金属工艺学教材(PPT 46页)

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
冷压室卧式压铸（目前应用最多)
冷压室卧式压铸原理
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。
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
熔模铸造
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。
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。
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。
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：
1.导热性好； 2.透气性差； 3.没有退让性。
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。
❖ 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。
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。
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。
金属型材料一般选用铸铁或 铸钢。
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)
❖ 开型、取出铸件、清理
金属型铸造
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。
（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）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。
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。
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。
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.
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 的材料为HT150。
第三节 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）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。
特种铸造方法
特种铸造
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”。
熔模铸造工艺过程：
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）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.
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。
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。