液態(tài)金屬成型-特種鑄造

2.6特種鑄造

金屬型鑄造低壓鑄造壓力鑄造熔模鑄造陶瓷型鑄造消失模鑄造離心鑄造磁型鑄造擠壓鑄造特種鑄造：鑄型用砂較少或不用砂、采用特殊工藝裝備進(jìn)行鑄造的方法兩類特點(diǎn)：1.充型力變更2.型模革新特點(diǎn)：特種鑄造具有鑄件尺寸精度高、表面粗糙度較低；鑄件力學(xué)性能和內(nèi)部質(zhì)量好；可生產(chǎn)一些技術(shù)要求高且難以加工的合金鑄件；原材料消耗低、工作環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)。但鑄件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、重量、材料種類往往受到一定限制。1）金屬型鑄造（永久型鑄造）

將液體金屬在重力作用下澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種方法。鑄型用金屬制成，可以反復(fù)使用。金屬型冷速快一型多用金屬型鑄造

金屬型鑄造特點(diǎn)及適用范圍（1）一型多鑄，提高生產(chǎn)率，節(jié)約造型材料，減輕環(huán)境污染，改善勞動(dòng)條件。（2）機(jī)加工余量小，尺寸精度CT6-9;

表面粗糙度Ra3.2-12.5m。

（3）冷卻速度快，鑄件晶粒較細(xì)，力學(xué)性能提高。金屬型生產(chǎn)的鑄件，其機(jī)械性能比砂型鑄件高。同樣合金，其抗拉強(qiáng)度平均可提高約25％，屈服強(qiáng)度平均提高約20％，其抗蝕性能和硬度亦顯著提高；（4）勞動(dòng)條件好，減少硅塵對(duì)人體的危害。

金屬型鑄造特點(diǎn)及應(yīng)用范圍(5)成本高，不宜大型，形狀復(fù)雜和薄壁鑄件；(6)不宜鑄造薄壁和大型鑄件;(7)用于鑄鋼等高熔點(diǎn)合金時(shí)，金屬型壽命低，還易使鑄鐵件產(chǎn)生硬、脆的白口組織；產(chǎn)品

2）低壓鑄造

低壓鑄造：介于金屬型和壓力鑄造之間的一種方法，在0.02~0.07MPa低壓下注入型腔，并在壓力下凝固成形，獲得鑄件的方法。壓縮氣體坩堝爐鑄型熔化黃銅水主要步驟通氣充型加壓凝固放氣開(kāi)模低壓鑄造是液體金屬在壓力作用下，自下而上充填型腔以形成鑄件的成形工藝。低壓鑄造特點(diǎn)澆注壓力和速度可調(diào)，適應(yīng)各種鑄型、合金和鑄件大??；便于實(shí)現(xiàn)順序凝固，以防止縮孔和縮松，使鑄件組織致密，機(jī)械性能高；節(jié)省補(bǔ)縮冒口，金屬利用率高達(dá)90-98%；表面質(zhì)量視鑄型材料不同而不同。壓力鑄造目前主要用于鋁、鎂合金鑄件的大批生產(chǎn)。3）壓力鑄造壓力鑄造是將液態(tài)或半液態(tài)金屬快速壓入金屬壓鑄型中，并在壓力下凝固而獲得鑄件的特種鑄造工藝。兩個(gè)特點(diǎn)高壓：比壓30-70MPa高速：充型速度5-100m/s,充型時(shí)間0.05-0.25秒壓鑄機(jī)分類按壓室是否浸在熔融金屬中，分冷室壓鑄機(jī)熱室壓鑄機(jī)按壓室位置，分臥式壓鑄機(jī)立式壓鑄機(jī)主要構(gòu)成：合型機(jī)構(gòu)、壓射機(jī)構(gòu)、機(jī)座、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)等。1、壓力鑄造的基本原理熱室壓鑄機(jī)壓室和保溫爐一體?適于小型薄壁件生產(chǎn)a-澆口b-動(dòng)模c-定模d-澆注缸e-加壓活塞f-壓室g-保壓澆壺h-坩堝i-加熱爐k-通道l-壓鑄機(jī)m-噴嘴冷室壓鑄機(jī)?壓室與保溫爐分開(kāi)?用于大型厚壁鑄件的生產(chǎn)（a)澆入液態(tài)金屬；（b)加壓；（c)頂出鑄件1-頂桿2-金屬鑄型3-加壓活塞4-鑄件壓力鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用主要優(yōu)點(diǎn)：1、生產(chǎn)效率高，每小時(shí)可壓鑄50-150次，最高達(dá)500次，且可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，半自動(dòng)化；2、壓鑄件尺寸精度高，表面光潔Ra1.6-6.3m，并可直接鑄出極薄件或帶小孔、螺紋鑄件；3、鑄件冷卻快，且優(yōu)勢(shì)在壓力下結(jié)晶，故晶粒細(xì)小，表層緊實(shí)，鑄件強(qiáng)度和表面硬度高；4、便于采用嵌鑄。壓力鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用主要缺點(diǎn)：1、壓鑄機(jī)費(fèi)用高，壓鑄型制造成本高，工藝準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，不宜小批量生產(chǎn)；2、由于壓鑄型壽命原因，目前壓鑄不適合鋼、鐵等高熔點(diǎn)合金的鑄造；3、由于金屬注入及冷卻速度快，鑄件中有氣孔、縮孔和縮松。適用范圍：航空航天、汽車、儀器儀表、醫(yī)療器械等壓鑄技術(shù)流程圖壓鑄技術(shù)流程圖4）熔模鑄造(失蠟鑄造)熔模鑄造：液態(tài)金屬在重力作用下澆入由蠟?zāi)と刍笮纬傻闹锌招蜌ぶ谐尚危瑥亩@得精密鑄件的方法。熔模鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用

1.鑄件精度高，表面光潔高（表面粗糙度Ra12.5-0.8m）2.可鑄造復(fù)雜薄壁鑄件，最小直徑0.5mm,最小壁厚0.3mm；3.適用于各種金屬和合金；4.不受批量限制。熔模鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用

主要缺點(diǎn)：1.工序復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)；2.原材料價(jià)貴，鑄件成本高；3.鑄件不能太大、太長(zhǎng)，否則蠟?zāi)Ｒ鬃冃?，喪失原有精度；主要用于航天、飛機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)葉片、泵輪、復(fù)雜刀具、汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床上的小型精密鑄件。5）陶瓷型鑄造陶瓷型鑄造：液態(tài)金屬在重力作用下澆入陶瓷型中形成鑄件的方法。是在砂型鑄造和熔模鑄造基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種精密鑄造方法。1．砂套造型

先用水玻璃砂制出砂套。制造砂套的模樣B比鑄件模樣A應(yīng)大一個(gè)陶瓷料厚度（圖2-91a）。砂套的制造方法與砂型鑄造相同（圖2-91b）。2．灌漿與膠結(jié)

其過(guò)程是將鑄件模樣固定于模底板上，刷上分型劑，扣上砂套，將配制好的陶瓷漿料從澆注口注滿砂套（圖2-91c），經(jīng)數(shù)分鐘后，陶瓷漿料便開(kāi)始結(jié)膠。陶瓷漿料由耐火材料（如剛玉粉、鋁礬土等）、粘結(jié)劑（如硅酸乙酯水解液）等組成。陶瓷型鑄造工藝流程

3．起模與噴燒

漿料澆注5~15min后，趁漿料尚有一定彈性便可起出模樣。為加速固化過(guò)程提高鑄型強(qiáng)度，必須用明火噴燒整個(gè)型腔（圖2-91d）。4．焙燒與合型

澆注前要加熱到350~550℃焙燒2~5h，燒去殘存的水分、并使鑄型的強(qiáng)度進(jìn)一步提高。5．澆注

澆注溫度可略高，以便獲得輪廓清晰的鑄件。陶瓷型鑄造的特點(diǎn)及適用范圍（1）

陶瓷面層在具有彈性的狀態(tài)下起模，同時(shí)陶瓷面層耐高溫且變形小，故鑄件的尺寸精度和表面粗糙度等與熔模鑄造相近。（2）

陶瓷型鑄件的大小幾乎不受限制，可從幾公斤到數(shù)噸。（3）

在單件、小批量生產(chǎn)條件下，投資少、生產(chǎn)周期短，在一般鑄造車間即可生產(chǎn)。（4）

陶瓷型鑄造不適于生產(chǎn)批量大、重量輕或形狀復(fù)雜的鑄件，生產(chǎn)過(guò)程難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。用途：厚大的精密鑄件，廣泛用于生產(chǎn)沖模、鍛模、玻璃器皿模、壓鑄型和模板等，也可用于生產(chǎn)中型鑄鋼件等。6）實(shí)型鑄造（消失模鑄造）消失模鑄造：用聚苯乙烯發(fā)泡的模樣代替木模，用干砂（或樹(shù)脂砂、水玻璃砂等）代替普通型砂進(jìn)行造型，并直接將高溫液態(tài)金屬澆到型中的消失模的模樣上，使模樣燃燒、氣化、消失而形成鑄造方法。泡沫塑料模樣及鑄件消失模技術(shù)特點(diǎn)實(shí)型鑄造特點(diǎn)（1）

由于采用了遇金屬液即氣化的泡沫塑料模樣，無(wú)需起模，無(wú)分型面，無(wú)型芯，因而無(wú)飛邊毛刺，鑄件的尺寸精度和表面粗糙度接近熔模鑄造，但尺寸卻可大于熔模鑄造。（2）

各種形狀復(fù)雜鑄件的模樣均可采用泡沫塑料模粘合，成形為整體，減少了加工裝配時(shí)間，可降低鑄件成本10%～30%，也為鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供充分的自由度。（3）

簡(jiǎn)化了鑄件生產(chǎn)工序，縮短了生產(chǎn)周期，使造型效率比砂型鑄造提高2~5倍。7）離心鑄造離心鑄造是指將熔融金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使液體金屬在離心力作用下充填鑄型并凝固成形的一種鑄造方法。（一）離心鑄造的類型鑄型：金屬型或砂型。分類：離心鑄造機(jī)通?？煞譃榱⑹胶团P式兩大類。離心鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍離心鑄造的特點(diǎn)是：（1）無(wú)澆注系統(tǒng)和冒口，節(jié)約金屬；（2）在離心力作用下密度大的金屬被推往外壁，氣體、爐渣向自由表面移動(dòng)，形成自外向內(nèi)的順序凝固。補(bǔ)縮條件好，使鑄件致密，機(jī)械性能好；（3）易于澆注“雙金屬”軸套和軸瓦。不足：金屬中的氣體、熔渣等夾雜物，因密度較輕而集中在鑄件的內(nèi)表面上，所以內(nèi)孔的尺寸不精確，質(zhì)量也較差；鑄件易產(chǎn)生成分偏析和密度偏析。應(yīng)用：鑄鐵管、汽缸套、銅套、雙金屬軸承、特殊鋼的無(wú)縫管坯、造紙機(jī)滾筒等鑄件的生產(chǎn)。鑄造方法的選擇每種鑄造方法均有其技術(shù)特征和適用范圍，合理選擇鑄造方法，主要應(yīng)考慮下列因素：(1）零件的使用性能零件所受的載荷情況及所處的工作環(huán)境(例如：溫度、壓力、氣態(tài)或液態(tài)介質(zhì)的性質(zhì)等)對(duì)鑄件尺寸精度和表面粗糙度的要求。

（2）零件的鑄造技術(shù)性能零件所采用的合金材料的鑄造性能、零件結(jié)構(gòu)形狀的復(fù)雜程度、質(zhì)量、輪廓尺寸、壁厚差、不加工壁的最小厚度和孔徑等。

（3）經(jīng)濟(jì)的合理性各種鑄造方法生產(chǎn)費(fèi)用的比較，以及成品零件生產(chǎn)總費(fèi)用的綜合比較。在合理選擇鑄造方法時(shí)，后一種比較是主要的。鑄造方法的選擇正確選擇鑄造方法的原則是：

根據(jù)生產(chǎn)批量大小和工廠設(shè)備、技術(shù)的實(shí)際水平以及其它有關(guān)條件，結(jié)合各種鑄造方技的基本技術(shù)恃點(diǎn)，在保證零件技術(shù)要求的前提下，選擇技術(shù)簡(jiǎn)便、品質(zhì)穩(wěn)定和成本低廉的鑄造方法。鑄造方法項(xiàng)目砂型鑄造熔模鑄造金屬型鑄造壓力鑄造低壓鑄造磁型鑄造離心鑄造殼型鑄造陶瓷型鑄造合金種類不限以碳鋼、合金鋼為主不限以有色合金為主以有色合金為主以黑色金屬為主多用于黑色金屬及銅合金以黑色金屬為主以高熔點(diǎn)合金為主鑄件大小不限<最大中、小鑄件、鑄鋼件可到數(shù)噸中、小鑄件中、小鑄件最重?cái)?shù)百kg數(shù)百kg最重達(dá)數(shù)噸中、小鑄件<<殼芯大、中鑄件最小壁厚/mm30.5～0.7最小0.25～0.4鋁合金>2鑄鐵>4鑄鋼>5有色合金0.6～3.52～5最小0.72～3最小內(nèi)孔0.7灰鑄鐵1其余4>1鑄件精度IT14～I(xiàn)T16IT10～I(xiàn)T14IT12～I(xiàn)T16IT11～I(xiàn)T13IT10～I(xiàn)T6IT12～I(xiàn)T14——IT12～I(xiàn)T15IT11～I(xiàn)T14表面粗糙度Ra/μm粗糙2.5～3.212.5～6.36.3～0.80～3.2取決于鑄型25～6.3取決于鑄型2.5～3.22.5～3.2組織晶粒粗大晶粒粗大晶粒細(xì)小晶粒細(xì)小取決于鑄型晶粒細(xì)小晶粒細(xì)小晶粒粗大晶粒粗大生產(chǎn)率中、低中中高中高高中低應(yīng)用舉例各類鑄件刀