金属工艺学教材(PPT 46页)
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•4
（4）最小铸出孔及槽——零件上的孔、槽、台阶等应从铸 件质量及经济方面考虑。较大的孔、槽等应铸出来，以便节 约金属和机构加工工时，同时还避免铸件局部过厚所造成的 热节，提高铸件的质量；较小的孔槽，则不宜铸出，直接加 工反而方便；如有特殊要求，且无法实行机加工的孔如弯曲 孔，则一定要铸出。
•5
（5）型芯头——型芯
头是指伸出铸件以外不
与金属液接触的砂芯部
分，其功用是定位、支
撑和排气。
为了承受砂芯本身重力及浇注
时液体金属对砂芯的浮力，芯头
的尺寸应足够大才不致破坏；浇
注后，砂芯所产生的气体，应能
通过芯头排至铸型以外，在设计
芯头时，处理要满足上面的要求，
还应做到下芯、合型方便，应留
有适当斜度，芯头与芯座之间要
留有间隙.
•38
缺点
• 铸件易产生偏析，铸件内 表面较粗糙。内表面尺寸 不易控制。
•39
第五节 消失模铸造
也称气化模铸造，国际上称EPC工艺。 真空实型铸造， 用泡沫模型代替金属或木模，
造型后模样不取出，呈实体型腔，浇注时模样 气化消失而得到铸件。
•40
泡沫塑料模型
•41
预发泡
模型 成型
模型簇 组合
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
•21
•22
金属型铸造
•23
三、金属型铸造的特点和适用范围
可承受多次浇注（反复使用多次，几百次到几千次） ，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Ra3.2~12.5um)； 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。
•24
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。
•25
第三节 压力铸造
压力铸造（简称压铸）——
在高压作用下，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。 常用压射压力为5－1500MPa， 充填速度约5－5m/s，充填时 间很短，约0.01－0.2s。
零件上需要加工的表面，应需有适当的加工余量。铸件加 工余量的大小取决于铸件的材料、铸造方法、铸件尺寸与复杂 程度、生产批量、加工面与基准面的距离及加工面在铸型中的 位置、加工精度要求等。
•2
加工余量的大小
灰铸铁件较铸钢件线收缩率小、熔点低，铸件表面较光洁、平整，故 其加工余量小； 非铁合金铸件表面光洁、且材料昂贵、加工余量应比铸铁件小； 铸件的尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，铁件的尺寸误差也愈 大，故余量也应随之加大； 大量生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小；反之， 手工造型误差大，余量应加大； 浇注时朝上的表面，因产生缺陷的机率大，其加工余量应比底 面和 侧面大。
金属型材料一般选用铸铁或 铸钢。
•20
二、金属型铸造工艺
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)
利用涂料层的厚薄，调节铸件的冷却速度； 保护金属型，防止高温金属液对型壁的冲蚀和热击； 利用涂料层蓄气排气。
浸涂
ຫໍສະໝຸດ Baidu浇注
•42
消失模铸造的工艺过程
（1）制造泡沫塑料模 a.制备消失模材料——将珠粒密度大（1.05g/cm3)
的原材料及发泡剂，经过蒸汽加热、抽真空，获得符合要求 的低密度珠粒。
消失模主要材料有： 可发性聚苯乙烯（EPS），适用于灰铸铁、球墨铸铁和
有色合金铸件等；
可发性聚甲基丙烯甲酯（EPMMA），适用于球墨铸铁 和铸钢件等。
加工余量的具体数值应根据加工余量国家标准和铸件尺寸公差标准 配套使用选取。
•3
（3）起模斜度（拔模斜度）——为使模样容易从铸型 中取出或型芯自芯盒中脱出，平行于起模方向在模样或 芯盒壁上的斜度称为起模斜度。
凡垂直于分型面（分盒面）的没有结构斜度的壁均应设起模斜度。起模斜 度的大小，应根据模壁测量面高度、模样材料及造型方法确定。一般拔模斜 度在0.25°----5°之间.
•14
3.擅长制造用砂型铸造、锻压、切削加工等方法难以制造的形状 复杂、不便分型的零件。如带有精细的图案、文字、细槽和弯曲细孔的铸件。
4.可以制造各种合金材质的铸件，尤其适用于高熔点、难切削合金的小型复 杂铸件的生产。
•15
•16
•17
•18
第二节 金属型铸造
金属型铸造又称硬模铸造，是将液体金属浇入金属 铸型，在重力作用下充填铸型，以获得铸件的铸造方 法。
熔模铸造工艺过程：
•11
母模
压型
熔蜡
充满压型
一个蜡模
蜡模组
结壳、倒出熔蜡
填砂浇注
•12
熔模铸造
•13
熔模精密铸造的特点：
1. 铸件尺寸精度高（IT11~IT13），表面粗糙度值低（12.5~1.6um）。减 少切削加工量，甚至无须切削加工（涡轮发动机的叶片）。
2.可以铸造薄壁件及重量很小的铸件。
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。
•34
卧式离心铸造
铸型绕水平轴旋转。铸件壁厚均匀，应用广泛，主 要用来生产圆环类铸件，也用于浇注成形铸件。
•35
离心式实型铸造
离心铸造的生产过程
（1）将金属型型腔清理干净，喷涂料 （2）旋转铸型，浇入定量金属液 （3）凝固后，停止旋转，取出铸件
•44
消失模铸造特点
1、铸件尺寸精度高(可达5-7级） 2、铸件表面光洁（Ra6.3-12.5um) 3、铸件加工量小 4、铸件无飞边毛刺，落砂清理容易，清理工时少，劳动环
境好 5、消失模铸造不用下芯子，没有分型面，可以采用灵活的
设计，生产出各种形状复杂、薄壁、多孔槽的铸件。 6、环境污染少， “绿色铸造工程”。
•9
特种铸造方法
挤压铸造
金属型铸造 压力铸造
特种铸造
离心铸造 陶瓷型铸造
熔模铸造
低压铸造
•10
第一节 熔模铸造
熔模铸造用易熔材料制成模型，然后在模型上涂挂耐火材料， 经硬化之后，再将模型熔化、排出型外，从而获得无分型面 的铸型。
由于熔模广泛采用蜡质材料来制造，故又常把它称为“失蜡 铸造”。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”。
可用于生产铸铁、碳钢、工具钢、不锈钢、铝、镁及铜 合金等铸件。一般情况下，铸件最小壁厚为4.06mm，最 小铸出孔直径可达1.52mm，质量从1KG-50t。
•45
其他铸造方法
低压铸造方法 陶瓷型铸造 连续铸造 V法铸造
•46
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。
•32
第四节 离心铸造
将液态合金浇入高速旋转的铸型中，使金属 液在离心力作用下充填铸型并凝固的铸造方 法。
•33
立式离心铸造
•26
冷压室卧式压铸（目前应用最多)
•27
冷压室卧式压铸原理
•28
压铸的工艺过程
（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）冷却后打开铸型，用顶杆顶出铸件。
•29
压力铸造
•30
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0.5mm)
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）
•31
压力铸造的特点和适用范围
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）
•36
•37
优点
• 利用回转表面生产圆筒形铸件，省去型芯和浇注系统，大大简 化了生产过程，节约了金属；
• 离心力的作用，铸件由外向内的顺序凝固，而气体和熔渣因比 重轻向内腔移动而排除，铸件组织致密，极少有缩孔、气孔、 夹渣等缺陷；
• 合金的充型能力强，便于流动性差的合金及薄件的生产； • 便于制造双金属铸件。
•6
综合分析（见书p.65）自学
支座是一个普通的支撑件，没有特殊的质量要求的表面，•它7 的材料为HT150。
第四章 特种铸造
特种铸造，是指有别于砂型铸造方法的其他铸造工艺。
•8
26
特种铸造一般能至少实现以下一种性能： •提高铸件的尺寸精度和表面质量 •提高铸件的物理及力学性能 •提高金属的利用率(工艺出品率) •减少原砂消耗量 •适宜高熔点、低流动性、易氧化合金铸 造 •改善劳动条件，便于实现机械化和自动 化
这类泡沫塑料的特点：发气量小、导热系数小、密度小 （0.015~0.025g/cm3)，产生气体及残留物少、资源 丰富、价格不高。
•43
b.制造单个泡沫塑料模 C.组装模样束 （2）上涂料——泡沫塑料模样束表面应上两层涂 料。第一层是用来提高表面光洁度的涂料。第二 层是耐火涂料。 （3）填砂、紧实、浇注 （4）落料、清理
铸型是用金属制成，可以反复使用多次。
金属型和砂型比较，在性能上有显著的区别：
•导热性好； •透气性差； •没有退让性。
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。
•19
一、金属型构造
组合金属型结构
为保证使用寿命，制造金属 型的材料具备如下的性能： 高的耐热性和导热性，反复受 热不变形，不破坏； 一定的强度、韧性及耐磨性； 良好的切削加工性能。
节工艺参数的选择
铸造工艺参数通常是指铸型工艺设计时需 要确定的某些工艺数据。
•1
（1）收缩余量——为了补偿件收缩，模样比铸件图样 尺寸增大的数值。通常灰口铸铁的收缩率为0.7%~1.0%；铸钢为
3%~2.0%；铝硅合金为0.8%~1.2%。
（2） 加工余量——为保证铸件加工面尺寸和零件精度， 在铸件工艺设计时预先增加而在机械加工时切去的金 属层厚度。
（4）最小铸出孔及槽——零件上的孔、槽、台阶等应从铸 件质量及经济方面考虑。较大的孔、槽等应铸出来，以便节 约金属和机构加工工时，同时还避免铸件局部过厚所造成的 热节，提高铸件的质量；较小的孔槽，则不宜铸出，直接加 工反而方便；如有特殊要求，且无法实行机加工的孔如弯曲 孔，则一定要铸出。
•5
（5）型芯头——型芯
头是指伸出铸件以外不
与金属液接触的砂芯部
分，其功用是定位、支
撑和排气。
为了承受砂芯本身重力及浇注
时液体金属对砂芯的浮力，芯头
的尺寸应足够大才不致破坏；浇
注后，砂芯所产生的气体，应能
通过芯头排至铸型以外，在设计
芯头时，处理要满足上面的要求，
还应做到下芯、合型方便，应留
有适当斜度，芯头与芯座之间要
留有间隙.
•38
缺点
• 铸件易产生偏析，铸件内 表面较粗糙。内表面尺寸 不易控制。
•39
第五节 消失模铸造
也称气化模铸造，国际上称EPC工艺。 真空实型铸造， 用泡沫模型代替金属或木模，
造型后模样不取出，呈实体型腔，浇注时模样 气化消失而得到铸件。
•40
泡沫塑料模型
•41
预发泡
模型 成型
模型簇 组合
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
•21
•22
金属型铸造
•23
三、金属型铸造的特点和适用范围
可承受多次浇注（反复使用多次，几百次到几千次） ，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Ra3.2~12.5um)； 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。
•24
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。
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第三节 压力铸造
压力铸造（简称压铸）——
在高压作用下，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。 常用压射压力为5－1500MPa， 充填速度约5－5m/s，充填时 间很短，约0.01－0.2s。
零件上需要加工的表面，应需有适当的加工余量。铸件加 工余量的大小取决于铸件的材料、铸造方法、铸件尺寸与复杂 程度、生产批量、加工面与基准面的距离及加工面在铸型中的 位置、加工精度要求等。
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加工余量的大小
灰铸铁件较铸钢件线收缩率小、熔点低，铸件表面较光洁、平整，故 其加工余量小； 非铁合金铸件表面光洁、且材料昂贵、加工余量应比铸铁件小； 铸件的尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，铁件的尺寸误差也愈 大，故余量也应随之加大； 大量生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小；反之， 手工造型误差大，余量应加大； 浇注时朝上的表面，因产生缺陷的机率大，其加工余量应比底 面和 侧面大。
金属型材料一般选用铸铁或 铸钢。
•20
二、金属型铸造工艺
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)
利用涂料层的厚薄，调节铸件的冷却速度； 保护金属型，防止高温金属液对型壁的冲蚀和热击； 利用涂料层蓄气排气。
浸涂
ຫໍສະໝຸດ Baidu浇注
•42
消失模铸造的工艺过程
（1）制造泡沫塑料模 a.制备消失模材料——将珠粒密度大（1.05g/cm3)
的原材料及发泡剂，经过蒸汽加热、抽真空，获得符合要求 的低密度珠粒。
消失模主要材料有： 可发性聚苯乙烯（EPS），适用于灰铸铁、球墨铸铁和
有色合金铸件等；
可发性聚甲基丙烯甲酯（EPMMA），适用于球墨铸铁 和铸钢件等。
加工余量的具体数值应根据加工余量国家标准和铸件尺寸公差标准 配套使用选取。
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（3）起模斜度（拔模斜度）——为使模样容易从铸型 中取出或型芯自芯盒中脱出，平行于起模方向在模样或 芯盒壁上的斜度称为起模斜度。
凡垂直于分型面（分盒面）的没有结构斜度的壁均应设起模斜度。起模斜 度的大小，应根据模壁测量面高度、模样材料及造型方法确定。一般拔模斜 度在0.25°----5°之间.
•14
3.擅长制造用砂型铸造、锻压、切削加工等方法难以制造的形状 复杂、不便分型的零件。如带有精细的图案、文字、细槽和弯曲细孔的铸件。
4.可以制造各种合金材质的铸件，尤其适用于高熔点、难切削合金的小型复 杂铸件的生产。
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•17
•18
第二节 金属型铸造
金属型铸造又称硬模铸造，是将液体金属浇入金属 铸型，在重力作用下充填铸型，以获得铸件的铸造方 法。
熔模铸造工艺过程：
•11
母模
压型
熔蜡
充满压型
一个蜡模
蜡模组
结壳、倒出熔蜡
填砂浇注
•12
熔模铸造
•13
熔模精密铸造的特点：
1. 铸件尺寸精度高（IT11~IT13），表面粗糙度值低（12.5~1.6um）。减 少切削加工量，甚至无须切削加工（涡轮发动机的叶片）。
2.可以铸造薄壁件及重量很小的铸件。
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。
•34
卧式离心铸造
铸型绕水平轴旋转。铸件壁厚均匀，应用广泛，主 要用来生产圆环类铸件，也用于浇注成形铸件。
•35
离心式实型铸造
离心铸造的生产过程
（1）将金属型型腔清理干净，喷涂料 （2）旋转铸型，浇入定量金属液 （3）凝固后，停止旋转，取出铸件
•44
消失模铸造特点
1、铸件尺寸精度高(可达5-7级） 2、铸件表面光洁（Ra6.3-12.5um) 3、铸件加工量小 4、铸件无飞边毛刺，落砂清理容易，清理工时少，劳动环
境好 5、消失模铸造不用下芯子，没有分型面，可以采用灵活的
设计，生产出各种形状复杂、薄壁、多孔槽的铸件。 6、环境污染少， “绿色铸造工程”。
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特种铸造方法
挤压铸造
金属型铸造 压力铸造
特种铸造
离心铸造 陶瓷型铸造
熔模铸造
低压铸造
•10
第一节 熔模铸造
熔模铸造用易熔材料制成模型，然后在模型上涂挂耐火材料， 经硬化之后，再将模型熔化、排出型外，从而获得无分型面 的铸型。
由于熔模广泛采用蜡质材料来制造，故又常把它称为“失蜡 铸造”。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”。
可用于生产铸铁、碳钢、工具钢、不锈钢、铝、镁及铜 合金等铸件。一般情况下，铸件最小壁厚为4.06mm，最 小铸出孔直径可达1.52mm，质量从1KG-50t。
•45
其他铸造方法
低压铸造方法 陶瓷型铸造 连续铸造 V法铸造
•46
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。
•32
第四节 离心铸造
将液态合金浇入高速旋转的铸型中，使金属 液在离心力作用下充填铸型并凝固的铸造方 法。
•33
立式离心铸造
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冷压室卧式压铸（目前应用最多)
•27
冷压室卧式压铸原理
•28
压铸的工艺过程
（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）冷却后打开铸型，用顶杆顶出铸件。
•29
压力铸造
•30
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0.5mm)
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）
•31
压力铸造的特点和适用范围
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）
•36
•37
优点
• 利用回转表面生产圆筒形铸件，省去型芯和浇注系统，大大简 化了生产过程，节约了金属；
• 离心力的作用，铸件由外向内的顺序凝固，而气体和熔渣因比 重轻向内腔移动而排除，铸件组织致密，极少有缩孔、气孔、 夹渣等缺陷；
• 合金的充型能力强，便于流动性差的合金及薄件的生产； • 便于制造双金属铸件。
•6
综合分析（见书p.65）自学
支座是一个普通的支撑件，没有特殊的质量要求的表面，•它7 的材料为HT150。
第四章 特种铸造
特种铸造，是指有别于砂型铸造方法的其他铸造工艺。
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特种铸造一般能至少实现以下一种性能： •提高铸件的尺寸精度和表面质量 •提高铸件的物理及力学性能 •提高金属的利用率(工艺出品率) •减少原砂消耗量 •适宜高熔点、低流动性、易氧化合金铸 造 •改善劳动条件，便于实现机械化和自动 化
这类泡沫塑料的特点：发气量小、导热系数小、密度小 （0.015~0.025g/cm3)，产生气体及残留物少、资源 丰富、价格不高。
•43
b.制造单个泡沫塑料模 C.组装模样束 （2）上涂料——泡沫塑料模样束表面应上两层涂 料。第一层是用来提高表面光洁度的涂料。第二 层是耐火涂料。 （3）填砂、紧实、浇注 （4）落料、清理
铸型是用金属制成，可以反复使用多次。
金属型和砂型比较，在性能上有显著的区别：
•导热性好； •透气性差； •没有退让性。
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。
•19
一、金属型构造
组合金属型结构
为保证使用寿命，制造金属 型的材料具备如下的性能： 高的耐热性和导热性，反复受 热不变形，不破坏； 一定的强度、韧性及耐磨性； 良好的切削加工性能。
节工艺参数的选择
铸造工艺参数通常是指铸型工艺设计时需 要确定的某些工艺数据。
•1
（1）收缩余量——为了补偿件收缩，模样比铸件图样 尺寸增大的数值。通常灰口铸铁的收缩率为0.7%~1.0%；铸钢为
3%~2.0%；铝硅合金为0.8%~1.2%。
（2） 加工余量——为保证铸件加工面尺寸和零件精度， 在铸件工艺设计时预先增加而在机械加工时切去的金 属层厚度。