造型材料課件-第五章第七節(jié)金屬液態(tài)成型(三)

第三節(jié)特種鑄造熔模鑄造金屬型鑄造壓力鑄造低壓鑄造離心鑄造陶瓷型鑄造實(shí)型鑄造磁型鑄造擠壓鑄造熔模鑄造

又稱“失蠟鑄造”，或“熔模精密鑄造”

工藝過程： 蠟?zāi)Ｖ圃?、型殼制造、焙燒、澆注、出?/p>

熔模鑄造優(yōu)點(diǎn)

鑄件精度高，表面光潔；小型鑄件為主；重量大多為幾十克到幾公斤；可鑄極薄壁、形狀很復(fù)雜的零件 ；鑄出孔的最小直徑可達(dá)0.5mm，鑄件的最小壁厚為0.3mm；可鑄各種合金，主要生產(chǎn)高熔點(diǎn)合金精密鑄件；一般成批、大量生產(chǎn)。鑄后很少加工，可節(jié)省加工工時(shí)和金屬材料的消耗，使零件結(jié)構(gòu)更為合理；熔模鑄造缺點(diǎn)生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)率較低。熔模鑄造工藝過程較復(fù)雜，且不易控制；使用和消耗的材料較貴；3.適用范圍 適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜、精度要求高的零件。 很難進(jìn)行切削加工的零件。 特別適用于高熔點(diǎn)合金的鑄造。流程圖解

熔模鑄造（Flash)熔模鑄造生產(chǎn)殼型自動(dòng)生產(chǎn)線精鑄制殼線熔模鑄件春秋時(shí)期的云紋銅禁，是中國最早用失蠟法鑄造的青銅器青銅器上，有平面的浮雕淺刻，有半立體的動(dòng)物雕刻，還有立體的雕像，反映出商代高度的青銅器鑄造水平精鑄精品精鑄精品精鑄精品精鑄精品精鑄精品精鑄精品汽車變速箱拔叉等精鑄精品全銅精密鑄造加工的A1349，是為GF4設(shè)計(jì)的VGA散熱器

九龍五鳳鼎

該鼎，根據(jù)商周時(shí)代鳳凰器式用九龍五鳳分布兩耳、腹部及三足，以牛面及雙龍分布,鼎座左右二側(cè)，前后以行書、楷書鑄以說明。其造型立體與浮雕相結(jié)合，古雅渾樸，堪稱熔鑄古今的現(xiàn)代青銅器創(chuàng)作典范。

仿古雙音編鐘

編鐘盛行于西周晚期，是中國上古時(shí)期重要的編類打擊樂器。由于編鐘的音色優(yōu)美純凈，低音深沉宏亮，高音清脆悅耳，被譽(yù)為"鐘、鼓、管、磬、羽、籥、干、戚"之首。

仿古雙音編鐘為青銅制的鈕鐘、甬鐘，各部位名稱分別為：舞、枚、鎮(zhèn)、正鼓、側(cè)鼓、于、隧、鈕、桿、旋、衡、銑。鈕鐘的紋飾采用了商代和西周早期已較為流行的"饕餮"紋，甬鐘采用了西周中期常用的鳳鳥紋。

中華世紀(jì)明珠

《中華世紀(jì)明珠》大型藝術(shù)珍品，以北京天壇祈年殿為主體，由青銅鑄成。直徑2000mm，高2000mm,

作品上雕有我國不同歷史時(shí)期的騰龍2000條，栩栩如生。還雕有56個(gè)民族風(fēng)情特征，多姿多彩。

各類

泵用不銹鋼、普通碳鋼葉輪。

金屬型鑄造金屬鑄型：鑄型是用金屬制成，可以反復(fù)使用多次（幾百次到幾千次）。

1.工藝過程 構(gòu)造鑄型、噴刷涂料、鑄型預(yù)熱、澆注、鑄件出型。金屬型鑄造(Flash).與砂型鑄造比較：機(jī)械性能高；

中、小型鑄件為主，一般大批量生產(chǎn)。生產(chǎn)低熔點(diǎn)合金零件，零件形狀較簡單。鑄件的精度和表面光潔度高；質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定;鑄件的工藝收得率高；鑄后很少加工，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)率較高。工序簡單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。金屬型鑄造（2）不足之處：

(1)金屬型制造成本高；(2)質(zhì)量，需要嚴(yán)格控制。3.適用范圍 大批量、形狀較簡單、精度高的低熔點(diǎn)合金鑄件。有色金屬件。

在決定采用金屬型鑄造時(shí)，必須綜合考慮下列各因素：鑄件形狀和重量大小必須合適；要有足夠的批量；完成生產(chǎn)任務(wù)的期限許可。

壓力鑄造特點(diǎn)：

高壓和高速充填是壓鑄的兩大特點(diǎn)。充填時(shí)間很短，一般在0.01~0.2s范圍內(nèi)。

壓力鑄造[1].swf壓力鑄造（2）優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品質(zhì)量好；鑄件精度高，表面光潔。零件形狀可以較復(fù)雜。生產(chǎn)效率高，

易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；易實(shí)現(xiàn)鑲嵌結(jié)構(gòu)鑄件。壓力鑄造（3）鑄件表層以下出現(xiàn)不致密層，氣密可靠性差。不宜熱處理和大余量切削加工。

對(duì)內(nèi)凹復(fù)雜的鑄件，壓鑄較為困難；高熔點(diǎn)合金（如銅，黑色金屬），壓鑄型壽命較低； 3.適用范圍 大批量、低熔點(diǎn)合金、高精度、薄壁鑄件為主。手機(jī)外殼

筆記本電腦外殼

高真空鑄模合金散熱器

高真空鑄模合金鍋

通訊設(shè)施鑄件汽車類壓鑄件

摩托車類壓鑄

汽車壓鑄件

汽車壓鑄件

汽車壓鑄件

汽車壓鑄件

有色金屬壓鑄件類：各種類型鎂合金、鋁合金壓鑄產(chǎn)品。。包括別克、桑塔納、帕薩特轎車用變速箱殼體、槽板等大型壓鑄件

總成類：

各類汽車用伺服器活塞總成、離合器活塞總成、蓄力器總成等泵類

泵類：各類汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、冷凍機(jī)用機(jī)油泵、汽油泵、水泵等

化油器類：化油器、汽油泵鋁合金壓鑄件壓鑄鋁：變速箱上蓋

壓鑄鋁：離合器外殼壓鑄銅：汽車零件1600噸壓鑄機(jī)250噸大型壓鑄機(jī)群夏利汽缸蓋罩

平衡軸齒輪罩

延伸蓋

夏利變速箱殼EF-2

夏利離合器

4VA變速器殼體

壓鑄應(yīng)用范圍及發(fā)展趨勢

離心鑄造

立式離心鑄造機(jī)和臥式離心鑄造機(jī)兩種類型：

立式離心鑄造機(jī)：主要用來生產(chǎn)高度小于直徑的圓環(huán)類鑄件。

臥式離心鑄造機(jī)的鑄型：主要用來生產(chǎn)長度大于直徑的套類和管類鑄件。

離心鑄造(Flash)離心鑄造簡化了套筒，管類鑄件的生產(chǎn)過程；

一些流動(dòng)性較差的合金和薄壁鑄件都可用離心鑄造法生產(chǎn)；離心鑄件的組織較致密，縮孔（縮松）、氣孔、夾雜等缺陷較少；消除或大大節(jié)省澆注系統(tǒng)和冒口方面的金屬消耗；鑄件易產(chǎn)生偏析，鑄件內(nèi)表面較粗糙。內(nèi)表面尺寸不易控制。

幾乎一切鑄造合金都可用于離心鑄造法生產(chǎn)；離心鑄件的最小內(nèi)徑可達(dá)8毫米，最大直徑可達(dá)3m；鑄件的最大長度可達(dá)8m；離心鑄件的重量范圍為幾牛至幾萬牛（零點(diǎn)幾公斤至十多噸）。適合鑄造雙金屬或多合金復(fù)合件 鑄件內(nèi)表面質(zhì)量差 不宜生產(chǎn)易產(chǎn)生偏析的合金 3.適用范圍 大批量、中空回轉(zhuǎn)體零件鑄件比較離心與砂型鑄件比較

離心鑄件雙金屬機(jī)筒的成形

低壓鑄造

低壓鑄造獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

液體金屬充型比較平穩(wěn)；鑄件成形性好，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件，對(duì)于大型薄壁鑄件的成形更為有利；鑄件組織致密，機(jī)械性能高；

提高了金屬液的工藝收得率，一般情況下不需要冒口，使金屬液的收得率大大提高，收得率一般可達(dá)90％。勞動(dòng)條件好；設(shè)備簡單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，也是低壓鑄造的突出優(yōu)點(diǎn)。

鑄件質(zhì)量高 單件、成批、大批量生產(chǎn)均可 有色金屬和黑色金屬件均可生產(chǎn) 3.適用范圍 高精度、高質(zhì)量的有色金屬件和黑色金屬件實(shí)型鑄造磁型鑄造擠壓鑄造擠壓鑄造擠壓鑄造第四節(jié)常用合金生產(chǎn)及鑄造方法的選擇

常用鑄件合金的生產(chǎn)鑄鐵鑄鋼有色金屬鑄件（鑄鋁、鑄銅）主要內(nèi)容：1.了解常用鑄造合金的牌號(hào)、性能和應(yīng)用、熔煉和鑄造特點(diǎn)2.提高HT性能的途徑一、鑄鐵鑄鐵種類、HT組織、性能特征牌號(hào)、用途、影響組織和性能的因素熔煉：高生產(chǎn)率、低成本地獲得一定溫度和預(yù)定化學(xué)成分的金屬液設(shè)備：沖天爐、感應(yīng)電爐、電弧爐提高鑄鐵性能的方法：孕育處理、生產(chǎn)特點(diǎn)

鑄鐵是含碳量大于2.11%或者組織中具有共晶組織的鐵碳合金。工業(yè)上所用的鑄鐵，實(shí)際上都不是簡單的鐵一碳二元合金，而是以鐵、碳、硅為主要元素的多元合金。鑄鐵的成分范圍大致為：C2.4-4.0%，Si0.6-3.0%，Mn0.2-1.2%，P0.1-1.2%，S0.08-0.15%。有時(shí)還加入各種合金元素，以便獲得具有各種性能的合金鑄鐵。

鑄鐵種類：鑄鐵種類根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形態(tài)不同，通常可將鑄鐵分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵及麻口鑄鐵?；铱阼T鐵中又可根據(jù)石墨的形態(tài)不同而分為普通灰鑄鐵，蠕蟲狀石黑鑄鐵，球墨鑄鐵以及可鍛鑄鐵。

HT組織金屬基體（P、P+F、F）+片狀石墨抗拉強(qiáng)度低；塑性、韌性差；抗壓強(qiáng)度與鋼接近；因?yàn)椋嘈源?，不能鍛壓和焊接；但鑄造性和切削加工性優(yōu)良；其它優(yōu)良性能；鑄鐵熔煉根據(jù)鑄鐵牌號(hào)（自HT100至HT350）和鑄件結(jié)構(gòu)條件的具體情況，鐵液出爐溫度應(yīng)不低于1380-1460度。

熔煉鑄鐵的方法依照所用的熔爐設(shè)備而分為沖天爐熔煉、感應(yīng)電爐熔煉、電孤爐熔煉、反射爐熔煉，以及由某些方法的聯(lián)合，如沖天爐一電孤爐、沖天爐一感應(yīng)電爐雙聯(lián)法等。

沖天爐

包括四部分：

爐底

爐缸

爐身

前爐

沖天爐熔煉原理

在熔煉過程中，爐身的下部裝滿焦碳，稱為底焦。在底焦的上面交替裝有一批批的鐵料（生鐵、廢鋼、回爐料、鐵合金等）、焦碳及熔劑（石灰石、螢石等）。通過鼓風(fēng)，使底焦強(qiáng)烈燃燒，產(chǎn)生的高溫爐氣沿爐身高度方向上升，使其上面一層鐵料熔化。球墨鑄鐵組織和性能特點(diǎn)生產(chǎn)特點(diǎn)：球化處理、孕育處理用途QT組織性能好（原因）KT可鍛鑄鐵是將白口鑄鐵通過固態(tài)石墨化熱處理（包括有或無脫碳過程）得到的具有團(tuán)絮狀石墨的鐵碳合金。采用不同的熱處理方法，可以得到具有不同組織和性能的可鍛鑄鐵，即黑心可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵和白心可鍛鑄鐵。用于制造形狀復(fù)雜、承受沖擊載荷的薄壁小件生產(chǎn)周期長、復(fù)雜，能源耗費(fèi)大，鑄件成本高。

KT組織

KT性能較高的強(qiáng)度及良好的韌性。原因：這種石墨雖不很圓整和緊密，但它對(duì)基體的割裂作用則比灰鑄鐵中的片狀石墨要小得多?？估瓘?qiáng)度：300-400MPa，

最高可達(dá)700MPa具有相當(dāng)?shù)乃苄院晚g性，但不能鍛鑄鋼應(yīng)用僅次于鑄鐵，產(chǎn)量約占鑄件總產(chǎn)量的15%左右。優(yōu)點(diǎn)：力學(xué)性能高，特別是塑性和韌性比鑄鐵高得多；焊接性優(yōu)良。缺點(diǎn)：牌號(hào)中的“ZG”表示鑄鋼，其后的數(shù)字表示鋼中碳的重量分?jǐn)?shù)的公稱值，以萬分之幾表示。鑄造碳鋼依其雜質(zhì)元素磷和硫含量的高低而分為三級(jí)，磷和硫單項(xiàng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)各低于0.04%的特質(zhì)(Ⅰ級(jí))鋼;低于0.05%的優(yōu)質(zhì)(Ⅱ級(jí))鋼.低于0.06%的為普通（Ⅲ級(jí)）鋼。

電弧爐煉鋼

利用電弧產(chǎn)生的熱量來熔化爐料和提高鋼液過熱溫度。由于電弧爐不用燃料燃燒的方法加熱，故容易控制爐氣的性質(zhì)?？砂凑找睙挼囊螅怪蔀檠趸曰蜻€原性。電弧爐成為在鑄鋼方面應(yīng)用最普遍的煉鋼爐。

第三節(jié)有色金屬鑄件

（鑄鋁、鑄銅）鑄造鋁合金的密度比鑄鐵和鑄鋼小比強(qiáng)度則較高。因此在承受同樣載荷條件下采用鋁合金鑄件，可以減輕結(jié)構(gòu)的重量，故在航空工業(yè)及動(dòng)力機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械制造中，鋁合金鑄件得到廣泛的應(yīng)用。

鑄鋁性能鋁合金有良好的表面光澤，在大氣及淡水中具有良好的耐腐蝕性，故在民用器皿制造中，具有廣泛的用途。純鋁在硝酸及醋酸等氧化性酸類介質(zhì)中具有良好的耐蝕性，因而鋁鑄件在化學(xué)工業(yè)中也有一定的用途。純鋁及鋁合金有良好的導(dǎo)熱性能，放在化工生產(chǎn)中使用的熱交換裝置，以及動(dòng)力機(jī)械上要求具有良好導(dǎo)熱性能的零件，如內(nèi)燃機(jī)的汽缸蓋和活塞等，也適于用鋁合金來制造。

鑄鋁性能鋁合金具有良好的鑄造性能。由于熔點(diǎn)較低（純鋁熔點(diǎn)為660.230C，鋁合金的澆注溫度一般約在730～750度左右），故能廣泛采用金屬型及壓力鑄造等鑄造方法，以提高鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，尺寸精度和表面光潔程度以及生產(chǎn)效率。

鋁合金由于凝固潛熱大，在重量相同條件下，鋁液的凝固過程時(shí)間延續(xù)比鑄鋼和鑄鐵長得多，流動(dòng)性良好，有利于鑄造薄壁和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件。鑄鋁牌號(hào)鑄造鋁合金中依主要加入的合金元素的不同而分為四個(gè)系列，即鑄造鋁硅合金、造鋁銅合金、鑄造鋁鎂合金和鑄造鉛鋅合金（分別以

ZL1XX，ZL2XX，ZL3XX和ZL4XX表示），在每個(gè)系列中又按照化學(xué)成分及性能的不同而分為若干牌號(hào)。

鑄銅銅基合金因具有良好的對(duì)淡水、海水及某些化學(xué)溶液的耐蝕性能而大量用于造船及化學(xué)工業(yè)。銅基合金又由于具有良好的導(dǎo)熱性及耐磨性，故也常用于制造各種機(jī)器上承受重負(fù)荷及高速運(yùn)轉(zhuǎn)軸的滑動(dòng)軸瓦軸套等。

鑄造銅合金分為兩大類，即黃銅與青銅。黃銅是以鋅為主加合金元素的銅合金。在銅合金中不以鋅為主加元素的統(tǒng)稱為青銅。在國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定鑄造銅合金共有9種，計(jì)29個(gè)牌號(hào)。

鑄銅在鑄造方法上，銅合金及其它有色合金除了采用砂型鑄造外，還廣泛采用金屬型鑄造、離心鑄造、低壓鑄造以及石墨型鑄造等多種特種鑄造方法。

熔煉工藝對(duì)有色合金鑄件的性能和缺陷有很大影響。多數(shù)有色合金易產(chǎn)生氣孔和夾雜，尤其是鈦合金、鋁合金、鎂合金和某些銅合金。

銅、鋁合金鑄件的生產(chǎn)一般，多采用以焦碳為燃料或以電為能源的坩堝爐來熔化。熔化特點(diǎn)是金屬爐料不與燃料直接接觸，可減少金屬的損耗，保持金屬液的純凈。常用鑄造方法的選擇一、優(yōu)先采用砂型鑄造

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國或是國際上，在全部鑄件產(chǎn)量中，60～70％的鑄件是用砂型生產(chǎn)的，主要原因是砂型鑄造較之其它鑄造方法成本低、生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)周期短。所以象汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件都是用粘土濕型砂工藝生產(chǎn)的。當(dāng)濕型不能滿足要求時(shí)再考慮使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土濕型砂鑄造的鑄件重量可從幾公斤直到幾十公斤，而粘土干型生產(chǎn)的鑄件可重達(dá)幾十噸。

一般來