中南大學(xué)研究生院特種鑄造

1、材料科學(xué)與工程學(xué)院1l特種鑄造特種鑄造:有別于砂型鑄造方法的其他鑄造工藝。有別于砂型鑄造方法的其他鑄造工藝。l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):l分類分類: :1.1.鑄件的尺寸精度和表面光潔度較高鑄件的尺寸精度和表面光潔度較高, ,從而易于實(shí)現(xiàn)少切削或無(wú)切削從而易于實(shí)現(xiàn)少切削或無(wú)切削; ;2.2.鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和機(jī)械性能較好鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和機(jī)械性能較好; ;3.3.降低金屬消耗和鑄件的廢品率降低金屬消耗和鑄件的廢品率; ;4.4.制型時(shí)不用砂或少用砂制型時(shí)不用砂或少用砂, ,簡(jiǎn)化鑄造生簡(jiǎn)化鑄造生產(chǎn)工序產(chǎn)工序, ,便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化; ;5.5.改善勞動(dòng)條件改善勞動(dòng)條件, ,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率提

2、高勞動(dòng)生產(chǎn)率. .2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院2幾種鑄造方法的比較幾種鑄造方法的比較砂型鑄造砂型鑄造 熔模鑄造熔模鑄造金屬型鑄造金屬型鑄造壓力鑄造壓力鑄造合金種類合金種類 不限不限以碳鋼和合金以碳鋼和合金鋼為主鋼為主不限不限有色合金為主有色合金為主大小大小不限不限25kg223,3,鑄鐵鑄鐵4,4,鑄鋼鑄鋼55銅合金銅合金22其它其它0.50.5孔孔0.70.7精度等級(jí)精度等級(jí) CT8 CT8 1313CT4 CT4 7 7CT6CT69 9CT4CT48 8表面粗糙表面粗糙6.3 6.3 1.61.612.512.53.23.23.23.20.80.8內(nèi)部質(zhì)量?jī)?nèi)部質(zhì)量

3、結(jié)晶粗結(jié)晶粗結(jié)晶粗結(jié)晶粗結(jié)晶細(xì)結(jié)晶細(xì)結(jié)晶細(xì)結(jié)晶細(xì)生產(chǎn)率生產(chǎn)率低、中低、中低、中低、中中、高中、高最高最高舉例舉例各類鑄件各類鑄件計(jì)算機(jī)零件計(jì)算機(jī)零件發(fā)動(dòng)機(jī)零件發(fā)動(dòng)機(jī)零件照相機(jī)零件照相機(jī)零件2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院32-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造定義：定義：用可溶性材料制成尺寸精確、沒(méi)有分型面的實(shí)用可溶性材料制成尺寸精確、沒(méi)有分型面的實(shí)體模樣，在模樣上涂掛數(shù)層耐火材料，經(jīng)硬化、體模樣，在模樣上涂掛數(shù)層耐火材料，經(jīng)硬化、干燥制成型殼，然后加熱使模樣熔失制得空心干燥制成型殼，然后加熱使模樣熔失制得空心型殼，空心型殼經(jīng)高溫焙燒、澆注金屬液而獲型殼，空心型殼經(jīng)高溫焙燒、澆注金

4、屬液而獲得鑄件的鑄造方法。得鑄件的鑄造方法。失蠟鑄造、熔模精密鑄造、失蠟鑄造、熔模精密鑄造、包模精密鑄造包模精密鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院4過(guò)程過(guò)程特點(diǎn)特點(diǎn)：2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)材料科學(xué)與工程學(xué)院5一、熔模及其制備一、熔模及其制備1.1.對(duì)模料性能的要求對(duì)模料性能的要求1)1)合適的熔點(diǎn)和軟化點(diǎn)合適的熔點(diǎn)和軟化點(diǎn)6010060100室溫室溫+1015+10154)4)好的流動(dòng)性和成型性好的流動(dòng)性和成型性2)2)小的收縮和膨脹系數(shù)小的收縮和膨脹系數(shù)3)3)足夠的強(qiáng)度和硬度足夠的強(qiáng)度和硬度5)5)好的涂掛性好的涂掛性6)6)良好的焊接性良好的焊接性7)7)少的殘留灰分少的殘留灰分2

5、-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院62.2.模料的種類及性能模料的種類及性能1)1)低熔點(diǎn)模料低熔點(diǎn)模料石蠟硬脂酸模料石蠟硬脂酸模料2)2)中熔點(diǎn)模料中熔點(diǎn)模料褐煤蠟：褐煤蠟：8585石蠟石蠟5 5褐煤蠟褐煤蠟5 5聚合松香聚合松香5 5低分子聚乙烯低分子聚乙烯3)3)高熔點(diǎn)模料高熔點(diǎn)模料松香基模料：如松香基模料：如6060松香松香3030川蠟川蠟5 5地蠟地蠟5 5聚乙烯聚乙烯一、熔模及其制備一、熔模及其制備2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造（一）按熔點(diǎn)高低分：（一）按熔點(diǎn)高低分：材料科學(xué)與工程學(xué)院72.2.模料的種類及性能模料的種類及性能一、熔模及其制備一、熔模及其制備2-1

6、2-1 熔模鑄造熔模鑄造（二）按組分：（二）按組分：1 1）蠟基模料）蠟基模料 以礦物蠟或動(dòng)植物蠟為主要組分的模料；以礦物蠟或動(dòng)植物蠟為主要組分的模料； 如各占如各占50%50%配比的石蠟配比的石蠟- -硬脂酸；硬脂酸； （1%1%聚乙烯或聚乙烯或5%5%乙基纖維素）乙基纖維素）2 2）松香基模料）松香基模料 能滿足生產(chǎn)精度要求高或較大鑄件生產(chǎn)；能滿足生產(chǎn)精度要求高或較大鑄件生產(chǎn)；3 3）其它模料）其它模料材料科學(xué)與工程學(xué)院83.3.模料的配制及回收模料的配制及回收成分和配比成分和配比加料次序加料次序熔化溫度熔化溫度圖81一、熔模及其制備一、熔模及其制備2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造鹽酸處理

7、法鹽酸處理法活性白土處理法活性白土處理法電解處理法電解處理法材料科學(xué)與工程學(xué)院9材料科學(xué)與工程學(xué)院10材料科學(xué)與工程學(xué)院114.4.熔模的壓制和組合熔模的壓制和組合壓制過(guò)程：壓制過(guò)程：先在壓型型腔表面涂一層分型劑，然后在一定壓先在壓型型腔表面涂一層分型劑，然后在一定壓力下將預(yù)制好的模料注入壓型，保壓一定時(shí)間，力下將預(yù)制好的模料注入壓型，保壓一定時(shí)間，待模料凝固后打開(kāi)壓型取出熔模，并放水中冷卻。待模料凝固后打開(kāi)壓型取出熔模，并放水中冷卻。成型方法：成型方法：1)1)自由澆注成型自由澆注成型2)2)壓注成型壓注成型3)3)擠壓成型擠壓成型注意：注意：澆注系統(tǒng)熔模澆注系統(tǒng)熔模2-1 2-1 熔模鑄造

8、熔模鑄造一、熔模及其制備一、熔模及其制備材料科學(xué)與工程學(xué)院12材料科學(xué)與工程學(xué)院134.4.熔模的壓制和組合熔模的壓制和組合2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造一、熔模及其制備一、熔模及其制備組裝：組裝： 根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，將經(jīng)整修檢驗(yàn)合格根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，將經(jīng)整修檢驗(yàn)合格熔模鑄件和澆冒口系統(tǒng)的熔模組合成整熔模鑄件和澆冒口系統(tǒng)的熔模組合成整體模組；體模組；方法：方法：焊接法焊接法機(jī)械組裝法機(jī)械組裝法材料科學(xué)與工程學(xué)院14二、型殼制備二、型殼制備1.1.型殼用耐火材料型殼用耐火材料粉狀耐火材料：配置耐火涂料粉狀耐火材料：配置耐火涂料粒狀耐火材料：撒砂制殼粒狀耐火材料：撒砂制殼1) 1)對(duì)耐火材料的性

9、能要求對(duì)耐火材料的性能要求共熔點(diǎn)共熔點(diǎn)熱膨脹性熱膨脹性化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)如：如：硅線石、莫來(lái)石、人造剛玉、硅線石、莫來(lái)石、人造剛玉、氧化鋯、氧化鎂氧化鋯、氧化鎂2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院152)2)生產(chǎn)中常用的耐火材料生產(chǎn)中常用的耐火材料石英粉和石英砂石英粉和石英砂要求：要求：SiOSiO2 297%,(CaO+MgO+Na97%,(CaO+MgO+Na2 2O)0.15%O)0.15%(FeO+Fe(FeO+Fe2 2O O3 3)0.4%)0.4%電熔剛玉電熔剛玉 適應(yīng)：適應(yīng)：僅用于要求不高的普通碳鋼和低合金鋼；僅用于要求不高的普通碳鋼和低合金鋼； 適應(yīng)：適應(yīng)：澆注高

10、溫合金和高合金鋼的型殼和型芯。澆注高溫合金和高合金鋼的型殼和型芯。二、型殼制備二、型殼制備1.1.型殼用耐火材料型殼用耐火材料2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院16鋁硅酸鹽耐火材料鋁硅酸鹽耐火材料化學(xué)組成：化學(xué)組成：AlAl2 2O O3 3+SiO+SiO2 2，其它雜質(zhì)；，其它雜質(zhì)；高嶺土類耐火材料高嶺土類耐火材料鋁礬土鋁礬土2) 2)生產(chǎn)中常用的耐火材料生產(chǎn)中常用的耐火材料二、型殼制備二、型殼制備1.1.型殼用耐火材料型殼用耐火材料2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院17二、型殼制備二、型殼制備2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造2.2.制殼用粘結(jié)劑制殼用粘結(jié)劑

11、對(duì)性能的要求：對(duì)性能的要求：1 1）粘結(jié)劑應(yīng)能很好地潤(rùn)濕模組，但又不與模料互）粘結(jié)劑應(yīng)能很好地潤(rùn)濕模組，但又不與模料互溶或起化學(xué)反應(yīng)；溶或起化學(xué)反應(yīng)；2 2）粘結(jié)劑與耐火涂料有牢固的結(jié)合能力，使型殼）粘結(jié)劑與耐火涂料有牢固的結(jié)合能力，使型殼具有足夠強(qiáng)度；具有足夠強(qiáng)度；3 3）粘結(jié)劑在焙燒和澆注溫度下形成的氧化物，或）粘結(jié)劑在焙燒和澆注溫度下形成的氧化物，或與耐火涂料反應(yīng)形成的化合物，應(yīng)具有高溫下的與耐火涂料反應(yīng)形成的化合物，應(yīng)具有高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性；化學(xué)穩(wěn)定性；4 4）適當(dāng)粘度，良好的涂掛性和滲透性；）適當(dāng)粘度，良好的涂掛性和滲透性；5 5）良好的儲(chǔ)存性且來(lái)源豐富，價(jià)格低廉。）良好的儲(chǔ)存性且來(lái)

12、源豐富，價(jià)格低廉。材料科學(xué)與工程學(xué)院182.2.制殼用粘結(jié)劑制殼用粘結(jié)劑1)1)硅溶膠粘結(jié)劑硅溶膠粘結(jié)劑無(wú)定形的無(wú)定形的SiOSiO2 2粒子在水介質(zhì)中的分散體系；粒子在水介質(zhì)中的分散體系；性能：3030SiO2SiO2，膠體，膠體SiO2SiO2粒子的尺寸為粒子的尺寸為10201020m m，PH8.510.5;PH8.510.5;二、型殼制備二、型殼制備2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院192)2)水玻璃粘結(jié)劑水玻璃粘結(jié)劑性能：性能：模數(shù)模數(shù)3 33.4,3.4,密度密度1.34g/cm1.34g/cm3 3配制涂料用水玻璃的成分及性能配制涂料用水玻璃的成分及性能SiOSi

13、O2 2/%/%NaNa2 2O/O/%模數(shù)模數(shù)MM密度密度/g/cm/g/cm3 3凝結(jié)時(shí)間凝結(jié)時(shí)間/min/min面層面層涂料涂料20236.57.5 3.03.41.271.312.54加強(qiáng)加強(qiáng)層涂層涂料料23277.59.0 3.03.41.301.342.542.2.制殼用粘結(jié)劑制殼用粘結(jié)劑二、型殼制備二、型殼制備2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造3)3)硅酸乙酯粘結(jié)劑硅酸乙酯粘結(jié)劑材料科學(xué)與工程學(xué)院203.3.型殼的制備型殼的制備1) 1)耐火涂料的配制耐火涂料的配制一種粘結(jié)劑和粉狀耐火材料所組成的懸浮液；一種粘結(jié)劑和粉狀耐火材料所組成的懸浮液；硅酸乙酯硅酸乙酯3232涂料的配比涂料

14、的配比面層涂料面層涂料加固層涂料加固層涂料水解液：水解液：粉料粉料密度密度/g/cm3水解液：水解液：粉料粉料密度密度/g/cm3石英粉石英粉(270)(270)1:21.71.721:1.71.581.70剛玉粉剛玉粉(M10(M102020）1:(2.32.5)2.02.151:(2.12.3) 1.752.00二、型殼制備二、型殼制備2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院212)2)型殼的涂掛與干燥硬化型殼的涂掛與干燥硬化除油脫脂處理除油脫脂處理浸涂法浸涂法撒砂撒砂手工撒砂手工撒砂機(jī)械撒砂機(jī)械撒砂流態(tài)化撒砂流態(tài)化撒砂雨淋式撒砂雨淋式撒砂硅溶膠粘結(jié)劑型殼的干燥硅溶膠粘結(jié)劑型殼的

15、干燥排除水分排除水分強(qiáng)制通風(fēng)干燥（空氣的溫度、相對(duì)強(qiáng)制通風(fēng)干燥（空氣的溫度、相對(duì)濕度和流速）濕度和流速）3.3.型殼的制備型殼的制備二、型殼制備二、型殼制備2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造水玻璃粘結(jié)劑型殼的干燥與硬化水玻璃粘結(jié)劑型殼的干燥與硬化干燥干燥材料科學(xué)與工程學(xué)院22材料科學(xué)與工程學(xué)院233)熔模的熔失和焙燒熔模的熔失和焙燒關(guān)鍵：關(guān)鍵：低熔點(diǎn)模料的水玻璃型殼：低熔點(diǎn)模料的水玻璃型殼：熱水脫模法，熱水脫模法，9595，1 13 3NH4ClNH4Cl或或2 23 3HClHCl; ;中溫的硅酸乙酯和硅溶膠型殼：中溫的硅酸乙酯和硅溶膠型殼：高壓蒸汽脫模高壓蒸汽脫模3.3.型殼的制備型殼的制備

16、二、型殼制備二、型殼制備2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院24焙燒目的：焙燒目的：清除型殼中揮發(fā)物和凝膠的進(jìn)一步脫水，以清除型殼中揮發(fā)物和凝膠的進(jìn)一步脫水，以使型殼獲得必要高溫強(qiáng)度和透氣性，以便于使型殼獲得必要高溫強(qiáng)度和透氣性，以便于澆注液態(tài)金屬。澆注液態(tài)金屬。水玻璃粘結(jié)劑型殼：水玻璃粘結(jié)劑型殼：400600400600入爐，升溫入爐，升溫800800850850，保溫，保溫2h2h；硅溶膠和硅酸乙酯粘結(jié)劑型殼：硅溶膠和硅酸乙酯粘結(jié)劑型殼：500600500600入爐，升溫入爐，升溫950950，2h2h；3)3)熔模的熔失和焙燒熔模的熔失和焙燒3.3.型殼的制備型殼的制備二、

17、型殼制備二、型殼制備2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院251.1.澆注澆注三、熔模鑄件的澆注和清理三、熔模鑄件的澆注和清理2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造1 1）真空吸鑄）真空吸鑄u過(guò)程：過(guò)程：u優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：此法改善充填及補(bǔ)縮條件，充型快而平穩(wěn)，減少卷入氣體和此法改善充填及補(bǔ)縮條件，充型快而平穩(wěn)，減少卷入氣體和熔渣，且可澆注形狀復(fù)雜和薄壁；熔渣，且可澆注形狀復(fù)雜和薄壁；降低澆注溫度，節(jié)省能源消耗，且有利于得到組織致密、晶降低澆注溫度，節(jié)省能源消耗，且有利于得到組織致密、晶粒細(xì)化的鑄件，提高質(zhì)量；粒細(xì)化的鑄件，提高質(zhì)量；提高金屬的利用率，降低了生產(chǎn)成本，改善勞動(dòng)條件。提高金屬的利

18、用率，降低了生產(chǎn)成本，改善勞動(dòng)條件。材料科學(xué)與工程學(xué)院26材料科學(xué)與工程學(xué)院271.1.澆注澆注三、熔模鑄件的澆注和清理三、熔模鑄件的澆注和清理2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造2 2）定向凝固）定向凝固亦稱定向結(jié)晶，常用于渦輪片、磁鋼等熔模鑄件；亦稱定向結(jié)晶，常用于渦輪片、磁鋼等熔模鑄件；3 3）壓力下凝固）壓力下凝固材料科學(xué)與工程學(xué)院28材料科學(xué)與工程學(xué)院292.2.清理清理三、熔模鑄件的澆注和清理三、熔模鑄件的澆注和清理2-1 2-1 熔模鑄造熔模鑄造從鑄件上清除型殼從鑄件上清除型殼手工捶擊手工捶擊震擊機(jī)械震擊機(jī)械電解壓清砂電解壓清砂從澆冒口系統(tǒng)上切取鑄件從澆冒口系統(tǒng)上切取鑄件鑄件的表面清

19、理鑄件的表面清理機(jī)械清理機(jī)械清理化學(xué)清理化學(xué)清理堿煮清理堿煮清理堿爆清理堿爆清理電化學(xué)清理電化學(xué)清理材料科學(xué)與工程學(xué)院30材料科學(xué)與工程學(xué)院312-2 壓力鑄造壓力鑄造n定義：定義：將液態(tài)或半液態(tài)金屬澆入壓鑄機(jī)的壓將液態(tài)或半液態(tài)金屬澆入壓鑄機(jī)的壓室內(nèi)，使它在高壓和高速下充填鑄型，室內(nèi)，使它在高壓和高速下充填鑄型，并在高壓下結(jié)晶凝固而獲得鑄件的一并在高壓下結(jié)晶凝固而獲得鑄件的一種鑄造方法。種鑄造方法。n特點(diǎn)：特點(diǎn)：機(jī)械化程度高機(jī)械化程度高;生產(chǎn)效率高；生產(chǎn)效率高；鑄件精度高；鑄件精度高；材料科學(xué)與工程學(xué)院32一、壓鑄機(jī)簡(jiǎn)介一、壓鑄機(jī)簡(jiǎn)介1.1.熱壓室壓鑄機(jī)：熱壓室壓鑄機(jī)：圖8-15 熱壓室壓鑄機(jī)

20、工作原理土特點(diǎn)：特點(diǎn)：早期用于鋅、鉛、錫早期用于鋅、鉛、錫等低熔點(diǎn)合金鑄件，等低熔點(diǎn)合金鑄件，近年已用于鋁、鎂、近年已用于鋁、鎂、銅合金等；銅合金等；2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造壓室與合金熔化爐壓室與合金熔化爐成一體，或壓室浸成一體，或壓室浸入液態(tài)金屬入液態(tài)金屬材料科學(xué)與工程學(xué)院332. 冷壓室壓鑄機(jī)冷壓室壓鑄機(jī)1 1）立式冷壓室壓鑄機(jī)）立式冷壓室壓鑄機(jī)圖8-162-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造一、壓鑄機(jī)簡(jiǎn)介一、壓鑄機(jī)簡(jiǎn)介材料科學(xué)與工程學(xué)院342 2）臥式冷壓室壓鑄機(jī)）臥式冷壓室壓鑄機(jī)圖 8-17 工作過(guò)程工作過(guò)程2. 冷壓室壓鑄機(jī)冷壓室壓鑄機(jī)2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造一、壓鑄機(jī)簡(jiǎn)介

21、一、壓鑄機(jī)簡(jiǎn)介材料科學(xué)與工程學(xué)院353 3）全立式冷壓室壓鑄機(jī)）全立式冷壓室壓鑄機(jī)圖8-182. 冷壓室壓鑄機(jī)冷壓室壓鑄機(jī)2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造一、壓鑄機(jī)簡(jiǎn)介一、壓鑄機(jī)簡(jiǎn)介壓鑄型水平放置，穩(wěn)固可壓鑄型水平放置，穩(wěn)固可靠，分型面、澆注系統(tǒng)開(kāi)靠，分型面、澆注系統(tǒng)開(kāi)設(shè)方便；熱量損失小，帶設(shè)方便；熱量損失小，帶入型腔中的空氣少等；入型腔中的空氣少等；材料科學(xué)與工程學(xué)院36二、壓鑄型二、壓鑄型壓鑄型結(jié)構(gòu)壓鑄型結(jié)構(gòu)1)1)靜型靜型是金屬液首先進(jìn)入的是金屬液首先進(jìn)入的半型，部分型腔，其半型，部分型腔，其上的直澆道與機(jī)器的上的直澆道與機(jī)器的噴嘴相連接；噴嘴相連接；2)2)動(dòng)型動(dòng)型一般抽芯和鑄件頂一般

22、抽芯和鑄件頂出機(jī)構(gòu)設(shè)在其上，出機(jī)構(gòu)設(shè)在其上，完成合型、抽芯和完成合型、抽芯和頂出鑄件操作頂出鑄件操作2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造壓鑄?？傮w結(jié)構(gòu)示意圖壓鑄?？傮w結(jié)構(gòu)示意圖1-鑄件；鑄件；2-導(dǎo)柱；導(dǎo)柱；3-冷卻水管；冷卻水管；4-定模；定模；5-動(dòng)動(dòng)模；模；6-頂桿板；頂桿板；7-頂桿；頂桿；8-型腔；型腔；9-排氣槽；排氣槽；10-澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)材料科學(xué)與工程學(xué)院372-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造二、壓鑄型二、壓鑄型材料科學(xué)與工程學(xué)院383)3)抽芯及抽芯機(jī)構(gòu)抽芯及抽芯機(jī)構(gòu)型芯形成復(fù)雜鑄件型芯形成復(fù)雜鑄件的側(cè)面孔穴，是活的側(cè)面孔穴，是活動(dòng)型芯；動(dòng)型芯；4)4)鑄件頂出機(jī)構(gòu)鑄件頂出機(jī)構(gòu)設(shè)

23、置在動(dòng)型部分，設(shè)置在動(dòng)型部分，包括頂桿、復(fù)位桿包括頂桿、復(fù)位桿等；等；2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造二、壓鑄型二、壓鑄型壓鑄型結(jié)構(gòu)壓鑄型結(jié)構(gòu)材料科學(xué)與工程學(xué)院392-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造三、壓鑄工藝三、壓鑄工藝1. 1.壓鑄工藝流程圖壓鑄工藝流程圖壓鑄型壓鑄型壓鑄型安裝壓鑄型安裝壓鑄型預(yù)熱壓鑄型預(yù)熱給涂料給涂料合型、插芯合型、插芯澆澆 注注壓壓 射射持持 壓壓開(kāi)型、抽芯開(kāi)型、抽芯頂出鑄件頂出鑄件表觀檢驗(yàn)表觀檢驗(yàn)清理型腔清理型腔鑄件清理鑄件清理質(zhì)量檢驗(yàn)質(zhì)量檢驗(yàn)合格鑄件合格鑄件材料科學(xué)與工程學(xué)院402.2.比壓的選擇比壓的選擇2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造三、壓鑄工藝三、壓鑄工藝 t1

24、:F1t1:F1為克服摩擦力為克服摩擦力( (壓室中壓室中) ) t2: t2:開(kāi)始進(jìn)入型腔因澆口急減阻力增大開(kāi)始進(jìn)入型腔因澆口急減阻力增大F2F1,F2F1,達(dá)到高速充填達(dá)到高速充填 t3:(t3:(快速增壓階段快速增壓階段) )快速充填直至充滿型腔最大值快速充填直至充滿型腔最大值F3F3為壓射壓力為壓射壓力 t4:F4t4:F4靜壓力對(duì)鑄件壓實(shí)靜壓力對(duì)鑄件壓實(shí)壓力F時(shí)間t材料科學(xué)與工程學(xué)院412.2.比壓的選擇比壓的選擇l定義：定義：壓射過(guò)程中，壓室內(nèi)單位面積上液態(tài)壓射過(guò)程中，壓室內(nèi)單位面積上液態(tài)金屬所受到的靜壓力；金屬所受到的靜壓力；p p=(4=(4P P)/()/(d d2 2) )

25、p-p-比壓，比壓，PaPa；d-d-壓室直徑，壓室直徑，m;m;P P- -壓鑄機(jī)的壓射力壓鑄機(jī)的壓射力,N.,N.2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造三、壓鑄工藝三、壓鑄工藝l對(duì)鑄件質(zhì)量的影響：對(duì)鑄件質(zhì)量的影響：壓射壓力壓射壓力就是在充模剛結(jié)束時(shí)壓射沖頭作用在就是在充模剛結(jié)束時(shí)壓射沖頭作用在金屬液面上的力。金屬液面上的力。材料科學(xué)與工程學(xué)院42各種壓鑄合金的計(jì)算比壓各種壓鑄合金的計(jì)算比壓(MPa(MPa) )合金種類合金種類鑄件壁厚鑄件壁厚3mm3mm鑄件壁厚鑄件壁厚3 36mm6mm簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜鋅合金鋅合金30405060鋁合金鋁合金35454540壓鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)性能、蓄壓

26、器的工作狀況、壓鑄機(jī)工壓鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)性能、蓄壓器的工作狀況、壓鑄機(jī)工作液的性質(zhì)以及澆注系統(tǒng)的形狀和尺寸等因素；作液的性質(zhì)以及澆注系統(tǒng)的形狀和尺寸等因素；2.2.比壓的選擇比壓的選擇2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造三、壓鑄工藝三、壓鑄工藝材料科學(xué)與工程學(xué)院432.2.充填速度充填速度l定義：定義： 金屬液通過(guò)壓鑄型內(nèi)澆口導(dǎo)入型腔的線速度；金屬液通過(guò)壓鑄型內(nèi)澆口導(dǎo)入型腔的線速度；l關(guān)系：關(guān)系：冷壓室壓鑄機(jī)，壓室、澆道和型腔相連：冷壓室壓鑄機(jī)，壓室、澆道和型腔相連：D D2 2v v1 1/4=d/4=d2 2v v2 2/4=fu/4=fuu=u=(2gp/(2gp/) )1/21/2與比壓關(guān)系：與

27、比壓關(guān)系：l對(duì)壓鑄工藝影響：對(duì)壓鑄工藝影響：式中，式中，D D為壓室直徑，為壓室直徑，m;vm;v1 1為壓射速度為壓射速度m/s;dm/s;d為直澆道的入口直為直澆道的入口直徑，徑，m;vm;v2 2為金屬液在直澆道入口處的流動(dòng)速度，為金屬液在直澆道入口處的流動(dòng)速度，m/s;fm/s;f為內(nèi)澆為內(nèi)澆口的截面積，口的截面積，m2;um2;u為沖填速度，為沖填速度，m/sm/s。為阻力系數(shù)；p為壓射比壓，Pa; 為金屬液密度，t/m3.材料科學(xué)與工程學(xué)院442.2.充填速度充填速度2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造三、壓鑄工藝三、壓鑄工藝各種壓鑄合金的充填速度（各種壓鑄合金的充填速度（m/sm/s

28、）簡(jiǎn)單的厚壁鑄件簡(jiǎn)單的厚壁鑄件一般鑄件一般鑄件 復(fù)雜的薄壁鑄件復(fù)雜的薄壁鑄件鋅合金、銅合金鋅合金、銅合金鎂合金鎂合金鋁合金鋁合金10101515202025251010151515152525353515152525151520203535404025253030視鑄件大小、復(fù)雜程度、鑄件要求、合金種類、視鑄件大小、復(fù)雜程度、鑄件要求、合金種類、比壓等而異；比壓等而異；材料科學(xué)與工程學(xué)院453.3.澆注溫度澆注溫度2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造三、壓鑄工藝三、壓鑄工藝l定義：定義：金屬液自壓室進(jìn)入型腔時(shí)的平均溫度；金屬液自壓室進(jìn)入型腔時(shí)的平均溫度；l一般在保溫爐內(nèi)的溫度，以不超過(guò)該合一般在保

29、溫爐內(nèi)的溫度，以不超過(guò)該合金液相線以上金液相線以上20203030；l低溫澆注對(duì)鑄件質(zhì)量影響：低溫澆注對(duì)鑄件質(zhì)量影響：呈呈“粥狀粥狀”金屬液，在壓射過(guò)程中產(chǎn)生漩渦和卷入金屬液，在壓射過(guò)程中產(chǎn)生漩渦和卷入氣體的可能性較小；氣體的可能性較??；增大排氣槽深度，可改善排氣條件；增大排氣槽深度，可改善排氣條件； 體收縮小，厚壁處產(chǎn)生縮松和縮孔小；體收縮小，厚壁處產(chǎn)生縮松和縮孔??；對(duì)鑄型熔融和粘模顯著減小，延長(zhǎng)鑄型壽命；對(duì)鑄型熔融和粘模顯著減小，延長(zhǎng)鑄型壽命；材料科學(xué)與工程學(xué)院463.3.澆注溫度澆注溫度三、壓鑄工藝三、壓鑄工藝合金合金鑄件壁厚鑄件壁厚3mm3mm鑄件壁厚鑄件壁厚336mm6mm結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)

30、構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜鋁合鋁合金金含硅含硅610610650650 640640700700 590590630630 610610650650含銅含銅620620650650 640640720720 600600640640 620620650650含鎂含鎂640640680680 660660700700 620620660660 640640680680鎂合金鎂合金640640680680 660660700700 620620660660 640640680680銅合銅合金金普通普通850850900900 870870920920 820820860

31、860 850850900900硅硅870870910910 880880920920 850850900900 870870910910各種壓鑄合金的澆注溫度各種壓鑄合金的澆注溫度材料科學(xué)與工程學(xué)院474.4.鑄型溫度鑄型溫度三、壓鑄工藝三、壓鑄工藝l鑄型加熱作用：鑄型加熱作用：避免金屬液激冷，無(wú)法成型；避免金屬液激冷，無(wú)法成型；避免因激冷而增大線收縮，引起裂紋和避免因激冷而增大線收縮，引起裂紋和開(kāi)裂；開(kāi)裂；降低型腔中空氣密度，有利氣體排出，降低型腔中空氣密度，有利氣體排出，獲得表面光潔、輪廓清晰及組織致密的獲得表面光潔、輪廓清晰及組織致密的鑄件；鑄件；避免鑄件因激熱而脹裂，延長(zhǎng)壽命；避免鑄

32、件因激熱而脹裂，延長(zhǎng)壽命；T型型=1/3t澆澆tl壓鑄在各壓鑄周期中保持熱平衡；壓鑄在各壓鑄周期中保持熱平衡；l激冷液應(yīng)在鑄型預(yù)熱前及時(shí)通入；激冷液應(yīng)在鑄型預(yù)熱前及時(shí)通入；材料科學(xué)與工程學(xué)院484.4.鑄型溫度鑄型溫度2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造三、壓鑄工藝三、壓鑄工藝合金合金鑄件壁厚鑄件壁厚3mm3mm鑄件壁厚鑄件壁厚336mm6mm結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜鋅合金鋅合金130130180180150150200200100100150150170170180180鋁合金鋁合金1501502002001801802502501201201801801

33、50150200200鎂合金鎂合金170170250250250250300300140140200200170170250250銅合金銅合金250250350350300300380380200200300300250250380380壓鑄型工作溫度壓鑄型工作溫度( () )材料科學(xué)與工程學(xué)院49定義：定義： 壓鑄過(guò)程中金屬液充滿型腔所需的時(shí)間；壓鑄過(guò)程中金屬液充滿型腔所需的時(shí)間；鑄件的材料和體積確定后，充填時(shí)間與充填鑄件的材料和體積確定后，充填時(shí)間與充填速度和內(nèi)澆口截面積的乘積成反比；速度和內(nèi)澆口截面積的乘積成反比；中、小型鋁合金鑄件僅為中、小型鋁合金鑄件僅為0.1s0.1s；5.5.充填

34、時(shí)間充填時(shí)間2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造三、壓鑄工藝三、壓鑄工藝影響因素：影響因素：鑄件的體積與復(fù)雜程度鑄件的體積與復(fù)雜程度注意內(nèi)澆口的厚度？注意內(nèi)澆口的厚度？材料科學(xué)與工程學(xué)院50定義：定義：為獲得組織致密的鑄件，在金屬液充滿型腔后，為獲得組織致密的鑄件，在金屬液充滿型腔后，仍需在壓力下持續(xù)一段時(shí)間，以使壓射沖頭通過(guò)未凝固仍需在壓力下持續(xù)一段時(shí)間，以使壓射沖頭通過(guò)未凝固金屬將壓力傳遞給鑄件，這段時(shí)間稱之為持壓時(shí)間。金屬將壓力傳遞給鑄件，這段時(shí)間稱之為持壓時(shí)間。一般鑄件的持壓時(shí)間僅為一般鑄件的持壓時(shí)間僅為1 12s,2s,對(duì)于結(jié)晶溫度間隔較對(duì)于結(jié)晶溫度間隔較大的和壁厚較大大的和壁厚較大(

35、(大于大于4mm4mm）的鑄件，可增至）的鑄件，可增至23s23s；6.6.持壓時(shí)間持壓時(shí)間三、壓鑄工藝三、壓鑄工藝作用：作用：使壓射沖頭有足夠的時(shí)間將壓力傳給未凝固的金使壓射沖頭有足夠的時(shí)間將壓力傳給未凝固的金屬，使之在壓力下結(jié)晶，以便獲得組織致密鑄件；屬，使之在壓力下結(jié)晶，以便獲得組織致密鑄件；材料科學(xué)與工程學(xué)院51目的：目的：防止粘模和便于鑄件出型，使鑄型受摩擦防止粘模和便于鑄件出型，使鑄型受摩擦部分在高溫下具有潤(rùn)滑性能；部分在高溫下具有潤(rùn)滑性能；要求：要求：具有好的高溫潤(rùn)滑性能，對(duì)鑄件、鑄型無(wú)腐蝕，具有好的高溫潤(rùn)滑性能，對(duì)鑄件、鑄型無(wú)腐蝕，高溫時(shí)不析出有害氣體，溶劑在高溫時(shí)不析出有害氣

36、體，溶劑在100100150150能盡能盡快揮發(fā)；快揮發(fā)；厚度控制：厚度控制：7.7.壓鑄型涂料壓鑄型涂料2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造三、壓鑄工藝三、壓鑄工藝材料科學(xué)與工程學(xué)院52壓鑄用涂料壓鑄用涂料序序號(hào)號(hào)原材料名原材料名稱稱配比配比/%/%配制方法配制方法適用范圍適用范圍1 1蜂蠟蜂蠟 石墨石墨7070808020302030蜂蠟熔化后加蜂蠟熔化后加入石墨入石墨, ,攪拌塊攪拌塊狀均勻，凝成狀均勻，凝成用于沖頭用于沖頭2 2氟化鈉氟化鈉 水水3 39797將水加熱至將水加熱至70708080,加入加入氟化鈉氟化鈉, ,攪均攪均鋁合金鑄件鋁合金鑄件, ,防防粘模效果好粘模效果好3 3機(jī)油

37、機(jī)油石墨石墨95955 5將機(jī)油與將機(jī)油與200200300300石石墨攪均墨攪均鋁合金鋁合金,銅合金銅合金鑄件鑄件, ,壓室壓室,沖頭沖頭及滑動(dòng)摩擦部分及滑動(dòng)摩擦部分7.7.壓鑄型涂料壓鑄型涂料2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造三、壓鑄工藝三、壓鑄工藝材料科學(xué)與工程學(xué)院53四、特殊壓鑄工藝四、特殊壓鑄工藝1. 1.真空壓鑄真空壓鑄在壓鑄過(guò)程中，使壓鑄型型腔建立真空。一在壓鑄過(guò)程中，使壓鑄型型腔建立真空。一般在般在(5(58)8)10104 4PaPa。特征：特征：最小壁厚為原來(lái)最小壁厚為原來(lái)的一半，生產(chǎn)效的一半，生產(chǎn)效率提高，成本提率提高，成本提高；但厚大鑄件高；但厚大鑄件縮孔嚴(yán)重?？s孔嚴(yán)重。

38、2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院542.2.充氧壓鑄充氧壓鑄過(guò)程：過(guò)程： 在壓鑄前將氧氣充入型腔，以置換出其中的空氣，在壓鑄前將氧氣充入型腔，以置換出其中的空氣，并使殘留在型腔中的氧在壓鑄過(guò)程中與鋁液反應(yīng)并使殘留在型腔中的氧在壓鑄過(guò)程中與鋁液反應(yīng)形成細(xì)小的形成細(xì)小的AlAl2 2O O3 3質(zhì)點(diǎn)，彌散分布在鑄件內(nèi)部，從質(zhì)點(diǎn)，彌散分布在鑄件內(nèi)部，從而消除普通壓鑄件中的氣孔缺陷。而消除普通壓鑄件中的氣孔缺陷。鋁合金鑄件的強(qiáng)度提鋁合金鑄件的強(qiáng)度提高高1010，延伸率增加，延伸率增加0.50.51 1倍，熱處理后倍，熱處理后強(qiáng)度又能提高強(qiáng)度又能提高3030。四、特殊壓鑄工藝四、特殊壓

39、鑄工藝2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造特征特征: : 材料科學(xué)與工程學(xué)院553.3.精速密壓鑄精速密壓鑄圖825特征：特征：內(nèi)澆口厚度必須內(nèi)澆口厚度必須足夠大，采用較足夠大，采用較低的壓射速度，低的壓射速度，金屬液的充填速金屬液的充填速度較低；度較低；一種精確、快速而密實(shí)的壓鑄方法一種精確、快速而密實(shí)的壓鑄方法（ARD）或稱套筒雙沖頭壓鑄法。）或稱套筒雙沖頭壓鑄法。四、特殊壓鑄工藝四、特殊壓鑄工藝2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院56五五. .壓鑄型工藝設(shè)計(jì)壓鑄型工藝設(shè)計(jì)立式冷壓室壓鑄機(jī)：立式冷壓室壓鑄機(jī)：其最小尺寸由壓鑄機(jī)標(biāo)準(zhǔn)澆口套的進(jìn)口直徑來(lái)決定；其最小尺寸由壓鑄機(jī)標(biāo)準(zhǔn)澆口

40、套的進(jìn)口直徑來(lái)決定；為錐形，單邊斜度為為錐形，單邊斜度為3 3；d d直澆道直澆道d d澆口套澆口套0.50.51mm1mmR=6R=615mm15mm2-2 2-2 壓力鑄造壓力鑄造1. 1.澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)（1）直澆道）直澆道材料科學(xué)與工程學(xué)院57臥式壓鑄機(jī)：臥式壓鑄機(jī)：d d直澆道直澆道d d壓室壓室圖819材料科學(xué)與工程學(xué)院58（2)2)橫澆道橫澆道是把金屬液由直澆道引入內(nèi)澆口，提供鑄件是把金屬液由直澆道引入內(nèi)澆口，提供鑄件補(bǔ)縮所需要的液體金屬并傳遞靜壓力；補(bǔ)縮所需要的液體金屬并傳遞靜壓力；作用：作用：尺寸：尺寸：S S橫澆道橫澆道3S3S內(nèi)澆口內(nèi)澆口厚度厚度h h4 46mm(86m

41、m(810mm)10mm)寬度寬度B B內(nèi)澆口寬度內(nèi)澆口寬度長(zhǎng)度長(zhǎng)度L L303040mm40mm；界面形狀為梯形界面形狀為梯形1.1.澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)材料科學(xué)與工程學(xué)院59（3)3)內(nèi)澆口內(nèi)澆口作用：作用：是將橫澆道輸送過(guò)來(lái)的金屬液轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚僖菏菍M澆道輸送過(guò)來(lái)的金屬液轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚僖毫?，并以理想的液態(tài)和順序充填型腔。流，并以理想的液態(tài)和順序充填型腔。尺寸：尺寸：壓鑄件內(nèi)澆口厚度的選用數(shù)據(jù)（壓鑄件內(nèi)澆口厚度的選用數(shù)據(jù)（mmmm）鑄件壁厚鑄件壁厚0.81.51.53.03.06.0復(fù)雜復(fù)雜簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單鋅合金鋅合金0.40.80.50.61.20.81.5 1.02.0

42、1.52.5鋁合金鋁合金0.61.0 0.61.20.81.51.01.8 1.52.5 1.83.0長(zhǎng)度長(zhǎng)度l l22.5mm22.5mm 材料科學(xué)與工程學(xué)院602.2.壓鑄型的分流器壓鑄型的分流器作用：作用：調(diào)整金屬液流的方向和澆注系統(tǒng)的截面積；調(diào)整金屬液流的方向和澆注系統(tǒng)的截面積；圖821材料科學(xué)與工程學(xué)院61溢流槽（集渣槽）溢流槽（集渣槽） 作用：作用：位于型腔中首股金屬液流程的末端，用來(lái)收集液位于型腔中首股金屬液流程的末端，用來(lái)收集液流前端混有涂料殘?jiān)皻怏w的冷污金屬，消除金流前端混有涂料殘?jiān)皻怏w的冷污金屬，消除金屬渦流和排除氣體；屬渦流和排除氣體；排氣槽排氣槽寬度：寬度：6 62

43、0mm;20mm;深度：深度：0.05 0.05 0.1mm0.1mm3. 3. 溢流槽和排氣槽溢流槽和排氣槽材料科學(xué)與工程學(xué)院624.4.壓鑄型設(shè)計(jì)與壓鑄機(jī)的關(guān)系壓鑄型設(shè)計(jì)與壓鑄機(jī)的關(guān)系（1 1）鑄件在分型面上的投影面積、壓鑄機(jī)的比壓）鑄件在分型面上的投影面積、壓鑄機(jī)的比壓及合型力之間的關(guān)系及合型力之間的關(guān)系0.85QFP0.85QFPQ-Q-壓鑄機(jī)的最大合型力；壓鑄機(jī)的最大合型力；F-F-鑄件鑄件( (包括澆注系統(tǒng)包括澆注系統(tǒng)) )在分型面上的垂直投影面積在分型面上的垂直投影面積P P比壓；比壓；0.850.85安全系數(shù)安全系數(shù)五五. .壓鑄型工藝設(shè)計(jì)壓鑄型工藝設(shè)計(jì)材料科學(xué)與工程學(xué)院63（

44、2)2)鑄件重量鑄件重量壓鑄件的重量不得超過(guò)壓鑄機(jī)技術(shù)規(guī)定的最大重量；壓鑄件的重量不得超過(guò)壓鑄機(jī)技術(shù)規(guī)定的最大重量；（3)3)壓鑄機(jī)的開(kāi)型距離與壓鑄型壁厚的關(guān)系壓鑄機(jī)的開(kāi)型距離與壓鑄型壁厚的關(guān)系圖圖8244.4.壓鑄型設(shè)計(jì)與壓鑄機(jī)的關(guān)系壓鑄型設(shè)計(jì)與壓鑄機(jī)的關(guān)系LL1+L2+10H1h1+h2+h3H2L+h1+h2+h3L-壓鑄機(jī)的開(kāi)型距離；壓鑄機(jī)的開(kāi)型距離；材料科學(xué)與工程學(xué)院64（4)4)鑄件的頂出和壓鑄型的外廓尺寸鑄件的頂出和壓鑄型的外廓尺寸鑄件的頂出力鑄件的頂出力 壓鑄機(jī)的最大開(kāi)型力；壓鑄機(jī)的最大開(kāi)型力；壓鑄型的外廓尺寸壓鑄型的外廓尺寸 壓鑄機(jī)開(kāi)、合型機(jī)構(gòu)所允許的壓鑄機(jī)開(kāi)、合型機(jī)構(gòu)所允許

45、的空間中；空間中；4.4.壓鑄型設(shè)計(jì)與壓鑄機(jī)的關(guān)系壓鑄型設(shè)計(jì)與壓鑄機(jī)的關(guān)系材料科學(xué)與工程學(xué)院65金屬型鑄造金屬型鑄造2-3 2-3 其它特種鑄造方法其它特種鑄造方法材料科學(xué)與工程學(xué)院66金屬型鑄造 將金屬液澆注到金屬鑄型中，待其冷卻后獲得鑄件的方法叫金屬型鑄造。由于金屬型能反復(fù)使用很多次，又叫永久型鑄造。 材料科學(xué)與工程學(xué)院67一、金屬型的結(jié)構(gòu) 一、金屬型的結(jié)構(gòu) 一般的，金屬型用鑄鐵和鑄鋼制成。鑄件的內(nèi)腔既可用金屬芯、也可用砂芯。金屬型的結(jié)構(gòu)有多種，如水平分型、重直分型及復(fù)合分型。如圖2.2所示。其中垂直分型便于開(kāi)設(shè)內(nèi)澆口和取出鑄件；水平分型多用來(lái)生產(chǎn)薄壁輪狀鑄件；復(fù)合分型的上半型是由垂直分型

46、的兩半型采用鉸鏈連結(jié)而成，下半型為固定不動(dòng)的水平底板，主要應(yīng)用于較復(fù)雜鑄件的鑄造。 材料科學(xué)與工程學(xué)院68材料科學(xué)與工程學(xué)院69材料科學(xué)與工程學(xué)院70材料科學(xué)與工程學(xué)院71材料科學(xué)與工程學(xué)院72二、金屬型鑄造的工藝特點(diǎn) 金屬型的導(dǎo)熱速度快和無(wú)退讓性，使鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、裂紋及白口等缺陷。此外，金屬型反復(fù)經(jīng)受灼熱金屬液的沖刷，會(huì)降低使用壽命，為此應(yīng)采用以下輔助工藝措施。1預(yù)熱金屬型 澆注前預(yù)熱金屬型，可減緩鑄型的冷卻能力，有利于金屬液的充型及鑄鐵的石墨化過(guò)程。生產(chǎn)鑄鐵件，金屬型預(yù)熱至250350；生產(chǎn)有色金屬件預(yù)熱至100250。 材料科學(xué)與工程學(xué)院73 2 刷涂料 為保護(hù)金屬型和方便排氣

47、，通常在金屬型表面噴刷耐火涂料層，以免金屬型直接受金屬液沖蝕和熱作用。因?yàn)檎{(diào)整涂料層厚度可以改變鑄件各部分的冷卻速度，并有利于金屬型中的氣體排出。澆注不同的合金，應(yīng)噴刷不同的涂料。如鑄造鋁合金件，應(yīng)噴刷由氧化鋅粉、滑石粉和水玻璃制成的涂料；對(duì)灰鑄鐵件則應(yīng)采用由石墨粉、滑石粉、耐火粘土粉及桃膠和水組成的涂料。材料科學(xué)與工程學(xué)院743澆注 金屬型的導(dǎo)熱性強(qiáng)，因此采用金屬鑄型時(shí)，合金的澆注溫度應(yīng)比采用砂型高出2030。一般的，鋁合金為680740；鑄鐵為13001370；錫青銅為11001150。薄壁件取上限，厚壁件取下限。鑄鐵件的壁厚不小于15mm，以防白口組織。 4開(kāi)型 開(kāi)型愈晚，鑄件在金屬型內(nèi)

48、收縮量愈大，取出采用困難，而且鑄件易產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力和裂紋。通常鑄鐵件的出型溫度700950，開(kāi)型時(shí)間為澆注后1060秒。材料科學(xué)與工程學(xué)院75三、金屬型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍與砂型鑄造相比，金屬型鑄造有如下優(yōu)點(diǎn)： 1、復(fù)用性好，可“一型多鑄”，節(jié)省了造型材料和造型工時(shí)。 2、 由于金屬型對(duì)鑄件的冷卻能力強(qiáng)，使鑄件的組織致密、機(jī)械性能高。 3、鑄件的尺寸精度高，公差等級(jí)為IT12IT14；表面粗糙度較低，Ra為6.3m。 4、金屬型鑄造不用砂或用砂少，改善了勞動(dòng)條件。 但是金屬型的制造成本高、周期長(zhǎng)、工藝要求嚴(yán)格，不適用于單件小批量鑄件的生產(chǎn)，主要適用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)，如飛機(jī)、汽車(chē)、內(nèi)燃

49、機(jī)、摩托車(chē)等用的鋁活塞、汽缸體、汽缸蓋、油泵殼體及銅合金的軸瓦、軸套等。對(duì)黑色合金鑄件，也只限于形狀較簡(jiǎn)單的中、小鑄件。材料科學(xué)與工程學(xué)院76離心鑄造 離心鑄造是將金屬液澆入高速旋轉(zhuǎn)（2501500r/min）的鑄型中，并在離心力作用下充型和凝固的鑄造方法。其鑄型可以是金屬型，也可以是砂型。既適合制造中空鑄件，也能用來(lái)生產(chǎn)成形鑄件。一、離心鑄造的種類1 立式離心鑄造 立式離心鑄造機(jī)的鑄型繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，金屬液的自由表面在離心力作用下呈拋物面，所以它主要用來(lái)生產(chǎn)高度小于直徑的盤(pán)、環(huán)類鑄件，也可用于澆注成形鑄件，如圖2.8所示材料科學(xué)與工程學(xué)院77材料科學(xué)與工程學(xué)院782臥式離心鑄造臥式離心鑄造機(jī)的

50、鑄型繞水平軸旋轉(zhuǎn)，鑄件的各部分冷卻速度和成形條件相同，所以其壁厚沿徑向和軸向都均勻。主要用來(lái)生產(chǎn)長(zhǎng)度大于直徑的套、管類鑄件，如圖2.9所示。材料科學(xué)與工程學(xué)院79材料科學(xué)與工程學(xué)院80二、離心鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用 離心鑄造的特點(diǎn)（1） 鑄件組織致密、無(wú)縮孔、縮松、氣孔和夾渣等缺陷，所以機(jī)械性能好。因?yàn)榻饘僖涸陔x心力作用下充型和凝固，鑄件的凝固從外向內(nèi)進(jìn)行，不僅易于補(bǔ)縮，而且使氣體，夾渣聚集在內(nèi)表面便于消除。（2） 由于離心力的作用，金屬液的充型能力好，可以澆注流動(dòng)性差的合金和壁薄的鑄件。（3）便于鑄造雙層金屬的鑄件。如鋼套鑲銅軸承，可節(jié)約銅合金。（4）生產(chǎn)中空鑄件無(wú)需芯子和澆注系統(tǒng)，節(jié)約了金屬。（

51、5） 易產(chǎn)生比重偏析缺陷，且內(nèi)表面粗糙。 總之，離心鑄造主要用來(lái)生產(chǎn)大批套、管類鑄件，如鑄鐵管、銅套、缸套、雙金屬鋼背銅套等。此外，還可以用于輪盤(pán)類鑄件，如泵輪、電機(jī)轉(zhuǎn)子等鑄件的制造。材料科學(xué)與工程學(xué)院81低壓鑄造 低壓鑄造是采用較壓力鑄造低的壓力（一般為0.020.06Mpa），將金屬液從鑄型的底部壓入，并在壓力下凝固獲得鑄件的方法，如圖2.7所示。 材料科學(xué)與工程學(xué)院82a) 帶保溫爐 b）不帶保溫爐 1-坩堝；2-升液管；3-金屬液；4-進(jìn)氣管； 5-密封蓋；6-澆道；7-型腔；8-鑄型 圖2.7 為低壓鑄造工作原理示意 材料科學(xué)與工程學(xué)院83一、低壓鑄造的工藝過(guò)程 1將金屬、升液管和鑄

52、型裝配好，蓋好密封蓋。 2向密封金屬液的坩堝中，通入干燥的壓縮空氣（或惰性氣體），使金屬液在壓力作用下，自下而上地通過(guò)升液管而進(jìn)入鑄型，并在壓力下凝固。 3解除壓力，使升液管和澆注系統(tǒng)中未凝固的金屬液流回坩堝。 4打開(kāi)鑄型，取出鑄件。材料科學(xué)與工程學(xué)院84二、低壓鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用低壓鑄造介于重力鑄造和壓力鑄造之間，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：1澆注及凝固時(shí)的壓力容易調(diào)整、適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各種鑄型、各種合金及各種尺寸的鑄件。2底注式澆注充型平穩(wěn)，減少了金屬液的飛濺和對(duì)鑄型的沖刷，可避免鋁合金件的針孔缺陷。3鑄件在壓力下充型和凝固，其澆口能提供金屬液來(lái)補(bǔ)縮，因此鑄件輪廓清晰，組織致密。4低壓鑄造的金屬利用率高

53、，約90%以上。5設(shè)備簡(jiǎn)單，勞動(dòng)條件較好，易于機(jī)械化和自動(dòng)化。 其主要缺點(diǎn)是升液管壽命短，且在保溫過(guò)程中金屬液易氧化和產(chǎn)生夾渣?？傊?，低壓鑄造主要用來(lái)鑄造一些質(zhì)量要求高的鋁合金和鎂合金鑄件，如氣缸體、缸蓋、曲軸箱和高速內(nèi)燃機(jī)的鋁活塞等薄壁件。材料科學(xué)與工程學(xué)院85 陶瓷型鑄造是在砂型熔模鑄造的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新工藝。陶瓷型是利用質(zhì)地較純、熱穩(wěn)定性較高的耐火材料作造型材料；用硅酸乙酯水解液作粘結(jié)劑，在催化劑的作用下，經(jīng)灌漿、結(jié)膠、起模、焙燒等工序而制成的。 采用這種鑄造方法澆出的鑄件，具有較高的尺寸精度和表面光潔度，所以這種方法又叫陶瓷型精密鑄造。 陶瓷型的制造方法可分為兩大類：一類是全部采

54、用陶瓷漿料制造鑄型法；另一類就是采用底套（相當(dāng)于砂型的背砂層）表面再灌陶瓷漿料以制陶瓷型的方法。底套又分砂套和金屬底套兩種；即 陶瓷型鑄造材料科學(xué)與工程學(xué)院86圖1 全部采用陶瓷漿料造型過(guò)程示意圖a) 模型 b)準(zhǔn)備灌漿c)灌漿d)結(jié)膠 e）起模 f)噴燒1模型 2砂箱 材料科學(xué)與工程學(xué)院87小型陶瓷型鑄件，常采用全部以陶瓷漿料制造的陶瓷型，其造型過(guò)程如圖所示。首先將模型固定于模板上（a），再套上砂箱（b），然后將預(yù)先調(diào)好的陶瓷漿料倒入砂箱（c），將上表面刮平，等待結(jié)膠硬化（d），待漿料一旦出現(xiàn)彈性即可進(jìn)行起模（e）。隨即點(diǎn)火噴燒（吹壓縮空氣助燃）（f），待火熄滅后，移入高溫爐中噴燒即成所需的

55、陶瓷型。 材料科學(xué)與工程學(xué)院88 另一類就是帶底套的陶瓷型。生產(chǎn)中常采用帶底套的復(fù)會(huì)鑄型，即與液體金屬直接接觸的面層，灌注陶瓷漿料，而其余部分用砂套或金屬套代替。 目前生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的是CO2水玻璃砂底套陶瓷型。CO2水玻璃套有強(qiáng)度高，透氣性好制作簡(jiǎn)便道優(yōu)點(diǎn)。其次作過(guò)程如圖所示。其特殊之處，在于事先要準(zhǔn)備兩個(gè)模型，一個(gè)用于灌陶瓷漿料的鑄件模（A模），另一個(gè)用于制造底套（B模）其尺寸較（A 模）大。 材料科學(xué)與工程學(xué)院89圖圖2 采用水玻璃砂套的陶瓷型制作過(guò)程采用水玻璃砂套的陶瓷型制作過(guò)程a）模型）模型 b）準(zhǔn)備造型）準(zhǔn)備造型c）填充水玻璃砂）填充水玻璃砂 e）準(zhǔn)備灌漿）準(zhǔn)備灌漿 f)灌漿灌漿

56、 g）結(jié)膠）結(jié)膠 h)起模起模 I)噴燒噴燒1-模型模型2-砂箱砂箱3-水玻璃砂水玻璃砂4-排氣孔排氣孔5-灌漿孔灌漿孔6-陶瓷漿陶瓷漿7-空氣噴嘴空氣噴嘴 材料科學(xué)與工程學(xué)院90 陶瓷型鑄造具有以下優(yōu)缺點(diǎn)： 1鑄件的表面光潔度高； 2鑄件的尺寸精度高； 3可以鑄出大型精密鑄件 熔模鑄造雖能鑄出尺寸精確、光潔度高的鑄件，但由于本身工藝的限制，澆注的鑄件重量一般都較小，最大件只有幾十公斤；而陶瓷型鑄件最大可達(dá)十幾噸。4投資少，投產(chǎn)快，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短。 缺點(diǎn)是原材料價(jià)格昂貴，由于有灌漿工序，不適于澆注批量大，重量輕，形狀較復(fù)雜的鑄件，且生產(chǎn)工藝過(guò)程難于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 材料科學(xué)與工程學(xué)院91二

57、、陶瓷型鑄造工藝 陶瓷型鑄造的工藝流程如下： 材料科學(xué)與工程學(xué)院92 二、陶瓷型鑄造工藝 （一）陶瓷型所用的造型材料 陶瓷型所用的造型材料包括耐火材料、粘結(jié)劑、催化劑、脫模劑、透氣劑等。1耐火材料，陶瓷型所用的耐火材料要求雜質(zhì)少，熔點(diǎn)高和高溫?zé)崤蛎浵禂?shù)小?？勺魈沾尚偷哪突鸩牧嫌袆傆穹邸X礬土、碳化硅及鋯砂粉等。2粘結(jié)劑，陶瓷型常用的粘結(jié)劑是硅酸乙酯水解液。材料科學(xué)與工程學(xué)院93 3催化劑，陶瓷漿料所用的催化劑有氫氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈉以及氧化鈣等。 4脫模劑，常用的脫模劑有上光臘，變壓器油，機(jī)油、有機(jī)硅油及凡士林等。 5透氣劑，在陶瓷漿料中加入透氣劑以改善陶瓷型的透氣性。常用的透氣劑是雙氧水

58、，其加入量為耐火粉料重量的0203。材料科學(xué)與工程學(xué)院94（二）陶瓷漿料的配制及灌漿 1.耐火材料的選擇在鑄造尺寸和光潔度要求高的合金鋼鍛模、壓鑄型、玻璃器皿模具時(shí)，應(yīng)采用耐高溫的、熱穩(wěn)定性好的剛玉粉、鉆砂粉或碳化硅作為陶瓷型漿料的耐火材料。對(duì)于鑄鐵件或鋁鑄件可采用價(jià)格較便宜的鋁礬土或石英粉作為耐火材料，并正確選擇耐火材料的粒度組成。 2漿料的配制與灌漿 耐火材料與硅酸乙醇水解液的配比要適當(dāng)，不同耐火材料所需水解液的比例也不同。開(kāi)始結(jié)膠的時(shí)間與灌漿的時(shí)間對(duì)陶瓷型質(zhì)量有很大的影響。催化劑含量和室溫對(duì)結(jié)膠時(shí)間也有影響。灌漿過(guò)遲過(guò)早都不好。開(kāi)始結(jié)膠的時(shí)間可通過(guò)預(yù)配小樣測(cè)定。灌漿時(shí)，漿料倒入速度不應(yīng)過(guò)快，以防卷入空氣，最好邊灌漿邊振動(dòng)，以排除漿料中的氣體。 材料科學(xué)與工程學(xué)院95 （三）起模 灌漿后的陶瓷型經(jīng)結(jié)膠，固化等階段。但在結(jié)膠開(kāi)始后尚不能立即起模，一般在結(jié)膠后515min，待陶瓷層消有彈性時(shí)，起模效果最好。起模時(shí)先將澆注系統(tǒng)、通氣棒取出，然后垂直取出母模（不可敲動(dòng)），起模后應(yīng)立即進(jìn)行點(diǎn)火噴