金屬工藝學(xué)：2-4 特種鑄造

1、2.4 特種鑄造 2.4.1 熔模鑄造2.4.2 金屬型鑄造2.4.3 壓力鑄造2.4.4 低壓鑄造2.4.5 離心鑄造2.4.6 其它特種鑄造方法作業(yè)2.4 特種鑄造 2.4.1 液態(tài)合金的充型 1.熔模鑄造工藝過程 熔模鑄造: 在易熔模樣（簡稱熔模）的表面包覆多層耐火材料，然后將模樣熔去，制成無分型面的型殼，經(jīng)焙燒、燒注而獲得鑄件的方法稱為熔模鑄造。熔模鑄造工藝過程 :a) 壓型 b) 壓制蠟?zāi)?c) 焊蠟?zāi)＝M d) 結(jié)殼脫模 e) 澆鑄 f) 帶有澆鑄系統(tǒng)的鑄件 a) b) c) d) e) f) 熔模鑄造工藝過程2.4 特種鑄造 2.4.1 液態(tài)合金的充型 2.熔模鑄造特點熔模鑄造方法

2、由于其工藝過程的特殊性具有以下特點：（1）由于鑄型精密又無分型面，鑄件精度高，表面質(zhì)量好，尺寸公差等級為CT4CT7，表面粗糙度值可達Ra12.51.6m。（2）可制造形狀復(fù)雜的鑄件，最小壁厚可達0.7mm，最小孔徑可達1.5mm。（3）能適應(yīng)各種鑄造合金，尤其適于生產(chǎn)高熔點和難以加工的合金鑄件。（4）工序復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長，鑄件成本較高，鑄件尺寸和質(zhì)量受到限制，一般不超過25。2.4 特種鑄造 2.4.2 金屬型鑄造 1.金屬型的構(gòu)造金屬型鑄造:金屬型鑄造是將液體金屬自由澆入到金屬鑄型內(nèi)而獲得鑄件的方法。由于金屬型可重復(fù)使用多次，故又稱為永久型。金屬型的構(gòu)造：按照分型面的位置，金屬型分為整體

3、式、垂直分型式、水平分型式和復(fù)合分型式。 a) b) 金屬型結(jié)構(gòu)簡圖 a) 平分型式 b) 垂直分型式型芯 上型下型模底板動型定型2.4 特種鑄造 2.4.2 金屬型鑄造 2.金屬型鑄造的工藝要點1）金屬型預(yù)熱:金屬型澆注前需預(yù)熱，預(yù)熱溫度為：鑄鐵件250350，非鐵合金鑄件100250。2）涂料: 為保護鑄型，調(diào)節(jié)鑄件冷卻速度，改善鑄件表面質(zhì)量，鑄型表面應(yīng)噴刷涂料。3）澆注溫度:由于金屬型導(dǎo)熱快，所以澆注溫度應(yīng)比砂型鑄造高2030，鋁合金為680740，鑄鐵為13001370。4）及時開型: 因為金屬型無退讓性，鑄件在金屬型內(nèi)停留時間過長，容易產(chǎn)生鑄造應(yīng)力而開裂，甚至?xí)ㄗ¤T型。因此，鑄件凝

4、固后應(yīng)及時從鑄型中取出。2.4 特種鑄造 2.4.2 金屬型鑄造 3.金屬型鑄造的特點金屬到鑄造與砂型鑄造比較：有許多優(yōu)點。1）金屬型生產(chǎn)的鑄件，其機械性能比砂型鑄件高。同樣合金，其抗拉強度平均可提高約25，屈服強度平均提高約20，其抗蝕性能和硬度亦顯著提高；2）鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件高，而且質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定。鑄件尺寸公差等級為CT9CT6，表面粗糙度Ra值可達12.56.3m。3）鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約1530；4）實現(xiàn)“一型多鑄”，提高生產(chǎn)率，改善勞動條件。2.4 特種鑄造 2.4.2 金屬型鑄造 此外，金屬型鑄造使鑄件產(chǎn)生缺陷的原因減少，工序簡單，易實現(xiàn)

5、機械化和自動化。金屬型鑄造雖有很多優(yōu)點，但也有不足之處： 1）金屬型制造成本高； 2）金屬型不透氣，而且無退讓性，易造成鑄件澆不到、開裂和鑄鐵件白口等缺陷; 3）金屬型鑄造時，鑄型的工作溫度、合金的澆注溫度和澆注速度，鑄件在鑄型中停留的時間，以及所用的涂料等，對鑄件的質(zhì)量的影響甚為敏感，需要嚴(yán)格控制。2.4 特種鑄造 2.4.3 壓力鑄造 壓力鑄造:熔融金屬在高壓下高速充型并凝固而獲得鑄件的方法稱為壓力鑄造，簡稱壓鑄。壓鑄設(shè)備及壓鑄工藝過程：壓鑄通過壓鑄機完成，壓鑄機分為熱壓室和冷壓室兩大類。1.壓鑄設(shè)備及壓鑄工藝過程a) b) c)a) 合型 b) 壓鑄 c) 開型 澆道型腔澆口壓射沖頭動型

6、定型頂桿鑄件及余料2.4 特種鑄造 2.4.3 壓力鑄造 1）鑄件尺寸精度高。2）可壓鑄形狀復(fù)雜的薄壁精密鑄件，鋁合金鑄件最小壁厚可達0.4mm，最小孔徑0.7mm。3）鑄件組織致密，力學(xué)性能好，其強度比砂型鑄件提高2540。4）生產(chǎn)率高，并容易實現(xiàn)機械化和自動化。 5）由于壓射速度高，型腔內(nèi)氣體來不及排除而行成針孔，鑄件凝固快，補缺困難，易產(chǎn)生縮松，影響鑄件的內(nèi)在質(zhì)量。6）設(shè)備投資大，鑄型制造費用高，周期長，故適于大批量生產(chǎn)。2. 壓力鑄造的特點2.4 特種鑄造 2.4.4 低壓鑄造 低壓鑄造:用較低的壓力(0.020.06MPa)，使金屬液自下而上充填型腔，并在壓力下結(jié)晶以獲得鑄件的方法稱

7、為低壓鑄造。低壓鑄造的工藝過程如圖所示。 低壓鑄造示意圖進氣管坩堝升液導(dǎo)管緊固螺栓鑄型2.4 特種鑄造 2.4.4 低壓鑄造 低壓鑄造的特點和應(yīng)用范圍：1）液體金屬充型平穩(wěn)，無沖擊、飛濺現(xiàn)象，不易產(chǎn)生夾渣、砂眼、氣孔等缺陷。2）借助壓力充型和凝固，鑄件輪廓清晰，對于大型薄壁、耐壓、防滲漏、氣密性好的鑄件尤為有利。3）鑄件組織致密，機械性能高。4）澆注系統(tǒng)簡單，澆口兼冒口，金屬利用率高。5）澆充型壓力和速度便于調(diào)節(jié)，可適用于金屬型、砂型、石膏型、陶瓷型及熔模型殼等。6）勞動條件好；設(shè)備簡單，易實現(xiàn)機械化和自動化。2.4 特種鑄造 2.4.5 離心鑄造 離心鑄造是將液態(tài)金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型，在離

8、心力作用下凝固成形的鑄造方法。（1）離心鑄造的分類：根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸空間位置不同，離心鑄造機可分為立式和臥式兩大類。 a) b) c)離心鑄造示意圖a) 立式離心鑄造 b) 立式離心澆注成形鑄件 c) 臥式離心鑄造澆包鑄型液體金屬電機鑄件澆口型腔型芯鑄型澆注槽端蓋2.4 特種鑄造 2.4.5 離心鑄造 （2）離心鑄造的特點1）鑄件在離心力作用下結(jié)晶，組織致密，無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，力學(xué)性能好。2）鑄造圓形中空鑄件時，可省去型芯和澆筑系統(tǒng)，簡化了工藝，節(jié)約了金屬。3）便于鑄造雙金屬鑄件，如鋼套鑲鑄銅襯，不僅表面強度高，內(nèi)部耐磨性好，還可節(jié)約貴重金屬。4）離心鑄件內(nèi)表面粗糙，尺寸不易控制，

9、需增大加工余量來保證鑄件質(zhì)量，且不適宜易產(chǎn)生偏析的合金。2.4 特種鑄造 2.4.6 其他特種鑄造方法 除了上述五種特種鑄造方法外，還有很多特種鑄造方法，如擠壓鑄造、實型鑄造等。擠壓鑄造（又稱液態(tài)模鍛）是用鑄型的一部分直接擠壓金屬液，使金屬在壓力作用下成形、凝固而獲得零件或毛坯的方法。最簡單的擠壓鑄造法工作原理是在鑄型中澆入一定量的液態(tài)金屬，上型隨即向下運動，使液態(tài)金屬自上而下充型。擠壓鑄造的壓力和速度較低，無渦流飛濺現(xiàn)象，因此鑄件致密而無氣孔。1.擠壓鑄造2.4 特種鑄造 2.4.6 其他特種鑄造方法 （1）擠壓工藝過程：壓鑄造所采用的鑄型大多是金屬型。鑄型由兩扇半型組成，一扇固定，另一扇活

10、動。擠壓工藝過程為：1）鑄型準(zhǔn)備；2）澆注；3）合型加壓：4）完成。 a) b) c) 擠壓鑄造工藝a) 澆注 b) 擠壓 c) 去除多余的金屬擠壓鑄造機澆包型芯多余的金屬2.4 特種鑄造 2.4.6 其他特種鑄造方法 （2）擠壓鑄造特點：擠壓鑄造與壓力鑄造、低壓鑄造具有共同點，即利用比壓的作用使鑄件成形并予“壓實”，獲得致密鑄件。1）擠壓鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量高。尺寸精度達IT11IT13。表面粗糙度值Ra值達6.31.6m。2）無需開設(shè)澆冒口，金屬利用率高。3）適用性強，大多數(shù)合金都可采用擠壓鑄造。4）工藝簡單，節(jié)省能源和勞力，容易實現(xiàn)機械化和自動化。生產(chǎn)率比金屬型鑄造高一倍。2.4 特種鑄造 2.4.6 其他特種鑄造方法 實型鑄造又稱為氣化模鑄造和消失模鑄造，其原理是用泡沫塑料（包括澆冒口系統(tǒng)）代替木?；蚪饘倌＿M行造型，造型后模樣不取出，鑄型呈實體，澆入液態(tài)金屬后，模樣燃燒氣化消失，金屬液充填模樣的位置，冷卻凝固成鑄件。2.實型鑄造a) b) c) d) 實型鑄造工藝過程示意圖a) 模樣 b) 澆注前的鑄型 c) 澆注 d) 鑄件2.4 特種鑄造 2.4.6 其