铸造方法概述及低压铸造

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1.2.3 熔模铸造特点和应用范围
熔模铸造的适用范围：
可用熔模铸造法生产的合金种类有 熔模铸造的特点： 碳素钢、合金钢、耐热合金、 熔模铸造与其他铸造方法相比 较有以下几方面的优点： 不锈钢、精密合金、永磁合金 铸件尺寸精度和表面光洁度高。 、轴承合金、铜合金、铝合金 可以生产形状非常复杂的铸件。 、钛合金和球墨铸铁等。 铸造合金的类型没有限制。 熔模铸件的形状一般都比 生产批量没有限制。 较复杂，铸件上可铸出孔的最 但熔模铸造也有一些缺点，如 小直径可达0.5mm，铸件的最 生产工序繁多，生产周期长， 小壁厚为0.3mm。 太大的铸件不适合用熔模铸造 熔模铸件的重量大多为几十克到几 生产。 公斤，太重的铸件用熔模铸造 法生产较为麻烦，但目前生产 大的熔模铸件的重量已达800 公斤左右。
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3．型壳的制造
将模组浸涂耐火涂料后，撒上料状耐火材 料，再经干燥、硬化，如此反复多次，使 耐火涂挂层达到需要的厚度为止，这样便 在模组上形成了多层型壳，通常将型壳停 放一段时间，使其充分硬化，然后熔失模 组，便得到多层型壳。 多层壳有的需要装箱填砂；有的则不需 要，经过焙烧后就可直接进行浇注
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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），因此有人又称 它为永久型铸造。
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金属型铸造工艺
铸型在浇注之前需要预热，预热的温度根据合金种类、铸 件结构和大小而定。 金属型铸造时在浇铸之前需要在铸型表面喷涂料，喷涂料 的作用主要有调节铸件的冷却速度、保护金属型和利用涂 料层排气。根据所浇注合金种类的不同，涂料可有多种配 方。 金属型的浇注温度一般比砂型铸造时高，可根据合金种类、 化学成分、铸件大小和壁厚等，通过试验确定。 金属型芯在铸件中停留的时间越长，由于铸件收缩产生的 抱紧型芯的力就越大，所需的 抽芯力也就越大。最佳的抽芯时机是当铸件冷却到塑性变 形温度范围，并有足够的强度时。 铸件在铸型中停留的时间过长时，型壁温度升高，需要更 多的冷却时间，也会降低铸型的生产率。合适的铸件出型 及抽芯时间，一般要通过试验加以确定。
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金属型铸造的适用范围
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。
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典型铸造工艺示意图A
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砂型铸造
手工造型
整模造型 分模造型 三箱造型 活块造型（一）活块造型（二） 挖砂造型 刮板造型等
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机器造型和制芯
同手工相比，机器造型和制芯的生产率高， 质量稳定，工人劳动强度低。但设备和工 艺装备费用高，生产准备周期长。适用于 大批量生产的铸件。 普通机器造型：震实造型;压实造型 ;震压 造型;
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1．充填速度 2．浇注温度 压型在使用前要预热到一定温度，预热的作用有两 个方面：其一是避免高温液态金属对冷压型的热冲 3．压型温度 击，以延长压铸型的使用寿命；其二是避免液态金 属“激冷”造成浇不足、冷隔等缺陷。 4．充填、持压和开型时间
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大小和复杂程度。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。从压射终了到压铸型打开的时间， 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，然后经试验调整。
金属 模的 制作 费用 很高
高性能和形状复杂 压力可控，铸件成型好， 的有色合金 组织致密，力学性能好， 铸件 但生产效率低
大量生产的各种有 铸件尺寸精度高、表面 色合金中小 光洁，组织致密，生产 型铸件、薄壁铸件、率高，成本低。但压铸 耐压铸件 机和铸型成本高 小批量到大批量的 旋转体形铸 件、各种直径的管 件 铸件尺寸精度高、表面 光 洁，组织致密，生产率 高
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铸造的优点:
1)适用性广; 2)凡能熔化材料均可铸造; 3)具有一定尺寸精度; 熔模铸造; 4)成本低;
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铸造过程
金属熔化； 浇注充型； 冷却凝固； 清理加工；
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手工造型 砂型铸造 机器造型 液态成型工艺 特种铸造
金属型铸造 熔模铸造 压力铸造 低压铸造 陶瓷型铸造 离心铸造
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GB/T5611－1998规定： 铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金 属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸和性能 的金属零件毛坯的成形方法。 用铸造方法获得的金属毛坯或零件称为铸件.
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铸造是常用的制造方法，优点是 ：制造成本低，工艺灵活性大，可 以获得复杂形状和大型的铸件，在 机械制造中占有很大的比重。
陶 瓷 型 铸 造
铸 钢 及 铸 铁
昂贵
模具和精密铸件
尺寸精度高、表面光洁， 但生产率低
石 膏 型 铸 造Leabharlann Baidu低 压 铸 造
铝、 镁、 锌 合 金 有 色 合 金
几十 克～ 几十 公斤 几十 克～ 几十 公斤
很 较复 好 杂
高
单件到小批量
好
复杂 （可 用砂 芯）
金属 小批量，最好是大批量 模制 的大、中型有色合金铸 作费 件， 可生产薄壁铸件 用高
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挤压铸造
离心铸造 特种铸造 金属型铸造 陶瓷型铸造
压力铸造 熔模铸造
低压铸造
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铸 造 方 法
砂 型 铸 造
铸 件 材 质
各 种 材 质
铸件 表 铸件 生 重量 面 复杂 产 光 程度 成 本 洁 度
几十 克～ 很 大 差 简单 低
适用范围
工艺特点
最常用的铸造方法。手 工造型:单件、小批量 和难以使用造型机的形 状复杂的大型铸件。机 械造型：适用于批量生 产的中、小铸件 小批量或大批量生产的 非铁合金铸件，也用于 生产钢铁铸件
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压铸优点: 1. 产品质量好：铸件尺寸精度高，表面光洁度好，强度 和硬度较高，强度一般比砂型铸造提高25～30％，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。 2.在压铸件中可嵌铸其他材料，以节省贵重材料和加工 工时。 压铸的不足 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 对高熔点合金（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。
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二．压力铸造工艺：
压铸时的压力和速度对铸件的质量有极大 的影响。压力是获得轮廓清晰和组织致密 铸件的主要因素。压射比压影响金属液的 充填和铸件的强度和延伸率。当提高比压 时，能提高铸件的致密性和提高强度，但 使延伸率下降。当比压超过一定数值时， 不仅强度开始下降，而且延伸率会显著下 降。 压射比压的选择，应根据合金种类和 铸件结构特性确定。
手工：灵活、易行，但效 率低，劳动强度大，尺寸 精度和表面质量低 机械：尺寸精度和表面质 量高，但投资大
金 属 型 铸 造 熔 模 铸 造
有 色 合 金
铸钢 及有 色合 金
几十 克～ 20 公斤
好
复杂 铸件
金属 模的 费用 较高
铸件精度、表面质量高， 组织致密，力学性能好， 生产率高
几 克～ 几公 斤
铸造方法及低压铸造
一、 铸造成形工艺方法
Pouring Melt in Mold→ Solidification →Casting 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。
较 低
铸 造 方 法
铸 件 材 质
铸件 表 铸 重量 面 件 光 复 洁 杂 度 程 度
生 产 成 本
适用范围
工艺特点
连 续 铸 造
钢、 很大 较 长 差 形 有 色 连 续 铸 件
各 种 几 较 较 克～ 好 复 几吨 杂
低
固定截面的长形铸件，组织致密，力学性能好， 如钢锭、 生产率高 钢管等
消 失 模 铸 造
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金属型铸造的特点
优点：冷却速度较快，所以 铸件组织致密，晶粒细小， 使金属型铸件的机械性能比 砂型铸件高。 铸件的精度和表面光洁度比 砂型铸件高，而且质量和尺 寸稳定； 铸件的工艺收得率高，液体 金属耗量减少，一般可节约 金属15～30％； 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； 不足: 金属型制造成本高； 金属型不透气，而且无 退让性，易造成铸件浇不 足、开裂或铸铁件白口等 缺陷； 金属型铸造时，铸件的 质量对铸型的工作温度、 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 的变化比较敏感，生产时 需要严格控制。
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1.4 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。 一．压力铸造的特点: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 是从几个至几十个MPa，甚至高达 2×102MPa。充填速度约在10～50m／s， 有些时候甚至可达100m／s以上。充填时 间很短，一般在0.01～0.2s范围内。
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焊接 板、棒、 型材、管材 铸锭 冶炼 铸造 热锻 冷轧 锻件 铸件 机加工 机加工
冷轧 热拔
冷冲 零件
铸造发展方向:
1)优质\精密; 2)数字化\网络化;虚拟生产; 3)高效智能化\机器人应用; 4)交叉综合化\并行CAD/CAE/CAM一体化 加工,浇注系统设计\绘图\计算模数\凝固 过程模拟\缺陷预测\工艺过程实时控制; 5)低耗清洁化,绿色环保可持续发展;
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司母戊鼎
司母戊鼎，商代大鼎， 1939年出土，鼎高133 厘米，重875公斤。為 已知的中国古代最大的 青銅器。 铜禁，中国已知最早应 用失蜡法铸造的作品， 春秋時代的楚国王子午 墓出土的，年代为公元 前6世紀。
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•现状-国民经济的一个重要组成部分,航 海\航空\铁路\体育用品等;我国是世界第 一铸造大国(2012年全球铸件产量9000万 吨，我国铸件产量达到4250万吨。 •从业人员约200万人，给国家创造了约 5000亿元的经济收入（2012年数据）
机床占60～80%， 汽车占25% 拖拉机占50～60%
铸造历史----三星堆
立人像铸于商代晚期，人像 高172厘米，底座高90厘米， 通高262厘米，是世界上最 大的青铜立人像，被尊称为 “世界铜像之王”。 突目面具铸于商代晚期，原 件高64.5厘米，宽138厘米， 眼球柱状外突长达13.5厘米， 其造型在世界上亦属首见。
较 低
不同批量的较复杂的 铸件尺寸精度较高，铸 各种合金铸件 件设计自由度大，工艺 简单，但模样燃烧影响 环境
熔模铸造
制造熔模的材料即模料一般采用用蜡料、 天然树脂和塑料（合成树脂）配制。主要 用蜡料配制的模料称为蜡基模料，它们的 熔点较低，为60～70℃；主要用天然树脂 配制的模料称为树脂基模料，熔点稍高， 约70～120℃。
很 好
任何 复杂 程度
各种批量的铸钢及高熔 点合金的小型复杂精密 铸件，特别适合铸造艺 术品、精密机械零件
尺寸精度高、表面光洁， 但工序繁多，劳动强度大
铸 造 方 法
铸 件 材 质
铸件 表 铸 重量 面 件 光 复 洁 杂 度 程 度
几公 斤～ 几百 公斤 很 好 较复 杂
生 产 成 本
适用范围
工艺特点
铸件组织致密，工艺出品 率高，设备较简单，可采 用各种铸型，但生产效率 低
铸 造 方 法 差 压 铸 造 压 力 铸 造 离 心 铸 造
铸 件 材 质
铸件 表 铸件复 生 重量 面 杂程度 产 光 成 本 洁 度
适用范围
工艺特点
好 复杂 铝、 几 镁 克～ 可用 砂芯 合 几十 金 公 斤 好 复杂 铝、 几 镁 克～ 可用 砂芯 合 几十 金 公 斤 灰 几十 较 一般 好 为圆 铁、 公 筒形 球 斤～ 铁 几 铸件 吨