特种铸造简介Word版

特种成型技术课程报告

院系：材料科学与工程学院

专业：金属材料成型加工

学号： 20110800818 姓名：申澎洋

指导老师：张春香

时间： 2014年5月1日

特种铸造技术简介

铸造(Foundry）：是一种液态金属成形的方法，即将金属加热到液态，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的型腔的铸型中，液态金属在重力场或外力场（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成具有型腔形状的铸件。

特种铸造泛指除传统砂型铸造以外的铸造方法，金属型铸造、压力铸造、离心铸造、挤压铸造、熔模铸造、消失模铸造、真空密封造型、负压造型、陶瓷型铸造、低压铸造、连续铸造、挤压铸造、和磁型铸造等。

一、金属型铸造

1.定义：金属液在重力作用下浇入金属铸型中，并在重力作用下结

晶凝固而形成铸件的一种方法。由于金属型可反复使用几百次到几千次，故又称永久型铸造。

2.金属型的材料：制造金属型的材料应根据浇注的合金选用，一般

金属型材质的熔点应高于浇入液态合金的温度。浇注锡、锌、镁等低熔点合金，可用灰铸铁做金属型；浇注铝、铜等合金，要用合金铸铁或钢做金属型。

3.金属型的结构：金属型的结构首先必须保证铸件(连同浇、冒口系

统)能从金属型中顺利取出。按分型面的不同金属型可分为整体式、水平分型式、垂直分型式和综合分型式等。

4.金属型的浇注系统：多采用底注式或倒注式，以防止浇注时金属

液飞溅，遇金属型壁急冷凝成“冷豆”存在于铸件中，影响铸件质量。

5.金属型的型芯：分金属型芯和砂芯两种。金属型芯一般适用于有

色金属铸件，使用时需考虑金属型芯易于顺利拔出。对浇注高熔点合金，采用砂芯，但每个砂芯只能使用一次。

6.金属型铸造优点

1)金属型铸件的机械性能比砂型铸件高。与砂型相比，金属型的导

热性能好，铸件凝固时冷却速率高，即使结晶温度范围较宽的合金，也能得到密实的铸件。同时，铸件晶粒细化，尤其是铸件表层结晶组织更细密，形成“铸造硬壳”，铸件的抗蚀性能和硬度也显著提高。

2)铸件尺寸精度和表面粗糙度(CT6－CT9，Ra3.2～12.5μm)均优于

砂型铸件，其加工余量可减少。

3)铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，一般节约15~30%。

4)工序简单，于实现机械化和自动化生产，生产率高，并且劳动条

件好。

7.金属型铸造的缺点

1)金属型的制造成本高，周期长，不适合单件、小批生产。

2)金属型不透气，铸件在其中冷速大，易造成铸件气孔，浇不足等。

3)金属型无退让性，易造成铸件开裂。

4)金属型铸造时，工艺参数对铸件质量影响较大，故要求严格。

二、压力铸造

1.定义：压铸是在高压作用下，将液态或半液态金属快速压入金属

压铸型(也可称为压铸模或压型)中，并在高压作用下凝固而获得铸件的方法。

2.压铸机分类及工作原理

1)热室压铸机：压室与保温坩埚炉连成一体，压室浸在熔化的液态

金属中，其压射机构安置在保温坩埚上面。当压射冲头上升时，金属液通过进口进入压室中，随后压射冲头下压，金属液沿通道经喷嘴充填压铸型型腔。冷凝后冲头回升，多余金属液回流至压室中，然后打开压型取出铸件。

2)冷室压铸机：冷室压铸机的压室与保温炉是分开的，压铸时，要

从保温炉中将金属液倒人压室后进行压铸。分为卧式冷室压铸机（压室的中心线是水平的）和立式冷室压铸机（压室的中心线是垂直的），两者相比，立式有切断、顶出余料的下油缸，因结构比较复杂，故增加了维修的困难。卧室压铸机压室简单，维修方便。目前采用较多的是冷室压铸机。

3.压铸过程原理

压铸过程分为四个阶段：

1)慢速封孔阶段：压射充头慢速向前移动，金属液在低压力Pd作用

下被推向内浇口（Pd小，压射速度小，防止金属液越过压室浇注

孔时溅出，并利于气体排除）

2)充填阶段：压射活塞开始加速，并因内浇口处阻力而出现小的峰

压，金属液在压力Pc作用下，以极高的速度在短时间内充满型腔。

3)增压阶段：充型结束，金属液停止流动，由动能转变为冲击压力

能。压力上升，并因增压器开始工作，使压力升至最高值。

4)保压阶段（压实阶段）：金属在最终静压力Pj作用下进行凝固，

以得到组织致密的铸件。

金属液在压铸型型腔中有层流充填、紊流充填、弥散式充填等三种填充方式。

4.压铸的优点

1)铸件的精度高，表面光洁(CT4～CT8，Ral.6～6.3μm)，并可直接

铸出极薄件或带有小孔、螺纹的铸件。

2)铸件冷却快，又是在压力下结晶，故晶粒细小，表层紧实，铸件

的强度、表面硬度高。

3)生产率高，每小时可压铸50～150次，最高可达500次．且便于

实现自动化、半自动化

4)便于采用嵌铸(又称镶铸法)，利于制出一般压铸法难以制出的形

状复杂件。

5.压铸的缺点

1)压铸型结构复杂，制造成本高，压铸机生产效率高，一般压铸只

用于定型产品的大量生产。

2)压铸高熔点铸件时，易降低压型寿命。目前压铸尚不适于钢、铸

铁等高熔点合金的铸造。

3)由于压铸的金属液注入和冷凝速度过快，型腔气体难以完全排出，

厚壁处难以进行补缩，故压铸件内部存有气孔、缩孔和缩松。4)压铸件应尽量避免机械加工，以防止内部孔洞外露。

6.压铸的新发展

由于充型时，型腔的气体没有完全排出以及铸件在凝固收缩时得不到补缩，压铸件难以避免的产生内部气孔和疏松，这对压铸件的性能和扩大应用范围都有不利影响。为解决此问题，发展了一些压铸新工艺。如真空压铸法，充氧压铸法，半固态流变压铸技术以及双压射冲头压铸等。

三、离心铸造

1.定义：离心铸造是将金属液浇入高速旋转的铸型中，使之在离心

力作用下完成充填及凝固成形的一种铸造方法。

2.离心铸造的基本类型

1)立式离心铸造：铸型的旋转轴线处于垂直状态，当铸型在立式离

心铸造机上绕垂直轴回转时，在离心力作用下，金属液自由表面(内表面)呈抛物面，使铸件沿高度方向的壁厚上薄、下厚。铸件高度愈大、直径愈小、转速愈低时，其上、下壁厚差愈大。主要用于生产高度小于直径的盘、环类铸件。