工藝過程壓鑄的工藝過程（1）預(yù)熱金屬鑄型，噴涂料）預(yù)熱金屬鑄型，噴涂料（2）合型、注入金屬液）合型、注入金屬液（3）壓射沖頭在高壓下推動(dòng)金屬液充）壓射沖頭在高壓下推動(dòng)金屬液充滿型腔并凝固滿型腔并凝固（4）打開鑄型，用頂桿頂出鑄件）打開鑄型，用頂桿頂出鑄件v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)v 鑄件的精度和表面質(zhì)量都較其他鑄造方法高（鑄件的精度和表面質(zhì)量都較其他鑄造方法高（尺寸公差等級(jí)可達(dá)CT4CT7，表面粗糙度一般可達(dá)Ra1.612.5um)v 可壓鑄出形

11、狀復(fù)雜的薄壁件、和鑲嵌件可壓鑄出形狀復(fù)雜的薄壁件、和鑲嵌件（鑄件最小壁厚為：鋅合金為0.3mm,鋁合金為0.5mm)v 鑄件強(qiáng)度和硬度高鑄件強(qiáng)度和硬度高（抗拉強(qiáng)度可比砂型鑄件提高25%30%，但伸長率有所降低）v 生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高(一般冷壓式壓鑄機(jī)平均每小時(shí)壓鑄600-700次）壓力鑄造的特點(diǎn)和適用范圍壓力鑄造的特點(diǎn)和適用范圍v缺點(diǎn)缺點(diǎn) v 投資大，生產(chǎn)周期長投資大，生產(chǎn)周期長v 壓鑄合金的種類受限制，壓鑄高熔點(diǎn)合金（鑄鐵、鑄鋼）壓鑄合金的種類受限制，壓鑄高熔點(diǎn)合金（鑄鐵、鑄鋼）時(shí)，壓型壽命低時(shí)，壓型壽命低v 鑄件內(nèi)部常有氣孔和縮松，不能進(jìn)行較多余量的切削加工鑄件內(nèi)部常有氣孔和縮松，不能進(jìn)行較

12、多余量的切削加工v 壓鑄件不能用熱處理的方法提高性能壓鑄件不能用熱處理的方法提高性能壓力鑄造的特點(diǎn)和適用范圍壓力鑄造的特點(diǎn)和適用范圍v適用范圍適用范圍 v主要用于有色合金（如鋁合金、鋅合金）的中、小鑄件主要用于有色合金（如鋁合金、鋅合金）的中、小鑄件的大量生產(chǎn)。的大量生產(chǎn)。消失模鑄造消失模鑄造 也稱氣化模鑄造，國際上稱也稱氣化模鑄造，國際上稱EPCEPC工藝。工藝。 真空實(shí)型鑄造，真空實(shí)型鑄造， 用用泡沫模型泡沫模型代替金屬或木模，造代替金屬或木模，造型后模樣不取出，呈實(shí)體型腔，澆注時(shí)模樣氣化消失而型后模樣不取出，呈實(shí)體型腔，澆注時(shí)模樣氣化消失而得到鑄件。得到鑄件。預(yù)發(fā)泡模型成型模型簇組合浸涂

13、澆注消失模鑄造的工藝過程消失模鑄造的工藝過程（1）制造泡沫塑料模）制造泡沫塑料模 a.制備消失模材料制備消失模材料 需經(jīng)預(yù)發(fā)泡需經(jīng)預(yù)發(fā)泡將珠粒密度將珠粒密度大（大（1.05g/cm3)的原材料及發(fā)泡劑，經(jīng)過蒸汽的原材料及發(fā)泡劑，經(jīng)過蒸汽加熱、抽真空，獲得符合要求的低密度珠粒、加熱、抽真空，獲得符合要求的低密度珠粒、殘留發(fā)泡劑含量及適當(dāng)粒度的珠粒的處理過殘留發(fā)泡劑含量及適當(dāng)粒度的珠粒的處理過程。（主要的消失模材料有：可發(fā)性聚苯乙程。（主要的消失模材料有：可發(fā)性聚苯乙烯（烯（EPS），），適用于灰鑄鐵、球墨鑄鐵和有色適用于灰鑄鐵、球墨鑄鐵和有色合金鑄件等；可發(fā)性聚甲基丙烯甲酯合金鑄件等；可發(fā)性聚甲

14、基丙烯甲酯（EPMMA），），適用于球墨鑄鐵和鑄鋼件等。適用于球墨鑄鐵和鑄鋼件等。這類泡沫塑料的特點(diǎn)：密度小這類泡沫塑料的特點(diǎn)：密度?。?.0150.025g/cm3)，發(fā)氣量小、導(dǎo)熱系數(shù)發(fā)氣量小、導(dǎo)熱系數(shù)小、產(chǎn)生氣體及殘留物少、資源豐富、價(jià)格小、產(chǎn)生氣體及殘留物少、資源豐富、價(jià)格不高。不高。b.制造單個(gè)泡沫塑料模制造單個(gè)泡沫塑料模C.組裝模樣束組裝模樣束（2）上涂料）上涂料 泡沫塑料模樣束表面應(yīng)上泡沫塑料模樣束表面應(yīng)上兩層涂料。第一層是用來提高表面光潔兩層涂料。第一層是用來提高表面光潔度的涂料。第二層是耐火涂料。度的涂料。第二層是耐火涂料。（3）填砂、緊實(shí)、澆注）填砂、緊實(shí)、澆注（4）落料、

15、清理）落料、清理消失模鑄造特點(diǎn)消失模鑄造特點(diǎn) 1 1、鑄件尺寸精度高、鑄件尺寸精度高( (可達(dá)可達(dá)5-75-7級(jí)）級(jí)） 2 2、鑄件表面光潔（、鑄件表面光潔（Ra6.3-12.5um)Ra6.3-12.5um) 3 3、鑄件加工量小、鑄件加工量小 4 4、鑄件無飛邊毛刺，落砂清理容易，清理工時(shí)少，、鑄件無飛邊毛刺，落砂清理容易，清理工時(shí)少，勞動(dòng)環(huán)境好勞動(dòng)環(huán)境好 5 5、消失模鑄造不用下芯子，沒有分型面，可以采用、消失模鑄造不用下芯子，沒有分型面，可以采用靈活的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出各種形狀復(fù)雜、薄壁、多孔槽的靈活的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出各種形狀復(fù)雜、薄壁、多孔槽的鑄件。鑄件。 6 6、環(huán)境污染少，、環(huán)境污染少， “ “綠色鑄造工程綠色鑄造工程”?？捎糜谏a(chǎn)鑄鐵、碳鋼、工具鋼、不銹鋼、鋁、鎂及可用于生產(chǎn)鑄鐵、碳鋼、工具鋼、不銹鋼、鋁、鎂及銅合金等鑄件。一般情況下，鑄件最小壁厚為銅合金等鑄件。一般情況下，鑄件最小壁厚為4.064.06mmmm，最小鑄出孔直徑可達(dá)最小鑄出孔直徑可達(dá)1.521.52mmmm，質(zhì)量從質(zhì)量從1