常用铸造方法

3. 融模铸件设计注意事项
五．金属型铸造 将金属液浇注到金属铸型中，待其冷却后获得铸件的方法叫金属型铸造。由于金属型
能反复使用很多次，又叫永久型铸造。 1． 金属型的结构
一般的，金属型用铸铁和铸钢制成。铸件的内腔既可用金属芯、也可用砂芯。金属型 的结构有多种，如水平分型、重直分型及复合分型。如图 5.1 所示。其中垂直分型便于开 设内浇口和取出铸件；水平分型多用来生产薄壁轮状铸件；复合分型的上半型是由垂直分 型的两半型采用铰链连结而成，下半型为固定不动的水平底板，主要应用于较复杂铸件的 铸造。
浇铸，铸件精度高、表面粗糙度细，但陶瓷浆料价 中等复杂铸件，特别宜作金属型、
格贵
模板、热芯盒及各种热锻模具
离心铸造
用金属型或砂型，在离心力作用下浇铸成型，铸件 单件、成批大量生产铁管、铜套、
组织致密，设备简单、成本低、生产率高，但机械 金属轴瓦、汽缸套等旋转体型铸
加工量大
件
实型铸造 磁型铸造 连续铸造 真空吸铸
3) 焙烧：将型壳在 800～1000℃下加热，以清除型壳内的残余物和水份，并进一 步提高型壳的强度。
4) 填砂：为加固型壳以防它在浇注时变形或破裂，需在焙烧后的型壳周围用干 砂填紧。
5) 金属液的浇注、落砂和清理 型壳经焙烧后应马上浇注，以保证金属液有足够的充型能力。铸件凝固后落砂，并 对其进行清理和检验。 2. 熔模铸造的特点及适用范围 a. 获得铸件精度高，表面粗糙度低，Ra 值为 12.5～1.6μm。因此采用熔模铸造获得 的涡轮发动机叶片等零件，无需机加工即可直接使用。 b. 适合于各种合金的铸件。无论是有色合金还是黑色金属，尤其是适用于熔点高、难 切削的高合金铸钢件的制造，如耐热合金、不锈钢和磁钢等。 c. 可铸出形状较复杂、不能分型的铸件。其最小壁厚可达 0.3mm，可铸出孔的最小孔 径为 0.5mm。 d. 铸件的重量一般不超过 25kg。 总之，熔模铸造是实现少切削或无切削重要方法。主要用于制造汽轮机、燃气轮机和 涡轮发动机的叶片和叶轮、切削刀具以及航空、汽车、拖拉机、机床的小零件等。
a． 制造母模：母模是铸件的基本模型，用来制造压型。 b．制造压型：压型是制造蜡模的模具，有很高的精度和光洁度。制造压型要考虑蜡模
及铸件的双重线收缩率。成批、大量生产时，压型通常用金属材料制成；单件、小 批时，常用石膏来制造。 c．制造熔模：将糊状的蜡基材料（50%石蜡和 50%硬脂酸组成），在压力下充满压型， 冷凝后取出，经修整毛刺便获得一个熔模。为一次能浇出多个铸件，可将多个熔模 焊成熔模组，如图 4.1 所示。
成批、大量生产，以非铁合金为 主，也可用于铸钢、铸铁的厚壁、 简单或中等复杂的中小铸件
低压铸造
用金属型、石墨型、砂型，在气体压力下充型及结 单件、小批或大批生产，以非铁
晶凝固，铸件致密，金属利用率高，设备简单
合金的中大薄壁铸件
陶瓷型铸造
采用高精度模样，用自硬耐火浆料灌注成型，重力 单件、小批生产中、小型，壁厚
单
挤压铸造
先在铸型的下型中浇入定量的液体金属，迅速合型， 大批生产以非铁合金为主的形状
并在压力下凝固。铸件组织致密，无气孔，但设备 简单，内部质量要求高或轮廓尺
较复杂。挤压钢铁合金时模具寿命短
寸大的薄壁零件
石墨型铸造
用石墨材料制成铸型，重力浇铸成型、铸件组织致 成批生产铜合金螺旋桨等形状不
密，尺寸精确，生产率高，但铸型质脆，易碎，手 太复杂的中小型零件，也可用于
a. 普通铸钢：ZG200-400——200 代表试样最小屈服强度，400 代表最小抗拉强度； b. 合金铸钢：ZGxxx——xxx 为合金牌号。 性能类似普通钢铁。 2. 铸铁 a. 灰铸铁：HT100——100 代表试样最小抗拉强度； b. 球墨铸铁：QT400-18——400 代表试样最小抗拉强度，18 代表延伸率； c. 可锻铸铁：KTH300-06——H 代表黑心（Z 代表珠光体，B 代表白心），300 代表试
图 3.4 嵌铸件
总之，压铸是实现少切削、无切削的一种重要方法，但也存在不足：
a. 压铸设备投资大，压铸型的制造成本高，只有在大量生产时才合算。
b. 可压铸的合金种类受到限制，很难适用于钢和铸铁等高熔点合金。
c. 由于压铸时的充型速度快，型腔中的空气很难完全排出，且厚壁处也很难补缩，使
铸件内部不能避免气孔和缩松缺陷。
可能的
距
斜度 内恻 外恻
加工余 收缩率
量
锌合金 1-3 0.3 0.7
6
12 0.75 6
10 0.3 15’-1.5° 10’-1° 0.4-0.65 0.3-0.8
铝合金 1-3 0.5 1.0
4
8
1.0 10
15 0.5 30’-2° 15’-1° 0.45-0.8 0.3-0.8
镁合金 1-3 0.6 0.7
氧压铸等新工艺，可大大减少铸件中的孔洞缺陷，使其发挥更大的潜力。
3. 压铸件结构设计
a. 压铸件设计基本参数
压力铸造不宜用于厚壁铸件，对所有合金，不推荐使用大于 6mm 的壁厚，设计基
本参数见下表：
合金
壁厚 mm
孔深（孔径的倍
最小孔
数）
螺纹尺寸 mm
齿最小
技术上 径 mm
最小螺
模数
合理的
盲孔 通孔
外螺纹 内螺纹
件表面渗碳，涂料干燥ຫໍສະໝຸດ Baidu间长，生产率低
铸型是水冷结晶器，金属液了连续浇入后，凝固的 大批、大量生产各类合金的铸管、
铸件不断从结晶器的另一端拉出。生产率高，但设 铸锭、铸带、铸杆等
备费用高
在结晶器内抽真空，造成负压，吸入液体金属成型。 大批、大量生产铜合金、铝合金
铸件无气孔、砂眼，组织致密，生产率高，设备简 的筒型和棒类零件
2 壁厚均匀
壁厚不均，易 产生气孔、缩 孔
3 采用加强肋 减小壁厚
厚壁处易产 生疏松和气 孔
4 消除尖角过 渡圆滑
充填良好，不 产生裂纹
5 简化铸型结 构
尽量避免横 向抽芯，否则 使铸型机构 复杂
四．熔模铸造 熔模铸造又名“失蜡法铸造”，是采用易熔的蜡质材料制成模型，然后用造型材料将其
包覆若干层，待其干燥硬化后将蜡模熔化获得无分型面的壳型，经烘干后浇注金属液而获 得铸件的铸造方法。 1. 熔模铸造的工艺过程
图 3.2 立式压室压铸机
图 3.3 卧式冷压室压铸机 总之，冷压室压铸机的压室与金属液接触时间短，适合于铸造熔点较高的合金， 如铜、铝和镁等有色合金及一些黑色合金的铸件。 2. 压力铸造的特点及应用 a. 压铸的生产率高，可达 50～500 件/h，便于实现自动化。 b. 获得铸件的尺寸精度高，表面粗糙度低 Ra 为 3.2～0.8μm。使一些铸件无需机加工 就直接使用，还压铸结构复杂的薄壁件。 c. 由于金属铸型的冷却能力强，可获得细晶粒组织的铸件，其机械强度比砂型铸件的 提高（25～40）%。 d. 便于实现嵌铸，即将其它金属或非金属零件先嵌放在压铸型内，再压铸另外一种金 属与其合铸成一体，如图 3.4(a)所示。采用嵌铸法可铸出一些形状复杂的零件如 3.4(b)。此外，嵌铸法可使铸件的某些局部性能提高，如耐磨性、导热性、导磁及绝 缘性等。
工操作时劳动条件差
钛合金铸件
三．压力铸造 压力铸造是在专用设备—压铸机上进行的一种铸造。即在高速、高压下将熔融的金属
液压入金属铸型，使它在压力下凝固获得铸件的方法。常用的压力为几个至几十个兆帕， 充型时间为 0.01～0.2 秒，充型速度为 0.5～50m/s。 1. 压铸机的种类 根据压室的不同，压铸机分为热压室和冷压室两种。
a. 热压室压铸机 将压室与熔化金属液的坩埚连成一体，压射活塞浸在金属液中，采用杠杆机构使
活塞动作以实现压铸过程。如图 3.1
图 3.1 热压室压铸机的工作原理 压铸机的工作过程：当压射活塞上升时，金属液进入通道和立缸；压射活塞下压 将金属液压入铸型；铸件在压力作用下凝固后，开启动型取出。热压室压铸机的优点 是生产效率高；金属浪费少；工艺稳定；由于金属液较干净，获得铸件的质量好；易 于实现自动化；但由于压室和活塞长期浸在金属液中，使其寿命有限，目前热压室压 铸机只用于压铸一些低熔点合金铸件，如铅、锡和锌等合金件。 b. 冷压室压铸机 压室与熔炉分开，压铸时先用定量勺从保温炉中将金属液倒入压室，然后使活塞 动作进行压铸。根据活塞加压方向的不同，又分为卧式和立式两种。如图 3.3 和 3.2 所 示，是应用较普遍的卧式和立式冷压室压铸机。
图 4.1 熔模铸造工艺过程 d．型壳的制造
1) 结壳：先在熔模上涂挂耐火涂料（一般由水玻璃和石英粉制成或硅酸乙酯水 解液和刚玉粉制成的），然后撒上一层细石英砂，将其放入氯化铵水溶液中硬 化或通氯气硬化。重复进行挂涂料、撒砂和硬化过程 3 至 7 次，直至结成 5～ 10mm 厚的型壳为止。
2) 脱模：通常将型壳浸泡在 85～95℃的热水中，蜡模自行熔化后从型壳中脱出， 获得与铸件形状一致的型腔。熔模也可在高压蒸气熔化脱出。
二．铸造方法
1. 砂型铸造
2. 特种铸造
铸造方法
主要特点
应用范围
压力铸造
用金属铸型，在高压、高速下充型，在压力下快速 大批、大量生产，以锌合金、铝
凝固，是效率高、精度高的金属成型方法，但压铸 合金、镁合金及铜合金为主的中
机、压铸型制造费用高。
小型薄壁零件，也用与钢铁铸件
熔模铸造 金属型铸造
用蜡模，在蜡模外制成整体的耐火质薄壳铸型。加 各种生产批量，以碳钢、合金钢
用泡沫聚苯乙烯塑料模，局部或全部代替木模或金 单件、小批生产的中大铸件，尤
属模造型，在浇铸时烧失。可节约木材、简化工序， 以 1-2 件为宜，或取模困难的铸件
但烟尘有害气体较大
部分
用磁性材料（铁丸、钢丸）代替型砂作造型材料， 大批、大量生产中小型中等复杂
磁性材料可重复使用，简化了砂处理设备，但铸钢 的钢铁零件
d. 压铸件不宜进行热处理或在高温下使用，以免压铸件的气孔中的气体膨胀，引起零
件的变形和破坏。
由于压铸的以上特点，使它广泛应用于大批量有色合金铸件的生产。其中铝合金压铸
件占的比重最大，约 30～50%，其次是锌合金和铜合金铸件。
压铸件应尽量避免机加工或少加工，以防内部孔洞外露。目前，已出现真空压铸、加
5
10 1.0
6
20 0.5 30’-2° 15’-1° 0.5-0.8 0.3-0.8
铜合金 2-4 1.0 2.5
3
6
1.5 12
-
1.5 45’-2° 35’-1° 0.6-1.0 0.3-0.8
b. 压铸件结构设计注意事项，见下表
序 注意事项
号
改进前
图例
改进后
说明
1 消除内凹
内凹铸件型
芯不易取出
样最小抗拉强度，06 代表延伸率； d. 其它铸铁：MT——耐磨铸铁，MQT——耐磨球墨铸铁，KmTBxxx——抗磨白口铸
铁，RTxxx——耐热铸铁，RQTxxx——耐热球墨铸铁，STSixxx——高硅耐蚀铸铁。 主要用于发动机的汽缸体、筒套、各种机床床身、底座、平台等。 3. 铸造铜合金 a. 铸造青铜：合金牌号 ZCuxxx，合金代号 ZQxxx； b. 铸造黄铜：合金牌号 ZCuxxx，合金代号 ZHxxx； c. 压铸铜合金：合金牌号 YZCuxxx，合金代号 YTxxx。 主要用于耐磨、耐蚀零件，如齿轮、轴套等。 4. 铸造铝合金 a. 铝硅合金：合金牌号 ZAlSixxx，合金代号：ZL1xx； b. 铝铜合金：合金牌号 ZAlCuxxx，合金代号：ZL2xx； c. 铝镁合金：合金牌号 ZAlMgxxx，合金代号：ZL3xx； d. 铝锌合金：合金牌号 ZAlZnxxx，合金代号：ZL4xx； e. 压铸铝合金：合金牌号 YZAlxxx，合金代号：YLxxx。 零件成本低，精度高，在很多领域得到广泛的应用。 5. 铸造锌合金 a. 铸造锌合金： 合金牌号 ZZnAlxxx，合金代号 ZAxxx； b. 压铸锌合金： 合金牌号 ZZnAlxxxY，合金代号 YXxxx。 主要用于小尺寸、高强度、耐蚀性零件，如平衡盘等。
铸造
铸造用的原材料来源广泛，生产成本低，铸造工艺灵活性大，几乎不受零件大小、形 状、重量和结构复杂程度的限制，所以铸造工艺被广泛应用。
铸件结构与铸件的质量、劳动生产率和铸造成本有关。设计铸件时，除了要考虑满足 零件的工作性能外，还要考虑铸造工艺过程、合金铸造性能、铸造方法及机械加工、装配 和运输等方面对铸件结构的要求。 一．常用铸造金属材料 1. 铸钢
热融掉蜡模后，用重力浇铸。铸件精度高，表面质 为主的各种合金和难于加工的高
量好，但压型制造费用高，工序繁多。手工工作时， 熔点合金复杂零件为宜，铸件质
劳动条件差。
量一般小于 10Kg
用金属铸型，在重力下浇铸成型，对非铁合金铸件 有细化组织的作用，灰铸铁件易出现白口，生产率 高，无粉尘，设备费用教高，手工操作时，劳动条 件差。