鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)課件

特種鑄造金屬型鑄造半固態(tài)鑄造V法鑄造低壓鑄造熔模鑄造消失模鑄造壓力鑄造

為獲得高質(zhì)量、高精度的鑄件，提高生產(chǎn)率，人們在砂型鑄造的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造了多種其它的鑄造方法；通常把這些有別于砂型鑄造的其他鑄造方法通稱為特種鑄造。第五節(jié)特種鑄造鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)1.金屬型鑄造：

定義：金屬型鑄造是指利用金屬材料制成鑄型，在重力作用下將熔融金屬澆注到鑄型中制造鑄件的一種鑄造方法，也稱永久型鑄造。

工藝過程：鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)a)金屬型

為保證使用壽命，制造金屬型的材料具備如下的性能：高的耐熱性和導(dǎo)熱性，反復(fù)受熱不變形，不破壞；一定的強(qiáng)度、韌性及耐磨性；好的切削加工性能。金屬型材料一般選用鑄鐵、碳素鋼或低合金鋼。鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)3.澆注由于金屬型的導(dǎo)熱能力強(qiáng)，因此澆注溫度應(yīng)比砂型鑄造高20℃－30℃。鋁合金為680℃-740℃，鑄鐵為1300℃－1370℃，錫青銅為1100℃-1150℃，對薄壁小件取上限，對厚壁大件取下限。b）金屬型鑄造的工藝特點(diǎn)金屬型預(yù)熱金屬型預(yù)熱溫度主要通過試驗(yàn)來確定，一般不低于150℃。2.刷涂料金屬型表面應(yīng)噴刷一層耐火涂料（厚度為0.3mm－0.4mm），以保護(hù)型壁表面，免受金屬液的直接沖蝕和熱擊。鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)c）金屬型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍

1.可重復(fù)使用，生產(chǎn)效率高，勞動條件好，但成本高；

2.鑄件精度高，表面粗糙度較低；

3.金屬散熱性能好，晶粒細(xì)化，機(jī)械性能好；

4.不透氣且無退讓性，易造成鑄件澆不足或開裂。

5.適于生產(chǎn)大批量有色金屬鑄件。鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)2.熔模鑄造：

定義：是指利用易熔材料制成模樣，并在模樣表面粘結(jié)一定厚度的耐火材料，然后將模樣熔化而使金屬液充滿型腔的一種鑄造方法。熔模鑄造工藝過程鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)

工藝過程：鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)1.工人在攪拌蠟原料

2.融化的蠟注入金屬模具

3等到初步凝固后，從模具中取出蠟?zāi)Ｐ?/p>

4.蠟?zāi)Ｐ头湃肜渌?，冷卻固化

5.將同樣的模型黏合一起形成一個模型樹。6.這步是形成陶模,侵涂料、撒砂、硬化

鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)7脫蠟焙燒8陶模被牢固地固定

9.澆注10移去陶瓷外殼

鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)

特點(diǎn)和應(yīng)用：

1、鑄件尺寸精度高，表面光潔；

2、可鑄造形狀復(fù)雜零件；

3、工藝過程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，成本高；

4、適于鑄造小尺寸的各類合金鑄件，特別是少切削或無切削精密鑄件。

應(yīng)用實(shí)例：航空發(fā)動機(jī)等軸晶葉片的制備

航空發(fā)動機(jī)葉片早期采用變形高溫合金材料，隨著合金材料強(qiáng)度要求的提高，人們采用合金化的方法來提高強(qiáng)度，效果明顯，但同時也增加了材料的加工難度。鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)

目前，世界各國等軸晶葉片的生產(chǎn)通常利用真空環(huán)境下的熔模鑄造來解決這一技術(shù)難題。鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)3.壓力鑄造：

定義：是指將液態(tài)或半液態(tài)合金澆入壓鑄機(jī)的壓室中，使之在高壓和高速下充填型腔，并在高壓下成形結(jié)晶而獲得鑄件的一種鑄造方法。常用壓射壓力為5－70MPa，0.5－5m/s，充填時間很短，約0.01－02s。

工藝過程：鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)

冷壓室式壓鑄機(jī)

壓鑄過程主要由壓鑄機(jī)來實(shí)現(xiàn).壓鑄機(jī)分熱壓室式和冷壓室式兩類。鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)

特點(diǎn)和應(yīng)用：

1、澆注時間短，易于機(jī)械化、自動化作業(yè)；

2、鑄型散熱快，晶粒細(xì)化，耐磨、耐蝕性好；

3、鑄件尺寸精度高，表面光潔；

4、凝固速度快，排氣困難，易形成疏松和縮孔；

5、模具成本高，鑄件尺寸受限；

6、適于有色金屬薄壁復(fù)雜鑄件的大批量生產(chǎn)。鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)壓鑄適應(yīng)零件FilterhousingMultilinkTransmissionhousingEngineblockCrossmemberAlwheelrim鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)4.低壓鑄造：

定義：是指液態(tài)金屬在低的氣體壓力作用下從坩堝中自下而上地充填型腔并凝固而獲得鑄件的一種鑄造方法。

工藝過程：鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)常用壓力為0.02~0.06MPa。介于重力和壓力鑄造之間。鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)

低壓鑄造火車車輪示意圖鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)

特點(diǎn)和應(yīng)用：

1、充型壓力和充型速度易于控制，氣孔、夾渣較少；

2、鑄型散熱快，組織致密，機(jī)械性能好；

3、無需冒口設(shè)置，金屬利用率高90%；

4、鑄件尺寸精度高，表面光潔；

5、適于生產(chǎn)質(zhì)量要求高的鋁鎂等有色金屬鑄件。鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)工藝過程(a)立式離心鑄造機(jī)主要應(yīng)用于生產(chǎn)高度小于直徑的圓環(huán)類鑄件。(b)臥式離心鑄造機(jī)主要應(yīng)用于生產(chǎn)長度大于直徑的管、套類鑄件。(c)上述兩種離心鑄造機(jī)都能生產(chǎn)成形類鑄件5.離心鑄造：

定義：是指將熔融金屬澆入繞水平、傾斜或垂直軸旋轉(zhuǎn)的鑄型，在離心力作用下，凝固成形的鑄件軸線與旋轉(zhuǎn)鑄型軸線重合的鑄造方法。鑄件多是簡單的圓筒形，不用芯子形成圓筒內(nèi)孔。

鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)

2、改善金屬的流動性，提高了充型能力；

3、簡化了中空圓柱形鑄件的生產(chǎn)過程；

4、成分偏析嚴(yán)重，尺寸難以控制；

5、特別適于橫截面呈圓柱的鑄件生產(chǎn)。

特點(diǎn)和應(yīng)用：

1、離心力改善了補(bǔ)縮條件，縮孔等缺陷減少；鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)

工藝過程：如右圖所示。

特點(diǎn)和應(yīng)用：

1、冷卻速度快，組織致密，機(jī)械性能好；

2、工藝簡單，生產(chǎn)效率高；

3、適于橫截面一定的鋼材、鋁材和鑄鐵管等鑄件的生產(chǎn)。連續(xù)鑄造工藝過程示意圖6.連續(xù)鑄造：

定義：是指將熔融金屬連續(xù)不斷地澆注到被成為結(jié)晶器的特殊容器中，凝固的鑄件不斷從結(jié)晶器的另一端被引出，從而獲得任意長度的等橫截面鑄件的鑄造方法。鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)連續(xù)鑄造適用于鐵、鋼、銅、鉛、鎂等合金的斷面形狀不變和長度較大的鑄件生產(chǎn)

鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)鑄鐵型材水平連鑄原理示意圖鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)7.消失模鑄造：

定義：是指用泡沫塑料聚苯乙烯制成帶有澆冒系統(tǒng)的模型，覆上涂料，用干砂造型，不需取模，直接澆注的鑄造生產(chǎn)方法。消失模鑄造（EPC）為美國1958年專利，又稱實(shí)型鑄造和氣化模鑄造。原理：用泡沫聚苯乙烯塑料模樣（包括澆冒口）代替普通模樣，造好型后不取出模樣就澆入金屬液，在灼熱液態(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，冷卻凝固后即可獲得所需要的鑄件。鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)

特點(diǎn)和應(yīng)用：

1、不分型，不起模，工藝簡化，精度提高；

2、能制造形狀復(fù)雜的鑄件和工藝品；

3、冒口設(shè)置可自由設(shè)置，不易產(chǎn)生縮孔、疏松等；

4、易產(chǎn)生有害氣體，鑄件易滲碳，降低鑄件表面質(zhì)量；

5、適于生產(chǎn)起模困難，形狀復(fù)雜的鑄件。礦用耐磨件鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)●負(fù)壓造型真空密封造型V法工藝（真空英文Vacuum）

采用負(fù)壓造型法生產(chǎn)鑄件的一種鑄造方法。負(fù)壓造型又稱真空密封造型。這一方法使用的砂箱裝有能通氣的濾網(wǎng)或蛇形管，通過抽氣管與真空泵相連接；使用的造型材料為不含水分和粘結(jié)劑的干砂。造型時，先在模板上覆蓋一層塑料薄膜，用真空泵抽氣，使薄膜緊貼在模板上，然后套上砂箱，再往砂箱中充填造型材料，經(jīng)震實(shí)刮平之后，用塑料薄膜覆蓋砂箱頂面，接通真空泵吸出砂粒間的空氣，使砂型內(nèi)形成負(fù)壓，同時撤除模板真空，讓塑料薄膜轉(zhuǎn)而吸附在鑄型內(nèi)腔面上，砂型靠壓力差的作用具有一定的強(qiáng)度和硬度。經(jīng)起模、合箱、澆注、凝固冷卻后撤除負(fù)壓，即可得到所需鑄件。8.負(fù)壓造型鑄造鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)

塑料薄膜加熱與覆膜鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)

造型鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)下芯、合箱

鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)47

優(yōu)點(diǎn)：

(1)鑄件尺寸精確能澆出2~3mm的薄壁部分。

(2)鑄件缺陷少，廢品率可控制到1.5%以下。

(3)砂型成本低，損耗少，回用率在95%以上。

(4)工作環(huán)境比較好，噪聲小、粉塵少，勞動強(qiáng)度低。

缺點(diǎn)：

(1)

因塑料薄膜的延伸性和成型性的限制，對形狀復(fù)雜、較高的鑄件覆膜成形困難。

(2)工藝裝備復(fù)雜，造型生產(chǎn)率比較低。V法造型的特點(diǎn)鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)9.半固態(tài)鑄造：半固態(tài)成形原理利用非枝晶半固態(tài)金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨(dú)有的流變性和攪熔性來控制鑄件的質(zhì)量。

鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)半固態(tài)合金成形方法

1

流變鑄造將金屬液從液相到固相過程中進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌，在一定固相分?jǐn)?shù)下，直接將所得到的半固態(tài)漿料壓鑄或擠壓成形的方法稱之為流變鑄造。2.觸變鑄造

將半固態(tài)漿料凝固成鑄錠，按需要將此鑄錠切割成一定大小，使其重新加熱到金屬的半固態(tài)區(qū)，利用半固態(tài)合金坯料進(jìn)行壓鑄或擠壓成形，這種方法稱為觸變鑄造。由于半固態(tài)坯料的加熱、輸送很方便，并易于實(shí)現(xiàn)自動化操作，因此觸變鑄造已成為當(dāng)今半固態(tài)鑄造的主要工藝方法。

半固態(tài)合金鑄造成形方法主要有流變鑄造和觸變鑄造

鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)半固態(tài)加工技術(shù)的特點(diǎn)幾種鑄造方法鑄件性能比較鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)汽車零件鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)汽車零件（二）鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)殼體及框架鑄造基礎(chǔ)知識(第5節(jié)特種鑄造)A356鋁合金鑄件的半固態(tài)壓鑄結(jié)果探傷檢查和金相組織觀察表明，鑄件的內(nèi)部顯微組織結(jié)構(gòu)均勻致密、各向同性，沒有氣孔、縮松等缺陷。美國