(完整版)第二节常用的铸造方法

第二节常用的铸造方法

(五)离心铸造

离心铸造是将金属液浇入绕水平、倾斜或立轴旋转的铸型，在离心力的作用下凝固的铸造方法。铸件的轴线与旋转铸型的轴线重合。铸型可用金属型、砂型、陶瓷型、熔模壳型等。

1．离心铸造机

离心铸造机是离心铸造所用的设备，按其旋转轴空间位置的不同分为立式、卧式二种。立式离心铸造机的铸型是绕垂直轴旋转（图2-2-41a）,由于金属液的重力作用,铸件的内表面呈抛物线形,故铸件不易过高,它主要用于铸造高度小于直径的环类、套类及成形铸件。卧式离心铸造机的铸型是绕水平轴旋转（图2-2-41b），铸件的壁厚较均匀，主要用长度大于直径的管类、套类铸件。

图2-2-41 离心铸造示意图

图 2-2-9 离心铸造

2．离心铸造的特点和应用

与其它铸造方法相比，离心铸造的优点是：

（1）优点

1）铸件组织致密，无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，力学性能好。

2）铸造圆形中空铸件时，不用型芯和浇注系统，简化了工艺过程，降低了金属消耗。

3）提高了金属液的充型能力，改善了充型条件，可用于浇注流动性较差的合金及薄壁铸件。

4）可生产双金属铸件，如钢套内镶铜轴承等，其结合面牢固、耐磨，又可节约贵重金属材

料。

5）离心铸造适应性较广，铸造合金的种类几乎不受限制。既合适于铸造中空件，又可以铸造成形铸件。中空铸件的内径通常为8～3000mm；铸件长度可达8000mm；质量可由几克至十几吨。

但离心铸造不宜生产易偏析的合金（如铅青铜等），铸件内表面较粗糙，尺寸不易控制。

（2）应用

离心铸造主要用于生产各种管、套、环类铸件，如铸铁管、铜套、滑动轴承、缸套、双金属钢背铜套等铸件，也可用于生产齿轮、叶轮、涡轮等成形铸件。

（六）熔模铸造

熔模铸造是指在易熔（如蜡料）制成的模样上包覆若干层耐火涂料，待其干燥硬化后熔出模样而制成型壳，型壳经高温培烧后即可浇注的铸造方法。熔模铸造是精密铸造方法之一。

1．熔模铸造的工艺过程

熔模铸造的工艺过程如动画2-2-7所示。

（1）用钢或铜合金等加工制成用来制造压型的母模。

（2）制造压型压型是制造熔模的模具。压模尺寸精度和表面质量要求高，它决定了熔模和铸件的质量。批量大、精度高的铸件所用压型常用钢或铝合金加工制成，小批量生产可用易熔合金浇注而成。

（3）制造模样。模样的材料有石蜡、蜂蜡、硬脂酸和松香等，常用的为50%石蜡加50%硬脂酸。将其加热只熔融（糊状）状态后压入压型，凝固后取出得到蜡模组。当铸件较小时，常将单个蜡模粘焊在预制好的蜡质浇注系统上制成蜡模组。

动画2-2-7 熔模铸造工艺过程

（4）制造型壳。将蜡模组浸入涂料（石英粉加水玻璃粘结剂）中，取出后在其表面撒上一层石英砂，再放入硬化剂（氯化铵熔液）中进行化学硬化。如此反复涂挂4~9层，得到厚度约5~10mm的坚硬型壳。然后将结壳后的蜡模组放入90~95℃的热水中，使蜡模熔化并从浇口流出得到中空的型壳。

（5）造型和培烧为加固型壳，防止型壳浇注时变形或破裂，可将其竖放在铁箱中，周围用干砂填紧，此过程称为造型。对于强度高的型壳可不必填砂。为进一步排除型壳内的水分、残留蜡料及其他杂质，提高其强度，还需将装好型壳的铁箱送入加热炉内在900~950℃培烧。

（6）浇注为提高金属液的充型能力，应在型壳培烧出炉后趁热（600~700℃）进行浇注。冷却凝固后清除型壳，便得到一组带有浇注系统的铸件。

2．熔模铸造的特点和应用

由于熔模铸造采用可熔化的一次模，无需起模，故型壳为一整体而无分型面，而且型壳是由耐火度高的材料制成，因此熔模铸造具有下列优点：。

（1）可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件。其最小铸出孔的直径为0.5mm，最小壁厚为0.3mm。

（2）铸件精度高，表面质量好。铸件尺寸公差等级可达：钢铁材料CT7~CT5，铜合金等CT6~CT4；R值为12.5~1.6μm；加工余量为0.2~0.7mm。实现了少、无切屑加工，节省了金属材料和加工工时。

（3）适用于各种合金，尤其适用于高熔点合金及难以切削加工的合金，如耐热合金，磁钢、不锈钢等。

（4）生产批量不受限制，可实现机械化流水生产。

但是熔模铸造工序繁多，工艺过程复杂，生产周期较长（4~15天），铸件不能太长、太大（受蜡模易变形及型壳强度不高的限制），质量多为几十克到几公斤，一般不超过25kg。铸件成本比砂型铸件高。

熔模铸造主要用于生产汽轮机、水轮机上小型的叶片和叶轮、切削刀具及汽车、拖拉机、船舶、机床和风动工具上的小型零件等，目前，其应用范围还在不断扩大。

（七）连续铸造

连续铸造是指将金属液连续地浇入水冷金属型（结晶器）中，连续凝固成形的方法。水冷金属型的结构决定铸件断面形状。

1．连续铸造的工艺过程

铸铁管连续铸造的工艺过程如动画2-2-8所示：水冷金属型主要由内、外结晶器组成，内、外型之间的间隙为铸件的壁厚。浇注前，升降盘上升封住水冷金属型底部。浇注时，金属液经带有小孔的环形旋转浇杯均匀地进入水冷金属型空腔，当下部铸铁已凝固一定高度时，升降盘下降，不断将凝固的部分拉出，而铁液按相应的浇注速度不断浇入，直到结束。

动画2-2-8 连续铸造示意

2．连续铸造的特点及应用

与其他铸造方法相比，连续铸造的优点是：

（1）由于铸件冷却速度快，故组织致密，力学性能好。

（2）不用浇注系统，中空铸件不用型芯，降低了金属的消耗，简化了造型工序，降低了劳动强度，减少了生产占地面积。

（3）设备比较简单，生产过程易于实现机械化、自动化。

（4）连续铸造几乎适合于各种合金，如钢、铸铁、铝合金、铜合金、镁合金等。

但连续铸造不适于截面有变化，壁厚不均匀的铸件的生产，而且铸管的质量较离心铸造差。

连续铸造主要用于大批量生产具有等截面的铸锭、铸管、板坯、棒坯等长铸件，如紫铜锭、铜合金锭、铝合金锭、上下水管道、煤气管道、板材、线材等。其中铸锭直径可由几十毫米至500毫米，铸管直径为100~1300mm；长度为5~10 m。

三、常用铸造方法比较

在常用的铸造方法中，砂型铸造工艺适应性最强，设备费用和铸件成本较低，应用最广泛，目前世界上铸件总产量中砂型铸件约占80%~90%。但在特定的场合下，如薄壁件、精密件铸造或大批量生产时，特种铸造往往显示出独特的优越性。常用铸造方法的特点和适用范围见表2-5。

表2-5 常用铸造方法的特点和适用范围