現(xiàn)代鑄造技術(shù)緒論

1、0. 緒論鑄造Foundry：是一種液態(tài)金屬成形的方法，即將金屬加熱到液態(tài)，使其具有流動(dòng)性，然后澆入到具有一定形狀的型腔的鑄型中，液態(tài)金屬在重力場(chǎng)或外力場(chǎng)（壓力、離心力、電磁力等）的作用下充滿型腔，冷卻并凝固成具有型腔形狀的鑄件。Pouring Melt in MoldSolidificationCastingFoundry的詞根的詞根Found：建立、創(chuàng)立：建立、創(chuàng)立foundrycastingfactory where metal castings are produced; metalworksobject formed by a mold; the act of creating so

2、mething by casting it in a mold 特種鑄造一般能至少實(shí)現(xiàn)以下一種性能：鑄造方法公差等級(jí)(CT)GB6414-86手工砂型1113機(jī)器砂型810金屬型69低壓69熔模57提高鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量提高鑄件的物理及力學(xué)性能提高金屬的利用率(工藝出品率)減少原砂消耗量適宜高熔點(diǎn)、低流動(dòng)性、易氧化合金鑄造改善勞動(dòng)條件，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化 特種鑄造泛指除傳統(tǒng)砂型鑄造以外的鑄造方法 特種鑄造不是一個(gè)嚴(yán)格的定義，它是指與砂型鑄造不同的其它鑄造方法，如熔模鑄造、陶瓷型鑄造、金屬型鑄造、低壓鑄造、差壓鑄造、壓力鑄造、擠壓鑄造、離心鑄造、連續(xù)鑄造、真空鑄造、消失模鑄造、半固態(tài)鑄

3、造等。它們之中還可再分為若干種鑄造方法。特種鑄造方法已得到日益廣泛的應(yīng)用，其中一些方法屬于近凈形成形的先進(jìn)工藝，近年來(lái)發(fā)展的速度極快。 同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的特種鑄造方法還在不斷產(chǎn)生。如20世紀(jì)末出現(xiàn)的快速鑄造，它是快速成型技術(shù)和鑄造結(jié)合的產(chǎn)物。而快速成型技術(shù)則是計(jì)算機(jī)技術(shù)、CAD、CAE、高能束技術(shù)、微滴技術(shù)和材料科學(xué)等多領(lǐng)域高科技技術(shù)的集成?？焖勹T造使鑄件能夠被快速生產(chǎn)出來(lái)，滿足科研生產(chǎn)的需要。今后，新的特種鑄造方法仍將隨著技術(shù)的發(fā)展不斷涌現(xiàn)出來(lái)。VCR 特種鑄造特種鑄造 Special casting processes 特種鑄造金屬型鑄造熔模鑄造消失模鑄造離心鑄造低壓鑄造壓力鑄

4、造4一、熔模鑄造 Investment Casting定義：在易熔材料易熔材料（如蠟料）制成的模樣上包覆若干層耐火涂料，待其干燥硬化后熔出模樣熔出模樣而制成型殼，型殼經(jīng)高溫培燒后即可澆注的鑄造方法。1熔模（失蠟失蠟）鑄造的工藝過程5視頻（熔模鑄造）6781 1、制造型殼用的材料 耐火材料石英、剛玉和硅酸鋁耐火材料； 粘結(jié)劑硅酸溶膠（H H2 2SiOSiO3 3）2 2、制殼工藝 模組的除油和脫脂 涂掛涂料和掛砂 型殼層的干燥和硬化 脫模 焙燒三、型殼的制造9主要用于生產(chǎn)汽輪機(jī)、水輪機(jī)上小型的葉片和葉輪、切削刀具及汽車、拖拉機(jī)、船舶、機(jī)床和風(fēng)動(dòng)工具上的小型零件等。（1）可生產(chǎn)形狀復(fù)雜、輪廓清晰

5、、薄壁鑄件。（2）鑄件精度高，表面質(zhì)量好。（3）能夠鑄造各種合金鑄件。（4）生產(chǎn)批量不受限制。但工序繁多，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，鑄件不能太長(zhǎng)、太大，鑄件成本比砂型鑄件高。特點(diǎn)特點(diǎn)應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例10二、二、 金屬型鑄造金屬型鑄造 Permanent Mold Casting定義：在重力作用下將熔融金屬澆入金屬型而獲得鑄件的方法在重力作用下將熔融金屬澆入金屬型而獲得鑄件的方法u金屬型用鑄鐵和鑄鋼制成； u鑄件的內(nèi)腔既可用金屬型芯、也可用砂芯。 1 1、金屬型的結(jié)構(gòu)、金屬型的結(jié)構(gòu) 11視頻（金屬型鑄造）122 2、金屬型鑄造的工藝特點(diǎn)、金屬型鑄造的工藝特點(diǎn)金屬型的導(dǎo)熱速度快和無(wú)退讓性無(wú)退讓性，使鑄件易產(chǎn)生

6、澆不足、冷隔、澆不足、冷隔、裂紋裂紋等缺陷。u1）預(yù)熱金屬型：有利于金屬液的充型。生產(chǎn)鑄鐵件，金屬型預(yù)熱至250-350；生產(chǎn)有色金屬件預(yù)熱至100-250。13澆不足：澆不足： 指鑄件的形狀不完整指鑄件的形狀不完整。冷隔冷隔：指鑄件上某處由于兩股或兩股以上金屬液流未熔指鑄件上某處由于兩股或兩股以上金屬液流未熔合而形成的接縫合而形成的接縫。14u2）型腔須噴刷耐火涂料：保護(hù)其免受金屬液直接沖蝕和熱擊，可調(diào)節(jié)鑄件各部分的冷卻速度。u3）澆注溫度應(yīng)比采用砂型高出20-30，鑄鐵件的壁厚不小于15mm，以防白口白口組織。 白口鑄鐵：白口鑄鐵：白口鑄鐵中的碳全部以滲透碳體（Fe3C）形式存在，因斷口呈

7、亮白色。故稱白口鑄鐵，由于有大量硬而脆的Fe3C，白口鑄鐵硬度高、脆性大、很難加工。因此，在工業(yè)應(yīng)用方面很少直接使用。15Fe-Fe3C相圖1)不宜鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、薄壁或大型鑄件； 2)鑄型壽命短，灰鑄鐵件鑄造時(shí)還易于白口組織；3)成本高，周期長(zhǎng)，需批量生產(chǎn)。3、金屬型鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)u(1)優(yōu)點(diǎn)：1)金屬型鑄造一型多鑄一型多鑄，生產(chǎn)率高，勞動(dòng)條件好；2)鑄件的組織致密、晶粒細(xì)小，機(jī)械性能高； 3)鑄件精度高、表面粗糙度值低。u(2)缺點(diǎn)：4、金屬型鑄造的應(yīng)用： 主要用于成批生產(chǎn)鋁、銅合金等的中、小型鑄件， 如活塞、缸體、液壓泵殼體、軸瓦和軸套等。1617三、離心鑄造 Centrifugal Cas

8、ting定義：將金屬液澆入繞水平、傾斜或立軸高速旋轉(zhuǎn)的鑄型，在離心力作用下離心力作用下充型和凝固的鑄造方法。u鑄件的各部分冷卻速度相同冷卻速度相同，壁厚均勻壁厚均勻。主要用來(lái)生產(chǎn)長(zhǎng)長(zhǎng)度大于直徑度大于直徑的套、管類鑄件。污水管1819視頻（離心鑄造）金屬液的自由表面在離心力作用下呈拋物面，主要生產(chǎn)高度小于直徑的盤、環(huán)類鑄件。20鑄鐵管的離心鑄造211、適用于旋轉(zhuǎn)體鑄件旋轉(zhuǎn)體鑄件的生產(chǎn)，省去澆冒口，省去澆冒口，金屬利用率提高；不用造型、制芯，節(jié)省了相關(guān)材料及設(shè)備投入。2、金屬補(bǔ)縮效果好，鑄件致密，機(jī)械性能好；3、可以實(shí)現(xiàn)雙金屬鑄造，5、易產(chǎn)生偏析偏析，內(nèi)表面不易控制。 特點(diǎn)及適用范圍特點(diǎn)及適用范圍

9、22雙金屬鑄造：雙金屬鑄造：為了滿足同一鑄件不同部件有截然不同的性能同一鑄件不同部件有截然不同的性能的要求，以及為了節(jié)約貴合金和降低成本節(jié)約貴合金和降低成本而采用雙金屬鑄造。它是把兩種成分不同、性能各異的金屬熔鑄在一起的鑄造方法。把第一種成分的金屬液澆入鑄型后，待結(jié)成外殼，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)再把第二種成分的金屬液澆入，并把內(nèi)部未凝的第一種金屬頂出來(lái)。在離心力作用下，在離心力作用下，密度大的金屬液被密度大的金屬液被推往外壁。而密度推往外壁。而密度小的氣體、熔渣向小的氣體、熔渣向自由表面移動(dòng)自由表面移動(dòng)離心鑄件最大直徑可達(dá)3米以上，最大長(zhǎng)度8米，最大重量達(dá)幾公斤到十多噸。23四、壓力鑄造四、壓力鑄造 H

10、igh Pressure Die Casting定義定義：壓力鑄造是指金屬液在高壓下高速充型高壓下高速充型，并在壓力下壓力下凝固凝固的鑄造方法。24視頻（壓力鑄造）1、冷室壓鑄機(jī)壓室與保溫爐分開用于大型厚壁鑄件的生產(chǎn)壓力鑄造的基本原理（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25262 2、壓力鑄造的特點(diǎn)、壓力鑄造的特點(diǎn)1)鑄件質(zhì)量好，尺寸精度高；2)壓鑄件的強(qiáng)度和表面硬度較高強(qiáng)度和表面硬度較高；3)生產(chǎn)效率高，操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。1) 充型速度快，型腔中的空氣很難完全排出，且厚 壁處也很難補(bǔ)縮； 2 2）壓鑄件不宜進(jìn)行熱處理或

11、在高溫下使用；）壓鑄件不宜進(jìn)行熱處理或在高溫下使用；WhyWhy？3 3）可壓鑄的合金種類受到限制；）可壓鑄的合金種類受到限制；4）設(shè)備投資大，壓鑄型的制造成本高制造成本高 3 3、壓力鑄造的適用范圍：、壓力鑄造的適用范圍： 航空航天、汽車、儀器儀表、醫(yī)療器械等，大批量生產(chǎn)有色合金鑄件；壓鑄件應(yīng)盡量避免機(jī)加工，以防內(nèi)部孔洞外露。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：2728壓鑄件壓鑄件不宜熱處理不宜熱處理，并盡量避免切削加工，并盡量避免切削加工 。（。（為什么？為什么？） 答：答：由于壓鑄的金屬液注入和凝固速度過由于壓鑄的金屬液注入和凝固速度過快，型腔氣體難以及時(shí)完全排出，壁厚處難快，型腔氣體難以及時(shí)完全

12、排出，壁厚處難以進(jìn)行補(bǔ)縮，故鑄件內(nèi)部易存有氣孔、縮孔以進(jìn)行補(bǔ)縮，故鑄件內(nèi)部易存有氣孔、縮孔和縮松等鑄造缺陷。和縮松等鑄造缺陷。 常見的壓鑄件2930五、低壓鑄造 Low pressure Die Casting低壓鑄造是采用較壓力鑄造低的壓力（一般為0.02-0.06 Mpa），將金屬液從鑄型的底部壓入底部壓入，并在壓力下凝固壓力下凝固獲得鑄件的方法。31視頻（低壓鑄造）低壓鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用： 1、澆注及凝固時(shí)的壓力容易調(diào)整、適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各種鑄型、各種合金及各種尺寸的鑄件。2、底注式澆注充型平穩(wěn)，減少了金屬液的飛濺和對(duì)鑄型的沖刷，可避免氣孔缺陷。3、鑄件在壓力下充型和凝固，其澆口能提供金屬液來(lái)補(bǔ)縮，其澆口能提供金屬液來(lái)補(bǔ)縮，因此鑄件輪廓清晰，組織致密。4、低壓鑄造的金屬利用率高，約90%以上。5、設(shè)備簡(jiǎn)單，勞動(dòng)條件較好，易于機(jī)械化和自動(dòng)化。主要用來(lái)鑄造一些質(zhì)量要求高的鋁合金和鎂合金鑄件，如氣缸體、缸蓋、和高速內(nèi)燃機(jī)的鋁活塞等薄壁件。 32333435六、常用鑄造方法的比較六、常用鑄造方法的比較 36實(shí)型鑄造（氣化模造型或消失模鑄造 ）采用聚苯乙烯發(fā)泡材料制得的模型