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1、特种铸造,1,特种铸造,同砂铸相比：铸件精度高，表面质量好；合金性能改善，劳动生产率高；劳动条件大大改善；成本高。特种铸造包括：熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、壳形铸造、陶瓷型铸造、磁型铸造、挤压铸造、石膏型铸造、真空吸铸、连续铸造。石墨型铸造、实型铸造等以及最近新发展起来的消失模铸造。,概述,第一节 熔模铸造,熔模铸造又称失蜡铸造，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法，由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称熔模精密铸造 熔模精密铸造在我国有悠久的历史，早在春秋时期我们的祖
2、先就采用熔模铸造的方法生产各种青铜器皿。现代熔模铸造工艺是在20世纪初期开始形成。第二次世界大战期间，由于国防、航空发展的需要，美、英等国首先采用熔模铸造的方法生产喷气涡轮发动机叶片。进入80年代以来，世界各地熔模铸造的产量、产值、质量，都有很大的增长和提高，当前熔模铸造正向精密、大型、复杂、部件整铸的方向发展。我国的熔模铸造是在50年代开始应用于工业生产，首先在航天、航空部门逐步发展到所有的工业部门中，得到广泛的应用。,汽车传动轴万向节、凸缘叉、套管叉系列,机箱体和曲轴,制造蜡模,型壳制造,焙烧和浇注,后处理,一、熔模铸造的工艺过程,1.制造压型 压型是用来压制模样（即熔模）的模具，一般用钢
3、、青铜或铝合金经切削加工制成。2.制造熔模 熔模相当于砂型铸造中的模样，常用蜡基模料（50%石蜡加50%硬脂酸组成）或树脂基（松香）模料制成，造型后，可在热水中或蒸汽中熔化，故称熔模。3.制造型壳 4.脱蜡和造型 5.焙烧和浇注,熔模铸造示意图,熔模铸造时常用的浇注方法,1）热型重力浇注方法有以下几种。这是用得最广泛的一种浇注形式，即型壳从焙烧炉中取出后，在高温下进行由浇注。此时金属在型壳中冷却较慢，能在流动性较高的情况下充填铸型，故铸件能很好复制型腔的形状，提高了铸件的精度。但铸件在热型中的缓慢冷却会使晶粒粗大，这就降低了铸件的机械性能。在浇注碳钢铸件时，冷却较慢的铸件表面还易氧化和脱碳，从
4、而降低了铸件的表面硬度、光洁度和尺寸精度。,2）真空吸气浇注 将型壳如图所示放在真空浇注箱中，通过型壳中的微小孔隙吸走型腔中的气体，使液态金属能更好地充填型腔，复制型腔的形状，提高铸件精度，防止气孔、浇不足的缺陷。该法已在国外应用。,真空吸气浇注装置示意图,3）压力下结晶 将型壳放在压力罐内进行浇注，结束后，立即封闭压力罐，向罐内通入高压空气或惰性气体，使铸件在压力下凝固，以增大铸件的致密度。在国外最大压力已达150atm。4）定向结晶（定向凝固）一些熔模铸件如涡轮机叶片、磁钢等，如果它们的结晶组织是按一定方向排列的柱状晶，它们的工作性能便可提高很多，所以熔模铸造定向结晶技术正迅速地得到发展。
5、,By utilizing Flow 3D casting process modeling software,Amcan Castings was able to design tooling for an impeller for an automobile transmission on the computer screen,savings thousands in tooling rework costs.,二 熔模铸造的特点及应用,熔模铸造具有以下特点：1、熔模铸造没有分型面，型壳内表面光洁、耐火度高，可以生产尺寸精度高和表面质量好的铸件。2、能铸出各种合金铸件，尤其适合于铸造高熔
6、点难切削加工和用别的加工方法难以成型的合金。3、可生产形状复杂的薄壁铸件，最小壁厚0。3mm最小铸出孔直径0。5mm。4、生产批量不受限制，可实现机械化流水作业。缺点：工艺过程复杂，工序多，生产周期长，生产成本高。熔模铸造件的质量一般限制在25Kg以内。熔模铸造主要用于生产形状复杂、熔点高、难以切削加工的小型零件。如：汽轮机叶片、成型刀具、汽车、拖拉机、机床上的小型零件。,涡轮发动机的叶片,第二节 金属型铸造,金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次）。一、金属型构造,二、金属型铸造工艺,1、喷刷涂料 作用
7、：减缓冷却速度；防止高温金属对型壁的撞击；利用涂料有一定的蓄气、排气能力，防止气孔。2、金属型预热 减缓激冷作用 3、浇注 金属型的浇注温度，一般比砂型铸造时高。可根据合金种类、如化学成分、铸件大小和壁厚，通过试验确定。由于金属型的激冷和不透气，浇注速度应做到先慢，后快，再慢。在浇注过程中应尽量保证液流平稳。4、铸件的出型和抽芯时间 如果金属型芯在铸件中停留的时间愈长，由于铸件收缩产生的抱紧型芯的力就愈大，因此需要的抽芯力也愈大。金属型芯在镜件中最适宜的停留时间，是当铸件冷却到塑性变形温度范围，并有足够的强度时，这时是抽芯最好的时机。铸件在金属型中停留的时间过长，型壁温度升高，需要更多的冷却时
8、间，也会降低金属型的生产率。最合适的拔芯与铸件出型时间，一般用试验方法确定。,三、金属型铸造特点及应用,金属到铸造与砂型铸造比较：在技术上与经济上有许多优点。（1）金属型生产的铸件，其机械性能比砂型铸件高。同样合金，其抗拉强度平均可提高约25，屈服强度平均提高约20，其抗蚀性能和硬度亦显著提高；（2）铸件的精度和表面粗糙度比砂型铸件高，IT1216，Ra256.3m，而且质量和尺寸稳定;（3）铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，一般可节约1530；（4）不用砂或者少用砂，一般可节约造型材料80100；此外，金属型铸造的生产效率高；使铸件产生缺陷的原因减少；工序简单，易实现机械化和自动化。金属
9、型铸造虽有很多优点，但也有不足之处。如：,(1)金属型制造成本高；(2)金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件洗不足、开裂或铸铁件白日等缺陷;(3)金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。金属型铸造目前所能生产的铸件，在重量和形状方面还有一定的限制，如对黑色金属只能是形状简单的铸件；铸件的重量不可太大；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。因此，在决定采用金属型铸造时，必须综合考虑下列各因素：铸件形状和重量大小必须合适；要有足够的批量；完成生产任务的期限许可。,J316金属型铸造机,水泥机械各种
10、规格回转窑、托轮轴瓦、蜗轮、二立方挖掘机系列铜套、轴瓦、巴氏合金大轴瓦,二立方挖掘机系列铜套、轴瓦,水泥机械各种规格回转窑、托轮轴瓦、蜗轮,巴氏合金大轴瓦,第三节 压力铸造,压力铸造（简称压铸）的实质是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。高压和高速充填压铸型是压铸的两大特点。它常用的压射比压是从几千至几万kPa，甚至高达2105kPa。充填速度约在1050ms，有些时候甚至可达100ms以上。充填时间很短，一般在0.0010.2s范围内。一、压力铸造的工艺过程,卧式压铸机的工作过程,二、压铸工艺,在压铸生产中，压铸机、压铸合金和压铸
11、型是三大要素。压铸工艺则是将三大要素作有权的组合并加以运用的过程。使各种工艺参数满足压铸生产的需要。1、压力和速度的选择 压射比压的选择，应根据不同合金和铸件结构特性确定。对充填速度的选择，一般对于厚壁或内部质量要求较高的铸件，应选择较低的充填速度和高的增压压力；对于薄壁或表面质量要求高的铸件以及复杂的铸件，应选择较高的比历和高的充填速度。2、浇注温度 浇注温度是指从压定进入型腔时液态金属的平均温度，由于对压室内的液态金属温度测量不方便，一般用保温炉内的温度表示。浇注温度过高，收缩大，使铸件容易产生裂纹、晶粒粒大、还能造成粘型；浇注源度过低，易产生冷隔、表面花纹和浇不足等缺陷。因此浇注温度应与
12、压力、压铸型温度及充填速度同时考虑。,3、压铸型的温度 压铸型在使用前要预热到一定温度，一般多用煤气、喷灯、电器或感应加热。在连续生产中，压铸型温度往往升高，尤其是压铸高熔点合金，升高很快。温度过高除使液态金属产生粘型外，铸件冷却缓慢，使晶粒粗大。因此在压铸型温度过高时，应采期冷却措施。通常用压缩空气、水或化学介质进行冷却。4、充填、持压和开型时间 1）充填时间 自液态金属开始进入型腔起到充满型腔止，所需的时间称为充填时间。充填时间长短取决于铸件的体积的大小和复杂程度。对大而简单的铸件，充填时间要相对长些，对复杂和薄壁铸件充填时间要短些。充填时间与内浇口的截面积大小或内浇口的宽度和厚度有密切关
13、系，必须正确确定。,2）持压和开型时间 从液态金属充填型腔到内浇口完全凝固时，继续在压射冲头作用下的持续时间，称为持压时间。持压时间的长短取决于铸件的材质和壁厚。持压后应开型取出铸件。从压射终了到压铸打开的时间，称为开型时间，开型时间应控制准确。开型时间过短，由于合金强度尚低，可能在铸件顶出和自压铸型落下时引起变形；但开型时间太长，则铸件温度过低，收缩大，对抽芯和顶出铸件的阻力亦大。一般开型时间按铸件壁厚1毫米需3秒钟计算，然后经试任调整。5、压铸用涂料 压铸过程中，为了避免铸件与压铸型焊合，减少铸件顶出的摩擦阻力和避免压铸型过分受热而采用涂料。,6、铸件清理 铸件的清理是很繁重的工作，其工作
14、量往往是压铸工作量的1015倍。因此随压铸机生产率的提高，产量的增加，铸件清理工作实现机械化和自动化是非常重要的。1）切除浇口及飞边 切除浇口和飞边所用的设备主要是冲床，液压机和摩擦压力机，在大量生产件下，可根据铸件结构和形状设计专用模具，在冲床上一次完成清理任务。2）表面清理及抛光 表面清理多采用普通多角滚筒和震动埋入式清理装置。对批量不大的简单小件，可用多角清理滚筒，对表面要求高的装饰品，可用布制或皮革的抛光轮抛光。对大量生产的铸件可采用螺壳式震动清理机。清理后的铸件按照使用要求，还可进行表面处理和浸渍，以增加光泽，防止腐蚀，提高气密性。,三、压力铸造特点和适应范围,优点：1.产品质量好
15、铸件尺寸精度高，IT1113，Ra6.31.6m；强度和硬度较高(压力下结晶)，强度一般比砂型铸造提高2530，但延伸率降低约70；尺寸稳定，互换性好；可压铸薄壁复杂的铸件。例如，当前锌合金压铸件最小壁厚可达0.3mm；铝合金铸件可达0.5mm；最小铸出孔径为0.7mm；最小螺距为0.75mm。2.生产效率高 机器生产率高，例如国产J3型卧式冷空压铸机平均八小时可压铸600700次，小型热室压铸机平均每八小时可压铸30007000次；压铸型寿命长，一付压铸型，压铸钟合金，寿命可达几十万次，甚至上百万次；易实现机械化和自动化。,3.经济效果优良 由于压铸件尺寸精确，表面光洁等优点。一般不再进行机
16、械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金属利用率，又减少了大量的加工设备和工时；铸件价格便易；可以采用组合压铸以其他金属或非金属材料。既节省装配工时又节省金属。压铸虽然有许多优点，但也有一些缺点，尚待解决。如：1.压铸时由于液态金属充填型腔速度高，流态不稳定，故采用一般压铸法，铸件易产生气孔，不能进行热处理；2.对内凹复杂的铸件，压铸较为困难；3.高熔点合金（如铜，黑色金属），压铸型寿命较低；4.不宜小批量生产，其主要原因是压铸型制造成本高，压铸机生产效率高，小批量生产不经济,铍铜合金压力铸造模具,铍铜合金压力铸造模具,各种压铸零件,各种压铸零件,各种压铸零件,各种压铸零件,J1180型
17、卧式冷室压铸机,第四节 低压铸造,低压铸造是使液体金属在压力（2070kPa）作用下充填型腔，并在压力下结晶，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。一、基本原理 其工艺过程（见图1）是：在密封的坩埚（或密封罐）中，通入干燥的压缩空气，金属液2在气体压力的作用下，沿升液管4上升，通过浇口5平稳地进入型腔8，并保持坩埚内液面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为止。然后解除液面上的气体压力，使开液管中未凝固的金属液流坩埚，再由气缸12开型并推出铸件。,低压铸造的工艺示意图1一保温炉2一液体金属3一坩埚4一升液管5一浇口6一密封盖7一下型8一型腔9一上型10一顶杆11一项杆板12一
18、气缸13一石棉密封垫,二、低压铸造的特点和应用,低压铸造独特的优点表现在以下几个方面：1 液体金属充型比较平稳。可适应于各种铸型。2 铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利；3 铸件组织致密，机械性能高；4 提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90。此外，劳动条件好；设备简单，易实现机械化和自动化，也是低压铸造的突出优点。特别适合于铝、镁合金的铸造。,特殊低压铸造工艺差压铸造,差压铸造又称反压铸造、压差铸造。它是在低压铸造的基础上，铸型外罩个密封罩，同时向坩埚和罩内通入压缩空气，但坩埚内的压力略高，使
19、坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充填铸型，并在压力下结晶。它是低压铸造与压力下结晶两种铸造方法的结合。,1 基本原理与工艺过程 形成金属液充型时的压力差面P有两种方式：一种是增压法，即增加下压力筒压力，使P2P；形成P 进行充型；另一种是减压法，即减少上压力筒压力，使P1P2而形成P。（1）增压法：压力为P0的干燥压缩空气经e阀、a阀和b阀分别同时进入互通的上、下压力筒（图2 a），当达到所需的工作压力冲P1时，上下压力筒内压力平衡，坩埚内金属液处于静止状态。关团互通阀d，使上下压力筒相互隔绝。关闭a阀，使压缩空气继续经b阀进入下压力筒，下压力筒内压力由P1增至P2（图2 b），上下压力
20、筒间产生一个压力差PP2一P1，使坩埚树锅内金属液通过升液管，经浇道进入铸型中。充型结束后，保压一段时间，使铸件在高压下凝固。凝固完毕后，打开互通阀，上下压力筒同时放气。升液管中金属液靠自重流回流。因而差压铸造具有比低压铸造更理想的结晶、凝固条件。,差压铸造基本原理与工艺过程,（2）减压法 使上、下压力筒中同时达到工作压力P1的工序与增压法同，而后关闭a、b、d阀，使上压力筒中压力逐渐减为P2（图2 c），上下压力筒间产生压力差PP1P2，坩埚内金属液通过升液管充型。充型结束后关闭C阀。减压充型可避免上任简内铸型由于金属液充填升温，产生蒸汽和气体膨胀而影响人的变化。减压法充型时可按浇注工艺控制
21、放气速度。,铸造工艺特点,因差压铸造金属液是在一定压力下充型，故带来一系列有利于获得优质铸件的因素。1）可获得最佳的充型速度；2）可获得最优质的充型金属液，可避免外来夹杂物进入型内。3）可获得致密的铸件；4）同获得无针孔、少针孔的铸件；5）铸件尺寸精度与表面质量改善，不会引起铸型的变形或使铸件表面机械粘砂；6)可提高铸件力学性能，与低压铸造相比，差压铸造的铸件材料的抗拉强度可提高1050，伸长率可提高2550；7)能用气体作为合金元素，高压下能提高气体溶解度，故可往一些合金（如钢）中溶入N2，提高合金强度和耐磨性能。,应用范围,差压铸适除了可用砂型外，也可用金属型。单件、小批量生产时可用砂型，生产批量大时，可用金属型。铸件重量可从小于1kg至100kg以上。目前国内最大铸造直径540mm、高度890mm、壁厚810mm的大型复杂薄壁整体舱铸件。可铸造的合金有铝合金、锌合金、镁合金、铜合金，还有铸钢。生产的铸件有电机壳、阀门、叶轮、气缸、轮毂、坦克导轮、船体等。在压力铸造机上生产受投影面积或壁厚限制的铸件均可用差压铸造法生产。差压铸造技术还可应用到注塑机上生产泡沫塑料结构件，通过发泡剂的加入量和压力控制生产出不同厚度的表面致密层。,济南轻骑产品,
