金属工艺学-成型铸锻焊讲解

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第四节 特种铸造
一、熔模铸造 二、金属型铸造 三、压力铸造 四、离心铸造 五、各种铸造方法的比较
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一、熔模铸造
熔模铸造是用易熔的蜡料制成的和铸件形状相同的 蜡模和浇注系统，在蜡模表面涂挂几层耐火涂料和石英 砂，经硬火、干燥后将蜡模加热熔化，排出蜡液，得到 一个中空的型壳，即获得无分型面的整体铸型，最后进 行浇注，故熔模铸造又称为失蜡铸造。
图5-1 冷隔
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的流动性可用螺旋线长度来测定，图5-2为螺旋
形试样。将金属液浇注入螺旋形铸型中，在相同的铸造 条件下，获得的螺旋线越长，表明金属液的流动性越好。
图5-2 螺旋形试样
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一、流动性
（三）影响流动性的因素 合金的种类与化学成分
不同种类的合金具有不同的流动性，根据流动性试 验可测得螺旋线长度，常用铸造合金中，灰铸铁的流动 性较好，而铸钢的流动性相对较差。
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二、收缩率
收缩是铸造合金从液态凝固和冷却至室温过程中产 生的体积和尺寸的缩减。包括液态收缩、凝固收缩、固 态收缩三个阶段，如图5-3所示。
图5-3 合金收缩的三个阶段
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二、收缩率
（一）收缩对铸件质量的影响 液态收缩和凝固收缩若得不至到补足，会使铸件产
生缩孔和缩松缺陷；固态收缩若受到阻碍会产生铸造内 应力，导致铸件变形开裂。 缩孔与缩松
离心铸造法的不足之处是铸件内表面较粗糙，尺寸不 易控制，对内孔要切削加工的零件，则应增大加工余量。
离心铸造目前主要用于成批大量生产一般形状的黑色 金属及铜合金的大、中型回转体。如铸铁水管、缸套、活 塞环坯料和输油管等。
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五、各种铸造方法的比较
各种铸造方法都有其优缺点和最适宜的应用范围。如 砂型铸造尽管有不少缺点，但其适应性强，所用设备比较 简单，因此，它仍然是当前生产中最基本的铸造方法。特 种铸造方法仅在一定条件下，才能显示其优越性。因此， 在选择铸造方法时，必须根据合金种类、铸件大小与形状、 批量、质量、车间设备及技术状况等来进行全面分析，综 合比较，选择经济合理的方法。

铸造的特点
（1）可以铸造出内腔、外形很复杂的毛 坯。
（2）工艺灵活性大、适应性广。铸件重 量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm 到1m左右；铸件材料可用铸铁、铸钢、 碳钢和有色金属等。
（3）铸件成本低。 （4）有铸造缺陷，机械性能不如锻件等。
二、砂型铸造生产工艺流程
三、铸造方法分类
Clasfication of foundry Methods
Pouring Melt in the Mold→Solidification→Casting
优点：complex in shape adaptability in technology cheap in production
缺点：lower mechanical properties unstable quality worse work condition
在铸件上从远离冒口或 浇口到冒口或浇口之 间建立一个递增的温 度梯度，从而实现由 远离冒口的部分向冒 口的方向顺序地凝固。
同时凝固原则：
Simultaneously Solidification
是采取工艺措施保 证铸件结构上各部 分之间没有温差或 温差尽量小，使各 部分同时凝固。如 图所示。
二、金属和合金的铸造性能
体收缩率rate of ＝v0_-v1/v0*100％
volume
Contraction:εv
线收缩率 rate of linear Contraction：
εl=l0-l1/l0*100％
⑵ 收缩的阶段 Contraction Stages
液态收缩 Liquid Contraction 凝固收缩 Solidification Contraction 固态收缩 Solid Contraction 前两个阶段的收缩使合金体积减少，

材料成型第3章金属的铸造形成工艺2
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3. 离心铸造应用范围
用离心铸造法生产产量很大的铸件有以下几种： (1) 铁管，世界上每年球墨铸铁管件总产量的近一半是用离心铸造法生产的； (2) 柴油发动机和汽油发动机的气缸套。 (3) 各种类型的铜套。 (4) 双金属钢背铜套、各种合金的轴瓦。 (5) 造纸机滚筒。
材料成型第3章金属的铸造形成工艺2
冷压室卧式压铸（目前应用最多)
(3)取出铸件：铸件凝固之后，抽芯机构将型腔两侧型芯同时抽 出，动型左移开型，铸件则借冲头的前伸动作离开压室。此后， 在动型继续打开过程中，由于顶杆停止了左移、铸件在顶杆的作 用下被顶出动型(图d)。
材料成型第3章金属的铸造形成工艺2
冷室压铸机的压室 和熔炉是分开的， 压铸时要从保温炉 中舀取金属液倒入 压室内，再进行压 铸。
材料成型第3章金属的铸造形成工艺2
冷压室卧式压铸（目前应用最多)
(1)注入金属 先闭合压型，将勺内金属液通过压室上的注 液孔向压室内注入(图a)。 (2)压铸压射冲头向前推进，金属液被压人压型中(图b)。
材料成型第3章金属的铸造形成工艺2
1、压力机工作原理及应用 （1）热压室压铸机
热室压铸机的压室 与合金熔化炉联成一体， 压室浸在保温坩埚的液 体金属中，压射机构装 在坩埚上面，用机械机 构或压缩空气所产生的 压力进行压铸。
图3-23为热室压铸机工作原理示意图。
材料成型第3章金属的铸造形成工艺2
（2）冷压室压铸机
材料成型第3章金属的铸造形成工艺2
二、 压力铸造
定义：在高压（30～70MPa) 下将液态或半液态合金 快速( 5～100mm/s,t=0.05～0.2s))地压入金属铸型中， 并在压力下凝固，以获得铸件的方法。

• “砂型铸造” 时先将下半型放在平板上， 放砂箱、填型砂、紧实刮平，下型造完， 将造好的砂型翻转180度，放上半型，撒 分型剂，放上砂箱，填型砂并紧实、刮 平，将上砂箱翻转180度，分别取出上、 下半型，再将上型翻转180度和下型合好， 砂型造完，等待浇注。这套工艺俗称-“翻砂”。
清 铜螃蟹形
“铸造”俗称“翻砂”的 由来
四、熔模铸造（investment casting）
中国古代三大铸造技术
• 泥范铸造
• 失蜡铸造 • 金属型铸造
古青铜器主要制作法
青铜器的铸造，主要采用泥范铸造和失蜡铸造。 中国的青铜器铸造以泥范为主，并在近代兴起砂型 铸造之前的三千多年时间内，泥范分范合铸一直是 最主要的铸造成形方法，春秋中期以前几乎是唯一 的方法。这和美索不达米亚、埃及等地以失蜡铸造 为主的情况截然不问，是中国独有的技术道路。
接造出曲面分型面，代替挖砂造型，操作较简单。
应用：用于小批或成批生产，分型面不平的铸件。
刮板造型 特点：刮板形状和铸件截面相适应，代替实体模样，
可省去制摸的工序。
应用：单件小批生产，大、中型轮类、管类造型
特点：采用上、下、中三个砂箱，有两个分型面，铸件
的中间截面小，用两个砂箱时取不出模样，必须分模，操 作复杂。 应用：单件小批生产，适合于中间截面小，两端截面大 的铸件。 分型面 上砂箱 中砂箱 下砂箱 分型面
铸件名义尺寸的百分比。
5）铸造圆角 （curving of casting ） 定义：指设计铸件时，在璧间的连接和拐角处，应设
计处圆弧过渡，此圆弧称为铸造圆角。
作用：可避免热节形成；改善应力分布；避免砂型损
坏和产生砂眼。
凝固特性 热节、充型
确定浇铸位置和分型面