金屬工藝學

第六節特種鑄造6

1編輯ppt學習要求了解常見的特種鑄造方法的鑄造工藝和應用范圍；了解特種鑄造方法的特點，并與砂型鑄造進行綜合比較；了解特種鑄造對鑄件結構工藝性的要求。2編輯ppt重點和難點

著重了解熔模鑄造、金屬型鑄造、離心鑄造和壓力鑄造（包括低壓鑄造）等方法特有的應用范圍。并把它們與砂型鑄造綜合比較，以便對各種鑄造方法的應用范圍、鑄造質量和生產率等有較全面的知識。3編輯ppt

砂型鑄造在生產中有著廣泛的應用，但存在一些缺點：

1.一個砂型只能使用一次；

2.生產率低；

3.鑄件表面粗糙，精度低；

4.加工余量大；

5.鑄件的晶粒粗大，內部缺陷多，機械性能不高；

6.工藝過程復雜，難以實現自動化，勞動強度高。4編輯ppt

在大批的生產中，上述缺點表現明顯，因此，必須采用改革砂型鑄造的途徑，以提高生產率。5編輯ppt

一.改革砂型鑄造的途徑6編輯ppt（一）尋找新型的模型材料

砂型鑄造通常使用木材、鋁合金制造模具，為了起模方便，模型上要做拔模斜度，起模前還要松動模型；合箱容易錯箱，因此在鑄件上產生“飛邊”和毛刺等，造成鑄件的尺寸和形狀的誤差。

如果采用其他模型材料，并改變起模方法，就有可能提高精度。7編輯ppt例：

使用臘質模型，臘料熔化后型腔中流出，即可起模；采用泡沫聚苯乙稀塑料制成“氣化模”，造型后不必取出，澆注時模型因高溫而氣化，已達到起模的目的。8編輯ppt二.改變鑄型材料及造型方法

砂型鑄造采用以砂為主的造型材料，每個砂型只能使用一次，如大量生產，生產成千上萬個相同的鑄件，就得做成千上萬個砂型，這樣，帶來一系列的問題：

造型材料消耗大，運輸量大；

型砂（芯）會產生粉塵，污染環境，惡化勞動條件；

澆注后容易產生粘砂缺陷，影響鑄件表面光潔度。9編輯ppt

所以，改革的考慮：

●不用型砂或少用型砂，以改變鑄型的鑄造方法；

●對現時的造型材料，使用多次；

●用鋼鐵等合金材料制造鑄型（金屬型），可以進一步延長鑄型的使用年限。10編輯ppt（三）在鑄件澆注合凝固時借助于

重力以外的其他力量

砂型置于鑄造通常靠金屬液的重力作用充填鑄型，充型能力受到限制，也不利于鑄件收縮，容易產生冷隔、澆不足、縮孔、縮松等缺陷，為了減少缺陷，采用其他澆注方法，例：

把鑄件真空中，依靠大氣壓力使型腔吸入金屬液，或在金屬液上施加壓力、慣性離心力等。11編輯ppt

但是，改革砂型鑄造的途徑是多種多樣的，特種鑄造是在克服砂型鑄造特點的基礎上產生和不斷完善的。12編輯ppt

特種鑄造示意圖特種鑄造金屬型鑄造離心鑄造壓力鑄造熔模鑄造低壓鑄造擠壓鑄造陶瓷型鑄造13編輯ppt一.金屬型鑄造

金屬型制造是指所用的鑄型是用金屬材料制成，這種鑄型可以使用多次，鑄件的澆注和凝固通常在重力作用下進行。

a)水平分型式b)垂直分型式14編輯pptc)復合分型式15編輯ppt1.金屬型的構造及工藝

結構如P116圖7－79所示；型腔可以使用灰口鑄鐵，型芯使用合金鋼。

金屬型鑄造克服了砂型只用一次的缺點，且比砂型鑄造散熱快，對鑄件有激冷作用，但也帶來了一系列的新問題：

16編輯ppt

1.金屬無透氣；

2.金屬導熱快，無退讓性，容易澆不足，出現冷隔、裂紋等。

3.金屬耐熱性不如砂型好，在高溫下反復地澆注下，型腔也易損壞；

4.金屬型鑄造的鑄件尺寸精度為IT12～14，表面粗糙度Re12.3～6.3，可以少切削。由于金屬型鑄造有著其特點，但也存在一系列的缺點，因此，金屬型鑄造也要采取一定的工藝措施，才能保證鑄造的順利進行。17編輯ppt

1.要加強排氣－－在分型面上開通氣槽；在型腔難以排氣的地方開出氣口；內澆口的位置和方向應保持液態金屬平穩地充滿型腔；

2.澆注時，使金屬型保持一定的溫度，這樣的目的是減慢鑄型的冷卻速度，有利于液態金屬充滿型腔，并延長鑄型壽命。

金屬型的工作溫度隨鑄件的材料、形狀等因素而定，有色合金鑄件為100～250℃，鑄鐵鑄件為250～350℃，對于形狀復雜的鑄件取上限，反之取下限。18編輯ppt

因此，工作前，金屬型必須預熱，工作過程，金屬型因吸熱而超過工作強度，應進行強制冷卻（如用冷卻冷水等）。

3.金屬型的型腔要噴涂涂料，目的是防止金屬與型壁直接接觸，以降低金屬型的傳熱速度合減少高溫時對型壁的影響。

在鋁合金鑄型中，涂料由氧化鋅、石棉粉、水玻璃和水組成；19編輯ppt

在黑色金屬合金鑄造中，應采用雙層涂料，第一層由石英粉、水玻璃和水組成的涂料，主要起保護型壁的作用，第二層常用乙炔煙、重油等涂料，主要作用使鑄件光滑。

4.鑄造中，當鑄件凝固到有足夠的強度時，應盡快把鑄件從金屬型中取出，主要是金屬型無退讓性，不取出鑄件會產生較大的內應力，甚至開裂。20編輯ppt金屬型的應用范圍

1.金屬型成本較高，不宜小批量生產；

2.金屬型導熱快，金屬流動較慢，不宜鑄造大型的薄壁鑄件；

3.金屬型由于表面冷卻快，會形成表面白口層，難以切削，對機加工量大的鑄件不適合；

4.適用于大批量的、形狀簡單的有色金屬（鋁活塞、水泵葉輪等）。21編輯ppt二.熔模鑄造

又稱失蠟鑄造，能使鑄件獲得高精度的表面質量，故又稱“精密鑄造”。與砂型鑄造的區別是用蠟模代替木模，因此在制造模型、鑄型合澆注等方面都有不同。

工藝過程

制造蠟模

制造型殼

澆注金屬

22編輯ppta）壓型b）壓制蠟模c）焊蠟模組

d）結殼脫模e）澆鑄f）帶有澆鑄系統的鑄件

23編輯ppt例：鑄造圖示的拔叉

制造蠟模

把融化成糊狀的蠟質材料（50%石蠟，50％的硬脂酸）壓入亞型里，待冷凝后取出，就得到蠟模。

壓模是制造蠟模的模具，為了保證蠟模的質量，壓模的型腔必須尺寸精確和表面光滑。

一般蠟模組成一個系統，以提高生產率。

24編輯ppt25編輯ppt26編輯ppt

制造型殼

包括：結殼、脫模和填砂焙燒等過程

結殼－先用粘合劑（水玻璃）和石英粉配制成涂料，把蠟模組浸在粘合劑上掛涂，并在上面撒上一層石英粉，在放入硬化劑（如氯化銨溶液）中硬化，如此反復（一般4～10層），以便在蠟模組外面形成由多層耐火材料組成的堅硬型殼。27編輯ppt

脫模

將蠟模組的型殼放在80～90％的熱水中，使蠟模的蠟料融化并從澆口中流出，也可以采用在型殼中通入蒸汽或微波加熱，使蠟料融化流出；28編輯ppt

焙燒

焙燒是將脫模后的型模加熱到800～900℃，燒出型腔內的殘蠟和水分，使型殼的強度進一步提高；為了防止澆注時型殼變形或破裂，常把型殼置于鐵箱中，周圍用干細砂填緊，再裝爐焙燒，如型殼強度足夠，可不必填細砂，直接送入爐中焙燒。29編輯ppt

澆注金屬

通常情況下，將型殼從焙燒爐中取出后，即可趁熱（600～700％）進行澆注。30編輯ppt

插入視頻31編輯ppt特點和適用范圍

32編輯ppt三.壓力鑄造

簡稱“壓鑄”，是在高溫下將液態或半液態金屬快速壓入金屬型中。

a)合型b)壓鑄c)開型

1—澆道2—型腔3—澆入液態金屬處4—液態金屬5—壓射沖頭6—動型7—定型8—頂桿9—鑄件及余料臥式冷壓室式壓鑄機工作原理圖33編輯ppt34編輯ppt低壓鑄造示意圖35編輯ppt1.壓鑄過程

壓鑄是在壓力機上進行，壓鑄機的種類較多，有熱室壓鑄機和冷室壓鑄機等。

熱室壓鑄機的優點是生產工序簡單，效率高，金屬消耗少，工藝穩定，易于自動化等；缺點是壓射活塞長期與熱金屬接觸，壽命縮短。適用于低熔點的有色金屬

冷室壓鑄機適用高熔點的金屬。36編輯ppt

四.壓鑄的特點與應用

壓鑄時，金屬液所受的壓強一般為幾個至幾十個MPa,目前最大達500MPa；充填速度一般為0.5～50m/s，最高達到120m/s；與其他鑄造方法相比，優點：可以制造形狀復雜的薄件鑄件，壓鑄時，充填；壓型時間短，不會因流動性不足而產生冷隔、澆不足等缺陷。鋁合金壓鑄件最薄的壁厚為0.5mm，鑄孔最小直徑為0.7mm,可以直接鑄出螺紋、齒輪、花紋和圖案，也可以鑄件鑲鑄件，壓鑄件尺寸精度為IT11～13，表面粗糙度Ra3.2～0.8μm，一般無需切削。37編輯ppt

鑄件的強度和表面硬度高，所以冷卻快，在壓力下凝固，所以晶粒細密，抗拉強度比砂型鑄伸提高20～40％；

生產率高，一般每分鐘30～40次，易于自動化；

缺點：

金屬液在壓腔中流動速度很快，形成的渦流容易卷入氣體，凝固后有小氣孔，不宜切削加工；

如要熱處理，氣體會膨脹，鑄件表面起泡38編輯ppt

插入視頻39編輯ppt

缺點：