第五节 特种铸造

1蜡模制作1)压型:制蜡模的专用模具,钢铜铝切削而成2)蜡模的压制:石蜡,峰蜡,硬脂酸,松香等,将熔化的蜡料压入压型中,冷凝后取出,修去毛刺,得到蜡模3)蜡模组装:若干蜡模焊在一个直浇棒上.2结壳:蜡模涂上涂料,硬化干燥等1)浸涂料(石英粉+水玻璃粘结剂的糊状物)表面光洁2)撒砂(粗石英砂)的目的:增厚型壳3)硬化(水玻璃+NH4Cl—SIO2)化学硬化3脱蜡焙烧1)脱蜡:热水或水蒸气2)焙烧:加热800~1000℃提高型壳强度4填砂:浇注1)填砂:型壳放入铁箱中,周围干砂充填2)浇注:趁热(600~700℃)进行浇注5落砂清理冷却后,破坏型壳,取出铸件,去浇口,毛刺,退火或正火,以便得到所需机械性能.压型注蜡焊蜡模组脱蜡、焙烧填砂、浇注熔模铸造过程图4.13蜡模制造图4.14待浇注的铸型2、特点和应用1）铸造精度高（IT11-14）,表面粗糙度低（Ra6.3-1.6um)。少、无切削加工,稍磨(Ra3.2~1.6um)。2）可浇注形状复杂的薄壁件，无分型面。3）能铸造各种合金(型壳是高级耐火材料)，特别是高熔点、难加工合金。4）生产批量不受限制，单件、小批、大批量生产均可。5）缺点：材料贵,工艺过程繁杂,生产周期长.应用:最适合高熔点合金精密铸件的成批,大量生产；形状，复杂、难以切削的小零件，大批量生产。目前在汽车、机床、气轮机、航空、兵器等领域得到广泛应用。如:汽轮机叶片,风动工具，滚刀等。二、金属型铸造将液态金属浇入用金属制成的铸型，冷凝后获得铸件的方法。1、金属铸型构造1）铸型材料：多数用铸铁；要求较高用碳钢或低合金钢。2）型芯材料：形状简单件或有色金属件用金属型芯；薄壁复杂件或铸铁、铸钢件用砂芯。3）铸型的种类：按分型面的方位分为垂直分型式、水平分型式和整体式、复合式。4）合箱、开箱方式：自动或半自动的连杆机构。或垂直分型式铸造铝活塞简图2、铸造工艺金属型导热快,没有退让性,透气性差.1）金属型应保持一定的工作温度---预热.（1)喷刷涂料前预热--保证涂料层致密,均匀.合金铸铁80—150℃;铸钢100—250℃.（2)浇注前预热--降低冷却速度,防止铸铁白口.预热温度不低于80—150℃．2）喷刷涂料(厚度0.3-0.4mm)（1)减缓冷却速度,防白口.（2)防高温液体对铸型直接冲刷,保护型壁表面．（3)有一定蓄气、排气能力,防气孔.铸铁—石墨粉涂料,炭墨涂料;铝合金—氧化锌涂料,滑石粉3）合理浇注温度：比砂型铸造高２0—３0℃．4）适宜出型时间：在型内冷却时间不宜过长．否则，收缩快，收缩量大—出型难，铸造应力和裂纹倾向大．3、金属型铸造的特点和适用范围特点：1）铸型能反复使用，可一型多铸；2）冷却快，组织致密,机械性能高；3）尺寸精度和表面质量高；4）生产率高，劳动条件好。5）铸型制造成本高，周期长；6）透气性差，无退让性，铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹等缺陷；7）铸造合金的熔点不能太高，质量不能太大。应用：主要用于有色金属铸件的大批量生产。如：铝活塞、气缸盖、油泵壳体、铜瓦等。三、压力铸造（简称压铸）在高压下(5~500MPa)快速(浇口速度达30~60m/s，0.001~0.2s)将液态或半液态合金压入金属铸型中,并在压力下结晶，以获得铸件的方法。专用设备:压铸机，专用压型—压型1.压力铸造工艺：预热金属铸型，喷涂料；合型，注入金属液；压射冲头在高压下推动金属液充满型腔并凝固；打开铸型，顶杆顶出铸件。合型机构：用以开合铸型和紧固铸型。压铸型：定（静）型及动型组成。定（静）型固定在机架上，动型由合型机构带动水平移动。冷室式压铸机镶嵌件的应用2、特点及应用（1）铸件尺寸精度高,表面质量高,可不经机加工直接使用。（2）铸件的强度和表面硬度高．（3）可压铸形状复杂的薄壁铸件，最小铸孔直径0.7mm，并可嵌铸其他材料。（4）生产效率高（5）设备投资大，压型制造成本高（6）铸件内部有大量气孔，压铸件不能大余量加工，不能热处理。（7）种类受限,不宜压铸高熔点合金；适宜压铸低熔点合金。压力铸造主要用于熔点较低的锌、铝、镁及铜合金铸件的生产。在汽车，仪表行业,广泛应用。如，发动机汽缸体，汽缸盖，仪表和照相机的壳体与支架，等等．四、低压铸造使液态合金在压力下，自下而上地充填型腔，并在压力下结晶、以形成铸件的工艺过程。1、低压铸造基本原理低压铸造过程2、特点及应用特点:（1）充型压力和速度便于控制，适应各种铸型。（2）铸件的组织致密，机械性能较高。（3）不用冒口补缩，金属利用率高。（4）铸件尺寸、形状范围广。适用范围：一般用来生产铝、镁合金精密铸件。也能铸造各种合金。压缩气坩埚炉铸型熔化黄铜水低压铸造工艺原理主要步骤通气充型加压凝固放气开模五、离心铸造将液态合金浇入高速旋转(250~1500r/min)的铸型中，使液态合金在离心力作用下填充铸型并凝固的铸造方法。1、离心铸造的生产方式：1）离心铸造是在离心铸造机上进行的，其过程是：将金属型型腔清理干净，喷涂料，铸型旋转，浇入定量金属液，待一定时间后停止旋转，取出铸件。2）按离心铸造旋转轴的位置分为：立式：铸型绕垂直轴旋转，用于生产圆环铸件；卧式:铸型绕水平轴旋转，用于生产管类和套类铸件。离心铸造的铸型主要使用金属型，也可以用砂型。图4.18圆筒件的离心铸造2、特点及应用特点：（1）工艺过程简单；铸造圆筒形铸件时，可节省型芯和浇注系统，省工省料，降低成本；（2）铸件组织致密，极少有缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，铸件力学性能高。（3）合金充型能力得到了提高，可以浇注流动性较差的合金铸件和薄壁铸件，如涡轮、叶轮等；（4）便于制造双金属件，如轧辊、钢套、镶铜衬、滑动轴承等。（5）缺点：铸件内表面质量差，内孔尺寸不易控制。应用：目前主要用于制造铸铁管、气缸套、双金属滑动轴承、特殊钢的无缝管坯。6、实型铸造（消失模铸造）7.陶瓷型铸造在砂型铸造和熔模铸造基础上发展形成的一种精密铸造工艺。1.工艺过程(见图4.19)（1）砂套造型：目的：节约昂贵的陶瓷材料及提高铸型的透气性材料：水玻璃砂制造过程与砂型铸造相同，只是砂套木模B比铸件木模A大一个陶瓷料厚度。（2）灌浆与胶结：制造陶瓷面层将铸件木模固定于平板上，刷上分型剂，扣上砂套。把陶瓷浆由浇口注满，几分钟后陶瓷浆开始结胶变硬，形成陶瓷面层。陶瓷浆由刚玉粉（耐火材料）、硅酸乙脂（粘结剂）、氢氧化钙（催化剂）及双氧水（透气剂）等组成。（3）起模与喷烧：灌浆约十几分钟后，在浆料尚有一定弹性时起出模型，然后用明火喷烧整个型腔以加速固化。（4）焙烧与合箱：浇注前陶瓷型要加热到350～550℃焙烧几个小时，去除残留在陶瓷型中的乙醇及水分，并进一步提高铸型强度。（5）浇注与凝固浇注时，温度要略高，冷却凝固后获得成形好的铸件。2.陶瓷型铸造的特点和适用范围（1）陶瓷材料耐高温，故可浇注高熔点合金；（2）铸件大小不受限制，几千克～数吨；（3）投资少，生产周期短适用范围：主要用于厚大精密铸件，广泛用于铸造冲模、锻模、玻璃器皿模、压铸模等。图4.19陶瓷型铸造工艺过程铸造方法铸件材质铸件重量表面光洁度铸件复杂程度生产成本适用范围工艺特点砂型铸造各种材质几十克～很大差简单低最常用的铸造方法手工造型:单件、小批量和难以使用造型机的形状复杂的大型铸件机械造型：适用于批量生产的中、小铸件手工：灵活、易行，但效率低，劳动强度大，尺寸精度和表面质量低机械：尺寸精度和表面质量高，但投资大金属型铸造有色合金几十克～20公斤好复杂铸件金属模的费用较高小批量或大批量生产的非铁合金铸件，也用于生产钢铁铸件（铸件精度、表面质量高，组织致密，力学性能好，生产率高。熔模铸造铸钢及有色合金几克～几公斤很好任何复杂程度批量生产时比完全用机加工生产便宜各种批量的铸钢及高熔点合金的小型复杂精密铸件，特别适合铸造艺术品、精密机械零件尺寸精度高、表面光洁，但工序繁多，劳动强度大陶瓷型铸造铸钢及铸铁几公斤～几百公斤很好较复杂昂贵模具和精密铸件尺寸精度高、表面光洁，但生产率低石膏型铸造铝、镁、锌合金几十克～几十公斤很好较复杂高单件到小批量低压铸造有色合金几十克～几十公斤好复杂（可用砂芯）金属模的制作费用高小批量，最好是大批量的大、中型有色合金铸件，可生产薄壁铸件铸件组织致密，工艺出品率高，设备较简单，可采用各种铸型，但生产效率低差压铸造铝、镁合金几克～几十公斤好复杂（可用砂芯）高性能和形状复杂的有色合金铸件压力可控，铸件成型好，组织致密，力学性能好，但生产效率低压力铸造铝、镁合金几克～几十公斤好复杂（可用砂芯）金属模的制作费用很高大量生产的各种有色合金中小型铸件、薄壁铸件、耐压铸件铸件尺寸精度高、表面光洁，组织致密，生产率高，成本低。但压铸机和铸型成本高离心铸造灰铁、球铁几十公斤～几吨较好一般为圆筒形铸件较低小批量到大批量的旋转体形铸件、各种直径的管件铸件尺寸精度高、表面光洁，组织致密，生产率高连续铸造钢、有色很大较差长形连续铸件低固定截面的长形铸件，如钢锭、钢管等组织致密，力学性能好，生产率高消失模铸造各种几克～几吨较好较复杂较低不同批量的较复杂的各种合金铸件铸件尺寸精度较高，铸件设计自由度大，工艺简单，但模样燃烧影响环境表5-6几种铸造方法的比较铸造方法比较项目砂型铸造熔模铸造金属型铸造压力铸造低压铸造适用金属适用铸件大小批量铸件尺寸公差/mm铸件表面粗糙度Ra/μm铸件内部质量铸件加工余量生产率铸件最小壁厚/mm任意任意不限制100土1.0粗糙结晶粗大低、中3.0不限制，以铸钢为主小于25kg，以小铸件为主用于成批生产，也可小批量100±0.325～3.2结晶粗小或不加工低、中通常0.7不限制，以有色合金为主以中、小铸件为主大批、大量100±0.425～12.5结晶细小中、高铝合金2～3铸铁4.0铝、锌、镁等低熔点合金一般为l0kg以下，也可用于中型铸件大批、大量100±0.36.3～1.6表层结晶细，内部多有气孔小或不加工最高0.5～1.0以有色合金为主，也可用于黑色金属以中、小铸件为主成批、大量100±0.425～6.3结晶细较小中一般2.0