特种铸造与铸造新技术
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。
铸造工程-特种铸造
7.1 特种铸造的特点 7.2 熔模精密铸造 7.3 消失模铸造 7.4 金属型铸造 7.5 压力铸造 7.6 低压铸造 7.7 其他特种铸造方法
第7章 特种铸造
除了砂型铸造以外的所有铸造方法统称为特种铸造(Speci al Casting Process)方法。常用的特种铸造方法有熔模精 密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模 铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、 真空吸铸、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、半固态 铸造、壳型铸造、石墨型铸造、电渣熔铸等。特种铸 造方法已得到日益广泛的应用，其中有些方法，如近 终成形铸造（Net Shape Casting），近年来发展的速度 极快。
高岭石在加热过程中有一系列物理化学变化：脱水、分 解、化合、重结晶、晶体长大等过程，最后生成莫来 石相。这一系列物理化学反应使高岭石体积发生收缩 ，一般在2%~8%之间波动。因为高岭石生料所制型壳 在焙烧和浇注过程中会发生以上物理和化学反应，使 型壳体积不断发生变化，造成型壳开裂，强度大幅度 下降，无法生产出高精度的铸件来，因此，一般不使 用它作为型壳。
4）锆砂
锆砂又称硅酸锆，是天然存在的矿物材料，其分子式为Z rO2·SiO2或ZrSiO4。主要是酸性火成岩风化后，其母岩 中锆英石随石英、铝矾土、独居石、钛铁矿、金红石 、石榴石等冲至河床或海岸上形成的沉积矿床。由于 锆砂是一种未经深度加工的天然矿产材料，所以其化 学成分和纯度首先取决于矿源和选矿处理。
（3）高岭石类熟料
高岭石类熟料是将高岭石生料经高温煅烧，完成上述物 理化学反应，再经破碎而成的。其主要相组织为莫来 石和玻璃相或有少量的方石英。相组织与原材料中的A l2O3含量、锻烧工艺等有关。
高岭石熟料是一种性能良好、适用于熔模铸造型壳背层 的耐火材料，在国内外应用广泛。高岭石熟料耐火度 不小于1750℃，呈弱酸性，密度2.4~2.6g/cm3，热膨胀 系数5×10-6℃-1。
金工-第十章_-铸造
铸造在机械制造业中应用十分广泛， 铸造在机械制造业中应用十分广泛， 在各种类型的机器设备中铸件占很大 比重。如表所示。 比重。如表所示。
各类机械工业中铸件重量比
机 械 类 别 机床、内燃机、重型机器 机床、内燃机、 风机、 风机、压缩机 拖拉机 农业机械 汽车
% 70--90 60--80 50--70 40--70 20--30
第十章
铸造
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
铸造概述 砂型铸造 铸造工艺图 合金的铸造性能 铸件的结构工艺性 特种铸造 铸造新技术简介
第一节
铸造概述
铸造是指熔炼金属 制造铸型， 是指熔炼金属， ◇ 铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入与零件形状相适应的铸型 中，待凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法。 待凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法。 用铸造成形方法得到的毛坯称为铸件 铸件， ◇ 用铸造成形方法得到的毛坯称为铸件，多数铸件还需经过切削加工后才能成 为零件。 为零件。 一、铸造成形特点 铸造成形特点 优点： 优点：1）铸造成形适应性广； 铸造成形适应性广； 2）铸造成形具有良好的经济性； 铸造成形具有良好的经济性； 缺点： 缺点：1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷； 铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷； 2）铸件力学性能较低； ）铸件力学性能较低； 3）铸造工序多，难以精确控制，是铸件质量不够稳定； ）铸造工序多，难以精确控制，是铸件质量不够稳定 4）劳动条件较差 劳动强度较大。 劳动条件较差,劳动强度较大 劳动条件较差 劳动强度较大。
第二节
砂型铸造
砂型铸造是应用最广的铸造方法，约占总产量的80%以上，其基本工艺过程如下： 砂型铸造是应用最广的铸造方法，约占总产量的80%以上，其基本工艺过程如下： 80%以上
复合铸造技术在特种产品上的应用
（ Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ，ＣＮＧＣ， Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ４ １ ０ １ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｉ ｅ ｄ ｗｏ ｒ ｋ ｐ ｉ ｅ ｃ ｅ ｓ ，ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ ａ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ — ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｔ ｈ ｉ ｎ — ｗａ ｌ ｌ ｅ ｄ
ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｃ ａ ｓ ｅ ｓ ，ｏ ｆ ａ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｂ ｏ ｍｂ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ．Ｔｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｐ ｌ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｍｏ ｌ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｖ ａ ｃ ｕ ｕ ｍ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ．Ｍｅ ａ ｎ ｗｈ ｉ ｌ ｅ ，ｂ ｙ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｌ ｙ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ，ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ，ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｌ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｉ ｍｅ ，ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｙ ，ｃ ｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｎ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｏ ｒ ｏ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ — ｓ ｃ ａ ｌ ｅ
特种铸造技术概述
金 属 型 的冷 却 速 度 很快 ， 铸 件 的 便 面 在众 多的特种铸 造方法 之中 ， 熔 模 铸 其次 ， 械性能 。 再次 ， 铸件造 型不用砂 ， 大 大 的 改 善 了 工 人的 劳动 条 件 。 最后 ， 铸 件 尺 寸具 有
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
铸造 。
制作 模 具 ， 又 因 为砂 的 质 地 很软 而 且 孔 多 ，
别的 。
方法 ； 其次， 型 芯 通 常 被 做 成 组 合 式 的 形
常见的特 种铸造 的方法主要 有 ： 熔 模 式 ， 以 便 于从 铸 型 中抽 出 。 金 属 模 铸 造 有 以 铸造 、 金属型铸造、 压 力铸 造 、 低 压 铸 造 与 下 优 点 ： 首先 ， 由于 铸 型 是 金 属 制 造 的 ， 有
造 型方 法 、 金 属 液充 形 式 和 在铸 型 的 属 铸 型 中 获 得 铸 件 的 工 艺 过 程 。 金 属 铸 型 数 常 见 金 属铸 件 。 砂 型铸 造 有 价 格 低廉 ， 材 材 料 、
料 容 易获 得 ， 制 造 铸 件 模 型 的 方 法 简 单 便 凝 固条 件 等 方 面 与普 通 砂 型 铸 造 有 显著 差 的特 点 首 先 是 铸 型广 泛 地 采 用 垂直 分型 的 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 废， 所 以 生 产 效率 比较 低 ， 需 要 不 断 的 重新
铸造新技术的发展趋势
铸造新技术的发展趋势 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998我国铸造新技术的发展面对全球，信息、技术飞速发展，机械制造业尤其是装备制造业的现代化水平高速提升，中国(这里只讲大陆的情况，不包括台湾和港澳地区)铸造业当清醒认识自己的历史重任和与发达国家的现实差距，大胆利用现代科学技术及管理的最新成果，认清“只有实现高新技术化才能跟上时代步伐”的道理，把握现代铸造技术的发展趋势，采用先进适用技术，实施可持续发展战略，立足现实又高瞻远瞩，以振兴和发展中国铸造业的累累硕果来奠定中国现代工业文明进程的坚实基础。
我国加入WTO和世界进入21世纪以来，人们从不同角度探讨铸造技术的发展并且发表了许多着述，为了给人们提供一个关于我国铸造技术发展现状和发展趋势的整体概念，引发同仁们更深入地思考，笔者就自己的认识以及参考了一些公开发表的文献，同时又吸纳了一些专家学者的意见，形成此文，以供同行参考。
1 发达国家铸造技术发展现状发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。
生产普遍实现机械化、自动化、智能化(计算机控制、机器人操作)。
铸铁熔炼使用大型、高效、除尘、微机测控、外热送风无炉衬水冷连续作业冲天炉，普遍使用铸造焦，冲天炉或电炉与冲天炉双联熔炼，采用氮气连续脱硫或摇包脱硫使铁液中硫含量达%，以下：熔炼合金钢精炼多用AOD、VOD等设备，使钢液中H、O、N 达到几个或几十个10～6的水平。
在重要铸件生产中，对材质要求高，如球墨铸铁要求P小于%、S小于%，铸钢要求P、S均小于%，采用热分析技术及时准确控制C、S含量，用直读光谱仪2～3 min分析出十几个元素含量且精度高，C、S分析与调控可使超低碳不锈钢的C、S含量得以准确控制，采用先进的无损检测技术有效控制铸件质量。
普遍采用液态金属过滤技术，过滤器可适应高温诸如钴基、镍基合金及不锈钢液的过滤。
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
或暗灰色粗晶粒，则球化不良或未球化。随白口宽度
增大σb上升，δ下降。浇温越高三角试块内陷越大。
观察金相组织及并测试力学性能验证。
• 思考题： • • • • • 1. 铸造的实质是什么，具有哪些优缺点，适 用范围如何? 2. 合金铸造性能的衡量指标和易生铸造缺陷? 3. 如何划分和改变铸件的凝固方式? 4．简述砂型铸造的基本工艺过程。 5. 什么是特种铸造，与砂型铸造相比有何特 点？
• • • • • • 带有抽气箱的模具上有透气孔直接与抽气室相连； 用0.10～0.20mm EVA 塑料薄膜在烘膜器加热软化； 模具真空使软化的塑料薄膜紧密贴覆； 将负压砂箱放置在模具上； 砂箱充干砂，震动紧实； 砂型顶覆层密封薄膜，将浇口盆与上型直浇道相连，下型只 需要在覆膜前将砂子刮平； • 对砂箱抽真空，使干砂得到紧实，同时释放模具抽气室的真 空，并通入压缩空气反吹，将砂型与模具分开; • 同样方法，生产下型。将上型与下型合型，准备浇注； • 浇注过程中继续对砂型抽真空。铸件冷却后，去除真空，铸 件直接落下，干砂可再生循环使用。
第四节 几种常用金属材料的铸造法制备技术 • 铸造技术是现在工业生产中最常用和最重
要的金属合金铸锭和铸件的制备方法，下面通
过几种重要的金属结构材料的制备进一步了解
材料的铸造法制备过程及工艺。
• 一．铸造铝合金ZL 104的制备
• ZL104为可热处理强化的铝-硅-镁系铸造 铝合金。具优良铸造工艺性能和气密性，强度 高。但有形成针孔倾向，熔炼工艺较复杂。适 砂型或金属型铸造复杂薄壁件，也可压力铸造，
振动法、金相法和热分析法等，这些方法虽然
在理论上具有一定的先进性，但都不如传统的
铸造成形方法及特点概述
铸造成形方法及特点概述常见的铸造成形方法分类如图1所示。
铸造成形方法主要分为砂型铸造特种铸造两大类。
砂型铸造一般用硅砂制造铸型和砂芯，而特种铸造较少采用（或基本不用）硅砂型、芯。
消失模铸造，按其工艺特征介于砂型铸造与特种铸造之间，它既有砂型铸造的特点，又有特种铸造的特点。
图1 铸造成形方法分类1.砂型铸造砂型铸造是指以硅砂为原砂、以黏结剂作为黏结材料，将原砂黏结成铸型根据所用黏结剂的不同，砂型又可分为黏土砂型、树脂砂型、水玻璃砂型三大类。
在砂型铸造中，黏土砂型铸造历史悠久，成本低，普通黏土砂型铸造零件的尺寸精度和表面精度较低，它广泛用于铸铁件、各类非铁合金铸件、小型铸钢件。
为了提高铸件的尺寸精度和表面精度，20世纪中期以后，世界上先后出现了化学黏结剂砂型：水玻璃砂型和树脂砂型。
黏土砂采用黏土做黏结剂，它通常由原砂、黏土（即膨润土）、附加物（有煤粉、淀粉等）及水按一定配比组成（又称湿型砂），通过物理加压紧实而获得具有一定形状和紧实度的砂型和砂芯。
树脂砂型、水玻璃砂型，采用树脂及水玻璃等化学黏结剂，辅之固化剂（树脂砂常用磺酸，水玻璃砂常用CO2和有机酯等）调节砂型的硬化速度，形成强度和精度更高的砂型。
2.特种铸造在铸造行业，砂型铸造以外的铸造方法统称为特种铸造。
特种铸造的种类很多，它包括：精密熔模铸造、压力铸造、金属型铸造、离心铸造、反重力铸造（低压铸造、压差铸造）等。
特种铸造大多采用金属铸型，铸型的精度高表面粗糙度低，透气性差，冷却速度快。
因此，与砂型铸造比较，特种铸造的零件的尺寸精度和表面精度更高，但制造成本也更高；特种铸造，大多为精密铸造的范畴。
大量应用的常见特种铸造方法包括熔模精密铸造、压力铸造、金属型铸造、低压铸造四种。
3.消失模铸造笔者认为，消失模铸造是介于砂型铸造与特种铸造之间的铸造方法，它采用无黏结剂的砂粒作为填充，又采用金属模具发泡成形泡沫塑料模样，浇注及生产过程与砂型铸造过程相似，其铸件的精度和表面质量又与特种铸造相似。
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
铸造工程学-特种铸造
应用先进的传感器和检测技术对铸造过程进行实 时监控和数据采集，为生产优化和质量控制提供 依据。
大数据与人工智能技术
利用大数据分析和人工智能技术对铸造过程进行 优化和控制，实现精益生产和智能化决策。
05 特种铸造质量控制与检测
质量影响因素分析
原材料质量
特种铸造对原材料的成分、纯净度和 组织结构有严格要求，原材料质量直
热处理设备
对铸件进行退火、正火、淬火等热处理，改善其力学性能和加工 性能。
表面处理设备
采用喷涂、电镀、化学处理等方法对铸件表面进行防护和装饰， 提高其耐腐蚀性和美观度。
自动化与智能化技术应用
1 2 3
自动化生产线
实现铸造生产全过程的自动化，包括熔炼、造型、 浇注、清理等工序，提高生产效率和产品质量稳 定性。
低压铸造
01
02
03
定义
低压铸造是在低压气体作 用下，使液态金属由下而 上地充填型腔并凝固成形 的铸造方法。
工艺流程
合模→升液→充型→增压 →保压→卸压→开模取件 。
特点
铸件组织致密，力学性能 高，可铸造大型复杂薄壁 铸件，适用于铝合金等有 色金属的铸造。
离心铸造
定义
离心铸造是将液态金属浇 入旋转的铸型中，在离心 力作用下充填铸型和凝固 成形的铸造方法。
造型与制芯技术
3D打印技术
01
通过逐层堆积材料的方式构建三维模型，可快速制造出复杂形
状的砂型和芯子。
机器人造型
02
利用机器人进行自动造型，提高生产效率和造型精度。
陶瓷型芯制造技术
03
采用陶瓷材料制造型芯，具有高温稳定性、耐磨损等优点，适
用于高精度铸件生产。
特种铸造技术的研究及发展趋势
特种铸造技术的研究及发展趋势作者：马清杰来源：《城市建设理论研究》2013年第18期摘要：本文主要讨论了四种特种铸造工艺及各自所具有的特点，从铸件的批量、材质、大小、结构等方面的比较，探讨了不同零件所适合的铸造方法。
最后，分析了铸造技术发展的趋势。
关键词：铸造工艺；特点；趋势中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：一、特种铸造概述铸造是一种液态金属成型的方法。
在各种铸造方法中，用得最普遍的是砂型铸造。
这是因为砂型铸造对铸件形状、尺寸、重量、合金种类、生产批量等几乎没有限制。
为适应这些要求，铸造工作者发明了许多新的铸造方法，这些方法统称为特种铸造方法，即特种铸造。
常用的特种铸造方法有熔模精密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、真空吸铸、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、半连续铸造、壳型铸造、石墨型铸造、电渣熔铸等。
常用的特种铸造工艺包括：熔模铸造、金属模铸造、消失模铸造…压力铸造等。
二、特种铸造方法及特点1、熔模铸造熔模精密铸造是在古代失蜡铸造基础上发展起来的。
具体的做法是：用易熔材料制成与零件相同的模型，在模型上涂挂由耐火材料(石英、刚玉等)及高强度黏结剂(硅酸乙酯或水玻璃)组成的涂料，或者用石膏浇注形成一定厚度的型壳，然后加热熔失模型，模壳经高温焙烧后再浇注获得铸件的过程。
熔模铸造方法最大的优点是铸件有着很高的尺寸精度(CT4～6)和表面光洁度(Ra1.6～3.2 μm)，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，所以可减少机械加工工作；甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。
由此可见，采用熔模铸造可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属材料。
熔模铸造的另一个优点是，它可以铸造各种合金的复杂的铸件，特别可以铸造高温合金铸件，如：喷气式发动机的叶片，其流线型外廓与冷却用内腔，用机械加工工艺几乎无法形成。
用熔模铸造工艺不仅可以做到批量生产，保证了铸件的一致性，而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。
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。
特种铸造及铸造新技术
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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。
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：
体化大压铸技术
体化大压铸技术
一体化压铸技术是一种特种铸造技术的新变革，主要是将原本设计中需要组装的多个独立的零件经过重新设计，并使用超大型压铸机一次压铸成型，直接获得完整的零部件，实现原有功能。
这一技术可以实现车身件的一体化，即多个单独、分散的小件经过重新设计高度集成，再利用大型压铸机进行一次成型，省略焊接的过程直接得到一个完整大零件。
一体化压铸技术相比传统汽车制造工艺具有以下优点：
1. 轻量化：通过采用一体化压铸技术，可以省去中间的焊接等工序，使得零部件的重量得到降低，从而实现车身的轻量化。
2. 节省成本：一体化压铸技术的应用可以降低生产、土地、人工等成本。
例如，特斯拉采用一体化压铸技术后，后地板的制造成本相比原来下降了40%。
3. 提高效率：与现有生产工艺相比，一体化压铸技术通过简化生产工序提升节拍，从而提高生产效率。
例如，一台大型一体化压铸机压铸一次的时间不足两分钟，一天能生产1000个铸件，而传统的工艺，冲压加焊装70个零件组装一个部件，至少需要两个小时。
4. 更好的强度和硬度：一体化压铸部件具有更好的强度、硬度和一致性，这可以提高车辆的安全性和耐久性。
此外，一体化压铸技术还有助于缩短供应链、整车的制造时间和运输时间，减少人工和机器人，提升制造规模。
因此，一体化压铸技术被认为是汽车行业轻量化及降本提效的必然选择，也是未来汽车制造工艺的重要发展趋势之一。
然而，一体化压铸技术也面临着一些挑战，如设备成本高、模具复杂、材料特殊等。
因此，在实际应用中需要综合考虑各种因素，选择最适合的生产工艺。
铸造技术的发展现状与前景探究
铸造技术的发展现状与前景探究1. 引言1.1 研究背景铸造技术作为制造业中的一项重要技术，对于提高生产效率和产品质量起着至关重要的作用。
随着科技的不断进步，铸造技术也在不断发展和更新。
在本文中，将对铸造技术的发展现状与前景进行探究和分析。
研究背景是指对当前铸造技术发展情况的梳理和分析。
随着全球化经济的发展和市场竞争的加剧，各行各业对产品质量和生产效率有着越来越高的要求。
这也促使铸造技术不断创新和进步，以满足市场的需求。
在这样的背景下，我们需要深入了解铸造技术的现状和未来发展趋势，以便更好地把握行业动向，指导企业做出更科学的发展规划。
铸造技术不仅关乎企业的生产效率和产品质量，也直接关系到整个行业的发展进步和国家的制造实力。
本文将对铸造技术的发展现状进行全面的分析，为未来的发展提供参考和建议。
1.2 问题提出现代铸造技术在不断发展进步的也面临着一些问题和挑战。
对于如何提高铸造零件的质量和精度、减少生产成本、提高生产效率等问题，一直是业界关注的焦点。
随着数字化技术和智能化技术的广泛应用，铸造行业也面临着如何与时俱进，将现代科技与传统工艺相融合，实现智能化生产的问题。
环保和节能也是当前社会的重要议题，铸造工艺如何做到资源的高效利用、减少废料排放、降低能耗等问题，也是值得深入探讨的方向。
本文将从以上问题出发，探讨铸造技术的发展现状与前景，为铸造行业的可持续发展提供一定的参考和借鉴。
1.3 研究意义铸造技术是一种古老而重要的金属加工方法，具有广泛的应用领域，包括汽车制造、航空航天、建筑等。
随着现代工业的发展，铸造技术也在不断创新和进步。
研究铸造技术的发展现状与前景，对于促进技术进步、提高生产效率具有十分重要的意义。
铸造技术的发展可以带来更高的生产效率和更好的产品质量，从而提升企业竞争力。
通过研究铸造技术的发展趋势，可以指导相关产业在技术研发和投资方向上进行合理规划，进一步推动产业升级和转型。
铸造技术的不断创新还可以为环境保护和资源利用提供更好的解决方案，有助于可持续发展。
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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。
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。
第2章 热加工基础
熔模铸造
第2章 热加工基础
第2章 热加工基础
第2章 热加工基础
第2章 热加工基础
第2章 热加工基础
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。
第2章 热加工基础
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。
凸轮圆环铜铸件
汽车传动轴万向节、凸缘叉、造产品
金属型铸造示意图
第2章 热加工基础
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。
第2章 热加工基础
组合金属型结构
动画：整体式金属型铸造
第2章 热加工基础
金属型和砂型，在性能上有显著的区别
第2章 热加工基础
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
机箱体和曲轴
第2章 热加工基础
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
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。
第第22章 章 热 热加加工工基基础础 §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。
第2章 热加工基础
金 属 型 铸 造
第2章 热加工基础
J316金属型铸造机
第2章 热加工基础
立方挖掘机系列铜套、轴瓦
第2章 热加工基础
水泥机械各种规格回转窑、托轮轴瓦、蜗轮
第2章 热加工基础
巴氏合金<铝、锡基>大轴瓦
第2章 热加工基础
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
压铸机
热室压铸机
寿命 低
第2章 热加工基础
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)
第2章 热加工基础
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
❖ 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）
❖ 生产率高(一般冷压式压铸机平均每小时压铸 600-700次）
第2章 热加工基础
❖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
合型并注入液态金属
压射 压力铸造过程
开型并顶出铸件
第2章 热加工基础
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)
1.透气性差 2.导热性好 3.没有退让性 4. 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。
❖ 涂料（耐火涂料的厚度为0.3~0.4mm)
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。
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”
第2章 热加工基础
熔模铸造的工艺过程
第2章 热加工基础
（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
第2章 热加工基础
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。
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。