浇铸工艺介绍

铸造的分类 按照铸造工艺的不同，一般将铸造 分为三类： 金属型铸造 低压铸造 压力铸造
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金属型铸造
金属型铸造：金属液（铝液）用重力浇注法浇入金 属型，以获得铸件的一种铸造方法。 由于铸型（模具）可以反复使用很多次，故有永久 型铸造之称。也曾经有过硬模铸造的称谓。 金属型铸造已被广泛地用于生产铝合金铸件，如发 动机的气缸盖、活塞、轮毂和各种壳体。 例如：NSE1.5缸盖
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金属型铸造
金属型铸造的缺点：
1.金属型（模具）加工困难，制造和调整周期长， 一次性投资高；
2.不能生产大型铸件（因金属型（模具）太笨重， 金属液（铝液）充型时间长），铸件外形不宜太复 杂； 3.金属型（模具）透气性差，易引起铸件浇不足、 冷隔和针孔等铸造缺陷；
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金属型铸造
NSE1.5缸盖
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金属型铸造
金属型铸造的优点：
1.金属型铸件具有较高的尺寸精度和较低的表面粗 糙度；
2.金属型铸件组织致密，具有较高强度、硬度和耐 磨蚀性； 3.金属型上可方便地采取较多工艺措施；
4.铸造生产中使用较少的坭芯，可节省造型材料 （砂）；
低压铸造
低压铸造：液体金属（铝液）在不大的外界压力（2080kPa）作用下，从型腔底部引入金属液（铝液），让金 属液（铝液）由下而上地充填型腔，以形成铸件的铸造方 法。
低压铸造时用的模具可以为低压金属型和低压砂型。 低压铸造的浇注成形过程包括升液、充型、增压、保压、 卸压和冷却等阶段，各阶段是通过控制气体压力来实现的。 低压砂型铸造产品例如：KV6缸盖/缸体、1.8T缸盖/缸体、 VCT缸盖/缸体
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压力铸造
压力铸造的优点： 1.铸件尺寸精度高，表面粗糙度低；
2.铸件强度和表面硬度高；
3.可压铸形状复杂的薄壁铸件；
4.压力铸造生产效率高；
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压力铸造
压力铸造的缺点： 1.压铸件内部易出现气孔缺陷；
2.压铸件不宜进行热处理和焊接；
3.金属液（铝液）的充型速度比较大，对压铸型（压 铸模）有很大的冲击破坏力。
铝液中气体的主要来源：
１.燃料：火焰反射炉熔炼铝合金时，煤气中的水 分以及燃烧时产生的水分易进入熔体（铝液）； ２.大气：熔炼过程中，大气中的水蒸气被熔体 （铝液）吸收；
３.炉衬：烘炉不彻底时，炉衬表面吸附的水分以 及砌制时泥浆中的水分在熔炼头几个班次时对熔体 （铝液）中的气体含量将有明显的影响；
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低压铸造
低压铸造的缺点：在生产铝合金铸件时，坩埚和升液 管长期与铝液接触，易受侵蚀而报废；也会使金属液 （铝液）因增铁而性能恶化。 低压铸造目前主要用于生产铝合金，如汽车工业的汽 车轮毂、内燃发动机的气缸体、气缸盖、活塞等。
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压力铸造
压力铸造是液态金属（铝液）在活塞的高压下以较高 的速度充填铸型型腔，并在压力作用下凝固而获得铸 件的方法。 高压力和高速度是压力铸造时金属液（铝液）充填成 形过程的两大特点，也是它与其它铸造方法最根本的 区别。
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制芯的分类
依制芯方法的不同分为以下三种: 热芯制芯
壳芯制芯
冷芯制芯
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热芯制芯
热芯制芯：
用液态热固性树脂和硬化剂以及少量添加剂 配制成的芯砂，填入加热到一定温度的坭芯模内， 贴近坭芯模表面的芯砂受热，其树脂（粘结剂） 在很短时间可缩聚而硬化。而且只要坭芯的表层 有数毫米结成硬壳即可自坭芯模取出，中心部分 的坭芯利用余热和硬化反应放出的热量可自行硬 化。
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冷芯制芯
冷芯制芯的冷芯树脂（粘结剂）由两部分组成，组 分Ⅰ是酚醛树脂，组分Ⅱ是聚异氰酸酯。 硬化反应： 酚醛树脂＋聚异氰酸酯
三乙胺
尿烷
采用三乙胺法制芯时，原砂采用干净的AFS的细度 50-60的硅砂。
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冷芯制芯
三乙胺法是现代吹气冷芯制芯法中应用最早 的工艺，由于生产效率高、节能，铸件表面光洁， 因而吸引一些工厂采用，是当前国际上应用较广 的冷芯制芯法。
冷芯制芯：
将树脂砂填入冷芯模，而后吹气硬化制成坭芯。 根据使用的粘结剂和所吹气体及其作用的不同，而 有三乙胺法、SO2法、酯硬化法、低毒和无毒气体 促硬制芯法。
三乙胺法：一般用干燥的压缩空气或氮气作液态硬 化剂（三乙胺）的载体气体，稀释到约5％浓度，形 成三乙胺气雾，向冷芯模中填入树脂砂后再吹入三 乙胺气雾，树脂砂便能在数秒至数十秒内硬化制成 所需要强度的坭芯。
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熔炼炉的简介
我们公司的保温炉采用的就是电阻炉，故我们又 称其为电阻保温炉。 电阻炉的优点：热效率高、熔炼的金属质量较高、 工作环境好。 电阻炉的缺点：容量小、生产率比较低。 感应炉的优点：热效率高、熔体的成分和温度均 匀、熔化速度快、合金烧损小、吸气小、烟尘少、 噪音小。缺点；熔体易过热导致合金的晶粒粗大、 设备昂贵。
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压力铸造
4 2 b）压射铝液进入型 腔 压室3的左端部分设 在定型5之中，压室 活塞2向左移动，把 铝液4压入压铸型 （压铸模）。
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压力铸造
c）开型取下铸件
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动型6左移，打开铸 型（模具），形成 的铸件连同浇注余 料8一起随动型6左 移，最后由顶杆机 构7把铸件顶离动型 6，完成一个压铸循 环。
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铝合金熔炼理论知识
铝液中的氧化夹杂：
铝液与空气中的氧气O2、氮气N2、在高温下发生 化学反应生成氧化夹杂物，其中以生成的氧化膜 （Al2O3)对铝液的污染最大。
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低压铸造
VCT缸盖/缸体
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低压铸造
4 a）升液 低压铸造工艺过 程如图，在装有 金属液（铝液） 的密封容器（如 坩埚）1中，通 入干燥的压缩空 气。
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低压铸造
4 b）充型 通入的干燥的压 缩空气作用在保 持一定温度的金 属液（铝液）面 上，使金属液 （铝液）3沿着 升液管2自下而 上地流经浇道， 注入铸型型腔4。
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铝合金熔炼理论知识
影响铝液质量的主要因素：铝液中的含气量和氧化 夹杂物。 分析铝合金中的气体成分，证明H2占85﹪以上，因 而铝合金的“含气量”可以近似地视为“含氢量”。 铝液中的氢主要来自高温铝液和溶解在其中的水发 生化学反应生成氢。
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铝合金熔炼理论知识
壳芯制芯
壳芯制芯的优点：
混制好的覆膜砂可以较长期贮存；
能获得尺寸精确的坭芯； 坭芯的强度高、质量轻、易搬运； 可用细的原砂得到光洁的铸件表面；
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壳芯制芯
壳芯制芯的缺点：
（一）壳芯表面易疏松
（二）壳芯在浇注时破裂
（三）铸件表面粘砂
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冷芯制芯
电阻炉
熔炼炉的简介
我们公司所使用的STRIKO炉和大连炉便属于火 焰反射炉，它们所使用的燃料是煤气。 火焰反射炉的优点：成本低、产量高、铝合金质 量高。 火焰反射炉的缺点：金属烧损大、熔体吸气量多、 热效率低、噪声较大及污染大。 火焰反射炉的结构：炉膛（包括溶化室和保温 室）、燃料燃烧装置（煤气烧嘴）、废热利用装 置。
三乙胺粘附皮肤和衣服经多次洗涤仍难去除 污染气味。
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铸造培训讲义
第三章 铝液的熔化 及精炼处理
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熔炼炉的操作
第一节 熔炼炉的简介
第二节 铝合金熔炼理论知识
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熔炼炉的简介 熔炼炉的分类:
熔炼炉
火焰炉
感应炉
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低压铸造
c）增压、保压 待金属液（铝液） 充满型腔后，增 大气压，型腔里 的金属液（铝液） 在一定压力下凝 固成形。
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低压铸造
d）卸压、冷却 最后卸除压力， 未凝固的金属液 （铝液）回落到 坩埚中，冷却后 开型便得到所需 的铸件。
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壳芯制芯
壳芯制芯： 铸造生产中，坭芯直接承受液体金属（铝液） 作用的只是表层一层厚度仅数毫米的砂壳，其余 的砂只起支承这一层砂层的作用，这就促使了铸 造工作者寻求用壳芯来制造铸件。
壳芯制芯用酚醛树脂作粘结剂，配制的砂叫做腹 膜砂，像干砂一样松散。
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热芯制芯
热芯制芯的工艺要求： 由于热芯制芯时要求树脂砂在热芯模具内快 速硬化成型，因此要求树脂砂流动性好，可射制 出形状复杂、紧实度均一的坭芯；硬化速度快， 硬化温度范围宽，硬化强度高，以提高制芯生产 率和使坭芯具有高的尺寸精度；可使时间长，以 利于生产管理和减少废砂。
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浇铸知识交流报告
2010年4月22日
铸造知识交流
目 录
第一章 铸造的分类及理论知识 第二章 制芯的分类及理论知识 第三章 铝液的熔化及精练处理 第四章 铸件的缺陷分析及预防
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铸造培训讲义
第一章 铸造的分类 及理论知识
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热芯制芯
热芯制芯为快速生产尺寸精度高的中心坭芯（坭 芯最大壁厚为50-75mm）提供了一种非常有效的 方法，特别适合用于汽车行业的铸件生产。 热芯制芯用的树脂有呋喃树脂和酚醛树脂。 热芯制芯使用的硬化剂（催化剂）在室温下处于 潜伏状态，一般采用在常温下呈中性或弱酸性的 盐（这有利于混合好的树脂砂的存放，即达到可 使用时间长），而在加热时激活成强酸，促使树 脂迅速硬化。
压铸常用的压射比压在几兆帕到几十兆帕范围内，甚 至高达500MPa；充填速度为0.5-70m/s范围内；充 填时间很短，常为0.01-0.2s。
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压力铸造
a）浇勺将铝液倒 入压室 在铸型（模具）合 拢锁紧后，浇勺经 注口把铝液倒入横 卧的压室中。
1-浇勺 2-压射活 塞 3-压室 4-铝 液 5-定型 6-动 型 7-顶杆机构
铝合金熔炼理论知识
高温时铝和水汽的反应：
Al+H2O
Al2O3+3H（溶入铝液中）
当在水汽比较多的环境下，剧烈反应，引起 爆炸，造成事故。 当在干空气条件下（水分较少），水汽也能 和铝液起反应，因此在铝液中总是含有一定 数量的氢。
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铝合金熔炼理论知识
实践证明，不同的季节，因空气中的温度不同， 铝锭中的气体含量也随之而异。一般在相同条件 下，其含气量随空气湿度的增大而增加。 氢在铝液中的溶解度随温度的升高而增大，随铝 液周围环境中水汽的增大而增大。
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铸造知识交流
第二章 制芯的分类 及理论知识
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型砂的结构
树脂砂的基本结构：
制芯过程中，树脂砂在外 力作用下成型并达到一定 的紧实度或密度而成为砂 型。右图是树脂砂紧实后 的结构示意图，它是由原 砂、粘结剂（树脂）和添 加剂组成的一种具有一定 强度的微孔-多孔隙体系， 或者叫毛细管多孔隙体系。
低压铸造
低压铸造的优点： 1.金属液（铝液）是自下而上平稳充填铸型，且型腔 中液流方向与气体排出方向一致，因而避免金属液 （铝液）对型壁和型芯的冲刷、卷气等，提高铸件质 量；
2.铸件凝固补缩过程是在外加压力下进行的，故补缩 效果好，铸件致密度高、力学性能好；
3.金属液（铝液）在压力作用下充型，流动性增加， 有利于生产复杂薄壁件，获得轮廓清晰的铸件；
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型砂的结构
原砂是骨干材料，占树脂砂总质量的99﹪；一方 面它为坭芯提供了必要的耐高温性能和热物理性能； 另一方面原砂砂粒能为坭芯提供众多孔隙，保证坭 芯具有一定的透气性。 树脂（粘结剂）起粘结砂粒的作用，以粘结薄膜形 式包覆砂粒，使树脂砂具有必要的强度和韧性 添加剂是为了改善坭芯所需要的性能而加入的物质。 如改善坭芯的起模性能。