金屬工藝學(xué)：2-4 特種鑄造

1、2.4 特種鑄造 2.4.1 熔模鑄造2.4.2 金屬型鑄造2.4.3 壓力鑄造2.4.4 低壓鑄造2.4.5 離心鑄造2.4.6 其它特種鑄造方法作業(yè)2.4 特種鑄造 2.4.1 液態(tài)合金的充型 1.熔模鑄造工藝過程 熔模鑄造: 在易熔模樣（簡(jiǎn)稱熔模）的表面包覆多層耐火材料，然后將模樣熔去，制成無分型面的型殼，經(jīng)焙燒、燒注而獲得鑄件的方法稱為熔模鑄造。熔模鑄造工藝過程 :a) 壓型 b) 壓制蠟?zāi)?c) 焊蠟?zāi)＝M d) 結(jié)殼脫模 e) 澆鑄 f) 帶有澆鑄系統(tǒng)的鑄件 a) b) c) d) e) f) 熔模鑄造工藝過程2.4 特種鑄造 2.4.1 液態(tài)合金的充型 2.熔模鑄造特點(diǎn)熔模鑄造方法

2、由于其工藝過程的特殊性具有以下特點(diǎn)：（1）由于鑄型精密又無分型面，鑄件精度高，表面質(zhì)量好，尺寸公差等級(jí)為CT4CT7，表面粗糙度值可達(dá)Ra12.51.6m。（2）可制造形狀復(fù)雜的鑄件，最小壁厚可達(dá)0.7mm，最小孔徑可達(dá)1.5mm。（3）能適應(yīng)各種鑄造合金，尤其適于生產(chǎn)高熔點(diǎn)和難以加工的合金鑄件。（4）工序復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，鑄件成本較高，鑄件尺寸和質(zhì)量受到限制，一般不超過25。2.4 特種鑄造 2.4.2 金屬型鑄造 1.金屬型的構(gòu)造金屬型鑄造:金屬型鑄造是將液體金屬自由澆入到金屬鑄型內(nèi)而獲得鑄件的方法。由于金屬型可重復(fù)使用多次，故又稱為永久型。金屬型的構(gòu)造：按照分型面的位置，金屬型分為整體

3、式、垂直分型式、水平分型式和復(fù)合分型式。 a) b) 金屬型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 a) 平分型式 b) 垂直分型式型芯 上型下型模底板動(dòng)型定型2.4 特種鑄造 2.4.2 金屬型鑄造 2.金屬型鑄造的工藝要點(diǎn)1）金屬型預(yù)熱:金屬型澆注前需預(yù)熱，預(yù)熱溫度為：鑄鐵件250350，非鐵合金鑄件100250。2）涂料: 為保護(hù)鑄型，調(diào)節(jié)鑄件冷卻速度，改善鑄件表面質(zhì)量，鑄型表面應(yīng)噴刷涂料。3）澆注溫度:由于金屬型導(dǎo)熱快，所以澆注溫度應(yīng)比砂型鑄造高2030，鋁合金為680740，鑄鐵為13001370。4）及時(shí)開型: 因?yàn)榻饘傩蜔o退讓性，鑄件在金屬型內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)，容易產(chǎn)生鑄造應(yīng)力而開裂，甚至?xí)ㄗ¤T型。因此，鑄件凝

4、固后應(yīng)及時(shí)從鑄型中取出。2.4 特種鑄造 2.4.2 金屬型鑄造 3.金屬型鑄造的特點(diǎn)金屬到鑄造與砂型鑄造比較：有許多優(yōu)點(diǎn)。1）金屬型生產(chǎn)的鑄件，其機(jī)械性能比砂型鑄件高。同樣合金，其抗拉強(qiáng)度平均可提高約25，屈服強(qiáng)度平均提高約20，其抗蝕性能和硬度亦顯著提高；2）鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件高，而且質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定。鑄件尺寸公差等級(jí)為CT9CT6，表面粗糙度Ra值可達(dá)12.56.3m。3）鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約1530；4）實(shí)現(xiàn)“一型多鑄”，提高生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件。2.4 特種鑄造 2.4.2 金屬型鑄造 此外，金屬型鑄造使鑄件產(chǎn)生缺陷的原因減少，工序簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)

5、機(jī)械化和自動(dòng)化。金屬型鑄造雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有不足之處： 1）金屬型制造成本高； 2）金屬型不透氣，而且無退讓性，易造成鑄件澆不到、開裂和鑄鐵件白口等缺陷; 3）金屬型鑄造時(shí)，鑄型的工作溫度、合金的澆注溫度和澆注速度，鑄件在鑄型中停留的時(shí)間，以及所用的涂料等，對(duì)鑄件的質(zhì)量的影響甚為敏感，需要嚴(yán)格控制。2.4 特種鑄造 2.4.3 壓力鑄造 壓力鑄造:熔融金屬在高壓下高速充型并凝固而獲得鑄件的方法稱為壓力鑄造，簡(jiǎn)稱壓鑄。壓鑄設(shè)備及壓鑄工藝過程：壓鑄通過壓鑄機(jī)完成，壓鑄機(jī)分為熱壓室和冷壓室兩大類。1.壓鑄設(shè)備及壓鑄工藝過程a) b) c)a) 合型 b) 壓鑄 c) 開型 澆道型腔澆口壓射沖頭動(dòng)型

6、定型頂桿鑄件及余料2.4 特種鑄造 2.4.3 壓力鑄造 1）鑄件尺寸精度高。2）可壓鑄形狀復(fù)雜的薄壁精密鑄件，鋁合金鑄件最小壁厚可達(dá)0.4mm，最小孔徑0.7mm。3）鑄件組織致密，力學(xué)性能好，其強(qiáng)度比砂型鑄件提高2540。4）生產(chǎn)率高，并容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 5）由于壓射速度高，型腔內(nèi)氣體來不及排除而行成針孔，鑄件凝固快，補(bǔ)缺困難，易產(chǎn)生縮松，影響鑄件的內(nèi)在質(zhì)量。6）設(shè)備投資大，鑄型制造費(fèi)用高，周期長(zhǎng)，故適于大批量生產(chǎn)。2. 壓力鑄造的特點(diǎn)2.4 特種鑄造 2.4.4 低壓鑄造 低壓鑄造:用較低的壓力(0.020.06MPa)，使金屬液自下而上充填型腔，并在壓力下結(jié)晶以獲得鑄件的方法稱

7、為低壓鑄造。低壓鑄造的工藝過程如圖所示。 低壓鑄造示意圖進(jìn)氣管坩堝升液導(dǎo)管緊固螺栓鑄型2.4 特種鑄造 2.4.4 低壓鑄造 低壓鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍：1）液體金屬充型平穩(wěn)，無沖擊、飛濺現(xiàn)象，不易產(chǎn)生夾渣、砂眼、氣孔等缺陷。2）借助壓力充型和凝固，鑄件輪廓清晰，對(duì)于大型薄壁、耐壓、防滲漏、氣密性好的鑄件尤為有利。3）鑄件組織致密，機(jī)械性能高。4）澆注系統(tǒng)簡(jiǎn)單，澆口兼冒口，金屬利用率高。5）澆充型壓力和速度便于調(diào)節(jié)，可適用于金屬型、砂型、石膏型、陶瓷型及熔模型殼等。6）勞動(dòng)條件好；設(shè)備簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。2.4 特種鑄造 2.4.5 離心鑄造 離心鑄造是將液態(tài)金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型，在離

8、心力作用下凝固成形的鑄造方法。（1）離心鑄造的分類：根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸空間位置不同，離心鑄造機(jī)可分為立式和臥式兩大類。 a) b) c)離心鑄造示意圖a) 立式離心鑄造 b) 立式離心澆注成形鑄件 c) 臥式離心鑄造澆包鑄型液體金屬電機(jī)鑄件澆口型腔型芯鑄型澆注槽端蓋2.4 特種鑄造 2.4.5 離心鑄造 （2）離心鑄造的特點(diǎn)1）鑄件在離心力作用下結(jié)晶，組織致密，無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，力學(xué)性能好。2）鑄造圓形中空鑄件時(shí)，可省去型芯和澆筑系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了工藝，節(jié)約了金屬。3）便于鑄造雙金屬鑄件，如鋼套鑲鑄銅襯，不僅表面強(qiáng)度高，內(nèi)部耐磨性好，還可節(jié)約貴重金屬。4）離心鑄件內(nèi)表面粗糙，尺寸不易控制，

9、需增大加工余量來保證鑄件質(zhì)量，且不適宜易產(chǎn)生偏析的合金。2.4 特種鑄造 2.4.6 其他特種鑄造方法 除了上述五種特種鑄造方法外，還有很多特種鑄造方法，如擠壓鑄造、實(shí)型鑄造等。擠壓鑄造（又稱液態(tài)模鍛）是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。最簡(jiǎn)單的擠壓鑄造法工作原理是在鑄型中澆入一定量的液態(tài)金屬，上型隨即向下運(yùn)動(dòng)，使液態(tài)金屬自上而下充型。擠壓鑄造的壓力和速度較低，無渦流飛濺現(xiàn)象，因此鑄件致密而無氣孔。1.擠壓鑄造2.4 特種鑄造 2.4.6 其他特種鑄造方法 （1）擠壓工藝過程：壓鑄造所采用的鑄型大多是金屬型。鑄型由兩扇半型組成，一扇固定，另一扇活

10、動(dòng)。擠壓工藝過程為：1）鑄型準(zhǔn)備；2）澆注；3）合型加壓：4）完成。 a) b) c) 擠壓鑄造工藝a) 澆注 b) 擠壓 c) 去除多余的金屬擠壓鑄造機(jī)澆包型芯多余的金屬2.4 特種鑄造 2.4.6 其他特種鑄造方法 （2）擠壓鑄造特點(diǎn)：擠壓鑄造與壓力鑄造、低壓鑄造具有共同點(diǎn)，即利用比壓的作用使鑄件成形并予“壓實(shí)”，獲得致密鑄件。1）擠壓鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量高。尺寸精度達(dá)IT11IT13。表面粗糙度值Ra值達(dá)6.31.6m。2）無需開設(shè)澆冒口，金屬利用率高。3）適用性強(qiáng)，大多數(shù)合金都可采用擠壓鑄造。4）工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省能源和勞力，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。生產(chǎn)率比金屬型鑄造高一倍。2.4 特種鑄造 2.4.6 其他特種鑄造方法 實(shí)型鑄造又稱為氣化模鑄造和消失模鑄造，其原理是用泡沫塑料（包括澆冒口系統(tǒng)）代替木?；蚪饘倌＿M(jìn)行造型，造型后模樣不取出，鑄型呈實(shí)體，澆入液態(tài)金屬后，模樣燃燒氣化消失，金屬液充填模樣的位置，冷卻凝固成鑄件。2.實(shí)型鑄造a) b) c) d) 實(shí)型鑄造工藝過程示意圖a) 模樣 b) 澆注前的鑄型 c) 澆注 d) 鑄件2.4 特種鑄造 2.4.6 其