鑄造方法概述及低壓鑄造

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1、鑄造方法及低壓鑄造 2 一、 鑄造成形工藝方法vPouring Melt in Mold Solidification Castingv鑄造Foundry ：是一種液態(tài)金屬成形的方法，即將金屬加熱到液態(tài)，使其具有流動(dòng)性，然后澆入到具有一定形狀的型腔的鑄型中，液態(tài)金屬在重力場(chǎng)或外力場(chǎng)（壓力、離心力、電磁力等）的作用下充滿型腔，冷卻并凝固成具有型腔形狀的鑄件。 3 GB/T5611 1998規(guī) 定 ： 鑄 造 是 指 熔 煉 金 屬 ， 制 造 鑄 型 ， 并 將 熔 融 金屬 澆 入 鑄 型 ， 凝 固 后 獲 得 一 定 形 狀 、 尺 寸 和 性 能的 金 屬 零 件 毛 坯 的 成 形 方

2、 法 。 用 鑄 造 方 法 獲 得 的 金 屬 毛 坯 或 零 件 稱 為 鑄 件 . v鑄造是常用的制造方法，優(yōu)點(diǎn)是：制造成本低，工藝靈活性大，可以獲得復(fù)雜形狀和大型的鑄件，在機(jī)械制造中占有很大的比重。v機(jī)床占6080%，v汽車(chē)占25%v拖拉機(jī)占5060% 5 鑄造歷史-三星堆v立人像鑄于商代晚期，人像高172厘米，底座高90厘米，通高262厘米，是世界上最大的青銅立人像，被尊稱為“世界銅像之王”。v突目面具鑄于商代晚期，原件高64.5厘米，寬138厘米，眼球柱狀外突長(zhǎng)達(dá)13.5厘米，其造型在世界上亦屬首見(jiàn)。 6 司母戊鼎v司母戊鼎，商代大鼎，1939年出土，鼎高133厘米，重875公斤。

3、為已知的中國(guó)古代最大的青銅器。v銅禁，中國(guó)已知最早應(yīng)用失蠟法鑄造的作品，春秋時(shí)代的楚國(guó)王子午墓出土的，年代為公元前6世紀(jì)。 7 現(xiàn)狀-國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要組成部分,航海航空鐵路體育用品等;我國(guó)是世界第一鑄造大國(guó)(2012年全球鑄件產(chǎn)量9000萬(wàn)噸，我國(guó)鑄件產(chǎn)量達(dá)到4250萬(wàn)噸。從業(yè)人員約200萬(wàn)人，給國(guó)家創(chuàng)造了約5000億元的經(jīng)濟(jì)收入（2012年數(shù)據(jù)） 冶煉鑄造鑄錠冷沖熱鍛冷軋板、棒、型材、管材 焊接機(jī)加工 機(jī)加工 冷軋熱拔鍛件 鑄件零件 11 1)優(yōu)質(zhì)精密;2)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化;虛擬生產(chǎn);3)高效智能化機(jī)器人應(yīng)用;4)交叉綜合化并行CAD/CAE/CAM一體化加工,澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)繪圖計(jì)算模數(shù)凝固過(guò)程

4、模擬缺陷預(yù)測(cè)工藝過(guò)程實(shí)時(shí)控制;5)低耗清潔化,綠色環(huán)保可持續(xù)發(fā)展;鑄造發(fā)展方向: 12 鑄造的優(yōu)點(diǎn):1)適用性廣; 2)凡能熔化材料均可鑄造; 3)具有一定尺寸精度; 熔模鑄造; 4)成本低; 13 鑄造過(guò)程金屬熔化；澆注充型；冷卻凝固；清理加工； 14 手工造型機(jī)器造型 金 屬 型 鑄 造熔 模 鑄 造壓 力 鑄 造低 壓 鑄 造陶 瓷 型 鑄 造離 心 鑄 造液態(tài)成型工藝砂 型 鑄 造特 種 鑄 造 15典型鑄造工藝示意圖A 16 砂 型 鑄 造 整 模 造 型 分 模 造 型 三 箱 造 型 活 塊 造 型 （ 一 ） 活 塊 造 型 （ 二 ） 挖 砂 造 型 刮 板 造 型 等手工造

5、型 17 機(jī)器造型和制芯v同手工相比，機(jī)器造型和制芯的生產(chǎn)率高，質(zhì)量穩(wěn)定，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。但設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)。適用于大批量生產(chǎn)的鑄件。 v普通機(jī)器造型：震實(shí)造型;壓實(shí)造型 ;震壓造型; 18特種鑄造金屬型鑄造 離心鑄造壓力鑄造熔模鑄造低壓鑄造擠壓鑄造陶瓷型鑄造 鑄造方法鑄件材質(zhì)鑄件重量表面光潔度鑄件復(fù)雜程度生產(chǎn)成本適用范圍工藝特點(diǎn)砂型鑄造各種材質(zhì)幾十克很大差簡(jiǎn)單低最常用的鑄造方法。手工造型:單件、小批量和難以使用造型機(jī)的形狀復(fù)雜的大型鑄件。機(jī)械造型：適用于批量生產(chǎn)的中、小鑄件手工：靈活、易行，但效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，尺寸精度和表面質(zhì)量低機(jī)械：尺寸精度和表面質(zhì)量高，但投資大金屬

6、型 鑄造有色合金幾十克20公斤好復(fù)雜鑄件金屬模的費(fèi)用較高小批量或大批量生產(chǎn)的非鐵合金鑄件，也用于生產(chǎn)鋼鐵鑄件鑄件精度、表面質(zhì)量高，組織致密，力學(xué)性能好，生產(chǎn)率高熔模鑄造鑄鋼及有色合金幾克幾公斤很好任何復(fù)雜程度各種批量的鑄鋼及高熔點(diǎn)合金的小型復(fù)雜精密鑄件，特別適合鑄造藝術(shù)品、精密機(jī)械零件尺寸精度高、表面光潔，但工序繁多，勞動(dòng)強(qiáng)度大 鑄造方法鑄件材質(zhì)鑄件重量表面光潔度鑄件復(fù)雜程度生產(chǎn)成本適用范圍工藝特點(diǎn)陶瓷型鑄造鑄鋼及鑄鐵幾公斤幾百公斤很好較復(fù)雜昂貴模具和精密鑄件尺寸精度高、表面光潔，但生產(chǎn)率低石膏 型鑄造鋁、鎂、鋅合金幾十克幾十公斤很好較復(fù)雜高單件到小批量低壓鑄造有色合金幾十克幾十公斤好復(fù)雜（可

7、用砂芯）金屬模制作費(fèi)用高小批量，最好是大批量的大、中型有色合金鑄件， 可生產(chǎn)薄壁鑄件鑄件組織致密，工藝出品率高，設(shè)備較簡(jiǎn)單，可采用各種鑄型，但生產(chǎn)效率低 鑄造方法鑄件材質(zhì)鑄件重量表面光潔度鑄件復(fù)雜程度生產(chǎn)成本適用范圍工藝特點(diǎn)差壓鑄造鋁、鎂合金幾克幾十公斤好復(fù)雜可用砂芯高性能和形狀復(fù)雜的有色合金鑄件壓力可控，鑄件成型好，組織致密，力學(xué)性能好，但生產(chǎn)效率低壓力鑄造鋁、鎂合金幾克幾十公斤好復(fù)雜可用砂芯金屬模的制作 費(fèi)用很高大量生產(chǎn)的各種有色合金中小型鑄件、薄壁鑄件、耐壓鑄件鑄件尺寸精度高、表面光潔，組織致密，生產(chǎn)率高，成本低。但壓鑄機(jī)和鑄型成本高離心鑄造灰鐵、球鐵幾十公斤幾噸較好一般為圓筒形鑄件較低

8、小批量到大批量的旋轉(zhuǎn)體形鑄件、各種直徑的管件鑄件尺寸精度高、表面光潔，組織致密，生產(chǎn)率高 鑄造方法鑄件材質(zhì)鑄件重量表面光潔度鑄件復(fù)雜程度生產(chǎn)成本適用范圍工藝特點(diǎn)連續(xù)鑄造鋼、有色很大較差長(zhǎng)形連續(xù)鑄件低固定截面的長(zhǎng)形鑄件，如鋼錠、鋼管等組織致密，力學(xué)性能好，生產(chǎn)率高消失模 鑄造各種幾克幾噸較好較復(fù)雜較低不同批量的較復(fù)雜的各種合金鑄件鑄件尺寸精度較高，鑄件設(shè)計(jì)自由度大，工藝簡(jiǎn)單，但模樣燃燒影響環(huán)境 23 熔模鑄造v制造熔模的材料即模料一般采用用蠟料、天然樹(shù)脂和塑料（合成樹(shù)脂）配制。主要用蠟料配制的模料稱為蠟基模料，它們的熔點(diǎn)較低，為6070；主要用天然樹(shù)脂配制的模料稱為樹(shù)脂基模料，熔點(diǎn)稍高，約701

9、20。 24 3型殼的制造v將模組浸涂耐火涂料后，撒上料狀耐火材料，再經(jīng)干燥、硬化，如此反復(fù)多次，使耐火涂掛層達(dá)到需要的厚度為止，這樣便在模組上形成了多層型殼，通常將型殼停放一段時(shí)間，使其充分硬化，然后熔失模組，便得到多層型殼。 多層殼有的需要裝箱填砂；有的則不需要，經(jīng)過(guò)焙燒后就可直接進(jìn)行澆注 26 1.2.3 熔模鑄造特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 熔模鑄造的特點(diǎn)：v熔模鑄造與其他鑄造方法相比較有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：v鑄件尺寸精度和表面光潔度高。v可以生產(chǎn)形狀非常復(fù)雜的鑄件。v鑄造合金的類(lèi)型沒(méi)有限制。v生產(chǎn)批量沒(méi)有限制。v但熔模鑄造也有一些缺點(diǎn)，如生產(chǎn)工序繁多，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，太大的鑄件不適合用熔模鑄造生產(chǎn)。熔模

10、鑄造的適用范圍：可用熔模鑄造法生產(chǎn)的合金種類(lèi)有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精密合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。 熔模鑄件的形狀一般都比較復(fù)雜，鑄件上可鑄出孔的最小直徑可達(dá)0.5mm，鑄件的最小壁厚為0.3mm。 熔模鑄件的重量大多為幾十克到幾公斤，太重的鑄件用熔模鑄造法生產(chǎn)較為麻煩，但目前生產(chǎn)大的熔模鑄件的重量已達(dá)800 公斤左右。 27 金屬型鑄造 v金屬型鑄造又稱硬模鑄造，它是將液體金屬澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬制成，可以反復(fù)使用多次（幾百次到幾千次），因此有人又稱它為永久型鑄造。 28 金屬型鑄造工藝 v鑄型在澆注之前需要預(yù)熱

11、，預(yù)熱的溫度根據(jù)合金種類(lèi)、鑄件結(jié)構(gòu)和大小而定。v金屬型鑄造時(shí)在澆鑄之前需要在鑄型表面噴涂料，噴涂料的作用主要有調(diào)節(jié)鑄件的冷卻速度、保護(hù)金屬型和利用涂料層排氣。根據(jù)所澆注合金種類(lèi)的不同，涂料可有多種配方。v金屬型的澆注溫度一般比砂型鑄造時(shí)高，可根據(jù)合金種類(lèi)、化學(xué)成分、鑄件大小和壁厚等，通過(guò)試驗(yàn)確定。v金屬型芯在鑄件中停留的時(shí)間越長(zhǎng)，由于鑄件收縮產(chǎn)生的抱緊型芯的力就越大，所需的v抽芯力也就越大。最佳的抽芯時(shí)機(jī)是當(dāng)鑄件冷卻到塑性變形溫度范圍，并有足夠的強(qiáng)度時(shí)。v鑄件在鑄型中停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，型壁溫度升高，需要更多的冷卻時(shí)間，也會(huì)降低鑄型的生產(chǎn)率。合適的鑄件出型及抽芯時(shí)間，一般要通過(guò)試驗(yàn)加以確定。 2

12、9 金屬型鑄造的特點(diǎn) v優(yōu)點(diǎn)：冷卻速度較快，所以鑄件組織致密，晶粒細(xì)小，使金屬型鑄件的機(jī)械性能比砂型鑄件高。 v鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件高，而且質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定；v鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約金屬1530；v金屬型鑄造的生產(chǎn)效率高，使鑄件產(chǎn)生缺陷的原因減少，工序簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化； 不足:l金屬型制造成本高；l金屬型不透氣，而且無(wú)退讓性，易造成鑄件澆不足、開(kāi)裂或鑄鐵件白口等缺陷；l金屬型鑄造時(shí)，鑄件的質(zhì)量對(duì)鑄型的工作溫度、合金的澆注溫度和澆注速度，鑄件在鑄型中停留的時(shí)間，以及所用的涂料等的變化比較敏感，生產(chǎn)時(shí) 需要嚴(yán)格控制。 30 金屬型鑄造的適用范圍 v金屬

13、型鑄造目前所能生產(chǎn)的鑄件，在重量和形狀方面還有一定的限制，如對(duì)黑色金屬只能是形狀簡(jiǎn)單的鑄件；鑄件的重量不可太大；壁厚也有限制，較小的鑄件壁厚無(wú)法鑄出。因此，在決定采用金屬型鑄造時(shí)，必須綜合考慮下列各因素：鑄件形狀和重量大小必須合適；要有足夠的批量；完成生產(chǎn)任務(wù)的期限許可。 31 1.4 壓力鑄造v壓力鑄造（簡(jiǎn)稱壓鑄）的實(shí)質(zhì)是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。v一壓力鑄造的特點(diǎn):高壓和高速充填壓鑄型是壓鑄的兩大特點(diǎn)。它常用的壓射比壓是從幾個(gè)至幾十個(gè)MPa，甚至高達(dá)2102MPa。充填速度約在1050ms，有些時(shí)候甚至可達(dá)100ms以

14、上。充填時(shí)間很短，一般在0.010.2s范圍內(nèi)。 32 v壓鑄優(yōu)點(diǎn): 1. 產(chǎn)品質(zhì)量好：鑄件尺寸精度高，表面光潔度好，強(qiáng)度和硬度較高，強(qiáng)度一般比砂型鑄造提高2530，但延伸率降低約70；尺寸穩(wěn)定，互換性好；可壓鑄薄壁復(fù)雜的鑄件。 2.在壓鑄件中可嵌鑄其他材料，以節(jié)省貴重材料和加工工時(shí)。v壓鑄的不足 1. 壓鑄時(shí)由于液態(tài)金屬充填型腔速度高，流態(tài)不穩(wěn)定，故采用一般壓鑄法，鑄件易產(chǎn)生氣孔，不能進(jìn)行熱處理； 2. 對(duì)內(nèi)凹復(fù)雜的鑄件，壓鑄較為困難； 3 對(duì)高熔點(diǎn)合金（如銅，黑色金屬），壓鑄型壽命較低； 4 不宜小批量生產(chǎn)，其主要原因是壓鑄型制造成本高，壓鑄機(jī)生產(chǎn)效率高，小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)。 33 二壓力鑄

15、造工藝：v 壓鑄時(shí)的壓力和速度對(duì)鑄件的質(zhì)量有極大的影響。壓力是獲得輪廓清晰和組織致密鑄件的主要因素。壓射比壓影響金屬液的充填和鑄件的強(qiáng)度和延伸率。當(dāng)提高比壓時(shí)，能提高鑄件的致密性和提高強(qiáng)度，但使延伸率下降。當(dāng)比壓超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，不僅強(qiáng)度開(kāi)始下降，而且延伸率會(huì)顯著下降。 壓射比壓的選擇，應(yīng)根據(jù)合金種類(lèi)和鑄件結(jié)構(gòu)特性確定。 34 v1充填速度 v2澆注溫度 v3壓型溫度 v4充填、持壓和開(kāi)型時(shí)間充填速度應(yīng)根據(jù)壓鑄合金和鑄件結(jié)構(gòu)來(lái)確定.如果充填速度偏低，會(huì)造成鑄件輪廓不清晰。當(dāng)充填速度過(guò)高時(shí)，型腔中的空氣難以排除使鑄件產(chǎn)生氣孔.一般充填速度在1040m/s之間可獲得優(yōu)質(zhì)鑄件。 澆注溫度過(guò)高，收縮大，

16、使鑄件容易產(chǎn)生裂紋、且鑄件晶粒粗大；澆注溫度過(guò)低，易產(chǎn)生冷隔、表面花紋和澆不足等缺陷。澆注溫度應(yīng)與壓力、壓鑄型溫度及充填速度同時(shí)考慮。壓型在使用前要預(yù)熱到一定溫度，預(yù)熱的作用有兩個(gè)方面：其一是避免高溫液態(tài)金屬對(duì)冷壓型的熱沖擊，以延長(zhǎng)壓鑄型的使用壽命；其二是避免液態(tài)金屬“激冷”造成澆不足、冷隔等缺陷。 自液態(tài)金屬開(kāi)始進(jìn)入型腔起到充滿型腔止，所需的時(shí)間稱為充填時(shí)間。充填時(shí)間長(zhǎng)短取決于鑄件的體積大小和復(fù)雜程度。從液態(tài)金屬充填型腔到內(nèi)澆口完全凝固時(shí)，繼續(xù)在壓射沖頭作用下的持續(xù)時(shí)間，稱為持壓時(shí)間。持壓時(shí)間的長(zhǎng)短取決于鑄件的材質(zhì)和壁厚。持壓后應(yīng)開(kāi)型取出鑄件。從壓射終了到壓鑄型打開(kāi)的時(shí)間，稱為開(kāi)型時(shí)間，開(kāi)型

17、時(shí)間應(yīng)控制準(zhǔn)確。開(kāi)型時(shí)間過(guò)短，由于合金強(qiáng)度尚低，可能 在鑄件頂出和自壓鑄型落下時(shí)引起變形；但開(kāi)型時(shí)間太長(zhǎng)，則鑄件溫度過(guò)低，收縮大，對(duì)抽芯和頂出鑄件的阻力亦大。一般開(kāi)型時(shí)間按鑄件壁厚1毫米需3秒鐘計(jì)算，然后經(jīng)試驗(yàn)調(diào)整。 35 三. 壓力鑄造的應(yīng)用范圍v目前壓鑄合金不再局限于有色金屬的鋅、鋁、鎂和銅，而且也逐漸擴(kuò)大用來(lái)壓鑄鑄鐵和鑄鋼件。 壓鑄件的尺寸和重量，取決于壓鑄機(jī)的功率。由于壓鑄機(jī)的功率不斷增大，鑄件尺寸可以從幾mm到12m；重量可以從幾g到數(shù)十kg。國(guó)外可壓鑄直徑為2m，重量為50kg的鋁鑄件。 36 離心鑄造v離心鑄造的第一個(gè)專(zhuān)利是在1809年由英國(guó)人愛(ài)爾恰爾特（Erchardt）提出的

18、。直到二十世紀(jì)初才開(kāi)始被采用。 離心鑄造是將液體金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使液體金屬在離心力的作用下充填鑄型和凝固成形的一種鑄造方法。 v根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸在空間位置的不同，分為立式離心鑄造機(jī)和臥式離心鑄造機(jī)兩種類(lèi)型。 37 立式和臥式離心機(jī) 38 離心鑄造的特點(diǎn) v1）液體金屬能在鑄型中形成中空的圓柱形自由表面，這樣便可不用型芯就能鑄出中空的鑄件，大大簡(jiǎn)化了套筒，管類(lèi)鑄件的生產(chǎn)過(guò)程；2）由于旋轉(zhuǎn)時(shí)液體金屬所產(chǎn)生的離心力的作用，使金屬充填鑄型的能力提高，因此一些流動(dòng)性較差的合金和薄壁鑄件都可用離心鑄造法生產(chǎn)；3）由于離心力的作用，改善了補(bǔ)縮條件，氣體和非金屬夾雜也易于自液體金屬中排出，因此離心鑄件的組

19、織較致密，縮孔（縮松）、氣孔、夾雜等缺陷較少；4）消除或大大節(jié)省澆注系統(tǒng)和冒口方面的金屬消耗；5）鑄件易產(chǎn)生偏析，鑄件內(nèi)表面較粗糙。內(nèi)表面尺寸不易控制。 39 二離心鑄造工藝v 1）離心鑄型轉(zhuǎn)速的選擇 選擇離心鑄型的轉(zhuǎn)速時(shí)，主要應(yīng)考慮兩個(gè)問(wèn)題：（1）離心鑄型的轉(zhuǎn)速應(yīng)保證液體金屬在進(jìn)入鑄型后立刻能形成圓筒形，繞軸線旋轉(zhuǎn)；（2）充分利用離心力的作用，使鑄件致密，避免鑄件內(nèi)產(chǎn)生縮孔、縮松、夾雜和氣孔。v 2）離心鑄造用鑄型 離心鑄造時(shí)使用的鑄型有兩大類(lèi)，即金屬型和非金屬型。非金屬型有砂型、殼型、熔模殼型等，但在離心鑄造時(shí)廣泛采用的是金屬型。v 3）涂料 金屬型離心鑄造時(shí)，常需在金屬型的工作表面噴刷涂

20、料。刷涂料的目的一是保護(hù)金屬型，二是為防止鑄件與金屬型粘合和鑄鐵件產(chǎn)生白口。在離心金屬型上的涂料層有時(shí)較厚。v 4）澆注 離心鑄造時(shí)，由于鑄件的內(nèi)表面是自由表面，而鑄件厚度的控制全由所澆注液體金屬的數(shù)量決定，故離心鑄造澆注時(shí)，對(duì)所澆注金屬的定量要求較高。 40 低壓鑄造 v低壓鑄造是使液體金屬在壓力作用下充填型腔，以形成鑄件的一種方法。由于所用的壓力較低，所以叫做低壓鑄造。在密封的坩堝（或密封罐）中，通入干燥的壓縮空氣，金屬液在氣體壓力的作用下，沿升液管上升，通過(guò)澆口平穩(wěn)地進(jìn)入型腔，并保持坩堝內(nèi)液面上的氣體壓力，一直到鑄件完全凝固為止。然后解除液面上的氣體壓力，使升液管中未凝固的金屬液流回坩堝

21、，再由氣缸開(kāi)型并推出鑄件。 41 42 低壓鑄造的優(yōu)點(diǎn) v1） 液體金屬充型比較平穩(wěn)。這是由于低壓鑄造采取底注式充型，其金屬液的上升速度容易控制；2） 鑄件成形性好，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件，對(duì)于大型薄壁鑄件的成形更為有利；v3） 鑄件組織致密，機(jī)械性能高。v4） 提高了金屬液的工藝收得率，一般情況下不需要冒口，使金屬液的收得率大大提高，收得率一般可達(dá)90； 此外，勞動(dòng)條件好；設(shè)備簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，也是低壓鑄造的突出優(yōu)點(diǎn)。 43 低壓鑄造工藝 v低壓鑄造的工藝規(guī)范包括充型、增壓、鑄型預(yù)熱溫度、澆注溫度，以及鑄型的涂料等。低壓鑄造過(guò)程中壓力需要經(jīng)歷幾個(gè)階段的變化：升液壓力、充

22、型壓力和結(jié)晶壓力。 低壓鑄造可采用各種鑄型，對(duì)非金屬型的工作溫度一般都為室溫，無(wú)特殊要求，而對(duì)金屬型的工作溫度就有一定的要求。在保證鑄件成型前提下，澆注溫度愈低愈好.v涂料應(yīng)均勻，涂料厚度要根據(jù)鑄件表面光潔度及鑄件結(jié)構(gòu)來(lái)決定。v低壓鑄造所用的鑄型主要有三種，即濕砂型、干砂型和金屬型。 44 擠壓鑄造 v擠壓鑄造也叫液態(tài)模鍛，是金屬液在壓力下充型及凝固而獲得鑄件的一種鑄造方法 v擠壓鑄造與其它鑄造方法相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）鑄件精度高，加工余量小。（2）由于鑄件是在壓力下充型和凝固的，所以鑄件 組織致密，晶粒細(xì)小，鑄件的機(jī)械性能好。 （3）生產(chǎn)率高，工序簡(jiǎn)單。（4）擠壓鑄造常用來(lái)生產(chǎn)形狀比較簡(jiǎn)單

23、的鋁合金、鋅合金、銅合金、鋼、鐵等鑄件，比如高壓鍋、閥體、活塞、鐵鍋等。 45 陶瓷型鑄造 v陶瓷型鑄造是在砂型熔模鑄造的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新工藝。陶瓷型是利用質(zhì)地較純、熱穩(wěn)定性較高的耐火材料作造型材料；用硅酸乙酯水解液作粘結(jié)劑，在催化劑的作用下，經(jīng)灌漿、結(jié)膠、起模、焙燒等工序而制成的。v陶瓷型鑄造兼有砂型鑄造和熔模鑄造的優(yōu)點(diǎn)，其主要有： 1）鑄件的表面光潔度高； 2）鑄件的尺寸精度高； 3）可以鑄出大型精密鑄件v 4）投資少，投產(chǎn)快，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短。 缺點(diǎn)是原材料價(jià)格昂貴，由于有灌漿工序，不適于澆注批量大，重量輕，形狀較復(fù)雜的鑄件，且生產(chǎn)工藝過(guò)程難于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化 46 連續(xù)鑄造 v原

24、理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結(jié)晶器的特殊金屬型中，凝固（結(jié)殼）了的鑄件，連續(xù)不斷地從結(jié)晶器的另一端拉出，它可獲得任意長(zhǎng)或特定長(zhǎng)度的鑄件。連續(xù)鑄造和普通鑄造法比較有下述優(yōu)點(diǎn)：（1）由于金屬被迅速冷卻，結(jié)晶致密，組織均勻，機(jī)械性能較好；（2）連續(xù)鑄造時(shí)，鑄件上沒(méi)有澆注系統(tǒng)和冒口，故連續(xù)鑄錠在軋制時(shí)不用切頭去尾，節(jié)約了金屬，提高了收得率；（3）簡(jiǎn)化了工序，免除造型及其它工序，因而減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度；所需生產(chǎn)面積也大為減少； v（4）連續(xù)鑄造生產(chǎn)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，鑄錠時(shí)還能實(shí)現(xiàn)連鑄連軋，大大提高了生產(chǎn)效率。 47 48 真空吸鑄 v真空吸鑄是一種借助真空系統(tǒng)在結(jié)晶器內(nèi)造成負(fù)壓，吸入金屬而生產(chǎn)鑄

25、件的一種方法。真空吸鑄的原理如圖所示：將與真空系統(tǒng)相連的結(jié)晶器侵入到金屬液中，由于負(fù)壓作用，金屬液被吸入到結(jié)晶器中，待金屬液凝固到一定厚度時(shí)，切斷真空，多余的金屬液流回坩堝。鑄件的長(zhǎng)度取決于結(jié)晶器的長(zhǎng)度，厚度取決于凝固時(shí)間。 49 50 v真空吸鑄與其他鑄造方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：v真空吸鑄時(shí)由于結(jié)晶器內(nèi)的空氣壓力小，所以減少了鑄件在充型時(shí)吸氣的可能性。v鑄件的組織致密，晶粒細(xì)化，從而提高了鑄件的機(jī)械性能。v鑄件不用澆冒口，減少了金屬消耗，提高了金屬的收得率。v真空吸鑄主要用于鑄造內(nèi)燃機(jī)銅合金軸套或鑄造鋁合金錠坯。 51 磁型鑄造v磁型鑄造是采用鋼丸或鐵丸代替型砂，以磁力代替粘結(jié)劑造型，模型采用

26、氣化模，澆注時(shí)直接在模型上澆注金屬液，模型在高溫下氣化，騰出空間由金屬液充填而生產(chǎn)鑄件的一種鑄造方法。 52 v 磁型鑄造具有以下特點(diǎn)：由于鐵丸可以反復(fù)使用，所以節(jié)省了造型材料，降低了產(chǎn)品的成本。v用氣化模造型不用起模，鑄件尺寸精度高，加工余量小。v但磁型鑄造也有很大的局限性：v磁型鑄造不適合鑄造厚大復(fù)雜的鑄件；v澆注時(shí)氣化模燃燒放出大量煙氣，造成空氣污染，并易造成鑄鋼件增碳和夾渣等缺陷。v磁型鑄造可用來(lái)鑄造厚度在40mm以下的中小鑄件。 53 實(shí)型鑄造 v實(shí)型鑄造也稱消失模鑄造(Lost Foam Casting)是將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干

27、石英砂中振動(dòng)造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。 二、低壓鑄造成型方法及工藝 低 壓 鑄 造1、 概 述2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì)3、 低 壓 鑄 造 鑄 型 特 點(diǎn)5 特 殊 低 壓 鑄 造 工 藝 4、 低 壓 鑄 造 設(shè) 備 1.1原 理 使 液 體 金 屬 在 不 大 的 外 界 壓 力 （ 2080kPa） 作 用 下 ， 從 型 腔 底 部 充 填 型 腔 ， 以 形 成 鑄件 的 一 種 方 法 ， 由 于 所 用 的 壓 力 較 低 ， 所 以叫 做 低 壓 鑄 造 。 1、 概 述 1.2 、 低 壓 鑄 造 的

28、優(yōu) 點(diǎn) （ 重 力 澆 注 的 進(jìn) 步 ）底 鑄 ： 液 體 金 屬 充 型 比 較 平 穩(wěn) ， 利 于 排 氣1、 概 述壓 力 下 充 型 結(jié) 晶 ： 鑄 件 成 形 性 好 ， 補(bǔ) 縮 效 果好 ， 組 織 致 密 ， 力 學(xué) 性 能 較 高 不 需 要 冒 口 （ 一 般 情 況 下 ） ： 使 金 屬 液 的 收得 率 大 大 提 高 ， 收 得 率 一 般 可 達(dá) 90設(shè) 備 簡(jiǎn) 單 ： 易 實(shí) 現(xiàn) 機(jī) 械 化 和 自 動(dòng) 化 ， 勞 動(dòng) 條件 好 1.3、 低 壓 鑄 造 的 發(fā) 展20世 紀(jì) 40年 代 開(kāi) 始 用 于 工 業(yè) 生 產(chǎn) ， 60年 代 得到 廣 泛 推 廣 應(yīng)

29、用鋁 鎂 合 金 ： 汽 車(chē) 輪 轂 、 活 塞 、 汽 缸 體 、 汽 缸蓋 、 泵 體 等銅 合 金 件 ： 葉 輪 、 軸 瓦 、 螺 旋 漿 等鑄 鐵 件 ： 汽 缸 套 、 曲 軸 等1、 概 述 金 屬 型 ： 大 批 量 生 產(chǎn) 的 有 色 金 屬 鑄 件非 金 屬 鑄 型 ： 如 砂 型 ， 石 墨 型 ， 陶 瓷 型 和 熔模 型 殼 等 。 單 件 小 批 量 生 產(chǎn) （ 低 壓 鑄 造 用 砂型 的 造 型 材 料 的 透 氣 性 和 強(qiáng) 度 應(yīng) 比 重 力 澆 注時(shí) 高 ， 型 腔 中 的 氣 體 ， 全 靠 排 氣 道 和 砂 粒 孔隙 排 出 ） 1、 概 述1.4

30、、 低 壓 鑄 造 用 鑄 型 設(shè) 計(jì) 原 則 ： 自 上 而 下 順 序 凝固 ， 通 過(guò) 澆 口 補(bǔ) 縮 鑄 件（ 1） 澆 口 設(shè) 在 鑄 件 的 厚 壁 部 位 ， 而 使 薄 壁 部位 遠(yuǎn) 離 澆 口 ；（ 2） 用 加 工 余 量 調(diào) 整 鑄 件 壁 厚 ， 以 調(diào) 節(jié) 鑄 件的 方 向 性 凝 固 ；（ 3） 改 變 鑄 件 的 冷 卻 條 件 ， 如 通 過(guò) 涂 料 層 或金 屬 型 壁 厚 度 的 變 化 或 在 鑄 件 厚 壁 處 進(jìn) 行 局 部冷 卻 實(shí) 現(xiàn) 鑄 件 由 上 而 下 的 順 序 凝 固 。 2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì)采 用 措 施 ： 充 型 和

31、 增 壓保 壓鑄 型 預(yù) 熱 溫 度澆 注 溫 度鑄 型 的 涂 料2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì)低 壓 鑄 造工 藝 規(guī) 范: 升 液 壓 力 是 指 當(dāng) 金 屬 液 面上 升 到 澆 口 附 近 所 需 要 的 壓力 。2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì)（ 1） 升 液金 屬 液 在 升 液 管內(nèi) 的 上 升 速 度 應(yīng)盡 可 能 緩 慢 有 利 于 型 腔 內(nèi) 氣 體 的 排 出使 金 屬 液 在 進(jìn) 入 澆 口 時(shí) 不 致 產(chǎn)生 噴 濺 。 鋁合金升液參數(shù)選擇v一般情況下，為了有利于型腔中氣體的排出，升液速度緩慢些為好。v對(duì)于鋁合金：速度控制在515cm/s，加壓速率為：1.2

32、71.75KPa/s。v對(duì)于鎂合金，加壓速率可提高20%30%。 （ 2） 充 型 壓 力 和 充 型 速 度 充 型 壓 力 是 指 使 金 屬 液 充 型 上 升 到 鑄 型 頂部 所 需 的 壓 力 。 在 充 型 階 段 ， 金 屬 液 面 上 的升 壓 速 度 就 是 充 型 速 度 。 2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì)金 屬 液 充 型 速 度 超 過(guò) 一 最 低 值 ， 防 止 冷 隔 和 欠 鑄不 能 太 快 產(chǎn) 生 紊 流 及 沖 擊 鑄 型 充型壓力與充型速度的計(jì)算方法v充型壓力：P2=hK/10200h-合金液上升至鑄件頂面的高度（cm）-合金液密度（g/cm3)K-

33、充型阻力系數(shù)，K=11.5，阻力小取下限，阻力大取上限v充型速度：V2=（P2-P1）/t2P 2、P1 -充型和升液壓力t2-充型時(shí)間 （ 3） 增 壓 壓 力 金 屬 液 充 滿 型 腔 后 ， 再 繼 續(xù) 增 壓 ， 使 鑄 件的 結(jié) 晶 凝 固 在 一 定 大 小 的 壓 力 作 用 下 進(jìn) 行 ，這 時(shí) 的 壓 力 叫 結(jié) 晶 壓 力 (0.10.25MPa)。2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì)結(jié) 晶 壓 力 越 大 ， 補(bǔ) 縮 效 果 越 好 ， 最 后 獲 得的 鑄 件 組 織 也 愈 致 密 。 但 通 過(guò) 結(jié) 晶 增 大 壓力 來(lái) 提 高 鑄 件 質(zhì) 量 ， 不 是 任 何

34、 情 況 下 都 能采 用 的 。 增壓大小v增壓壓力（P3）：一般P3 =（ 1.12.0） P2；增壓壓力也可根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、鑄造方法、加壓工藝選定。 （ 4） 保 壓 時(shí) 間 型 腔 壓 力 增 至 結(jié) 晶 壓 力 后 ， 并 在 結(jié) 晶 壓 力 下保 持 一 段 時(shí) 間 ， 直 到 鑄 件 完 全 凝 固 所 需 要 的 時(shí)間 叫 保 壓 時(shí) 間 。2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì)保 壓 時(shí)間 不 夠：保 壓時(shí) 間過(guò) 久： 鑄 件 未 完 全 凝 固 就 卸 壓 ， 型 腔中 的 金 屬 液 將 會(huì) 全 部 或 部 分 流回 ， 造 成 鑄 件 “ 放 空 ” 報(bào) 廢澆 口 殘 留

35、過(guò) 長(zhǎng) ， 降 低 工 藝 收 得 率 ，而 且 還 會(huì) 造 成 澆 口 “ 凍 結(jié) ” ， 使 鑄件 出 型 困 難 （ 5） 卸 壓 延 時(shí) 冷 卻 一 般 在 卸 壓 后 再 冷 卻 12min后 開(kāi) 型 ， 鑄 件 完 全凝 固 ， 開(kāi) 型 不 容 易 拉 傷 鑄 件 。2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì) 2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì)幾種具體的充型工藝低 壓 充 型 工 藝 的 壓 力 曲 線 ： 上 端敞 開(kāi)的 有明 冒口 的鑄 型 2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì)幾種具體的充型工藝濕 砂 型、 薄 壁復(fù) 雜 金屬 型 件 2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì)幾種具體的

36、充型工藝緩 慢 增 壓 結(jié) 晶 工 藝 壓 力 曲 線 ： 厚 壁 砂 型 件 2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì)幾種具體的充型工藝金 屬 型、 石 墨型改 善 補(bǔ)縮 效 果 （ 6） 鑄 型 溫 度 及 澆 注 溫 度 非 金 屬 型 ： 一 般 都 為 室 溫 金 屬 型 ： 鋁 合 金 件 200 250 薄 壁 復(fù) 雜 件 ： 可 高 達(dá) 300 350 。 關(guān) 于 合 金 的 澆 注 溫 度 ， 實(shí) 踐 證 明 ， 在 保 證鑄 件 成 型 的 前 提 下 ， 應(yīng) 該 是 愈 低 愈 好 。 2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì) （ 7） 涂 料 作 用 ： 提 高 金 屬 型 及

37、 工 具 、 設(shè) 備 的 壽 命 提 高 鑄 件 質(zhì) 量 必 須 刷 涂 料 ； 涂 料 應(yīng) 均 勻 涂 料 厚 度 要 根 據(jù) 鑄 件 表 面 光 潔 度 及 鑄 件結(jié) 構(gòu) 來(lái) 決 定 。2、 低 壓 鑄 造 工 藝 設(shè) 計(jì) 寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)公司工藝v模具清理方法：1.先用干冰清洗；2.噴涂料 3.1 鑄 件 在 鑄 型 中 的 位 置3、 低 壓 鑄 造 鑄 型 特 點(diǎn)自 上 而 下順 序 凝 固 壁 厚 較 大 或 熱 節(jié) 部 位 放在 低 部涂 料 層 、 覆 砂 層 、 金 屬型 厚 度 變 化 3.2、 鑄 型 結(jié) 構(gòu)3、 低 壓 鑄 造 鑄 型 特 點(diǎn)水 平 分 型 ：垂 直 分 型

38、： 前 后 左 右 3.3、 澆 注 系 統(tǒng)3、 低 壓 鑄 造 鑄 型 特 點(diǎn)易 氧 化 合 金 ： 開(kāi) 放 式不 易 氧 化 合 金 ： 封 閉 式 3、 低 壓 鑄 造 鑄 型 特 點(diǎn) 低 壓 鑄 造 設(shè) 備 4、 低 壓 鑄 造 設(shè) 備保 溫 爐 及 其 附 屬 裝 置鑄 型 開(kāi) 合 系 統(tǒng)供 氣 系 統(tǒng)按 鑄 型 和 保 溫爐 的 連 接 方 式 底 鑄 式 低 壓 鑄 造 機(jī)側(cè) 鑄 式 低 壓 鑄 造 機(jī) （ 1） 保 溫 爐 及 附 屬 裝 置4、 低 壓 鑄 造 設(shè) 備爐 體熔 池密 封 蓋升 液 管保 溫 爐 的 爐 型 ： 焦 炭 爐 ， 煤 氣 爐 ， 電 阻 爐 ， 感

39、 應(yīng) 爐 等目 前 廣 泛 使 用 的 是 電 阻 加 熱 爐 ， 其 次 是 電 熱 反 射 爐 （ 2） 供 氣 系 統(tǒng) （ 液 面 加 壓 ） 作 用 ： 正 確 控 制 對(duì) 鑄 型 的 充 型 和 增 壓 設(shè) 計(jì) ： 根 據(jù) 不 同 鑄 件 ， 不 同 鑄 件 的 要 求 ，供 氣 系 統(tǒng) 應(yīng) 可 以 任 意 調(diào) 節(jié) ， 工 作 要 穩(wěn) 定 可 靠 結(jié) 構(gòu) 要 使 維 修 方 便 4、 低 壓 鑄 造 設(shè) 備氣 源 ： 空 氣 壓 縮 機(jī) 手 動(dòng)半 自 動(dòng)計(jì) 算 機(jī) 控 制 5 特 殊 低 壓 鑄 造 工 藝 增 壓 法 工 藝 過(guò) 程 ： 將 電 阻 保 溫 爐 和 鑄 型 全部 進(jìn)

40、 行 密 封 ， 在 密 封 罩 內(nèi) 通 人 壓 力 較 大 如500kPa的 壓 縮 空 氣 ， 這 時(shí) 由 于 鑄 型 與 坩 鍋內(nèi) 部 的 壓 力 相 等 ， 金 屬 液 不 會(huì) 上 升 ， 然 后金 屬 液 向 上 補(bǔ) 充 50kPa壓 力 ， 金 屬 液 就 會(huì) 上升 充 填 型 腔 。 同 時(shí) 鑄 型 內(nèi) 的 金 屬 液 也 在 高壓 下 結(jié) 晶 凝 固 。 4.1 差 壓 鑄 造 ： 增 壓 法 、 減 壓 法 4 特 殊 低 壓 鑄 造 工 藝 減 壓 法 工 藝 過(guò) 程 ： 將 電 阻 保 溫 爐 和 鑄 型 全部 進(jìn) 行 密 封 ， 在 密 封 罩 和 保 溫 爐 內(nèi) 通

41、入 相同 壓 力 的 氣 體 ， 達(dá) 到 平 衡 后 ， 逐 步 放 去 密封 罩 內(nèi) 的 氣 體 ， 金 屬 液 就 會(huì) 上 升 充 填 型 腔。4.1 差 壓 鑄 造 ： 增 壓 法 、 減 壓 法 4 特 殊 低 壓 鑄 造 工 藝 工 藝 過(guò) 程 ： 在 澆 注 前 先 將 型 腔 中 的 氣 體 抽出 再 進(jìn) 行 澆 注 ， 這 時(shí) 澆 注 速 度 可 以 提 高 ，不 會(huì) 產(chǎn) 生 氧 化 夾 雜 和 氣 孔 等 缺 陷 。 4.2 真 空 低 壓 鑄 造薄 壁 或 復(fù) 雜 的 大 型 鑄 件 此 圖 為 一 輪 轂 鑄 件 簡(jiǎn) 圖 ， 假 如 采 用 低 壓 鑄 造 工藝 生 產(chǎn)

42、該 鑄 件1 請(qǐng) 在 圖 上 標(biāo) 注 出 以 下 內(nèi) 容 1）分型分模面位置 2）澆注系統(tǒng)和冒口的位置及結(jié)構(gòu)示意圖 3）外形及內(nèi)腔各部分都由金屬型（芯或砂芯）的哪部分鑄出？2 分別說(shuō)明所設(shè)計(jì)的低壓鑄造工藝方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)3 如果采用低壓鑄造，與采用金屬型鑄造工藝相比，有哪些優(yōu)點(diǎn)？4 如果采用擠壓鑄造，與采用低壓鑄造工藝相 比，有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 左右半型鑄出分流錐金屬芯鑄出優(yōu) 缺 點(diǎn) ：鑄 型 結(jié) 構(gòu) ？澆 口 設(shè) 置 ？鑄 件 取 出 ？補(bǔ) 縮 ？鑄 件 尺 寸 精度 ？左型右型抽芯方向上型（芯）下型下型鑄出 左右優(yōu) 缺 點(diǎn) ： 鑄 型 結(jié) 構(gòu) ？ 澆 口 設(shè) 置？ 鑄 件 取 出 ？ 補(bǔ) 縮 ？ 鑄 件 尺 寸精 度 ？左型鑄出右型）鑄出右型鑄出