第三章 金屬鑄造形成工藝

1、第三章第三章 金屬的鑄造形成工藝金屬的鑄造形成工藝第一節(jié)第一節(jié) 重力作用下的鑄造成形重力作用下的鑄造成形靠液態(tài)金屬自身的重力充填型腔的形成工藝靠液態(tài)金屬自身的重力充填型腔的形成工藝2 金屬的液態(tài)成型工藝的種類金屬的液態(tài)成型工藝的種類 手工造型手工造型 機器造型機器造型 金屬型鑄造金屬型鑄造熔模鑄造熔模鑄造壓力鑄造壓力鑄造低壓鑄造低壓鑄造陶瓷型鑄造陶瓷型鑄造離心鑄造離心鑄造液態(tài)成型工藝液態(tài)成型工藝砂型鑄造特種鑄造Clasfication of foundry Methods砂型鑄造基本工藝過程制作模樣配制型砂制作芯盒制作芯砂砂型鑄型凝固、落砂、清理、檢驗鑄件型芯烘干造型下芯澆注液態(tài)金屬選配爐料熔

2、煉造芯一、砂型鑄造一、砂型鑄造是用是用模樣模樣和和型砂型砂制造制造砂型砂型的一種工藝。的一種工藝。砂型鑄造造型材料造型材料: 型砂和芯砂型砂和芯砂由原砂、粘結(jié)劑、水和由原砂、粘結(jié)劑、水和附加物附加物特點特點：操作方便靈活、操作方便靈活、適應(yīng)性強；模樣生產(chǎn)準適應(yīng)性強；模樣生產(chǎn)準備時間短。備時間短。但生產(chǎn)率低，勞動強度但生產(chǎn)率低，勞動強度大，鑄件質(zhì)量不易保證。大，鑄件質(zhì)量不易保證。只適用于單件小批量生只適用于單件小批量生產(chǎn)。產(chǎn)。造型方法造型方法: 整模造型 分模造型 三箱造型三箱造型手工造型手工造型 活塊造型活塊造型（一） 活塊造型活塊造型（二二） 挖砂造型挖砂造型 刮板造型等等 壓實式造型 震機

3、壓實式造型 微震壓實式造型 機器造型機器造型 高壓式造型高壓式造型 空氣沖擊式造型 射壓式造型 拋砂式造型砂型鑄造砂型鑄造Sand Casting 手工造型手工造型 Hand Molding 機器造型機器造型 Machine Molding 震壓造型震壓造型 Vibration Ramming 微震壓實造型微震壓實造型 Vibratory squeezing Molding 高壓造型高壓造型 High Pressure Molding 射壓造型射壓造型 Shooting and Squeezing Molding 空氣沖擊造型空氣沖擊造型 Air Impacting Molding 拋砂造型拋

4、砂造型 Impeller Ramming7砂型鑄造砂型鑄造- -手工造型分型方案選定手工造型分型方案選定 （一）手工造型（一）手工造型 1. 1.砂箱及造型工具砂箱及造型工具 如圖所示。如圖所示。 2. 2.常見手工造型方法常見手工造型方法 1)1)整模造型整模造型 特點是：模樣是整體的，鑄型的型腔一般特點是：模樣是整體的，鑄型的型腔一般只在下箱。只在下箱。 整模造型因操作簡便，無砂箱錯位現(xiàn)象，適整模造型因操作簡便，無砂箱錯位現(xiàn)象，適用于外形輪廓上有一個平面可作分型面的簡單鑄用于外形輪廓上有一個平面可作分型面的簡單鑄件，如齒輪坯、軸承、皮帶輪罩等。件，如齒輪坯、軸承、皮帶輪罩等。 2)2)分模

5、造型分模造型 特點是：鑄件的最大截面不在端部而在中部，因特點是：鑄件的最大截面不在端部而在中部，因而木模沿最大截面分成兩半。后圖為水管鑄件的分模而木模沿最大截面分成兩半。后圖為水管鑄件的分模兩箱造型兩箱造型過程。過程。 操作簡便，適用于形狀較復(fù)雜的鑄件，特別廣泛操作簡便，適用于形狀較復(fù)雜的鑄件，特別廣泛用于有孔或帶有型芯的鑄件，如套筒、水管、閥體、用于有孔或帶有型芯的鑄件，如套筒、水管、閥體、箱體、曲軸、立柱等。箱體、曲軸、立柱等。 三箱造型三箱造型過程。過程。 3)3)挖砂造型挖砂造型 當鑄件最大截面在中部，模樣又不便分成當鑄件最大截面在中部，模樣又不便分成兩半兩半( (如分模后模樣太薄或分

6、面是曲面如分模后模樣太薄或分面是曲面) )時，只能時，只能將模樣做成整模，造型時挖掉防礙起模的砂子。將模樣做成整模，造型時挖掉防礙起模的砂子。 挖砂挖砂造型操作麻煩，生產(chǎn)率低，要求操作造型操作麻煩，生產(chǎn)率低，要求操作技術(shù)水平高，僅適用于單件小批量生產(chǎn)。技術(shù)水平高，僅適用于單件小批量生產(chǎn)。 對于分型面為階梯面或曲面的鑄件，當生產(chǎn)對于分型面為階梯面或曲面的鑄件，當生產(chǎn)數(shù)量較多時，可用成形底板代替平面底板，并將數(shù)量較多時，可用成形底板代替平面底板，并將模樣放置在成形底板上造型，可省去挖砂操作。模樣放置在成形底板上造型，可省去挖砂操作。 成形底板可根據(jù)生產(chǎn)數(shù)量的不同，分別用成形底板可根據(jù)生產(chǎn)數(shù)量的不同

7、，分別用金屬、木材制作；如果件數(shù)不多，可用粘土較多金屬、木材制作；如果件數(shù)不多，可用粘土較多的型砂春緊制成砂質(zhì)成形底板，稱為的型砂春緊制成砂質(zhì)成形底板，稱為假箱造型假箱造型。 4)4)活塊造型活塊造型 將模樣上妨礙起模的部分，如凸臺、肋、耳將模樣上妨礙起模的部分，如凸臺、肋、耳等，做成活動的，稱為等，做成活動的，稱為活塊。活塊。 活塊用銷式燕尾與模樣的主體連接，在起?；顗K用銷式燕尾與模樣的主體連接，在起模時須先取出模樣主體，然后取出活塊。時須先取出模樣主體，然后取出活塊。 5)5)刮板造型刮板造型 用與鑄件截面相適應(yīng)的刮板代替實體模樣用與鑄件截面相適應(yīng)的刮板代替實體模樣造型的方法。造型的方法。

8、 刮板造型，可以降低模樣成本，縮短生產(chǎn)刮板造型，可以降低模樣成本，縮短生產(chǎn)準備時間，但要求操作技能高，鑄件尺寸精度低，準備時間，但要求操作技能高，鑄件尺寸精度低，生產(chǎn)率低，故只適用于中小批生產(chǎn)尺寸較大的回生產(chǎn)率低，故只適用于中小批生產(chǎn)尺寸較大的回轉(zhuǎn)體鑄件，如皮帶輪、齒輪等。轉(zhuǎn)體鑄件，如皮帶輪、齒輪等。 用用機器機器代替手工進行造型代替手工進行造型( (芯芯),),稱稱機器造型機器造型( (芯芯).). 造型過程包括：填砂、緊實、起模、下芯、造型過程包括：填砂、緊實、起模、下芯、合箱以及鑄型、砂箱的運輸?shù)裙に嚟h(huán)節(jié)。合箱以及鑄型、砂箱的運輸?shù)裙に嚟h(huán)節(jié)。 大部分造型機主要是實現(xiàn)大部分造型機主要是實現(xiàn)

9、型砂的緊實型砂的緊實和和起模起模工序工序的機械化，至于的機械化，至于合箱、鑄型和砂箱的運輸合箱、鑄型和砂箱的運輸則則由輔助機械來完成。由輔助機械來完成。 不同的緊砂方法和起模方式的組合，組成了不同的緊砂方法和起模方式的組合，組成了不同的造型機。不同的造型機。（二）機器造型（造芯）（二）機器造型（造芯）手工造型中的手工造型中的摏摏(chong)(chong)箱、起模兩工序不僅效率箱、起模兩工序不僅效率低，勞動條件差，而且鑄件尺寸不準確等不足。低，勞動條件差，而且鑄件尺寸不準確等不足。 1 . 機器造型的機器造型的特點：特點： 用機器全部或至少完成緊砂操作的造型。生產(chǎn)效率高，用機器全部或至少完成緊

10、砂操作的造型。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，砂型質(zhì)量好（緊實度高而均勻，型腔輪廓清勞動條件好，砂型質(zhì)量好（緊實度高而均勻，型腔輪廓清晰，鑄件質(zhì)量也好。晰，鑄件質(zhì)量也好。 但設(shè)備和工藝裝備費用高，生產(chǎn)準備時間較長，適于但設(shè)備和工藝裝備費用高，生產(chǎn)準備時間較長，適于中小鑄件的成批或大量生產(chǎn)。中小鑄件的成批或大量生產(chǎn)。 2.2. 機器造型的緊砂方法機器造型的緊砂方法 機器造型的緊砂方法主要有壓實、振實、振壓、拋砂機器造型的緊砂方法主要有壓實、振實、振壓、拋砂四種基本形式。四種基本形式。1）振壓緊砂振壓緊砂：以壓縮空氣為動力，工作原理以壓縮空氣為動力，工作原理如圖如圖2-19所所示。示。2）拋砂緊實拋砂緊實

11、：工作原理：工作原理如圖如圖3-6所示。所示。3.3. 機器造型的起模方法機器造型的起模方法1）頂箱起模）頂箱起模：如圖：如圖3-7所示。機構(gòu)簡單，但易漏砂，用于所示。機構(gòu)簡單，但易漏砂，用于型腔簡單、高度小的鑄型，多用于上型，以省卻翻箱。型腔簡單、高度小的鑄型，多用于上型，以省卻翻箱。2）漏模起模）漏模起模：如圖：如圖3-8所示。一般用于形狀復(fù)雜或高度較所示。一般用于形狀復(fù)雜或高度較大的鑄型。大的鑄型。3）翻轉(zhuǎn)起模）翻轉(zhuǎn)起模：如圖：如圖3-9所示。機構(gòu)較復(fù)雜，但不易掉砂，所示。機構(gòu)較復(fù)雜，但不易掉砂，適用于型腔較深，形狀復(fù)雜的鑄型，常用于下型。適用于型腔較深，形狀復(fù)雜的鑄型，常用于下型。4.

12、 造型生產(chǎn)線造型生產(chǎn)線 將造型機和其它輔機（翻轉(zhuǎn)機、下芯機、合型機、將造型機和其它輔機（翻轉(zhuǎn)機、下芯機、合型機、壓鐵機、落砂機等）按照鑄造工藝流程，用運輸設(shè)備壓鐵機、落砂機等）按照鑄造工藝流程，用運輸設(shè)備（鑄型輸送機或輥道）聯(lián)系起來，組成一套機械化、自（鑄型輸送機或輥道）聯(lián)系起來，組成一套機械化、自動化鑄造生產(chǎn)系統(tǒng)，動化鑄造生產(chǎn)系統(tǒng)，二、殼型鑄造二、殼型鑄造 在鑄造生產(chǎn)中，砂型（芯）直接承受液體金屬作用的只是表面一層厚度僅為數(shù)毫米的砂殼，其余的砂只起支撐這一層砂殼的作用。若只用一層簿殼來制造鑄件，將減少砂處理工部的大量工作，并能減少環(huán)境污染。 1940年，Johannes Croning發(fā)明用

13、熱法制造殼型，稱為“C法”或“殼法”(shell process)，或叫殼型造型(shell molding)，目前該法不僅可用于造型，更主要的是用于制殼芯。 圖 翻斗法殼型造型法示意圖該法用該法用酚醛樹脂酚醛樹脂作粘結(jié)劑，配制的型（芯）砂叫作粘結(jié)劑，配制的型（芯）砂叫覆覆膜砂膜砂，象干砂一樣松散。其制殼的方法有兩種：，象干砂一樣松散。其制殼的方法有兩種：翻翻斗法和吹砂法。斗法和吹砂法。翻斗法常用于制造殼型，吹砂法用翻斗法常用于制造殼型，吹砂法用于制造殼芯。于制造殼芯。翻斗法吹砂法分吹砂法分頂吹法和底吹法兩種頂吹法和底吹法兩種。吹砂壓力一般頂吹。吹砂壓力一般頂吹0.10.10.35MPa0.3

14、5MPa，吹砂時間為，吹砂時間為2 26 6秒，秒，底吹法底吹法為為0.40.40.5MPa0.5MPa，15153535秒。秒。頂吹法頂吹法可以制造較大型復(fù)雜的砂芯；底吹法可以制造較大型復(fù)雜的砂芯；底吹法常用于小砂芯的制造。硬化時間為常用于小砂芯的制造。硬化時間為90s90s2min2min，芯盒加熱，芯盒加熱溫度一般為溫度一般為250 250 。 28動畫11 頂吹法殼型鑄造 動畫12 底吹法殼型鑄造 吹砂法 殼法造型芯的殼法造型芯的優(yōu)點優(yōu)點是是: :混制好的覆模砂可以長混制好的覆模砂可以長期儲存（三個月以上），無需搗砂，能獲得尺寸精期儲存（三個月以上），無需搗砂，能獲得尺寸精確的型、芯；

15、確的型、芯；型、芯強度高，易搬運；型、芯強度高，易搬運；透氣性好，透氣性好，可用細的原砂得到光潔的鑄件表面；可用細的原砂得到光潔的鑄件表面；無需砂箱；無需砂箱；覆覆模砂消耗量小。模砂消耗量小。但酚醛樹脂覆模砂價格較貴，造型、但酚醛樹脂覆模砂價格較貴，造型、造芯耗能較高。造芯耗能較高。 7979殼型殼型通常多用于生產(chǎn)液壓件、凸輪軸、曲軸以及通常多用于生產(chǎn)液壓件、凸輪軸、曲軸以及耐蝕泵件、履帶板等鋼鐵鑄件上；耐蝕泵件、履帶板等鋼鐵鑄件上；殼芯殼芯多用于汽多用于汽車、拖拉機、液壓閥體等部分鑄件上，見視頻。車、拖拉機、液壓閥體等部分鑄件上，見視頻。殼型鑄造殼型鑄造金屬型鑄造金屬型鑄造1.1.金屬型的構(gòu)

16、造金屬型的構(gòu)造 金屬型的材料一般采用鑄鐵，鑄件內(nèi)腔可用金金屬型的材料一般采用鑄鐵，鑄件內(nèi)腔可用金屬型芯或砂芯得到。結(jié)構(gòu)有整體式圖屬型芯或砂芯得到。結(jié)構(gòu)有整體式圖3-14a3-14a 、水平、水平分型式分型式如圖如圖3-14b3-14b、垂直分型式、垂直分型式如圖如圖3-14c3-14c 、復(fù)合、復(fù)合分型式分型式如圖如圖3-14d3-14d等。等。 金屬型鑄造是在重力作用下將金屬液體澆入金金屬型鑄造是在重力作用下將金屬液體澆入金屬鑄型以獲得鑄件的方法。鑄型用金屬制成，可屬鑄型以獲得鑄件的方法。鑄型用金屬制成，可反復(fù)使用，故又稱反復(fù)使用，故又稱永久型鑄造、硬模鑄造、鐵模永久型鑄造、硬模鑄造、鐵模鑄

17、造、冷硬鑄造、冷激模鑄造鑄造、冷硬鑄造、冷激模鑄造等。等。 2.2.金屬型鑄造的工藝過程金屬型鑄造的工藝過程 2 2）刷涂料：）刷涂料：金屬型表面應(yīng)噴刷一層耐火涂料，以金屬型表面應(yīng)噴刷一層耐火涂料，以保護型壁表面，免受直接沖蝕和熱擊。還可改變保護型壁表面，免受直接沖蝕和熱擊。還可改變冷卻速度，蓄氣和排氣。不同合金采用不同涂料，冷卻速度，蓄氣和排氣。不同合金采用不同涂料，鋁合金常用含氧化鋅粉、滑石粉和水玻璃的涂料；鋁合金常用含氧化鋅粉、滑石粉和水玻璃的涂料；灰鑄鐵用石墨、滑石粉、耐火粘土、桃膠和水。灰鑄鐵用石墨、滑石粉、耐火粘土、桃膠和水。 3 3）澆注溫度：）澆注溫度：澆注溫度應(yīng)比砂型鑄造高澆

18、注溫度應(yīng)比砂型鑄造高2020 30300 0C C。 1 1）金屬型預(yù)熱：）金屬型預(yù)熱：未預(yù)熱的金屬型導(dǎo)熱性好，使金未預(yù)熱的金屬型導(dǎo)熱性好，使金屬液冷卻過快，鑄件易出現(xiàn)冷隔、澆不足、夾雜、屬液冷卻過快，鑄件易出現(xiàn)冷隔、澆不足、夾雜、氣孔等缺陷；鑄型受強烈熱沖擊，應(yīng)力倍增，極氣孔等缺陷；鑄型受強烈熱沖擊，應(yīng)力倍增，極易損壞。故在澆注前必須預(yù)熱。預(yù)熱溫度應(yīng)根據(jù)易損壞。故在澆注前必須預(yù)熱。預(yù)熱溫度應(yīng)根據(jù)合金種類和鑄件結(jié)構(gòu)而定。合金種類和鑄件結(jié)構(gòu)而定。 4 4）開型時間）開型時間: : 在型內(nèi)停留時間越長，溫度越低，收在型內(nèi)停留時間越長，溫度越低，收縮量越大，取出鑄件越困難，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂紋的傾縮量越

19、大，取出鑄件越困難，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂紋的傾向越大；同時金屬型的溫度越高，冷卻時間越長，生向越大；同時金屬型的溫度越高，冷卻時間越長，生產(chǎn)率下降。因此合適的開型時間十分重要。產(chǎn)率下降。因此合適的開型時間十分重要。 金屬型鑄造既可采用金屬芯，也可以用砂芯取代金屬型鑄造既可采用金屬芯，也可以用砂芯取代難以抽拔的金屬芯。金屬型的鑄型可反復(fù)使用。鑄件難以抽拔的金屬芯。金屬型的鑄型可反復(fù)使用。鑄件組織致密，力學(xué)性能好組織致密，力學(xué)性能好, ,精度和表面質(zhì)量較好，精度精度和表面質(zhì)量較好，精度可達可達CT6CT6級，級，R Ra a值可達值可達12.512.56.3m 6.3m 。金屬型的種類。金屬型的種類及特

20、點見下及特點見下表表1 1，金屬型鑄造特點見，金屬型鑄造特點見表表2 2 金屬型鑄造具有很多優(yōu)點，適用于制造鋁合金活金屬型鑄造具有很多優(yōu)點，適用于制造鋁合金活塞、氣缸體、油泵殼體、銅合金軸瓦軸套等，故廣泛塞、氣缸體、油泵殼體、銅合金軸瓦軸套等，故廣泛用于發(fā)動機、儀表、農(nóng)機等工業(yè)，發(fā)展很快。用于發(fā)動機、儀表、農(nóng)機等工業(yè)，發(fā)展很快。表1 金屬型種類及特點5656種類整體型垂直分型水平分型綜合分型示意圖特點 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，尺寸精確，操作便利 鑄型排氣條件好，便于設(shè)置澆冒口和采用金屬型芯，易于實現(xiàn)機械化作業(yè)，但安放砂芯較麻煩 安放砂芯方便，但不便于設(shè)置澆冒口，鑄型排氣較困難，不宜實現(xiàn)機械化作業(yè)

21、金屬型制造較困難用途 起模斜度較大的簡單件 鋁鎂合金鑄件 平板狀鑄件，如盤、板、輪類鑄件 較復(fù)雜的鑄件表2 金屬型鑄造特點 5757金屬型特點鑄件成形過程特點對鑄件的影響無退讓性 鑄件在凝固過程中，受阻較大，難以自由收縮 鑄件內(nèi)應(yīng)力大，易產(chǎn)生裂紋或白口等缺陷。無透氣性 金屬液在充填過程中，受型內(nèi)氣體阻礙，不易充滿 在金屬液匯合處、對流處或鑄型凹入的死角，易產(chǎn)生澆不足缺陷導(dǎo)熱快 金屬冷卻速度快，在金屬型傳熱系統(tǒng)中，中間層是控制冷卻速度的關(guān)鍵 鑄件晶粒細小，組織致密，表面光潔，力學(xué)性能好重復(fù)性“一型多鑄”提高了生產(chǎn)率，降低了成本，改善了勞動條件； 金屬型鑄造液態(tài)金屬耗用量少，勞動條件好，便于機械金

22、屬型鑄造液態(tài)金屬耗用量少，勞動條件好，便于機械化和自動化生產(chǎn)，適用于大批生產(chǎn)有色合金鑄件。金屬型鑄化和自動化生產(chǎn)，適用于大批生產(chǎn)有色合金鑄件。金屬型鑄造見視頻。造見視頻。視頻視頻 金屬型鑄造金屬型鑄造四、熔模鑄造四、熔模鑄造7575 熔模鑄造又稱失蠟鑄造、熔模精密鑄造、包模失蠟鑄造、熔模精密鑄造、包模精密鑄造，精密鑄造，是精密鑄造法的一種。根據(jù)鑄型的特點可分為型殼熔模鑄造、填箱熔模鑄造（型殼制好后，裝入砂箱中，在型殼周圍注入耐火漿料或干砂增強）、石膏型熔模鑄造（用石膏型代替型殼）。以前者的應(yīng)用最廣。 型殼熔模鑄造工藝如下圖所示，用易熔材料(蠟或塑料等)制成精確精確的可熔性模型可熔性模型,并進行

23、蠟?zāi)＝M合，涂以若干層耐火涂料，經(jīng)干燥、硬化成整體型殼，加熱型殼熔失模型，經(jīng)高溫焙燒而成耐火型殼，在型殼中澆注鑄件，見視頻。 過程:1、制造蠟?zāi)?（1）準備壓型：壓型的尺寸根據(jù)鑄件設(shè)計，并考慮蠟?zāi)５氖湛s，制造合金的收縮，錫合金 （2）50%石蠟+50%硬脂酸，全熔溫度70-90，制模時，蠟料是45-48 糊狀，取出放入14-24 的水中冷卻，防止變形。（3）為了節(jié)省澆口金屬，一般把若干個蠟?zāi)：咐卧谝粋€直澆口上，裝配成為模組。、殼型制造工藝（）浸涂料耐火材料55-60石英砂40-45%水玻璃糊狀混合物,模組全部浸入(2)撒砂(3)硬化劑 20-25%氯化銨水溶液與水玻璃作用分解出硅酸膠把石英砂粘結(jié)

24、牢,然后干燥形成1-2mm薄殼,結(jié)殼過程4-6次,殼厚5-10mm3、造型和澆注工藝（1）脫蠟，造型 90-98 熱水中（2）培燒和澆注 (3) 落砂清理圖3-17 型殼熔模鑄造過程示意圖母模壓型蠟?zāi)＝M結(jié)殼脫蠟單個蠟?zāi)１簾?、澆?熔模鑄造有以下特點： (1)尺寸精度高。熔模鑄造鑄件精度可達CT4級，表面粗糙度低(Ra12.51.6 m)。 (2)適用于各種鑄造合金、各種生產(chǎn)批量。尤其在難加工金屬材料如鑄造刀具，渦輪葉片等生產(chǎn)中應(yīng)用較廣。 (3)可以鑄造形狀復(fù)雜的鑄件。熔模鑄件的外形和內(nèi)腔形狀幾乎不受限制，可以制造出用砂型鑄造、鍛壓、切削加工等方法難以制造的形狀復(fù)雜的零件。而且可以使一些焊接件、

25、組合件在稍進行結(jié)構(gòu)改進后直接鑄造出整體零件。 (4)可以鑄造出各種薄壁鑄件及重量很小的鑄件。其最小壁厚可達0.5mm，最小孔徑可以小到0.5 mm，重量可以小到幾克。7676 (5)(5)生產(chǎn)工序繁多，生產(chǎn)周期長，鑄件不能太大，生產(chǎn)工序繁多，生產(chǎn)周期長，鑄件不能太大，是凈成形、凈終成形加工的重要方法之一。是凈成形、凈終成形加工的重要方法之一。視頻 熔模鑄造生產(chǎn)工藝過程 五、消失模造型五、消失模造型51511. 1. 鑄造原理和工藝過程鑄造原理和工藝過程 消失模鑄造（消失模鑄造（EPCEPC）為美國）為美國19581958年專利，年專利，19621962年開始應(yīng)用，又年開始應(yīng)用，又稱實型鑄造和氣

26、化模鑄造，其原理稱實型鑄造和氣化模鑄造，其原理是用泡沫聚苯乙烯塑料模樣（包括是用泡沫聚苯乙烯塑料模樣（包括澆冒口）代替普通模樣，造好型后澆冒口）代替普通模樣，造好型后不取出模樣就澆入金屬液，在灼熱不取出模樣就澆入金屬液，在灼熱圖 消失模鑄造工藝過程示意圖液態(tài)金屬的熱作用下，泡沫塑料氣化、燃燒而消失，金屬液液態(tài)金屬的熱作用下，泡沫塑料氣化、燃燒而消失，金屬液取代了原來泡沫塑料模所占的空間位置，冷卻凝固后即可獲取代了原來泡沫塑料模所占的空間位置，冷卻凝固后即可獲得所需要的鑄件。消失模鑄造工藝過程如圖所示。得所需要的鑄件。消失模鑄造工藝過程如圖所示。 消失模鑄造主要用于形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以起模或活塊和

27、外型芯較多的鑄件。與普通鑄造相比，具有以下優(yōu)點： 工序簡單、生產(chǎn)周期短、效率高； 鑄件尺寸精度高(造型后不起模、不分型，沒有鑄造斜度和活塊)，精度達CT8級； 可采用無粘結(jié)劑型砂，增大了鑄件設(shè)計的自由度，簡化了鑄造生產(chǎn)工序，降低了勞動強度。 近年來，消失模鑄造技術(shù)在歐美發(fā)展很快，表2-6為美國消失模鑄造情況。2. 2. 鑄造特點和應(yīng)用范圍鑄造特點和應(yīng)用范圍表表 美國消失模鑄造情況（生產(chǎn)和增長速度）美國消失模鑄造情況（生產(chǎn)和增長速度） 5252應(yīng)用產(chǎn)量/（kt /年）（1997年）增長速度（19941997年）/%增長速度（19972000年）/%轎車82.6971352載貨汽車5.110442

28、32造船業(yè)8.4636543管件11.057163200機床7.018615一般工業(yè)7.1051945其他19.02660168總計140.67627833. 消失模鑄造的新發(fā)展消失模鑄造的新發(fā)展 消失模鑄造用的泡沫塑料模與不斷涌現(xiàn)的其他新材料、新設(shè)備、新技術(shù)相結(jié)合，發(fā)展形成很多新的造型和鑄造方法，如消失模陶瓷型鑄造、消失模精密鑄造、消失模干砂法、磁性鑄造、磁性真空法、消失模減壓造型法等，如圖2-35所示，這些方法擴大了消失模鑄造的應(yīng)用范圍，提高了鑄造生產(chǎn)水平。圖2-35 消失模鑄造新發(fā)展示意圖5353 六、陶瓷型鑄造六、陶瓷型鑄造8080 陶瓷型鑄造是20世紀50年代英國首先研制成功的。其基

29、本原理是：以耐火度高、熱膨脹系數(shù)小的耐火材料為骨料，用經(jīng)過水解的硅酸乙酯作為粘結(jié)劑而配制成的陶瓷型漿料，在堿性催化劑的作用下，用灌漿法成形，經(jīng)過膠接，噴燃和燒結(jié)等工序，制成光潔、細致、精確的陶瓷型。 陶瓷型按不同的成形方法分為兩大類：全部為陶瓷鑄型的整體型和帶底套的復(fù)合陶瓷型，底套的材料有硅砂和金屬兩種。整體陶瓷型鑄造的工藝流程如下：制備陶瓷漿 金屬液熔煉制砂套灌漿起模噴燒焙燒合型澆注 砂套復(fù)合陶瓷型鑄造過程如圖3-19和視頻7。 陶瓷型可用來制造熱拉模、熱鍛模、橡膠件生產(chǎn)用鋼模、玻璃成形模具、金屬型和熱芯盒等，模具工作面上可鑄出復(fù)雜、光滑的花紋，尺寸精確，模具的耐蝕性和工作壽命較高。也可用陶

30、瓷型鑄造法生產(chǎn)一般機械零件，如螺旋壓縮機轉(zhuǎn)子、內(nèi)燃機噴嘴、水泵葉輪、齒輪箱、閥體、鉆機鑿刀、船用螺旋漿、工具、刀具等。圖3-19 砂套復(fù)合陶瓷型鑄造過程示意圖8181陶瓷型陶瓷型兼有砂型鑄造和熔模鑄造的優(yōu)點：即操作及設(shè)備簡單，型腔的尺寸精度高、表面粗糙度值低，精度達CT6級。在單件小批生產(chǎn)的條件下，鑄造精密鑄件，鑄件重量從幾千克到幾克。生產(chǎn)率較高，成本低，節(jié)省機加工工時。視頻 陶瓷型鑄造 七、離心鑄造七、離心鑄造5858 離心鑄造是將金屬液澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。1. 離心鑄造的分類離心鑄造的分類 根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸線在空間的位置，常見的離心鑄造可分為兩種

31、： (1) 臥式離心鑄造 鑄型的旋轉(zhuǎn)軸線處于水平狀態(tài)或與水平線夾角很?。?）時的離心鑄造。如圖所示為三種離心鑄造示例。圖3-20 三種臥式離心鑄造圖3-22 兩種立式離心鑄造5959 (2) 立式離心鑄造 鑄型的旋轉(zhuǎn)軸線處于垂直狀態(tài)時的離心鑄造稱為立式離心鑄造，如圖3-22所示為兩種立式離心鑄造示例。鑄型旋轉(zhuǎn)軸與水平線和垂直線都夾有較大角度的離心鑄造稱為傾斜軸離心鑄造，但應(yīng)用很少。2. 離心鑄造的特點離心鑄造的特點6060 與砂型鑄造相比，離心鑄造的優(yōu)缺點如下： (1) 鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，故力學(xué)性能較好； (2) 生產(chǎn)中空鑄件時可不用型芯，故在生產(chǎn)長管形鑄件時可大幅度地改善金屬

32、充型能力，降低鑄件壁厚對其長度或直徑的比值，簡化套筒和管類鑄件的生產(chǎn)過程； (3) 生產(chǎn)中幾乎沒有澆注系統(tǒng)和冒口系統(tǒng)的金屬消耗，提高工藝出品率； (4) 便于制造筒、套類復(fù)合金屬鑄件，如鋼背銅套、雙金屬軋輥等； (5) 鑄造成形鑄件時，可借離心力提高金屬的充型能力，故可生產(chǎn)薄壁鑄件，如葉輪、金屬假牙等； (6) 對合金成分不能互溶或凝固初期析出物的密度與金屬液基體相差較大時，易形成密度偏析； (7) 鑄件內(nèi)孔表面較粗糙，聚有熔渣，其尺寸不易正確控制； (8) 用于生產(chǎn)異型鑄件時有一定的局限性。視頻 離心鑄造生產(chǎn)工藝過程3. 離心鑄造應(yīng)用范圍離心鑄造應(yīng)用范圍6161 離心鑄造應(yīng)用較廣，用離心鑄造

33、法生產(chǎn)產(chǎn)量很大的鑄件有以下幾種： (1)鐵管，世界上每年球墨鑄鐵管件總產(chǎn)量的近一半是用離心鑄造法生產(chǎn)的； (2)柴油發(fā)動機和汽油發(fā)動機的氣缸套。 (3)各種類型的銅套。 (4)雙金屬鋼背銅套、各種合金的軸瓦。 (5)造紙機滾筒。 用離心鑄造法生產(chǎn)質(zhì)量及經(jīng)濟效益顯著的鑄件有： (1)雙金屬鑄鐵軋輥。 (2)加熱爐底耐熱鋼輥道。 (3)特殊鋼無縫鋼管毛坯。 (4)剎車鼓、活塞環(huán)毛坯、銅合金蝸輪毛坯等。 (5)異型鑄件如葉輪、金屬假牙、小型閥門等。幾乎一切鑄造合金都可以用于離心鑄造生產(chǎn)，鑄件的最小內(nèi)徑可為8 mm，最大直徑達2 600 mm，最大長度為8 m，鑄件的重量可為數(shù)克至數(shù)十噸。 八、壓力鑄

34、造八、壓力鑄造62621. 鑄造原理和工藝循環(huán)鑄造原理和工藝循環(huán) 壓力鑄造是在高壓的作用下，以很高的速度把液態(tài)或半液態(tài)金屬壓入壓鑄模型腔，并在壓力下快速凝固而獲得鑄件的鑄造方法。壓力鑄造工藝循環(huán)如圖所示。圖 壓力鑄造工藝循環(huán)圖 2. 壓鑄機分類與比較壓鑄機分類與比較 壓鑄機按其工作原理結(jié)構(gòu)形式分為冷壓式壓鑄機（有臥式、立式、全立式三種）和熱壓式（有普通熱室、臥式熱室兩種）壓鑄機。 冷室壓鑄機的壓室和熔爐是分開的，壓鑄時要從保溫爐中舀取金屬液倒入壓室內(nèi)，再進行壓鑄，圖2-40是臥式冷室壓鑄機工作原理示意圖。圖2-40 臥式冷室壓鑄機工作原理示意圖 6363 熱室壓鑄機的壓室與合金熔化爐聯(lián)成一體，

35、壓室浸在保溫坩堝的液體金屬中，壓射機構(gòu)裝在坩堝上面，用機械機構(gòu)或壓縮空氣所產(chǎn)生的壓力進行壓鑄，圖2-41為熱室壓鑄機工作原理示意圖。圖2-41 熱室壓鑄機工作原理示意圖3. 鑄造特點鑄造特點6464 壓力鑄造的基本特點是高壓高速，壓力從幾兆帕到幾十兆帕，甚至高達500 MPa，高速（從10120 m/s），以極短的時間（0.010.2 s）填充鑄型。壓力鑄造的特點如下： (1) 生產(chǎn)率高，可實現(xiàn)機械化或自動化，經(jīng)濟效果好，大批生產(chǎn)時壓鑄成本低，鑄件產(chǎn)量在3 000件以上時可考慮采用（圖2-42）； (2)生產(chǎn)適用性好，能生產(chǎn)出從簡單到相當復(fù)雜的鑄件，并可生產(chǎn)中間鑲嵌其他金屬的鑄件，能直接鑄出齒

36、形和螺紋，壓鑄件的重量從幾克到數(shù)十公斤； (3)產(chǎn)品質(zhì)量好，具有較高的尺寸精度（最高達CT4）和表面質(zhì)量（最高達Ra3.2m），力學(xué)性能好，尺寸穩(wěn)定性好，互換性好，輪廓清晰，適用于大量生產(chǎn)有色合金的小型、薄壁、復(fù)雜鑄件。 (4) 普通壓鑄法生產(chǎn)的鑄件易產(chǎn)生氣孔，不能進行熱處理，壓鑄某些內(nèi)凹件、高熔點合金鑄件還比較困難。圖2-42 不同鑄造方法生產(chǎn)的鑄件費用比較 視頻 壓力鑄造6565 (5) 壓力鑄造設(shè)備投資大，壓鑄模制造復(fù)雜，周期長，費用大，一般不宜于小批生產(chǎn)。 壓力鑄造是所有鑄造方法中生產(chǎn)速度最快的一種方法，應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。廣泛用于汽車、儀表、航空、航天、電器及日用品鑄件；以鋁、鋅、鎂

37、材料為主。 九、低壓鑄造九、低壓鑄造7070 低壓鑄造是介于一般重力鑄造和壓力鑄造之間的一種鑄造方法。 1. 鑄造原理和工藝過程鑄造原理和工藝過程 澆注時金屬液在低壓（2060 kPa）作用下，由下而上地填充鑄型型腔，并在壓力下凝固而形成鑄件的一種工藝方法。低壓鑄造的工藝過程如圖2-47所示。圖2-47 低壓鑄造工藝過程 2. 鑄造工藝過程鑄造工藝過程 7171 低壓鑄造澆注過程包括升液、充型、增壓、保壓和卸壓五個階段。 1) 澆注過程參數(shù)的變化（表） 2) 升液壓力和速度。升液壓力p1（單位：MPa）是指當金屬液面上升到澆口，高度為H1時所要求的壓力：p1=H1。根據(jù)經(jīng)驗，升液速度一般控制在

38、150 mm/s以下。 3) 充型壓力和速度。充型壓力p2 （單位：MPa）是使金屬液充型上升到鑄型頂部所需的壓力，P2=H2。在充型階段，金屬液面上的壓力從p1升到p2,其升壓速度v2（單位：MPa/s）為2122ppv(2-2) 4) 增壓和增壓速度。金屬液充滿型腔后，再繼續(xù)增壓，使鑄件的結(jié)晶凝固在一定的壓力p3下進行。此壓力稱為結(jié)晶壓力。一般p3=1.32.0p2。增壓速度v3（單位：MPa/s）為3233ppv(2-3) 5) 保壓時間 保壓時間與鑄件質(zhì)量有關(guān)，保壓時間與鑄件質(zhì)量成正比。一般保壓時間在1.58min內(nèi)，時間太長，將影響生產(chǎn)率。表2-9 澆注過程各階段參數(shù)的變化 7272

39、111pv 2122ppv3233ppv參 數(shù)加壓過程的各個階段OA升液階段AB充型階段BC增壓階段CD保壓階段DE卸壓階段時間/s12345壓力p/MPap1=H1p2=H2p3（根據(jù)工藝）p4（根據(jù)工藝）0速度v/MPa/s注：合金液密度，系數(shù) 3. 鑄造特點和應(yīng)用范圍鑄造特點和應(yīng)用范圍7373 (1) 金屬液充型平穩(wěn)，充型速度可根據(jù)需要調(diào)節(jié)；在壓力下充型，流動性增加，有利于獲得輪廓清晰的鑄件； (2) 由下而上充型，金屬液潔凈，夾雜和氣孔少，鑄件合格率高； (3) 在壓力下凝固，可得到充分的補縮，故鑄件致密，精度可達CT6，力學(xué)性能好； (4) 澆注系統(tǒng)簡單，可減少或省去冒口，故工藝出品

40、率高； (5) 對合金的牌號適應(yīng)范圍廣，不僅適用非鐵金屬，也可用于鑄鐵、鑄鋼； (6)易實現(xiàn)機械化和自動化，與壓鑄相比，工藝簡單，制造方便，投資少，占地少。 低壓鑄造見視頻4，應(yīng)用范圍見表。表 低壓鑄造應(yīng)用范圍舉例 應(yīng)用的合金鋁合金、銅合金、鑄鐵、球鐵、鑄鋼應(yīng)用的鑄型砂型、金屬型、殼型、石膏型、石墨型應(yīng)用的產(chǎn)品汽車、拖拉機、船舶、摩托車、汽油機、機車車輛、醫(yī)療機械、儀表等應(yīng)用的零件舉例鋁合金鑄件：消毒缸、曲軸箱殼、氣缸蓋、活塞、飛輪、輪轂、座架、氣缸體、葉輪等銅合金鑄件：螺旋漿、軸瓦、銅套、銅泵體等鑄鐵件：柴油機缸套、球鐵曲軸等鑄鋼件：曲拐視頻 低壓鑄造7474擠壓鑄造擠壓鑄造 擠壓鑄造擠壓鑄造：用鑄型的一部分直接擠壓金屬液，使金：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；屬在壓力作用下成形、凝固而獲得零件或毛坯的方法；又稱液態(tài)模鍛。又稱液態(tài)模鍛。 1.1. 擠壓鑄造的原理及工藝過程擠壓鑄造的原理及工藝過程 擠壓鑄造原理擠壓鑄造原理如圖如圖所示，鑄型中澆入金屬液，上型向所示，鑄型中澆入金屬液，上型向下運動擠壓金屬液而成形。擠壓鑄造的壓力和速度較低，下運動擠壓金屬液而成形。擠壓鑄造的壓力和速度較低，無渦流飛濺現(xiàn)象，成形時伴有局部塑性變形，鑄件致密無無渦流飛濺現(xiàn)象，成形時伴有局部塑性變形，鑄件致密無氣