第四章特種鑄造

1、 常見特種鑄造主要有：常見特種鑄造主要有： 1 1 熔模鑄造熔模鑄造 2 2 金屬型鑄造金屬型鑄造 3 3 壓力鑄造壓力鑄造 4 4 低壓鑄造低壓鑄造 離心鑄造離心鑄造 實型鑄造實型鑄造第三章第三章 特種鑄造特種鑄造特種鑄造是指砂型鑄造方法以外的鑄造方法。特種鑄造是指砂型鑄造方法以外的鑄造方法。一一 熔模鑄造熔模鑄造1概述概述 采用蠟質(zhì)材料制成模型，采用蠟質(zhì)材料制成模型，在模樣上涂掛在模樣上涂掛若干層耐火涂料制成型殼，經(jīng)硬化后再將模若干層耐火涂料制成型殼，經(jīng)硬化后再將模樣熔化，排出型外獲得無分型面的鑄型。鑄樣熔化，排出型外獲得無分型面的鑄型。鑄型經(jīng)過低溫烘烤和高溫焙燒后進行液體金屬型經(jīng)過低溫烘

2、烤和高溫焙燒后進行液體金屬的澆注。的澆注。制造母模制造母模制造壓型制造壓型制造熔模制造熔模型殼的制造型殼的制造澆注澆注熔模鑄造動畫演示熔模鑄造動畫演示 熔模鑄造過程示意圖熔模鑄造過程示意圖2 2 制蠟?zāi)ＴO(shè)備制蠟?zāi)ＴO(shè)備壓型壓型是用來制造熔模的重要工藝裝備。壓型要求：是用來制造熔模的重要工藝裝備。壓型要求：制出的熔模能達到要求的尺寸精度和表面粗糙度；制出的熔模能達到要求的尺寸精度和表面粗糙度；壓蠟機壓蠟機蠟蠟?zāi)Ｄ?壓壓型型 3 3 壓制熔模壓制熔模低熔點模料：低熔點模料：由石蠟和硬脂酸各由石蠟和硬脂酸各50%配制而成。配制而成。優(yōu)點：優(yōu)點：熔點低熔點低(5060)，制備簡單，流動性好；，制備簡單，

3、流動性好；缺點：缺點：其熱穩(wěn)定性差，強度低，焊接性和涂掛性差，其熱穩(wěn)定性差，強度低，焊接性和涂掛性差，收縮率大。收縮率大。中熔點模料：中熔點模料：多數(shù)采用以松香為基體的模料。多數(shù)采用以松香為基體的模料。優(yōu)點：優(yōu)點：熔點熔點(80100 ）、軟化點（）、軟化點（4050 ）和強）和強度都較高；涂掛性也較好，焊接性好。度都較高；涂掛性也較好，焊接性好。缺點：缺點：流動性差，收縮率大，模料回收率低，反復(fù)使流動性差，收縮率大，模料回收率低，反復(fù)使用時會變脆。用時會變脆。(1)常用的模料常用的模料 (2) 熔模的壓制與組合熔模組熔模的壓制與組合熔模組模料的準(zhǔn)備：模料的準(zhǔn)備：一般采用電阻加熱熔化。一般采用

4、電阻加熱熔化。壓制熔模：壓制熔模：手動、氣動和液壓。壓制熔模前，壓手動、氣動和液壓。壓制熔模前，壓型必須預(yù)熱到型必須預(yù)熱到2025C，并在型腔表面涂上一層，并在型腔表面涂上一層分型劑。分型劑。組合熔模組：組合熔模組：經(jīng)過校形、修整和檢驗合格的熔模，經(jīng)過校形、修整和檢驗合格的熔模，按照鑄件工藝規(guī)程規(guī)定的熔模組合圖，組合成熔按照鑄件工藝規(guī)程規(guī)定的熔模組合圖，組合成熔模組。模組。4 4 型殼的制造型殼的制造（1）結(jié)殼）結(jié)殼：熔模涂掛耐火涂料，撒上一層細石英：熔模涂掛耐火涂料，撒上一層細石英砂，放入氯化銨水溶液中硬化硬化。重復(fù)進行砂，放入氯化銨水溶液中硬化硬化。重復(fù)進行37次，結(jié)成次，結(jié)成510mm厚

5、的型殼。厚的型殼。（2）脫模脫模：型殼浸泡在：型殼浸泡在8595的熱水中，蠟?zāi)５臒崴?，蠟?zāi)Ｗ孕腥刍螅@得與鑄件形狀一致的型腔。自行熔化后，獲得與鑄件形狀一致的型腔。（3）焙燒焙燒：型殼在：型殼在8001000下加熱，清除型下加熱，清除型殼內(nèi)的殘余物和水份，進一步提高型殼的強度。殼內(nèi)的殘余物和水份，進一步提高型殼的強度。（4）填砂填砂：加固型殼以防它在澆注時變形或破裂，：加固型殼以防它在澆注時變形或破裂，在焙燒后的型殼周圍用干砂填緊。在焙燒后的型殼周圍用干砂填緊。涂料機械手涂料機械手涂料機械手正在涂料制殼涂料機械手正在涂料制殼自動化制殼過程自動化制殼過程制備好的模殼制備好的模殼焙燒，澆注焙燒

6、，澆注5 5 熔模鑄造的特點及適用范圍熔模鑄造的特點及適用范圍 v鑄件尺寸公差可達鑄件尺寸公差可達IT11IT13；表面粗糙度；表面粗糙度Ra值為值為12.51.6m。v適合各種合金的鑄件。尤其是熔點高、難切適合各種合金的鑄件。尤其是熔點高、難切削的高合金鑄鋼件的制造。削的高合金鑄鋼件的制造。v 可鑄出形狀較復(fù)雜、不能分型的鑄件?？设T出形狀較復(fù)雜、不能分型的鑄件。v工藝過程復(fù)雜、工序多，生產(chǎn)周期長工藝過程復(fù)雜、工序多，生產(chǎn)周期長v鑄件的重量一般不超過鑄件的重量一般不超過25kg。v冷卻速度慢，鑄件晶粒粗大。冷卻速度慢，鑄件晶粒粗大。v某些原材料，如硅酸乙酯、剛玉粉等價格貴，某些原材料，如硅酸乙

7、酯、剛玉粉等價格貴，來源少來源少主要用于制造汽輪機、燃氣輪機和渦輪發(fā)主要用于制造汽輪機、燃氣輪機和渦輪發(fā)動機的葉片和葉輪、切削刀具以及航空、汽車、動機的葉片和葉輪、切削刀具以及航空、汽車、拖拉機、機床的小零件等。拖拉機、機床的小零件等。二二 金屬型鑄造金屬型鑄造概述概述 金屬型鑄造又稱硬模鑄造，是將液體金屬金屬型鑄造又稱硬模鑄造，是將液體金屬澆入金屬鑄型，在重力作用下充填鑄型，以獲澆入金屬鑄型，在重力作用下充填鑄型，以獲得鑄件的鑄方法。得鑄件的鑄方法。 金屬型鑄造方法：生產(chǎn)率高、勞動環(huán)境清金屬型鑄造方法：生產(chǎn)率高、勞動環(huán)境清潔、鑄件表面光潔和內(nèi)部組織致密等。潔、鑄件表面光潔和內(nèi)部組織致密等。金

8、屬型鑄造的工藝過程金屬型鑄造的工藝過程金屬型鑄造的優(yōu)缺點金屬型鑄造的優(yōu)缺點1)1)、鑄件內(nèi)部質(zhì)量高、鑄件內(nèi)部質(zhì)量高, ,鑄件的表面質(zhì)量好；鑄件的表面質(zhì)量好；2)2)、勞動條件好、有利于環(huán)保；勞動條件好、有利于環(huán)保；3)3)、成本高，不宜大型，形狀復(fù)雜和薄壁鑄件；、成本高，不宜大型，形狀復(fù)雜和薄壁鑄件；4)4)、金屬型無透氣和退讓性，鑄件冷卻速度大，容、金屬型無透氣和退讓性，鑄件冷卻速度大，容 易產(chǎn)生澆不到、冷隔、裂紋等缺陷。易產(chǎn)生澆不到、冷隔、裂紋等缺陷。5)5)、工藝過程參數(shù)控制嚴(yán)格、工藝過程參數(shù)控制嚴(yán)格6)6)、用于鑄鋼、鑄鐵等熔點較高的合金時，鑄型壽用于鑄鋼、鑄鐵等熔點較高的合金時，鑄型

9、壽命短；灰鑄鐵件鑄造時還易于白口組織。命短；灰鑄鐵件鑄造時還易于白口組織。 1) 1)、合金種類：、合金種類：-鋁合金、鎂合金鑄件；鋁合金、鎂合金鑄件； 2)2)、生產(chǎn)規(guī)模：適合于批量生產(chǎn)；、生產(chǎn)規(guī)模：適合于批量生產(chǎn)； 3)3)、鑄件的形狀及重量：形狀不太復(fù)雜的中、小、鑄件的形狀及重量：形狀不太復(fù)雜的中、小型鑄件，有色合金的鑄件可以較復(fù)雜。型鑄件，有色合金的鑄件可以較復(fù)雜。5 5 金屬型鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性金屬型鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性 1 1）鑄件結(jié)構(gòu)斜度比砂型鑄造大。）鑄件結(jié)構(gòu)斜度比砂型鑄造大。2 2）壁厚要均勻，不能過薄。最小壁厚：鋁硅合）壁厚要均勻，不能過薄。最小壁厚：鋁硅合金金2-4mm2-4m

10、m；鋁鎂合金；鋁鎂合金3-5mm3-5mm；鑄鐵；鑄鐵2.5-4mm2.5-4mm。3 3）鑄孔不能過小，過深。）鑄孔不能過小，過深。4 金屬型鑄造的應(yīng)用范圍金屬型鑄造的應(yīng)用范圍6 6 金屬型的結(jié)構(gòu)形式金屬型的結(jié)構(gòu)形式 金屬型的結(jié)構(gòu)有多種，如水平分型、重金屬型的結(jié)構(gòu)有多種，如水平分型、重直分型及復(fù)合分型。垂直分型便于開設(shè)內(nèi)澆直分型及復(fù)合分型。垂直分型便于開設(shè)內(nèi)澆口和取出鑄件；水平分型多用來生產(chǎn)薄壁輪口和取出鑄件；水平分型多用來生產(chǎn)薄壁輪狀鑄件；復(fù)合分型的上半型是由垂直分型的狀鑄件；復(fù)合分型的上半型是由垂直分型的兩半型采用鉸鏈連結(jié)而成，下半型為固定不兩半型采用鉸鏈連結(jié)而成，下半型為固定不動的水平

11、底板，主要應(yīng)用于較復(fù)雜鑄件的鑄動的水平底板，主要應(yīng)用于較復(fù)雜鑄件的鑄造。造。) )、金屬型模具示例、金屬型模具示例) ) 金屬型鑄造設(shè)備金屬型鑄造設(shè)備國內(nèi)外已有許多專用金屬型鑄造機，如鋁缸蓋、鋁國內(nèi)外已有許多專用金屬型鑄造機，如鋁缸蓋、鋁缸體、鋁活塞、鋁進氣歧管等金屬型鑄造機。缸體、鋁活塞、鋁進氣歧管等金屬型鑄造機。1 1）液態(tài)金屬在壓力作用下由下而上地充滿型腔，）液態(tài)金屬在壓力作用下由下而上地充滿型腔，并在外力的作用下結(jié)晶凝固，進行補縮；并在外力的作用下結(jié)晶凝固，進行補縮；2 2）低壓鑄造的充型速度為）低壓鑄造的充型速度為20206060千牛千牛/ /米米2 2 （壓（壓力鑄造為高速高壓幾千

12、幾萬千牛力鑄造為高速高壓幾千幾萬千牛/ /米米2 2） 1 概述概述 低壓鑄造是介于壓力鑄造和重力鑄造之低壓鑄造是介于壓力鑄造和重力鑄造之間的一種鑄造方法。間的一種鑄造方法。三三 低低 壓壓 鑄鑄 造造低壓鑄造的動畫演示低壓鑄造的動畫演示2、低壓鑄造工藝原理、低壓鑄造工藝原理3 低壓鑄造工藝過程低壓鑄造工藝過程1）將金屬、升液管和鑄型裝配好，蓋好密封蓋。）將金屬、升液管和鑄型裝配好，蓋好密封蓋。2）向密封金屬液的坩堝中，通入干燥的壓縮空）向密封金屬液的坩堝中，通入干燥的壓縮空氣，使金屬液在壓力作用下，自下而上地通氣，使金屬液在壓力作用下，自下而上地通過升液管而進入鑄型，并在壓力下凝固。過升液管

13、而進入鑄型，并在壓力下凝固。3）解除壓力，使升液管和澆注系統(tǒng)中未凝固的）解除壓力，使升液管和澆注系統(tǒng)中未凝固的金屬液流回坩堝。金屬液流回坩堝。4）打開鑄型，取出鑄件。）打開鑄型，取出鑄件。4 低壓鑄造設(shè)備低壓鑄造設(shè)備低壓鑄造設(shè)備一般由保溫爐及其附屬裝置，鑄低壓鑄造設(shè)備一般由保溫爐及其附屬裝置，鑄型開合系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)三部分組成。型開合系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)三部分組成。 低低壓壓鑄鑄造造機機1 1）澆注壓力和速度可調(diào)，適應(yīng)于鑄型、合金和鑄）澆注壓力和速度可調(diào)，適應(yīng)于鑄型、合金和鑄件大?。患笮?；2 2）液態(tài)金屬底注式充型平穩(wěn)，夾雜缺陷減少；減）液態(tài)金屬底注式充型平穩(wěn)，夾雜缺陷減少；減少了產(chǎn)生氣孔的可能性；

14、少了產(chǎn)生氣孔的可能性；3 3）壓力下結(jié)晶，鑄件組織致密，機械性能高；）壓力下結(jié)晶，鑄件組織致密，機械性能高；4 4）金屬利用率高（）金屬利用率高（80809898；5 5）勞動強度低，勞動條件好，易自動化。）勞動強度低，勞動條件好，易自動化。5 低壓鑄造的優(yōu)缺點低壓鑄造的優(yōu)缺點與壓力鑄造相比：與壓力鑄造相比：1）設(shè)備簡單，投資少，生產(chǎn)成本低；）設(shè)備簡單，投資少，生產(chǎn)成本低；2）可制作大型零部件；）可制作大型零部件；6 6 低壓鑄造的應(yīng)用低壓鑄造的應(yīng)用 低壓鑄造主要用來鑄造一些質(zhì)量要求高的低壓鑄造主要用來鑄造一些質(zhì)量要求高的鋁合金和鎂合金鑄件，如氣缸體、缸蓋、曲軸鋁合金和鎂合金鑄件，如氣缸體、缸

15、蓋、曲軸箱和高速內(nèi)燃機的鋁活塞等薄壁件。箱和高速內(nèi)燃機的鋁活塞等薄壁件。四四 壓力鑄造壓力鑄造 1 1概述概述壓力鑄造：壓力鑄造：在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填金屬型型腔，并在壓力下成型以較高的速度充填金屬型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。和凝固而獲得鑄件的方法。 壓鑄過程主要由壓鑄機來實壓鑄過程主要由壓鑄機來實現(xiàn)。壓鑄機分熱現(xiàn)。壓鑄機分熱壓室式和冷壓室式兩類。壓室式和冷壓室式兩類。壓鑄工藝過程演示壓鑄工藝過程演示（1）熱壓室壓鑄機）熱壓室壓鑄機 壓室與熔化金屬液的坩堝連成一體，壓射活塞浸壓室與熔化金屬液的坩堝連成一體，壓射活塞浸在

16、金屬液中，采用杠桿機構(gòu)使活塞動作以實現(xiàn)壓在金屬液中，采用杠桿機構(gòu)使活塞動作以實現(xiàn)壓鑄過程。鑄過程。 2 2 壓鑄設(shè)備壓鑄設(shè)備熱壓室壓鑄的特點熱壓室壓鑄的特點 1）生產(chǎn)效率高；）生產(chǎn)效率高； 2）金屬浪費少；）金屬浪費少；3）工藝穩(wěn)定；）工藝穩(wěn)定；4）金屬液較干凈，獲得鑄件的質(zhì)量好；）金屬液較干凈，獲得鑄件的質(zhì)量好；但壓室和活塞長期浸在金屬液中，使其壽但壓室和活塞長期浸在金屬液中，使其壽命有限，目前熱壓室壓鑄機只用于壓鑄一些命有限，目前熱壓室壓鑄機只用于壓鑄一些低熔點合金鑄件，如鉛、錫和鋅等合金件。低熔點合金鑄件，如鉛、錫和鋅等合金件。壓室與熔爐分開，壓鑄時壓室與熔爐分開，壓鑄時先用定量勺從保溫

17、爐中將金屬先用定量勺從保溫爐中將金屬液倒入壓室，然后使活塞動作液倒入壓室，然后使活塞動作進行壓鑄。進行壓鑄。 冷壓室壓鑄機的壓室與金屬冷壓室壓鑄機的壓室與金屬液接觸時間短，適合于鑄造熔液接觸時間短，適合于鑄造熔點較高的合金，如銅、鋁和鎂點較高的合金，如銅、鋁和鎂等有色合金鑄件。等有色合金鑄件。（2 2）冷壓室壓鑄機）冷壓室壓鑄機臥式壓鑄機3 3 壓鑄的特點壓鑄的特點壓鑄的優(yōu)點：壓鑄的優(yōu)點：1）鑄件的尺寸精度最高，表面粗糙度）鑄件的尺寸精度最高，表面粗糙度Ra值最小。值最小。2）鑄件強度和表面硬度都較高。）鑄件強度和表面硬度都較高。3）生產(chǎn)效率很高，生產(chǎn)過程易于機械化和自動化。）生產(chǎn)效率很高，生

18、產(chǎn)過程易于機械化和自動化。壓鑄的缺點：壓鑄的缺點：1）壓鑄時，高速液流會包住大量空氣，在鑄件表皮）壓鑄時，高速液流會包住大量空氣，在鑄件表皮下形成氣孔。下形成氣孔。2）壓鑄黑色金屬時，壓鑄型壽命很低，困難較大。）壓鑄黑色金屬時，壓鑄型壽命很低，困難較大。3）設(shè)備投資大，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長。）設(shè)備投資大，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長。 壓鑄的應(yīng)用壓鑄的應(yīng)用壓鑄是先進的金屬精密成形方法之一，廣泛應(yīng)壓鑄是先進的金屬精密成形方法之一，廣泛應(yīng)于大批量有色合金鑄件的生產(chǎn)。目前壓鑄合金有鋅、于大批量有色合金鑄件的生產(chǎn)。目前壓鑄合金有鋅、鋁、鎂和銅合金。鋁、鎂和銅合金。五五 離心鑄造離心鑄造1 概述概述 離心鑄造是將金屬液澆入

19、高速旋轉(zhuǎn)離心鑄造是將金屬液澆入高速旋轉(zhuǎn)（2501500r/min）的鑄型中，在離心力）的鑄型中，在離心力作用下充型和凝固的鑄造方法。其鑄型可作用下充型和凝固的鑄造方法。其鑄型可以是金屬型，也可以是砂型。既適合制造以是金屬型，也可以是砂型。既適合制造中空鑄件，也能用來生產(chǎn)成形鑄件中空鑄件，也能用來生產(chǎn)成形鑄件2 2、離心鑄造的種類、離心鑄造的種類立式離心鑄造立式離心鑄造立式離心鑄造機的鑄型繞垂直軸旋立式離心鑄造機的鑄型繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，金屬液的自由表面在離心力作用下轉(zhuǎn)，金屬液的自由表面在離心力作用下呈拋物面，主要用來生產(chǎn)高度小于直徑呈拋物面，主要用來生產(chǎn)高度小于直徑的的盤、環(huán)類盤、環(huán)類鑄件，也可用于

20、澆注成形鑄鑄件，也可用于澆注成形鑄件。件。立式離心鑄造立式離心鑄造臥式離心鑄造臥式離心鑄造 鑄型繞水平軸旋轉(zhuǎn)，鑄件的各部分冷卻速鑄型繞水平軸旋轉(zhuǎn)，鑄件的各部分冷卻速度和成形條件相同，所以其壁厚沿徑向和軸度和成形條件相同，所以其壁厚沿徑向和軸向都均勻。主要用來生產(chǎn)向都均勻。主要用來生產(chǎn)長度大于直徑的套、長度大于直徑的套、管類管類鑄件。鑄件。3 3 離心鑄造的特點離心鑄造的特點 鑄件組織致密；氣體，夾渣聚集在內(nèi)表面便于消鑄件組織致密；氣體，夾渣聚集在內(nèi)表面便于消除。除。 金屬液的充型能力好，可以澆注流動性差的合金金屬液的充型能力好，可以澆注流動性差的合金和壁薄的鑄件。和壁薄的鑄件。 便于鑄造雙層金

21、屬的鑄件。節(jié)省澆注系統(tǒng)和冒口便于鑄造雙層金屬的鑄件。節(jié)省澆注系統(tǒng)和冒口方面的金屬消耗。方面的金屬消耗。 合金的種類幾乎不受限制。對于中空鑄件，其內(nèi)合金的種類幾乎不受限制。對于中空鑄件，其內(nèi)徑徑8mm3000mm。鑄件長度最長為。鑄件長度最長為8000mm。質(zhì)。質(zhì)量幾克（金牙齒）量幾克（金牙齒） 十幾噸。十幾噸。 對某些合金（如鉛青銅），易產(chǎn)生重度偏析。對對某些合金（如鉛青銅），易產(chǎn)生重度偏析。對于中空鑄件，鑄件內(nèi)表面較粗糙，尺寸不易控制。于中空鑄件，鑄件內(nèi)表面較粗糙，尺寸不易控制。 4 4 離心鑄造機離心鑄造機5 5 離心鑄造的應(yīng)用離心鑄造的應(yīng)用離心鑄造主要用來生產(chǎn)大批套、管類鑄件，如離心鑄造主要用來生產(chǎn)大批套、管類鑄件，如鑄鐵管、銅套、缸套、雙金屬鋼背銅套等鑄件的制鑄鐵管、銅套、缸套、雙金屬鋼背銅套等鑄件的制造。造。 最大重量達幾公斤到十多噸，離心最大重量達幾公斤到十多噸，離心鑄件最大直徑可達鑄件最大直徑可達3米，最大長度米，最大長度8米米六六 實型鑄造實型鑄造1 概述概述 實型鑄造又稱實型鑄造又稱“氣化模造型氣化模造型”或或“消失模鑄消失模鑄造造”，采用聚苯乙烯發(fā)泡材料制得的模型（氣化，采