特種鑄造概要講課教案

1、特種鑄造概要 蠟?zāi)Ｖ圃煜災(zāi)Ｖ圃?待澆注的鑄型待澆注的鑄型壓型注蠟焊蠟?zāi)＝M脫蠟、焙燒填砂、澆注2、特點和應(yīng)用1）鑄造精度高（IT11-14）,表面粗糙度低（Ra6.3-1.6um)。少、無切削加工,稍磨(Ra3.21.6um)。2）可澆注形狀復(fù)雜的薄壁件，無分型面。3）能鑄造各種合金(型殼是高級耐火材料)，特別是高熔點、難加工合金。4）生產(chǎn)批量不受限制，單件、小批、大批量生產(chǎn)均可。5）缺點：材料貴,工藝過程繁雜,生產(chǎn)周期長.應(yīng)用: 最適合高熔點合金精密鑄件的成批,大量生產(chǎn)；形狀，復(fù)雜、難以切削的小零件，大批量生產(chǎn)。 目前在汽車、機床、氣輪機、航空、兵器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。如:汽輪機葉片,風(fēng)動工具

2、，滾刀等。二、實型鑄造（消失模鑄造）二、實型鑄造（消失模鑄造）消失模鑄造消失模鑄造消失模消失模消失模鑄造應(yīng)用：消失模鑄造應(yīng)用： 特別適合于形狀復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)，適用范特別適合于形狀復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)，適用范 圍廣，不但適合于生產(chǎn)各類合金圍廣，不但適合于生產(chǎn)各類合金 （包括灰鑄鐵、球墨鑄（包括灰鑄鐵、球墨鑄 鐵以及除低碳鋼以外的鑄鋼，還包括鋁、鎂、銅合鐵以及除低碳鋼以外的鑄鋼，還包括鋁、鎂、銅合 金），而且不受鑄件結(jié)構(gòu)、尺寸、重量和批量限制。金），而且不受鑄件結(jié)構(gòu)、尺寸、重量和批量限制。增大了鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計的自由度：許多在普通砂型鑄造中增大了鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計的自由度：許多在普通砂型鑄造中難以鑄造的鑄件結(jié)構(gòu)在

3、實型鑄造中不存在任何問題，可以難以鑄造的鑄件結(jié)構(gòu)在實型鑄造中不存在任何問題，可以鑄造的鑄件結(jié)構(gòu)在采用實型鑄造后壁厚減少，整體重量鑄造的鑄件結(jié)構(gòu)在采用實型鑄造后壁厚減少，整體重量減輕約減輕約15%15%三、金屬型鑄造 將液態(tài)金屬澆入用金屬制成的鑄型，冷凝后獲得鑄件的方法。1、金屬鑄型構(gòu)造1）鑄型材料：多數(shù)用鑄鐵；要求較高用碳鋼或低合金鋼。2）型芯材料：形狀簡單件或有色金屬件用金屬型芯；薄壁復(fù)雜件或鑄鐵、鑄鋼件用砂芯。3）鑄型的種類：按分型面的方位分為垂直分型式、水平分型式和整體式、復(fù)合分型式。4）合箱、開箱方式：自動或半自動的連桿機構(gòu)。或垂直分型式 鑄造鋁活塞簡圖鑄造鋁活塞簡圖2、鑄造工藝、鑄造

4、工藝金屬型導(dǎo)熱快金屬型導(dǎo)熱快,沒有退讓性沒有退讓性,透氣性差透氣性差. 1 1）金屬型應(yīng)保持一定的工作溫度）金屬型應(yīng)保持一定的工作溫度-預(yù)熱預(yù)熱. . （1) 1) 噴刷涂料前預(yù)熱噴刷涂料前預(yù)熱-保證涂料層致密保證涂料層致密, ,均勻均勻. 合金鑄鐵合金鑄鐵80150; 80150; 鑄鋼鑄鋼100250. 100250. （2) 2) 澆注前預(yù)熱澆注前預(yù)熱-降低冷卻速度降低冷卻速度, ,防止鑄鐵白口防止鑄鐵白口. .預(yù)熱溫度不預(yù)熱溫度不低于低于801502 2） 噴刷涂料噴刷涂料( (厚度厚度0.3-0.4mm)0.3-0.4mm) （1) 1) 減緩冷卻速度減緩冷卻速度, ,防白口防白口.

5、 . （2) 2) 防高溫液體對鑄型直接沖刷防高溫液體對鑄型直接沖刷, ,保護(hù)型壁表面保護(hù)型壁表面 （3) 3) 有一定有一定蓄氣、蓄氣、排氣能力排氣能力, ,防氣孔防氣孔. . 鑄鐵鑄鐵石墨粉涂料石墨粉涂料, ,炭墨涂料炭墨涂料; ; 鋁合金鋁合金氧化鋅涂料氧化鋅涂料, ,滑石粉滑石粉3 3）合理澆注溫度：比砂型鑄造高）合理澆注溫度：比砂型鑄造高004 4）適宜出型時間：在型內(nèi)冷卻時間不宜過長否則，）適宜出型時間：在型內(nèi)冷卻時間不宜過長否則，收縮快，收縮快，收縮量大收縮量大出型難出型難 ，鑄造應(yīng)力和裂紋傾向大，鑄造應(yīng)力和裂紋傾向大3、金屬型鑄造的特點和適用范圍特點：特點：1）鑄型能反復(fù)使用，

6、可一型多鑄；）鑄型能反復(fù)使用，可一型多鑄；2）冷卻快，組織致密）冷卻快，組織致密,機械性能高機械性能高 ；3）尺寸精度和表面質(zhì)量高；）尺寸精度和表面質(zhì)量高；4）生產(chǎn)率高，勞動條件好）生產(chǎn)率高，勞動條件好。 5）鑄型制造成本高，周期長；）鑄型制造成本高，周期長；6）透氣性差，無退讓性，鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、）透氣性差，無退讓性，鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、裂紋等缺陷；裂紋等缺陷；7）鑄造合金的熔點不能太高，質(zhì)量不能太大。）鑄造合金的熔點不能太高，質(zhì)量不能太大。應(yīng)用：應(yīng)用： 主要用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)。主要用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)。如：鋁活塞、氣缸蓋、油泵殼體、銅瓦等。如：鋁活塞、氣缸蓋、

7、油泵殼體、銅瓦等。四、壓力鑄造（簡稱壓鑄） 在在高壓下高壓下(5500MPa)快速快速(澆口速度達(dá)澆口速度達(dá)3060m/s， 0.0010.2s )將液態(tài)或半液態(tài)合金壓入金屬鑄型中將液態(tài)或半液態(tài)合金壓入金屬鑄型中,并在壓力下結(jié)晶并在壓力下結(jié)晶，以獲得鑄件的方法。，以獲得鑄件的方法。專用設(shè)備專用設(shè)備:壓鑄機，專用壓型壓鑄機，專用壓型壓型壓型 1 . 1 . 壓力鑄造工藝：預(yù)熱金屬鑄型，噴涂料；合型，壓力鑄造工藝：預(yù)熱金屬鑄型，噴涂料；合型，注入金屬液；壓射沖頭在高壓下推動金屬液充滿型注入金屬液；壓射沖頭在高壓下推動金屬液充滿型腔并凝固；打開鑄型，頂桿頂出鑄件。腔并凝固；打開鑄型，頂桿頂出鑄件。合

8、型機構(gòu)：用以開合鑄型和緊固鑄型。合型機構(gòu)：用以開合鑄型和緊固鑄型。壓鑄型：定（靜）型及動型組成。定（靜）型固定壓鑄型：定（靜）型及動型組成。定（靜）型固定在機架上，動型由合型機構(gòu)帶動水平移動。在機架上，動型由合型機構(gòu)帶動水平移動。 冷室式壓鑄機冷室式壓鑄機2、特點及應(yīng)用（1 1）鑄件尺寸精度高）鑄件尺寸精度高, ,表面質(zhì)量高表面質(zhì)量高,可不經(jīng)機加工直接使用。可不經(jīng)機加工直接使用。（2 2）鑄件的強度和表面硬度高）鑄件的強度和表面硬度高（3 3）可壓鑄形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，）可壓鑄形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，最小鑄孔直徑最小鑄孔直徑 0.7mm，并并可嵌鑄其他材料。可嵌鑄其他材料。（4 4）生產(chǎn)效率高）生

9、產(chǎn)效率高（5 5）設(shè)備投資大，壓型制造成本高）設(shè)備投資大，壓型制造成本高（6 6）鑄件內(nèi)部有大量氣孔，壓鑄件不能大余量加）鑄件內(nèi)部有大量氣孔，壓鑄件不能大余量加工，工，不能熱處理。不能熱處理。（7 7）種類受限種類受限,不宜壓鑄高熔點合金；不宜壓鑄高熔點合金；適宜壓鑄低熔點合金。適宜壓鑄低熔點合金。 壓力鑄造主要用于熔點較低的鋅、鋁、鎂及銅合金鑄件的生產(chǎn)。壓力鑄造主要用于熔點較低的鋅、鋁、鎂及銅合金鑄件的生產(chǎn)。在在汽車，儀表行業(yè)汽車，儀表行業(yè),廣泛應(yīng)用。如，發(fā)動機汽缸體，汽缸蓋，廣泛應(yīng)用。如，發(fā)動機汽缸體，汽缸蓋，儀表和照相機的殼體與支架，等等儀表和照相機的殼體與支架，等等鑲嵌件的應(yīng)用鑲嵌件的

10、應(yīng)用五、低壓鑄造 介于金屬型鑄造和壓力鑄造之間的一種鑄造方法。 使液態(tài)合金在低壓下-0.02至0.07MPa,自下而上地充填型腔，并在壓力下結(jié)晶、以形成鑄件的工藝過程。壓縮氣壓縮氣坩堝爐坩堝爐鑄型鑄型熔化黃銅水熔化黃銅水低壓鑄造工藝原理低壓鑄造工藝原理主要步驟主要步驟通氣充型通氣充型加壓凝固加壓凝固放氣開模放氣開模壓縮空氣或惰性氣體-密封坩堝-金屬液經(jīng)升液管、澆道-鑄型型腔-保持或增大壓力至凝固-使坩堝通大氣-升液管、澆道中尚未凝固金屬液流回坩堝-開起上型-頂桿頂出。無需冒口，由澆道兼補縮作用，因此澆道截面尺寸要足夠大，開在鑄件厚壁處，以實現(xiàn)自上而下的定向凝固。1、低壓鑄造的工藝過程：2、特點

11、及應(yīng)用特點:（1）充型壓力和速度便于人為控制，適應(yīng)各種鑄型，包括金屬型、砂型、熔模型殼及適應(yīng)各種合金鑄件，鑄件尺寸、形狀范圍廣。（2）底注充型，減少金屬液沖擊，平穩(wěn)易控制。（3）不用冒口補縮，金屬利用率高。（4）鑄件的組織致密，機械性能較高。（5）易于實現(xiàn)機械化、自動化生產(chǎn)，且設(shè)備較壓鑄簡單，但生產(chǎn)率低于壓鑄。適用范圍：一般用來大量生產(chǎn)鋁合金、鎂合金的精密鑄件，包括缸體、缸蓋、活塞、曲軸箱等等，也能鑄造其它各種合金，包括銅合金甚至球鐵，如QT曲軸、銅合金螺旋漿等。六、離心鑄造 將液態(tài)合金澆入高速旋轉(zhuǎn)將液態(tài)合金澆入高速旋轉(zhuǎn)(2501500r/min)的鑄型中，的鑄型中，使液態(tài)合金在離心力作用下填

12、充鑄型并凝固的鑄造方法。使液態(tài)合金在離心力作用下填充鑄型并凝固的鑄造方法。 1 1、離心鑄造的生產(chǎn)方式：、離心鑄造的生產(chǎn)方式：1 1）離心鑄造是在離心鑄造機上進(jìn)行的，其過程是：將金）離心鑄造是在離心鑄造機上進(jìn)行的，其過程是：將金屬型型腔清理干凈，噴涂料，鑄型旋轉(zhuǎn)，澆入定量金屬液，屬型型腔清理干凈，噴涂料，鑄型旋轉(zhuǎn)，澆入定量金屬液，待一定時間后停止旋轉(zhuǎn)，取出鑄件。待一定時間后停止旋轉(zhuǎn)，取出鑄件。2 2）按）按離心鑄造離心鑄造旋轉(zhuǎn)軸的位置分為：旋轉(zhuǎn)軸的位置分為：立式：鑄型繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，用于生產(chǎn)圓環(huán)鑄件；立式：鑄型繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，用于生產(chǎn)圓環(huán)鑄件；臥式臥式:鑄型繞水平軸旋轉(zhuǎn)，用于生產(chǎn)管類和套類鑄件。鑄

13、型繞水平軸旋轉(zhuǎn)，用于生產(chǎn)管類和套類鑄件。離心鑄造的鑄型主要使用金屬型，也可以用砂型。離心鑄造的鑄型主要使用金屬型，也可以用砂型。 圖圖4.18 圓筒件的離心鑄造圓筒件的離心鑄造2、特點及應(yīng)用特點：（1）工藝過程簡單；鑄造圓筒形鑄件時，可節(jié)省型芯和澆注系統(tǒng)，省工省料，降低成本；（2）鑄件組織致密，極少有縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，鑄件力學(xué)性能高。（3）合金充型能力得到了提高，可以澆注流動性較差的合金鑄件和薄壁鑄件，如渦輪、葉輪等；（4）便于制造雙金屬件，如軋輥、鋼套、鑲銅襯、滑動軸承等。（5）缺點：鑄件內(nèi)表面質(zhì)量差，內(nèi)孔尺寸不易控制。 應(yīng)用：目前主要用于制造鑄鐵管、氣缸套、雙金屬滑動軸承、特殊

14、鋼的無縫管坯。七、七、 陶瓷型鑄造陶瓷型鑄造在砂型鑄造和熔模鑄造基礎(chǔ)上發(fā)展形成的一種精密鑄造工藝。在砂型鑄造和熔模鑄造基礎(chǔ)上發(fā)展形成的一種精密鑄造工藝。1.1.工藝過程工藝過程( (見圖見圖4.19)4.19)（1 1）砂套造型：）砂套造型：目的：節(jié)約昂貴的陶瓷材料及提高鑄型的透氣性目的：節(jié)約昂貴的陶瓷材料及提高鑄型的透氣性材料：水玻璃砂材料：水玻璃砂制造過程與砂型鑄造相同，只是砂套木模制造過程與砂型鑄造相同，只是砂套木模B B比鑄件木模比鑄件木模A A大一大一個陶瓷料厚度。個陶瓷料厚度。（2 2）灌漿與膠結(jié)：制造陶瓷面層）灌漿與膠結(jié)：制造陶瓷面層將鑄件木模固定于平板上，刷上分型劑，扣上砂套。

15、把陶瓷將鑄件木模固定于平板上，刷上分型劑，扣上砂套。把陶瓷漿由澆口注滿，幾分鐘后陶瓷漿開始結(jié)膠變硬，形成陶瓷面漿由澆口注滿，幾分鐘后陶瓷漿開始結(jié)膠變硬，形成陶瓷面層。層。陶瓷漿由剛玉粉（耐火材料）、硅酸乙脂（粘結(jié)劑）、氫氧陶瓷漿由剛玉粉（耐火材料）、硅酸乙脂（粘結(jié)劑）、氫氧化鈣（催化劑）及雙氧水（透氣劑）等組成?；}（催化劑）及雙氧水（透氣劑）等組成。（3 3）起模與噴燒：灌漿約十幾分鐘后，在漿料尚有）起模與噴燒：灌漿約十幾分鐘后，在漿料尚有一定彈性時起出模型，然后用明火噴燒整個型腔以加一定彈性時起出模型，然后用明火噴燒整個型腔以加速固化。速固化。（4 4）焙燒與合箱：澆注前陶瓷型要加熱到）焙

16、燒與合箱：澆注前陶瓷型要加熱到350350550550焙燒幾個小時，去除殘留在陶瓷型中的乙醇及焙燒幾個小時，去除殘留在陶瓷型中的乙醇及水分，并進(jìn)一步提高鑄型強度。水分，并進(jìn)一步提高鑄型強度。（5 5）澆注與凝固）澆注與凝固 澆注時，溫度要略高，冷卻凝固澆注時，溫度要略高，冷卻凝固后獲得成形好的鑄件。后獲得成形好的鑄件。2. 陶瓷型鑄造的特點和適用范圍陶瓷型鑄造的特點和適用范圍（1）陶瓷材料耐高溫，故可澆注高熔點合金；）陶瓷材料耐高溫，故可澆注高熔點合金；（2）鑄件大小不受限制，幾千克數(shù)噸；）鑄件大小不受限制，幾千克數(shù)噸；（3）投資少，生產(chǎn)周期短）投資少，生產(chǎn)周期短適用范圍：主要用于厚大精密鑄件

17、，廣泛用于鑄適用范圍：主要用于厚大精密鑄件，廣泛用于鑄造沖模、鍛模、玻璃器皿模、壓鑄模等。造沖模、鍛模、玻璃器皿模、壓鑄模等。圖圖4.19 陶瓷型鑄造工藝過程陶瓷型鑄造工藝過程表 5-6 幾種鑄造方法的比較 鑄造方法比較項目砂型鑄造熔模鑄造金屬型鑄造壓力鑄造低壓鑄造適用金屬適用鑄件大小批量鑄件尺寸公差/mm鑄件表面粗糙度 Ra/m鑄件內(nèi)部質(zhì)量鑄件加工余量生產(chǎn)率鑄件最小壁厚/mm任意任意不限制100 土 1.0粗糙結(jié)晶粗大低、中3.0不限制，以鑄鋼為主小于 25kg，以小鑄件為主用于成批生產(chǎn)，也可小批量1000.3253.2結(jié)晶粗小或不加工低、中通常 0.7不限制，以有色合金為主以中、小鑄件為主

18、大批、大量1000.42512.5結(jié)晶細(xì)小中、高鋁合金 23 鑄鐵4.0鋁、鋅、鎂等低熔點合金一般為 l0kg 以下，也可用于中型鑄件大批、大量1000.36.31.6表層結(jié)晶細(xì)，內(nèi)部多有氣孔小或不加工最高0.51.0以有色合金為主，也可用于黑色金屬以中、小鑄件為主成批、大量1000.4256.3結(jié)晶細(xì)較小中一般 2.0表表面面光光潔潔度度 鑄鑄件件復(fù)復(fù)雜雜程程度度 砂砂型型鑄鑄造造 各各種種材材質(zhì)質(zhì) 幾幾十十克克很很大大 差差 簡簡單單 低低 最最常常用用的的鑄鑄造造方方法法 手手工工造造型型:單單件件、小小批批量量和和難難以以使使用用造造型型機機的的形形狀狀復(fù)復(fù)雜雜的的大大型型鑄鑄件件 機

19、機械械造造型型：適適用用于于批批量量生生產(chǎn)產(chǎn)的的中中、小小鑄鑄件件 手手工工：靈靈活活、易易行行，但但效效率率低低，勞勞動動強強度度大大，尺尺寸寸精精度度和和表表面面質(zhì)質(zhì)量量低低 機機械械： 尺尺寸寸精精度度和和表表面面質(zhì)質(zhì)量量高高， 但但投投資資大大 金金屬屬型型鑄鑄造造 有有色色合合金金 幾幾十十克克20公公斤斤 好好 復(fù)復(fù)雜雜鑄鑄件件 金金屬屬模模的的費費用用較較高高 小小批批量量或或大大批批量量生生產(chǎn)產(chǎn)的的非非鐵鐵合合金金鑄鑄件件，也也用用于于生生產(chǎn)產(chǎn)鋼鋼鐵鐵鑄鑄件件（ 鑄鑄件件精精度度、表表面面質(zhì)質(zhì)量量高高，組組織織致致密密，力力學(xué)學(xué)性性能能好好，生生產(chǎn)產(chǎn)率率高高。 熔熔模模鑄鑄造造

20、 鑄鑄鋼鋼及及有有色色合合金金 幾幾克克幾幾公公斤斤 很很好好 任任何何復(fù)復(fù)雜雜程程度度 批批量量生生產(chǎn)產(chǎn)時時比比完完全全用用機機加加工工生生產(chǎn)產(chǎn)便便宜宜 各各種種批批量量的的鑄鑄鋼鋼及及高高熔熔點點合合金金的的小小型型復(fù)復(fù)雜雜精精密密鑄鑄件件，特特別別適適合合鑄鑄造造藝藝術(shù)術(shù)品品、精精密密機機械械零零件件 尺尺寸寸精精度度高高、 表表面面光光潔潔， 但但工工序序繁繁多多，勞勞動動強強度度大大 陶陶瓷瓷型型鑄鑄造造 鑄鑄鋼鋼及及鑄鑄鐵鐵 幾幾公公斤斤幾幾百百公公斤斤 很很好好 較較復(fù)復(fù)雜雜 昂昂貴貴 模模具具和和精精密密鑄鑄件件 尺尺寸寸精精度度高高、 表表面面光光潔潔， 但但生生產(chǎn)產(chǎn)率率低低

21、 石石膏膏型型鑄鑄造造 鋁鋁、鎂鎂、鋅鋅合合金金 幾幾十十克克幾幾十十公公斤斤 很很好好 較較復(fù)復(fù)雜雜 高高 單單件件到到小小批批量量 低低壓壓鑄鑄造造 有有色色合合金金 幾幾十十克克幾幾十十公公斤斤 好好 復(fù)復(fù)雜雜（可可用用砂砂芯芯） 金金屬屬模模的的制制作作費費用用高高 小小批批量量，最最好好是是大大批批量量的的大大、中中型型有有色色合合金金鑄鑄件件， 可可生生產(chǎn)產(chǎn)薄薄壁壁鑄鑄件件 鑄鑄件件組組織織致致密密， 工工藝藝出出品品率率高高， 設(shè)設(shè)備備較較簡簡單單， 可可采采用用各各種種鑄鑄型型， 但但生生產(chǎn)產(chǎn)效效率率低低 差差壓壓鑄鑄造造 鋁鋁、鎂鎂合合金金 幾幾克克幾幾十十公公斤斤 好好 復(fù)復(fù)雜雜（可可用用砂砂芯芯） 高高性性能能和和形形狀狀復(fù)復(fù)雜雜的的有有色色合合金金鑄鑄件件 壓壓力力可