2-1.3特种铸造及铸造新技术解析
3 特种铸造
表2-9 浇注过程各阶段参数的变化
加压过程的各个阶段
参 数 O－A 升液阶段 A－B 充型阶段 B－C 增压阶段 C－D 保压阶段 D－E 卸压阶段
时间τ /s 压力p/MPa
速度v /MPa/s
τ
1
τ
2
τ
3
τ
4
τ 0
5
p1=H1ρ μ
p2=H2ρ μ
p3（根据工艺）
p4（根据工艺）
－
v1
p1
表2-10 低压铸造应用范围举例
应用的合金 应用的铸型 应用的产品 铝合金、铜合金、铸铁、球铁、铸钢 砂型、金属型、壳型、石膏型、石墨型 汽车、拖拉机、船舶、摩托车、汽油机、机车车辆、医疗机械、仪表等
应用的零件 举例
铝合金铸件：消毒缸、曲轴箱壳、气缸盖、活塞、飞轮、轮毂、座架、气缸体、叶轮等 铜合金铸件：螺旋浆、轴瓦、铜套、铜泵体等 铸铁件：柴油机缸套、球铁曲轴等 铸钢件：曲拐
2、工艺措施
表面喷刷涂料。 预热。预热温度200-350C。 及时开型。
3.特点
（1）优点： 可“一型多铸”，便于实现机械化和自动化生产， 可大大提高生产率； 铸件精度(IT16~12，CT6)和表面质量 (Ra12.5~6.3mm),比砂型铸造显著提高； 冷却速度快，铸件晶粒较细，力学性能提高。 劳动条件显著改善。 （2）缺点： 成本高，周期长； 易出现浇不足、冷隔、裂纹等缺陷； 铸件的形状、尺寸有一定的限制。尺寸限制在 300mm，重量8kg以下。
2 特点
（1）优点 1. 补缩条件好，铸件组织致密，力学性能好； 2. 可省去型芯浇注冒口。 （2）缺点 1. 对铸件形状有特殊要求； 2. 易形成密度偏析； 3. 铸件内孔表面较粗糙，聚有熔渣，其尺寸不易 正确控制； 4. 不适于小批量。
特种铸造技术介绍PPT
（1）适用于生产形状复杂、精度要求高或难以切削加工成形的各种金属材料（尤其是碳钢及合金 钢）小型零件。如汽轮机、涡轮机的叶片或叶轮，汽车、拖拉机或机床用的各种小件。
2.压力铸造
█ 定义：是指将液态或半液态合金浇入压铸机的压室中，使之在高压和高速 下充填型腔，并在高压下成形结晶而获得铸件的一种铸造方法。常用压射压力 为5－70MPa，压射速度0.5－5m/s，充填时间很短，约0.01－02s。
6、适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。
3.低压铸造
█ 定义：是指液态金属在低的气体压力作用下从坩埚中自下而上地充填型腔 并凝固而获得铸件的一种铸造方法。常用压力为0.02~0.06MPa，介于重力和 压力铸造之间。
➢ 工艺过程：
3.低压铸造
3.低压铸造
特点和应用：
1、液态金属自下而上平稳的充填型腔， 型腔中的液流的方向与气体排出的方向一 致，避免了液态金属对型壁、型芯的冲刷 以及气体和氧化物，从而防止了铸件产生 气孔和非金属夹杂物；
3.应用范围
离心铸造是生产管套类铸件的主要方法，广泛应用于生产铸铁水管、缸套、轴套等。
各种铸造方法与砂型铸造加工精度对比：
结束
1.熔模铸造
◆◆ 熔模精密铸造：是指利用易熔材料制成模样，并在模样表面粘结一定厚度的耐火材料，然
后将模样熔化而使金属液充满型腔的一种铸造方法。（也称失蜡铸造）
熔 模 铸 造 工 艺 过 程
1.熔模铸造（1）熔模铸源自的工艺过程① 制作压型 压型根据铸件图制作，压型是压制蜡模的中间铸型。对高精度或大批量生产的铸件，常用机 械加工制成的钢或铝合金压型；对精度要求不高或生产批量不大的铸件常用低熔点合金（锡、铅、 铋）直接浇注的压型；对单件小批量的铸件可用石膏或塑料制作的压型。 ② 制作蜡模 将低熔点熔融态蜡料（常用50%的石蜡+50%的硬脂酸）压入压型中，冷凝后取出，得到单个蜡 模。将若干拉模粘到预制的蜡质浇口棒上，成为蜡模组。 ③ 制作壳型 将蜡模组浸入石英粉与水玻璃配成的浆料中，取出后在其表面撒上一层细石英砂，再浸入氯 化铵的溶液中硬化。如此由细到粗反复涂挂4-5次，指导表面结成5-10mm厚的硬壳后，放入8590℃的热水中，熔去蜡模而得到型腔与蜡模组一致的壳型。
第四节特种铸造介绍
消失模铸造应用： 特别适合于形状复杂铸件的生产，适用范 围广，不但适合于生产各类合金 （包括灰铸铁、球墨铸
铁以及除低碳钢以外的铸钢，还包括铝、镁、铜合
金），而且不受铸件结构、尺寸、重量和批量限制。
三、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、复合分型式。 4）合箱、开箱方式：自动或半自动的连杆机构。
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。
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： 主要用于有色合金铸件的大批量生产。 如：铝活塞、气缸盖、油泵壳体、铜瓦等。
（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。
特种铸造2第二章_熔模铸造
2.2.4.4 熔模的脱模
分型剂的使用：压蜡前在压型内表面涂 敷一层，利于取出熔模。 要求越薄越好
蜡基：一般采用机油、松节油、硅油 树脂基：麻油与酒精混合物或者硅油 压缩空气起模
2.2.5 熔模的组装
1) 焊接法——应用最广泛 电烙铁
2） 粘接法——卯榫结构 3） 机械组装法——大批量、小铸件、高效率
熔化方法 水浴加热
旋转桨叶搅拌法
活塞搅拌法: 带孔活塞往复运动
2. 松香基模料的配制
A 熔化设备：不锈钢电热锅（熔点高） B 注意：加料次序 聚合物、蜡料、松香
3. 模料配制工艺要点：
模料配制过程中应该注意的三点：
A 严格控制温度的升限和在高温下停留的时间。避免模料的 烧损和变质。（防止局部过热） B 合理安排各组元的加热顺序 原则：溶剂优先，互溶在前。
硬度提高，强度下降，凝固温度区间变窄
• 表2-2 石蜡—硬脂酸（1：1）模料的主要性能
2.2.2.2 树脂基模料
• 松香：软化点70～90℃ • 用途 • 常与蜡料、聚合物等混合蜡基模料
• 蜡基模料 • 优点：易于配制（熔点较低），复用性好。 • 不足：软化点过低，收缩率略大，硬脂酸价格过高。
• HB 5352.4-2004 熔模铸造型壳性能试验方法 第4部分：透气性的测定
型壳的制造工艺——涂挂法
熔模铸造型壳： 多层型壳：涂挂法制壳—（浸涂）最常用
喷涂法
刷涂法
对型壳的性能要求：
1 . 型壳的高温强度和高温软化点
型壳的软化点是指型壳强度随温度升高而开始下降 的温度。不同型壳软化点不同。软化点高，高温强度下 降速度小，有利于提高铸件的尺寸精度。
2.3 型壳的制造
特种铸造总结-精简版
特种铸造的内涵、性能要求 1. 熔模铸造
定义 熔模铸造工艺、工序及其描述 制壳用材料的分类和组成
脱蜡De-wax常用加热方法及其适用范围、特点 熔模铸造工艺的优点
2. 金属型铸造
金属型铸造不砂型铸造相比，在性能上有什么区别？在铸件充型 凝固过程中有何表现？
对应金属型铸型无退让性和无透气性，应采取何种措施？ 金属型的涂料的作用、性能要求和主要组成 提高金属型寿命的途径有哪些？
液体金属在填充铸型的过程中，需挤走型腔中原有的气体和由于涂 料、砂芯和铸型表面受热作用而析出的气体，由于金属型材料本身没有 透气性，很易被挤赶入铸型内凹入的死角或两股金属流的汇合处，形成 气阻，使液体金属不能充满，造成铸件浇不足和冷隔等缺陷。另一种可 能是由于这些部位排不走的气体受热膨胀，形成很大的反压力，把金属 液反推出去，严重时甚至会引起金属液返流、自浇口涌出等事故。
No.4 De-wax/Burnout/Pre-heat
脱蜡De-wax
常用加热方法：热水法和高压蒸汽法。
热水法：95℃未沸腾 适用于蜡基模料熔模 缺点：砂粒易落入型壳内引起铸件夹砂 溶化不均匀引起型壳开裂 粘接剂吸水回溶引起型壳破 热水中模料易皂化
高压蒸汽法：350~600kPa, 150 ℃, 10~15min 适用于松香基和蜡基模料熔模
手工砂型 机器砂型
公差等级(CT) GB6414-86
11～13 8～10
金属型
低压 熔模
6～9
6～9 5～7
特种铸造不是一个严格的定义，它是指与砂型铸造 不同的其它铸造方法，如熔模铸造、陶瓷型铸造、金属 型铸造、低压铸造、差压铸造、压力铸造、挤压铸造、 离心铸造、连续铸造、真空铸造、消失模铸造、半固态 铸造等。它们之中还可再分为若干种铸造方法。特种铸 造方法已得到日益广泛的应用，其中一些方法属于近净 形成形的先进工艺，近年来发展的速度极快。 同时，随着科学技术的发展，新的特种铸造方法还 在不断产生。如20世纪末出现的快速铸造，它是快速成 型技术和铸造结合的产物。而快速成型技术则是计算机 技术、CAD、CAE、高能束技术、微滴技术和材料科学 等多领域高科技技术的集成。快速铸造使铸件能够被快 速生产出来，满足科研生产的需要。今后，新的特种铸 造方法仍将随着技术的发展不断涌现出来。
五种特种铸造的原理及应用
五种特种铸造的原理及应用1. 水玻璃砂铸造1.1 原理水玻璃砂铸造是一种常用的特种铸造方法。
它的原理是通过将水玻璃与砂和固化剂混合，形成一种可固化的砂质材料，然后将该材料填充到铸型中，进行铸造。
随着水玻璃的固化，形成的砂质材料能够保持铸型的形状和稳定性。
1.2 应用水玻璃砂铸造主要应用于制造大型、复杂形状的铸件，如汽车发动机缸体、机床主体等。
其优势在于能够实现较高的铸件质量和较低的成本。
2. 脱蜡精密铸造2.1 原理脱蜡精密铸造是一种常用的特种铸造方法，适用于制造高精度、复杂结构的铸件。
它的原理是先在模具中制作出带有骨架的蜡模，然后通过加热将蜡模融化并排出，最后再在蜡模空腔中注入熔融金属，形成铸件。
2.2 应用脱蜡精密铸造广泛应用于航空航天、医疗和精密仪器等领域的铸件制造。
由于其能够实现高精度和复杂结构的制造需求，因此被视为一种高级铸造工艺。
3. 水玻璃硅溶胶砂铸造3.1 原理水玻璃硅溶胶砂铸造是一种基于硅溶胶的铸造方法。
它的原理是将水玻璃硅溶胶与砂、固化剂等混合，形成一种可固化的砂质材料，并填充到铸型中进行铸造。
随着水玻璃硅溶胶的固化，形成的砂质材料具有较高的强度和耐温性。
3.2 应用水玻璃硅溶胶砂铸造主要应用于制造高温工况下的铸件，如燃气轮机叶片、航空发动机部件等。
由于其耐高温性能较好，因此被广泛应用于航空航天和能源领域。
4. 压力铸造4.1 原理压力铸造是一种通过将熔融金属注入金属型腔，并施加一定的压力，在一定时间内冷却和凝固的铸造方法。
它的原理是通过压力将熔融金属填充到铸型中，然后通过迅速冷却和凝固来形成铸件。
4.2 应用压力铸造广泛应用于制造轻质合金件，如汽车发动机缸盖、铝合金车轮等。
其优势在于能够实现高产量、高精度和较低的材料浪费。
5. 渗铜铸造5.1 原理渗铜铸造是一种特殊的铸造方法，它的原理是将铜水通过压力注入到铸型中的铜粉或其他带孔材料中，然后通过温度升高和铜的熔化使其浸润和填充到铸型中。
电子课件——机械制造工艺基础(第七版) 1第一章 铸造
1 §1—1 概述 2 §1—2 砂型铸造 3 §1—3 特种铸造及铸造新技术
第一章 铸造
§1—1 铸造基础
一、 铸造及其分类
将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型 腔中，凝固后获得具有一定形状、尺寸 和性能的毛坯或零件
砂型铸造
铸 造
特种铸造
熔模铸造 金属型铸造 压力铸造 离心铸造
§第1一—章1 铸铸造造基础
整模两箱造型
§第1—一2章 砂型铸铸造造
模样分成两 部分，分别 制造上型和 下型，型腔 则位于上型 和下型之间
分模两箱造型
§第1—一2章 砂型铸铸造造
2）脱箱造型 在可脱砂箱内造型，合型后浇注前脱去砂箱
§第1—一2章 砂型铸铸造造
3）挖沙造型 下型分型面挖成不平分型面（曲面、非平面）
§第1—一2章 砂型铸铸造造
气动微振压实造型机紧砂
§第1—一2章 砂型铸铸造造
3．造芯
制造型芯的过程称为造芯
手工造芯 机器造芯
芯盒造芯
§第1—一2章 砂型铸铸造造
4．合型
又称合箱，是将铸型的各个组元 组合成一个完整铸型的操作过程
5．熔炼
熔炼是使金属由固态转变为熔融状态的过程
§第1—一2章 砂型铸铸造造
6．浇注
（1）浇注工具
4．铸造圆角
相邻两表面的过渡圆角
§第1—一2章 砂型铸铸造造
5．芯头
在模样上：芯头是模样的凸出部分 在型芯上：芯头是型芯的外伸部分
§第1—一2章 砂型铸铸造造
6．浇注系统
（1）外浇口 （2）直浇道 （3）横浇道 （4）内浇道
7．冒口
§第1—一2章 砂型铸铸造造
三、砂型铸造的工艺过程
1．混砂
特种铸造方法总结
特种铸造方法总结特种铸造方法是指在常规铸造工艺无法实现特殊铸件的生产要求时，采用各种高技术、高要求、特殊工艺和设备、材料，以及特殊措施，使铸件达到特殊要求的一种铸造方法。
目前，特种铸造方法已经广泛应用于各个领域，包括航空、航天、船舶、能源、化工、电子、交通、军事等许多行业。
本文将对目前常用的特种铸造方法进行总结。
一、精密铸造法精密铸造法是指精密铸造到准确尺寸和表面光洁度达到精密要求的铸造方法。
其特点是制造精度高、表面质量好、形状复杂、壁薄缺陷少。
常见的精密铸造法包括失重铸造、低压铸造、高压铸造、注射成型等。
其中，失重铸造通常用于生产小型、精密铸件，利用金属液的表面张力和重力相互平衡，保证铸件表面光洁度和准确度；低压铸造是在金属液受到压力的情况下进行的铸造方法，提高铸件的密实性和机械性能；高压铸造是增压铸造的改进版，在浇注过程中增加金属液的压力，从而获得更高的密实性和机械性能；注射成型是将金属液通过高压喷嘴喷射到模腔中，然后在模具中成型，适用于生产具有复杂形状的小型铸件。
二、定向凝固法定向凝固法是指在铸造过程中通过对结晶方向和晶粒排列方向的控制，使铸件具有均匀细小的晶粒和方向性，提高铸件的机械性能、抗疲劳性和耐热性能。
常见的定向凝固法包括单晶法、等温织构法和渐进凝固法。
其中，单晶法是将金属液在超过其熔点的温度下缓慢冷却，使晶粒在直线方向上从上到下生长，最终生长为单晶体。
等温织构法是在固态结构形成的同时，在特定的相角度内控制晶粒生长方向，形成纤维状或晶粒状的组织结构，提高材料的拉伸强度和疲劳寿命。
而渐进凝固法是通过让晶粒从一个晶粒到另一个晶粒逐渐转化，形成多晶组织结构，提高铸件的强度、韧性和耐热性能。
三、真空铸造法真空铸造法是在高真空条件下进行的铸造方法，可以消除气体对金属液的影响，从而得到高质量的铸件。
真空铸造法主要包括真空剥离铸造法、真空气压铸造法、真空压力浇注备料法等。
其中，真空剥离铸造法是在真空下加热金属材料，获得高度纯净的金属液，然后进行浇注，以确保铸件的高质量；真空气压铸造法则利用气体压力将金属液注入模腔中，使铸件获得更高的密实性和机械强度。
特种铸造简介
特种铸造特种铸造：铸型用砂较少或不用砂、采用特殊工艺装备进行铸造的方法，如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造和实型铸造等。
特点：特种铸造具有铸件精度和表面质量高、铸件内在性能好、原材料消耗低、工作环境好等优点。
但铸件的结构、形状、尺寸、重量、材料种类往往受到一定限制。
一、熔模铸造（失蜡铸造）（一）熔模铸造的工艺过程1．制造蜡模蜡模材料常用50%石蜡和50%硬脂酸配制而成。
如图1-34a 所示。
为提高生产率，常把数个蜡模熔焊在蜡棒上，成为蜡模组，如图1-34b 所示。
2．制造型壳在蜡模组表面浸挂一层以水玻璃和石英粉配制的涂料，然后在上面撒一层较细的硅砂，并放入固化剂（如氯化铵水溶液等）中硬化。
使蜡模组外面形成由多层耐火材料组成的坚硬型壳（一般为4~10层），型壳的总厚度为5~7mm，如图1-34c所示。
3．熔化蜡模（脱蜡）通常将带有蜡模组的型壳放在80~90℃的热水中，使蜡料熔化后从浇注系统中流出。
4．型壳的焙烧把脱蜡后的型壳放入加热炉中，加热到800~950℃，保温0.5~2h，烧去型壳内的残蜡和水分，并使型壳强度进一步提高。
5．浇注将型壳从焙烧炉中取出后，周围堆放干砂，加固型壳，然后趁热（600~700℃）浇入合金液，并凝固冷却。
6．脱壳和清理用人工或机械方法去掉型壳、切除浇冒口，清理后即得铸件。
（二）熔摸铸造铸件的结构工艺性熔摸铸造铸件的结构，除应满足一般铸造工艺的要求外，还具有其特殊性：1．铸孔不能太小和太深否则涂料和砂粒很难进入腊模的空洞内，只有采用陶瓷芯或石英玻璃管芯，工艺复杂，清理困难。
一般铸孔应大于2mm.。
2．铸件壁厚不可太薄一般为2~8mm。
3．铸件的壁厚应尽量均匀熔摸铸造工艺一般不用冷铁，少用冒口，多用直浇口直接补缩，故不能有分散的热节。
（三）熔模铸造的特点和应用熔模铸造的特点是：（1）铸件精度高、表面质量好，是少、无切削加工工艺的重要方法之一，其尺寸精度可达IT11~IT14，表面粗糙度为Ra12.5~1.6μm。
机械制造基础 第1章-03特种铸造
离心铸造主要用于大批生产铸铁管、气缸套、铜套、双金属 轴承、无缝钢来自毛坯、造纸机滚筒、细薄成形铸件等。
§1-3 特种铸造 五、熔模铸造
1.熔模铸造的工艺过程 将液态金属浇入由蜡模熔失后形成的中空型壳中，从而获得精密 铸件的方法，称为熔模铸造或失蜡铸造。
§1-3 特种铸造 二、压力铸造
将液态金属高速压人铸型，使其在压力下结晶而获得铸件的方法 1. 压力铸造工艺过程
压型必须用合金工具钢来制造，并要进行严格的热处理。压型工 作时应保持120～280度的工作温度，并定期喷刷涂料。
§1-3 特种铸造 2.压力铸造的特点及应用范围
(1)生产率高，生产过程易于机械化和自动化。
低熔点合金铸件。
三、挤压铸造
挤压铸造也称“液态模锻”，是对进入 挤压模内的液态金属施加较高的机械压 力，使其凝固成为铸件的铸造方法。
1. 挤压铸造的工艺过程
挤压铸造
挤压铸造与压力铸造的主要区别是:
挤压铸造 压力铸造
充型速度(m/s ) 凝固过程
0.1～0.4 15～100
压力下结晶并产生 塑性变形
② 原材料价贵，铸件成本高。
主要用来生产形状复杂、精度要求较高或难以切削加工的小型 合金铸件。在航空、船舶、汽车、机床、仪表、刀具和兵器等行 业得到了广泛应用。
§1-3 特种铸造 六、消失模铸造
用泡沫塑料模样造 型后，不取出模样、 直接浇注，使模样气 化消失而形成铸件的 方法，称为消失模铸 造。
1. 负压消失模铸 造工艺过程
机械制造技术基础
第1章 铸造工艺
华中科技大学机械学院
机械制造技术基础
第1章 铸造工艺
特种铸造技术概述
80科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N工 业 技 术1 传统铸造技术的优缺点铸造是使液态金属成型的一种工业技术,在我国传统铸造业中,最常用的铸造技术是砂型铸造。
砂型铸造是将铸件在砂中生成,砂型铸造可以生产出钢、铁等绝大多数常见金属铸件。
砂型铸造有价格低廉,材料容易获得,制造铸件模型的方法简单便捷等优点,而且无论生产单件铸件还是成批大量的生产,都要很好的适应。
自从铸造业兴起以来,砂型铸造一直是铸造生产中的基本的传统工艺。
但是每个砂型磨具只能浇注一次,铸件成型后模具随即损坏报废,所以生产效率比较低,需要不断的重新制作模具,又因为砂的质地很软而且孔多,所欲成型的铸件精度比较低,而且表面光洁度比较差,粗糙。
而且对于航天、航空以及高端汽车工业的精密铸件难以加工。
所以为了提高铸件质量、降低加工成本,变中国制造为中国创造,迎合航空、航天以及高端汽车工业对于铸件的高端需求,铸造业需要新兴的铸造工艺,所以特种铸造的新兴铸造技术应运而生。
2 现代工业对铸造业的新需求现代工业对于铸件的精密度要求越来越高,铸造业要应对的不仅仅是简单传统的铸件加工,而是要求铸件无论是尺寸上还是表面光洁度上都更加贴合成品零件,便以减少加工工序。
对铸件的品质要求在不断的提高,要求铸件力学性能高。
传统的砂型铸造大量使用砂,工人工作条件和环境较差,影响了工人的身体健康,产生了一系列的职业健康病,不符合以人为本的劳动准则。
大机械化与自动化工业时代的到来也要求铸造业尽可能的使复杂的生产工艺简化,以便最大程度的提高生产效率,充分的利用的生产资料已经生产资源,减少能源的消耗,达到资源的优化配置,从而降低生产成本提高经济效益。
为了满足现代工业对于铸造业的需求,铸造工业在不断地更新技术工艺,根据不同材料的特性,人们创新出各种不同的铸造技术,即为特种铸造。
3 特种铸造方法特种铸造是特殊的铸造技术,是相对传统的砂型铸造而言的。
铸造工艺----特种铸造
4、浇注
离心铸造时，浇注工艺有其本身的特点，首先由于铸件 的内表面是自由表面，而铸件厚度的控制全由所浇注液体金 属的数量决定，故离心铸造浇注时，对所浇注金属的定量要 求较高。此外由于浇注是在铸型旋转情况下进行的为了尽可 能地消除金属飞溅的现象，要很好控制金属进入铸型时的方 向。 液体金属的定量有重量法、容积法和定自由表面高度 （液体金属厚度）法等。容积法用一定体积的浇包控制所浇 注液体金属的数量，此法较简便，但受金属的温度，熔渣等 影响，定量不太准确，在生产中用的较多。 为尽可能地消 除浇注时金属的飞溅现象，要控制好液体金属进入铸型时的 流动方向。
缺点 1）铸件易产生比重偏析，因此不适合于合金易产生 比重偏析的铸件(如铅青铜)，尤其不适合于铸造杂质 比重大于金属液的合金，但近年来，也有利用离心铸 造的这个特点来生产梯度复合材料的情况； 2）铸件内孔直径不准确，内孔表面比较粗糙，质量 较差，加工余量大； 3）用于生产异形铸件时有一定的局限性。
•3）模型组合成簇：
是将自行加工好（或外购）的泡塑模型与浇冒口模型组 合粘结在一起，形成模型簇，这种组合有时在涂料前进行， 有时在涂层制备后埋箱造型时进行。是消失模（实型）铸 造不可缺少的一道工序。
• 4）模型涂层：
实型铸造泡塑模型表面必需涂一层一定厚度的涂料， 形成铸型内壳。其涂层的作用是为了提高EPS模型的强度和 刚度，提高模型表面抗型砂冲刷能力，防止加砂过程中模 型表面破损及振动造型及负压定型时模型的变形，确保铸 件的尺寸精度。 外购的消失模铸造专用涂料,在涂料搅拌机内加水搅 拌,使其得到合适的粘度。搅拌后的涂料放入容器内,用浸、 刷、淋和喷的方法将模型组涂覆。一般涂两遍，使涂层厚 度为0.5 ~ 2mm。据铸件合金种类、结构形状及尺寸大小不 同选定。涂层在40~50℃下烘干。
特 种 铸 造
特种铸造
•
为获得高质量、高精度的铸件，提高生产率，人们在砂型铸
造的基础上，创造了多种其它的铸造方法；通常把这些有别于砂型铸
造的其他铸造方法通称为特种铸造。
•
金属型铸造
定义：金属型铸造是指利用金属材料制成铸型，在重力作用下将熔融
金属浇注到铸型中制造铸件的一种铸造方法，也称永久型铸造。
•
特点和应用：
用下充填型腔并凝固成形的铸造方法。
•
特点和应用：
•
1.离心力改善了补缩条件，缩孔等缺陷减少；
•
2.改善金属的流动性，提高了充型能力；
•
3.简化了中空圆柱形铸件的生产过程；
•
4.成分偏析严重，尺寸难以控制；
•
5.特别适于横截面呈圆柱的铸件生产。
•
连续铸造
定义：是指将熔融金属连续不断地浇注到被成为结晶器的特殊容器中，
填型腔并凝固而获得铸件的一种铸造方法。
•
特点和应用：
•
1.充型压力和充型速度易于控制，气孔、夹渣较少；
•
2.铸型散热快，组织致密，机械性能好；
•
3.无需冒口设置，金属利用率高；
•
4.铸件尺寸精度高，表面光洁；
•
5.适于生产质量要求高的铝镁等有色金属铸件。
•
离心铸造
定义：是指将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使金属在离心力的作
•
特点和应用：
•
1.浇注时间短，易于机细化，耐磨、耐蚀性好；
•
3.铸件尺寸精度高，表面光洁；
•
4.凝固速度快，排气困难，易形成疏松和缩孔；
•
5.模具成本高，铸件尺寸受限；
•
6.适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。
特种铸造及铸造新技术
46
离心铸造机
• 立式离心铸造
铸型绕垂直轴旋转。铸件内表面呈抛物线形。用来 铸造高度小于直径的盘、环类或成形铸件。
▪卧式离心铸造
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。
凸轮圆环铜铸件
汽车传动轴万向节、凸缘叉、套管叉系列
机箱体和曲轴
2、熔模铸造的工艺过程
（1）制作压型
压型是用来压制模样（即熔模）的模具，一般用钢 、青铜或铝合金经切削加工制成。
（2）制作熔模
❖ 生产率高(一般冷压式压铸机平均每小时压铸 600-700次）
❖缺点
❖ 投资大，生产周期长 ❖ 压铸合金的种类受限制，压铸高熔点合金（
铸铁、铸钢）时，压型寿命低 ❖ 铸件内部常有气孔和缩松，不能进行较多余
量的切削加工 ❖压铸件不能用热处理的方法提高性能
❖适用范围
❖主要用于有色合金（如铝合金、锌合金）的中 、小铸件的大量生产。
寿命 低
全自动卧式冷室压铸机
冷压室卧式压铸机的工作过程（目前应用最多)
2、压力铸造的工艺过程
• （1）预热金属铸型，喷涂料 • （2）合型、注入金属液 • （3）压射冲头在高压下推动金属液充满型腔并凝固 • （4）打开铸型，用顶杆顶出铸件
合型并注入液态金属
压射 压力铸造过程
开型并顶出铸件
3、压力铸造的特点和适用范围
特种铸造及铸造新技术
特种铸造
特种铸造
概述
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。
铸造的特点
锻造、铸造的区别？用途，优劣势？浏览次数：1324次悬赏分：0 |解决时间：2009-10-20 09:08 |提问者：四噜噜最佳答案锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法铸造——熔炼金属，制造铸型，并讲熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法比较：金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。
铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。
铸件的力学性能低于同材质的锻件力学性能。
此外，锻造加工能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命采用精密模锻、冷挤压、温挤压等工艺生产的锻件，都是铸件所无法比拟的参考资料：百度百科一次投资成本低，模具易制作（泡馍、木型、塑料、金属等模具方式不受限制），生产运行成本也低。
缺点是员工需要一定技能，工艺如果不成熟易导致废品率高。
铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。
铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。
铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。
②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。
铸造是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。
1-3特种铸造及铸造新技术
2分
8分
5分
20分
10分
10分
10分
10分
5分
组织教学
点名考勤、稳定学生情绪、宣布上课。
复习旧课
1．型芯怎么制造？
2.怎样设置浇注系统和冒口？
导入新课
金属液浇入铸型时所测量到的温度称为浇注温度，是铸造过程必须控制的质量指标之一。温度↑→充型能力↑，温度不足，易产生浇不族和冷隔的缺陷，温度过高，易产生缩松、缩孔、粗晶、气孔等缺陷。灰铸铁（指具有片状石墨的铸铁）的浇注温度一般在1340°。
（5）脱蜡（6）浇注、落砂和清理
（二）熔模铸造的特点及应用
优点：熔模铸造可以生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁且无分型面、质量较高的铸件，一般的小孔凸台均可直接铸出。熔模铸造能铸造各种合金铸件，特别适于高熔点、难切削和用别的加工方法难以成形的合金，如耐热合金、磁钢、不锈钢等。它的生产批量也不受限制，可实现机械化流水生产。
离心铸件尺寸公差等级可达IT14～IT12，表面粗糙度Ra12.5～6.3μm。离心铸造导致铸件内表面粗糙不平，质量较差，尺寸也不准确。
应用：离心铸造主要用于制造铸钢、铸铁、非铁金属等材料的种类管状零件的毛坯。
二、铸造新技术和新工艺
1、消失模铸造
⑴ 定义：
⑵ 特点及其应用：
2、陶瓷型铸造
⑴ 定义：
⑵ 特点及其应用：
如皋市江海技工学校教案首页
授课日期
班级
课题：§1-3特种铸造及铸造新技术
教学目的、要求：了解几种特种铸造的工艺特点
教学重点、难点：铸件浇注、落砂及清理的工艺过程
授课方法：讲授法、视听法
教学参考及教具（含电教设备）：《机械制造工艺基础》多媒体
授课执行情况及分析：
2-1 铸造工艺基础
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17
浇 不 足
后 退
18
冷
隔
后 退
19
三、影响充型能力的因素
1.合金性质——合金流动性：决定于合金种类与 化学成分。合金种类0.77
2.11
4.3
C%
2.浇注条件
浇注温度
对液态金属的充型能力有决定性的影响。
温度高，充型能力就强。这是因为浇注温度提高，合金液的粘度 就降低，浇注以后保持液态的时间也就延长，传给铸型的热量就 增多，这就使铸型和金属液的冷却速度就降低，从而使合金的充 型能力增强。 对于薄壁铸件，适当提高浇注温度是改善充型能力、防止产生浇 不到、冷隔的重要措施。这些措施在生产中经常采用，也比较方 便。
空腔中填充的金属。
冷铁：为了增加铸件局部的冷却速度，在砂型中安放的
金属物。
40
冒口补缩示意图
浇注系统 冒口
冷铁
设臵冒口，是我们在工艺上防止缩孔和缩松形成的非 常有效的一项措施。 铸件按照规定的方向顺序凝固，铸件的每一部分的收 缩都会得到在以后凝固的金属液的补充，这样使得缩 孔最后转移到冒口当中去，清理时将冒口切除即可。
有利于液态金属中的气体和熔渣的上浮 与排除。
有利于合金凝固收缩时的补缩等。
16
2.合金充型能力差，铸件容易产生浇不足、冷隔、气 孔、夹渣、缩孔等铸造缺陷，不能得到完整的零件。
浇不足： 铸件残缺，轮廓不完整，或轮廓可能
完整但边角圆而且光亮。
冷隔：在铸件上穿透或不穿透，边缘呈圆角状的
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❖利用涂料层的厚薄，调节铸件的冷却速度； ❖保护金属型，防止高温金属液对型壁的冲蚀和
热击； ❖利用涂料层蓄气排气。
❖浇注
❖ 浇注温度比砂型铸造时高。由根据合金种类、铸件大 小和壁厚决定。
❖开型、取出铸件、清理
金属型铸造方法主要用于熔点较低的有色金属 或合金铸件的大批量生产。黑色金属类铸件只限 于形状简单的中小零件。
❖ 生产率高(一般冷压式压铸机平均每小时压铸 600-700次）
❖缺点
❖ 投资大，生产周期长 ❖ 压铸合金的种类受限制，压铸高熔点合金
（铸铁、铸钢）时，压型寿命低 ❖ 铸件内部常有气孔和缩松，不能进行较多余
量的切削加工 ❖压铸件不能用热处理的方法提高性能
❖适用范围
❖主要用于有色合金（如铝合金、锌合金）的中、 小铸件的大量生产。
金 属 型 铸 造
J316金属型铸造机
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<铝、锡基>大轴瓦
三．压力铸造
1、概述
压力铸造——是利用高压使液态或半液态金属以较高的
速度充填金属型型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的
方法，简称压铸。
工艺
稳定
铸件
质量
好，
压型
立式压铸机
§2—1 铸 造
1．了解铸造的特点、分类及应用。 2．了解砂型铸造的工艺过程。 3．了解特种铸造的方法、工艺及设备。 4．了解铸造的新技术和新工艺。
特种铸造
特种铸造
概述
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：壳形铸造、金属型铸造、熔 模铸造、气化模铸造、陶瓷型铸造、离心铸造、 压力铸造、低压铸造、挤压铸造、磁型铸造、石 膏型铸造、真空吸铸、连续铸造、石磨型铸造、 实型铸造等。
熔模铸造
二、 金属型铸造
又称硬模铸造，将液体金属浇入金属铸型， 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），因此有 人又称它为永久型铸造。
金属型铸造示意图
金属型铸造产品
金属型铸造示意图
1、 金属型构造
金属型的结构有多种形式，（a）是水平分型式金 属型，多用于生产薄壁轮状铸件；（b）为垂直分 型式金属型，广泛应用于复杂铝合金铸件。
一、熔模铸造
1、概述
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”
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。
压 力 铸 造
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
四、离心铸造
1、概述
• 离心铸造的第一个专利是在1809年由英国 人爱尔恰尔特（Erchardt）提出的。直到二 十世纪初才开始被采用。 离心铸造是将液 体金属浇入旋转的铸型中，使液体金属在 离心力的作用下充填铸型和凝固成形的一 种铸造方法。
• 根据铸型旋转轴在空间位置的不同，分为 立式离心铸造机和卧式离心铸造机两种类 型。
组合金属型结构
动画：整体式金属型铸造
金属型和砂型，在性能上有显著的区别
1.透气性差 2.导热性好 3.没有退让性
金属型的这些特点决定了它在铸件形成过 程中有自己的规律。
2、金属型铸造的工艺过程
❖金属型的预热（预热温度一般不低于150°C)
金属型导热性好／液体金属冷却快，铸件易出现 冷隔、浇不足、气孔等缺陷。同时保护铸型。
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。
凸轮圆环铜铸件
汽车传动轴万向节、凸缘叉、套管叉系列
机箱体和曲轴
2、熔模铸造的工艺过程
（1）制作压型
压型是用来压制模样（即熔模）的模具，一般用钢、 青铜或铝合金经切削加工制成。
（2）制作熔模
3、金属型铸造的特点
❖可承受多次浇注，便于实现机械化生产 ❖铸件精度和表面质量高（铝合金铸件的尺寸公 差等级可达IT7~IT9，表面粗糙度可达Ra3.2~12.5 um) ❖铸件的结晶组织致密，机械性能高
❖金属型成本高，生产周期长 ❖铸造工艺严格， ❖易出现浇不足、冷隔、裂纹 ❖铸件的形状和尺寸受一定的限制
压铸机
热室压铸机
寿命 低
全自动卧式冷室压铸机
冷压室卧式压铸机的工作过程（目前应用最多)
2、压力铸造的工艺过程
• （1）预热金属铸型，喷涂料 • （2）合型、注入金属液 • （3）压射冲头在高压下推动金属液充满型腔并凝固 • （4）打开铸型，用顶杆顶出铸件
合型并注入液态金属
压射 压力铸造过程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
开型并顶出铸件
2、能铸出各种合金铸件，尤其适合于铸造高熔点难切削加工和 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。
3、压力铸造的特点和适用范围
❖优点
❖ 铸件的精度和表面质量都较其他铸造方法高 （尺寸公差等级可达CT4~CT7，表面粗糙度 一般可达Ra1.6~12.5um)
❖ 可压铸出形状复杂的薄壁件、和镶嵌件（铸 件最小壁厚为：锌合金为0.3mm,铝合金为0.5 mm)
❖ 铸件强度和硬度高（抗拉强度可比砂型铸件 提高25%~30%，但伸长率有所降低）
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。
熔模铸造的工艺过程
（3）制作型壳
（4）脱蜡和造型 （5）焙烧和浇注
熔模铸造的工艺过程
浇注
熔模铸造的工艺过程
3、 熔模铸造的特点及应用
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。