鑄造的種類與優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)介[整理].doc

1、鑄造的種類與優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)介整理鑄造的種類與優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)介: 鑄造是將通過(guò)熔煉的金屬液體澆注入鑄型內(nèi)，經(jīng)冷卻凝固獲得所需形狀和性能的零件的制作過(guò)程。鑄造是常用的制造方法，優(yōu)點(diǎn)是 : 制造成本低，工藝靈活性大，可以獲得復(fù)雜形狀和大型的鑄件，在機(jī)械制造中占有很大的比重，如機(jī)床占 60,80%，汽車占 25%，拖拉機(jī)占 50,60%。種類 : 鑄造工藝可分為重力鑄造、壓力鑄造和砂型鑄造。鑄造方法常用的是砂型鑄造，其次是特種鑄造方法，如 : 金屬型鑄造、熔模鑄造、石膏型鑄造等。而砂型鑄造又可以分為粘土砂型鑄造、有機(jī)粘結(jié)劑砂型鑄造、樹(shù)脂自硬砂型鑄造、消失模鑄造等等。重力鑄造 : 重力鑄造是指金屬液在地球重力作用下

2、注入鑄型的工藝，也稱澆鑄。廣義的重力鑄造包括砂型澆鑄、金屬型澆鑄、熔模鑄造，泥模鑄造等 ; 窄義的重力鑄造專指金屬型澆鑄。壓力鑄造 : 壓力鑄造是指金屬液在其他外力( 不含重力 ) 的作用下注入鑄型的工藝。廣義的壓力鑄造包括壓鑄機(jī)的壓力鑄造和真空鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等 ; 窄義的壓力鑄造專指壓鑄機(jī)的金屬型壓力鑄造，簡(jiǎn)稱壓鑄。這幾種鑄造工藝是目前有色金屬鑄造中最常用的、也是相對(duì)價(jià)格最低的。砂型鑄造 : 砂型鑄造是一種以砂作為主要造型材料，制作鑄型的傳統(tǒng)鑄造工藝。砂型一般采用重力鑄造，有特殊要求時(shí)也可采用低壓鑄造、離心鑄造等工藝。砂型鑄造的適應(yīng)性很廣，小件、大件，簡(jiǎn)單件、復(fù)雜件，單件、大批量都

3、可采用。砂型鑄造用的模具，以前多用木材制作，通稱木模。木模缺點(diǎn)是易變形、易損壞 ; 除單件生產(chǎn)的砂型鑄件外，可以使用尺寸精度較高，并且使用壽命較長(zhǎng)的鋁合金模具或樹(shù)脂模具。雖然價(jià)格有所提高，但仍比金屬型鑄造用的模具便宜得多，在小批量及大件生產(chǎn)中，價(jià)格優(yōu)勢(shì)尤為突出。此外，砂型比金屬型耐火度更高，因而如銅合金和黑色金屬等熔點(diǎn)較高的材料也多采用這種工藝。但是，砂型鑄造也有一些不足之處 : 因?yàn)槊總€(gè)砂質(zhì)鑄型只能澆注一次，獲得鑄件后鑄型即損壞，必須重新造型，所以砂型鑄造的生產(chǎn)效率較低 ; 又因?yàn)樯暗恼w性質(zhì)軟而多孔，所以砂型鑄造的鑄件尺寸精度較低，表面也較粗糙。金屬型鑄造 : 用耐熱合金鋼制作鑄造用中空鑄

4、型模具的現(xiàn)代工藝。金屬型既可采用重力鑄造，也可采用壓力鑄造。金屬型的鑄型模具能反復(fù)多次使用，每澆注一次金屬液，就獲得一次鑄件，壽命很長(zhǎng)，生產(chǎn)效率很高。金屬型的鑄件不但尺寸精度好，表面光潔，而且在澆注相同金屬液的情況下，其鑄件強(qiáng)度要比砂型的更高，更不容易損壞。因此，在大批量生產(chǎn)有色金屬的中、小鑄件時(shí)，只要鑄件材料的熔點(diǎn)不過(guò)高，一般都優(yōu)先選用金屬型鑄造。但是，金屬型鑄造也有一些不足之處:因?yàn)槟蜔岷辖痄摵驮谒厦孀龀鲋锌招颓坏募庸ざ急容^昂貴，所以金屬型的模具費(fèi)用不菲，不過(guò)總體和壓鑄模具費(fèi)用比起來(lái)則便宜多了。對(duì)小批量生產(chǎn)而言，分?jǐn)偟矫考a(chǎn)品上的模具費(fèi)用明顯過(guò)高，一般不易接受。又因?yàn)榻饘傩偷哪＞呤苣＞卟?/p>

5、料尺寸和型腔加工設(shè)備、鑄造設(shè)備能力的限制，所以對(duì)特別大的鑄件也顯得無(wú)能為力。因而在小批量及大件生產(chǎn)中，很少使用金屬型鑄造。此外，金屬型模具雖然采用了耐熱合金鋼，但耐熱能力仍有限，一般多用于鋁合金、鋅合金、鎂合金的鑄造，在銅合金鑄造中已較少應(yīng)用，而用于黑色金屬鑄造就更少了。壓鑄 : 在壓鑄機(jī)上進(jìn)行的金屬型壓力鑄造，是目前生產(chǎn)效率最高的鑄造工藝。壓鑄機(jī)分為熱室壓鑄機(jī)和冷室壓鑄機(jī)兩類。熱室壓鑄機(jī)自動(dòng)化程度高，材料損耗少，生產(chǎn)效率比冷室壓鑄機(jī)更高，但受機(jī)件耐熱能力的制約，目前還只能用于鋅合金、鎂合金等低熔點(diǎn)材料的鑄件生產(chǎn)。當(dāng)今廣泛使用的鋁合金壓鑄件，由于熔點(diǎn)較高，只能在冷室壓鑄機(jī)上生產(chǎn)。壓鑄的主要特點(diǎn)

6、是金屬液在高壓、高速下充填型腔，并在高壓下成形、凝固，壓鑄件的不足之處是 : 因?yàn)榻饘僖涸诟邏骸⒏咚傧鲁涮钚颓坏倪^(guò)程中，不可避免地把型腔中的空氣夾裹在鑄件內(nèi)部，形成皮下氣孔，所以鋁合金壓鑄件不宜熱處理，鋅合金壓鑄件不宜表面噴塑 ( 但可噴漆 ) 。否則，鑄件內(nèi)部氣孔在作上述處理加熱時(shí)，將遇熱膨脹而致使鑄件變形或鼓泡。此外，壓鑄件的機(jī)械切削加工余量也應(yīng)取得小一些，一般在 0.5mm左右，既可減輕鑄件重量、減少切削加工量以降低成本，又可避免穿透表面致密層，露出皮下氣孔，造成工件報(bào)廢。失蠟法鑄造現(xiàn)稱熔模精密鑄造，是一種少切削或無(wú)切削的鑄造工藝，是鑄造行業(yè)中的一項(xiàng)優(yōu)異的工藝技術(shù)，其應(yīng)用非常廣泛。它不僅

7、適用于各種類型、各種合金的鑄造，而且生產(chǎn)出的鑄件尺寸精度、表面質(zhì)量比其它鑄造方法要高，甚至其它鑄造方法難于鑄得的復(fù)雜、耐高溫、不易于加工的鑄件，均可采用熔模精密鑄造鑄得。熔模精密鑄造是在古代蠟?zāi)ｈT造的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。作為文明古國(guó)，中國(guó)是使用這一技術(shù)較早的國(guó)家之一，遠(yuǎn)在公元前數(shù)百年，我國(guó)古代勞動(dòng)人民就創(chuàng)造了這種失蠟鑄造技術(shù)，用來(lái)鑄造帶有各種精細(xì)花紋和文字的鐘鼎及器皿等制品，如春秋時(shí)的曾侯乙墓尊盤等。曾侯乙墓尊盤底座為多條相互纏繞的龍，它們首尾相連，上下交錯(cuò)，形成中間鏤空的多層云紋狀圖案，這些圖案用普通鑄造工藝很難制造出來(lái)，而用失蠟法鑄造工藝，可以利用石蠟沒(méi)有強(qiáng)度、易于雕刻的特點(diǎn)，用普通工具就可

8、以雕刻出與所要得到的曾侯乙墓尊盤一樣的石蠟材質(zhì)的工藝品，然后再附加澆注系統(tǒng)，涂料、脫蠟、澆注，就可以得到精美的曾侯乙墓尊盤?，F(xiàn)代熔模鑄造方法在工業(yè)生產(chǎn)中得到實(shí)際應(yīng)用是在二十世紀(jì)四十年代。當(dāng)時(shí)航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，要求制造象葉片、葉輪、噴嘴等形狀復(fù)雜，尺寸精確以及表面光潔的耐熱合金零件。由于耐熱合金材料難于機(jī)械加工，零件形狀復(fù)雜，以致不能或難于用其它方法制造，因此，需要尋找一種新的精密的成型工藝，于是借鑒古代流傳下來(lái)的失蠟鑄造，經(jīng)過(guò)對(duì)材料和工藝的改進(jìn)，現(xiàn)代熔模鑄造方法在古代工藝的基礎(chǔ)上獲得重要的發(fā)展。所以，航空工業(yè)的發(fā)展推動(dòng)了熔模鑄造的應(yīng)用，而熔模鑄造的不斷改進(jìn)和完善，也為航空工業(yè)進(jìn)一步提高性能

9、創(chuàng)造了有利的條件。我國(guó)是于上世紀(jì)五、六十年代開(kāi)始將熔模鑄造應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。其后這種先進(jìn)的鑄造工藝得到巨大的發(fā)展，相繼在航空、汽車、機(jī)床、船舶、內(nèi)燃機(jī)、氣輪機(jī)、電訊儀器、武器、醫(yī)療器械以及刀具等制造工業(yè)中被廣泛采用，同時(shí)也用于工藝美術(shù)品的制造。熔模鑄件尺寸精度較高，一般可達(dá)CT4-6( 砂型鑄造為 CT1013，壓鑄為CT57)，當(dāng)然由于熔模鑄造的工藝過(guò)程復(fù)雜，影響鑄件尺寸精度的因素較多，例如模料的收縮、熔模的變形、型殼在加熱和冷卻過(guò)程中的線量變化、合金的收縮率以及在凝固過(guò)程中鑄件的變形等，所以普通熔模鑄件的尺寸精度雖然較高，但其一致性仍需提高 ( 采用中、高溫蠟料的鑄件尺寸一致性要提高很多 )

10、 。壓制熔模時(shí)，采用型腔表面光潔度高的壓型，因此，熔模的表面光潔度也比較高。此外，型殼由耐高溫的特殊粘結(jié)劑和耐火材料配制成的耐火涂料涂掛在熔模上而制成，與熔融金屬直接接觸的型腔內(nèi)表面光潔度高。所以，熔模鑄件的表面光潔度比一般鑄造件的高，一般可達(dá) Ra.1.63.2 m.熔模鑄造最大的優(yōu)點(diǎn)就是由于熔模鑄件有著很高的尺寸精度和表面光潔度，所以可減少機(jī)械加工工作，只是在零件上要求較高的部位留少許加工余量即可，甚至某些鑄件只留打磨、拋光余量，不必機(jī)械加工即可使用。由此可見(jiàn)，采用熔模鑄造方法可大量節(jié)省機(jī)床設(shè)備和加工工時(shí)，大幅度節(jié)約金屬原材料。熔模鑄造方法的另一優(yōu)點(diǎn)是，它可以鑄造各種合金的復(fù)雜的鑄件，特別

11、可以鑄造高溫合金鑄件。如噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片，其流線型外廓與冷卻用內(nèi)腔，用機(jī)械加工工藝幾乎無(wú)法形成。用熔模鑄造工藝生產(chǎn)不僅可以做到批量生產(chǎn)，保證了鑄件的一致性，而且避免了機(jī)械加工后殘留刀紋的應(yīng)力集中。消失模鑄造消失模鑄造技術(shù) (EPC或 LFC)是用泡沫塑料制作成與零件結(jié)構(gòu)和尺寸完全一樣的實(shí)型模具，經(jīng)浸涂耐火粘結(jié)涂料，烘干后進(jìn)行干砂造型，振動(dòng)緊實(shí)，然后澆入金屬液使模樣受熱氣化消失，而得到與模樣形狀一致的金屬零件的鑄造方法。消失模鑄造是一種近無(wú)余量、精確成形的新技術(shù)，它不需要合箱取模，使用無(wú)粘結(jié)劑的干砂造型，減少了污染，被認(rèn)為是21 世紀(jì)最可能實(shí)現(xiàn)綠色鑄造的工藝技術(shù)。消失模鑄造技術(shù)主要有以下幾種:

12、1、壓力消失模鑄造技術(shù)壓力消失模鑄造技術(shù)是消失模鑄造技術(shù)與壓力凝固結(jié)晶技術(shù)相結(jié)合的鑄造新技術(shù)，它是在帶砂箱的壓力灌中，澆注金屬液使泡沫塑料氣化消失后，迅速密封壓力灌，并通入一定壓力的氣體，使金屬液在壓力下凝固結(jié)晶成型的鑄造方法。這種鑄造技術(shù)的特點(diǎn)是能夠顯著減少鑄件中的縮孔、縮松、氣孔等鑄造缺陷，提高鑄件致密度，改善鑄件力學(xué)性能。2、真空低壓消失模鑄造技術(shù)真空低壓消失模鑄造技術(shù)是將負(fù)壓消失模鑄造方法和低壓反重力澆注方法復(fù)合而發(fā)展的一種新鑄造技術(shù)。真空低壓消失模鑄造技術(shù)的特點(diǎn)是: 綜合了低壓鑄造與真空消失模鑄造的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在可控的氣壓下完成充型過(guò)程，大大提高了合金的鑄造充型能力 ; 與壓鑄相比，設(shè)

13、備投資小、鑄件成本低、鑄件可熱處理強(qiáng)化; 而與砂型鑄造相比，鑄件的精度高、表面粗糙度小、生產(chǎn)率高、性能好; 反重力作用下，直澆口成為補(bǔ)縮短通道，澆注溫度的損失小，液態(tài)合金在可控的壓力下進(jìn)行補(bǔ)縮凝固，合金鑄件的澆注系統(tǒng)簡(jiǎn)單有效、成品率高、組織致密; 真空低壓消失模鑄造的澆注溫度低，適合于多種有色合金。3、振動(dòng)消失模鑄造技術(shù)振動(dòng)消失模鑄造技術(shù)是在消失模鑄造過(guò)程中施加一定頻率和振幅的振動(dòng)，使鑄件在振動(dòng)場(chǎng)的作用下凝固，由于消失模鑄造凝固過(guò)程中對(duì)金屬溶液施加了一定時(shí)間振動(dòng)，振動(dòng)力使液相與固相間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而使枝晶破碎，增加液相內(nèi)結(jié)晶核心，使鑄件最終凝固組織細(xì)化、補(bǔ)縮提高，力學(xué)性能改善。該技術(shù)利用消失模

14、鑄造中現(xiàn)成的緊實(shí)振動(dòng)臺(tái)，通過(guò)振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，使金屬液在動(dòng)力激勵(lì)下生核，達(dá)到細(xì)化組織的目的，是一種操作簡(jiǎn)便、成本低廉、無(wú)環(huán)境污染的方法。4、半固態(tài)消失模鑄造技術(shù)半固態(tài)消失模鑄造技術(shù)是消失模鑄造技術(shù)與半固態(tài)技術(shù)相結(jié)合的新鑄造技術(shù)，由于該工藝的特點(diǎn)在于控制液固相的相對(duì)比例，也稱轉(zhuǎn)變控制半固態(tài)成形。該技術(shù)可以提高鑄件致密度、減少偏析、提高尺寸精度和鑄件性能。5、消失模殼型鑄造技術(shù)消失模殼型鑄造技術(shù)是熔模鑄造技術(shù)與消失模鑄造結(jié)合起來(lái)的新型鑄造方法。該方法是將用發(fā)泡模具制作的與零件形狀一樣的泡沫塑料模樣表面涂上數(shù)層耐火材料，待其硬化干燥后，將其中的泡沫塑料模樣燃燒氣化消失而制成型殼，經(jīng)過(guò)焙燒，然后

15、進(jìn)行澆注，而獲得較高尺寸精度鑄件的一種新型精密鑄造方法。它具有消失模鑄造中的模樣尺寸大、精密度高的特點(diǎn)，又有熔模精密鑄造中結(jié)殼精度、強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。與普通熔模鑄造相比，其特點(diǎn)是泡沫塑料模料成本低廉，模樣粘接組合方便，氣化消失容易，克服了熔模鑄造模料容易軟化而引起的熔模變形的問(wèn)題，可以生產(chǎn)較大尺寸的各種合金復(fù)雜鑄件6、消失模懸浮鑄造技術(shù)。消失模懸浮鑄造技術(shù)是消失模鑄造工藝與懸浮鑄造結(jié)合起來(lái)的一種新型實(shí)用鑄造技術(shù)。該技術(shù)工藝過(guò)程是金屬液澆入鑄型后，泡沫塑料模樣氣化，夾雜在冒口模型的懸浮劑 ( 或?qū)腋┓胖迷谀幽程囟ㄎ恢?，或?qū)腋┡c EPS一起制成泡沫模樣 ) 與金屬液發(fā)生物化反應(yīng)從而提高鑄件整體

16、 ( 或部分 ) 組織性能。由于消失模鑄造技術(shù)成本低、精度高、設(shè)計(jì)靈活、清潔環(huán)保、適合復(fù)雜鑄件等特點(diǎn)，符合新世紀(jì)鑄造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)，有著廣闊的發(fā)展前景。細(xì)晶鑄造細(xì)晶鑄造技術(shù)或工藝 (FGCP)的原理是通過(guò)控制普通熔模鑄造工藝，強(qiáng)化合金的形核機(jī)制，在鑄造過(guò)程中使合金形成大量結(jié)晶核心，并阻止晶粒長(zhǎng)大，從而獲得平均晶粒尺寸小于 1.6mm的均勻、細(xì)小、各向同性的等軸晶鑄件，較典型的細(xì)晶鑄件晶粒度為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) ASTM02級(jí)。細(xì)晶鑄造在使鑄件晶粒細(xì)化的同時(shí)，還使高溫合金中的初生碳化物和強(qiáng)化相 尺寸減小，形態(tài)改善。因此，細(xì)晶鑄造的突出優(yōu)點(diǎn)是大幅度地提高鑄件在中低溫 (?760?) 條件下的低周疲勞壽命，

17、并顯著減小鑄件力學(xué)性能數(shù)據(jù)的分散度，從而提高鑄造零件的設(shè)計(jì)容限。同時(shí)該技術(shù)還在一定程度上改善鑄件抗拉性能和持久性能，并使鑄件具有良好的熱處理性能。細(xì)晶鑄造技術(shù)還可改善高溫合金鑄件的機(jī)加工性能，減小螺孔和刀刃形銳利邊緣等處產(chǎn)生加工裂紋的潛在危險(xiǎn)。因此該技術(shù)可使熔模鑄件的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到原先使用鍛件、厚板機(jī)加工零件和鍛鑄組合件等領(lǐng)域。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件的精鑄生產(chǎn)中，使用細(xì)晶鑄件代替某些鍛件或用細(xì)晶鑄造的錠料來(lái)做鍛坯已很常見(jiàn)。4 凈化技術(shù)從電解槽吸出的鋁液中含有各種雜質(zhì)，因此鑄造之前需要進(jìn)行凈化。工業(yè)上主要采用澄清、熔劑、氣體等凈化方法，也有的試用定向凝固和過(guò)濾方法進(jìn)行凈化,我在國(guó)際鑄業(yè)網(wǎng)上還看到有一些

18、小方法。1. 熔劑凈化熔劑凈化是利用加入鋁液中的熔劑形成大量的細(xì)微液滴，使鋁液中的氧化物被這些液滴濕潤(rùn)吸附和溶解，組成新的液滴升到表面，冷卻后形成浮渣除去。凈化用的熔劑選用熔點(diǎn)低、密度小，表面張力小、活性大、對(duì)氧化渣有很強(qiáng)吸附能力的鹽組成。使用時(shí)，先將小塊熔劑裝入鐵籠里，再插入混合爐底部來(lái)回?cái)噭?dòng)，至熔劑化完后取出鐵籠，靜止510min. 撈出表面浮渣即可澆鑄。根據(jù)需要也可將熔劑撤在表面上起覆蓋作用。2. 氣體凈化氣體凈化是一種主要的原鋁凈化法，所用氣體是氯氣、氮?dú)饣蚵鹊旌蠚怏w。(1) 氯氣凈化。以前采用活性氣體氯氣作凈化劑 ( 氯化法 ) 。在氯化法中，把氯氣通入鋁液內(nèi)時(shí)生成很多異常細(xì)小的

19、AlCl3 ，氣泡，充分地混合在鋁液內(nèi)。溶解在鋁液中的氫，以及一些機(jī)械夾雜物便吸附在 AlCl3 氣泡上，隨著 AlCl3 氣泡上升到鋁液表面而排出。通入氯氣時(shí)還能使某些比鋁更加負(fù)電性的元素氯化，如鈣、鈉、鎂等均因通入氯氣而生成相應(yīng)的氯化物，得以分離出來(lái)。所以氯化法是一種非常有效的原鋁凈化法。氯氣用量為每噸鋁500-700g. 但因?yàn)槁葰庥卸径冶容^貴重，為了避免空氣被污染和降低鋁錠生產(chǎn)的成本，故在現(xiàn)代鋁工業(yè)上已逐漸廢去了氯化法改成惰性氣體氮?dú)鈨艋ā?2) 氮?dú)鈨艋?。又稱為無(wú)煙連續(xù)凈化法，用氧化鋁球 (418mm)作過(guò)濾介質(zhì)。 N2直接通入鋁液內(nèi)。鋁液連續(xù)送入凈化爐內(nèi)，通過(guò)氧化鋁球過(guò)濾層，并受到氮?dú)獾臎_洗，于是鋁液中的非金屬夾雜物以及溶解的氫得以清除，然后連續(xù)排出，從而使細(xì)微的氮?dú)馀菥鶆蚍植荚谑芴幚淼匿X液內(nèi)起到凈化的作用。氮?dú)鈱?duì)大氣無(wú)污染，且凈化處理量大，每分鐘可處理200600kg 鋁液，凈化過(guò)程中造成的鋁損失量相對(duì)減少，故現(xiàn)在廣泛應(yīng)用。但它不象氯氣那樣能夠清除鋁液中的鈣、鈉、鎂。(3) 混合氣體凈化法。采用氯氣和氮?dú)獾幕旌衔飦?lái)凈化鋁液，其作用是一方面脫去氫氣和分離氧化物，另一方面清除鋁中某些金屬雜質(zhì) ( 如鎂 ) ，常用的組成是90%氮?dú)?/p>