1、第四章 特种铸造,机械工程学院 周志斌 2011.11.28, 什么是特种铸造（ special casting ）？,与普通砂型铸造有显著区别的一些铸造方法, 特种铸造有什么作用？,弥补砂型铸造的不足：,一个铸型只能用一次，造型工作量大，极大降低效率； 铸件尺寸误差大，表面粗糙度大低，浪费材料、时间； 废品率高； 劳动条件差；,1. 熔模铸造,用易熔材料制成模型，然后用造型材料将其包住，经过硬化后，再将模型加热熔化、排出型外，从而获得无分型面的铸型，浇铸后获得铸件的方法。,由于易熔材料主要成分是石蜡，因此，熔模铸造又称为失蜡铸造（lost-wax molding)。,工艺过程：,蜡模制造,结
2、壳,脱蜡,焙烧,浇注,用途：,高熔点合金精密铸件的成批、大量生产； 形状复杂、难以切削加工的小零件；,特点：,铸件精度和光洁度较高； 可浇注形状复杂的铸件； 能铸造各种合金；特别是高熔点合金； 铸件成本较高； 铸件的尺寸和重量受到限制；,2. 实型铸造,采用聚苯乙烯发泡塑料模样代替普通模样，造好型后不取出模样就浇入金属液，在金属液的作用下，塑料模样燃烧、气化、消失，金属液取代原来塑料模所占据的空间位置，冷却凝固后获得所需铸件的铸造方法。,实型铸造工艺过程,特点和适用范围 （1）无需起模，无分型面，无型芯，因而无飞边毛刺，铸件的尺寸精度和表面粗糙度接近熔模铸造，但尺寸却可大于熔模铸造。 （2）形
3、状复杂铸件的模样均可采用泡沫塑料模粘合为整体，减少了加工装配时间，可降低铸件成本10%30% ； （3）造型效率比砂型铸造提高25倍； （4）模样只能使用一次，且泡沫塑料的密度小、强度低，模样易变形，影响铸件尺寸精度。浇铸时模样产生的气体污染环境。 适用范围：不易起模等复杂铸件，实型铸造几乎不受铸件结构、尺寸、质量、批量和合金种类的限制。目前正在大力推广。,3. 压力铸造,压力铸造是指金属液在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法。,(1)压铸机和压铸工艺过程,压铸机是压力铸造生产的主要设备，按压室（压射室）分,一般分热压室压铸机（压室浸于金属液中）和冷压室压铸机（压室与金属液保温炉分开）两
4、大类。目前应用较多的是卧式冷压室压铸机。,卧式冷压室压铸机的压铸工艺过程如图所示。,图 卧式冷压室压铸机的工作过程,压力铸造的优点：,铸件的精度和表面质量比其它铸造方法都高； 可以铸出形状复杂的薄壁件； 能获得晶粒细小、组织致密的铸件；,压力铸造的不足：,压铸设备造价高，铸型投资大，导致铸件成本高于其它铸造方法； 压铸合金的品种有限，主要适用于低熔点有色金属； 铸件易产生气孔；,4. 离心铸造,将液态金属浇入高速旋转的金属铸型（有时带有砂衬）中，使金属液在离心力作用下而附着于铸型的内壁，经冷却凝固而成为铸件的一种铸造方法。,(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
5、不同分为立式、卧式两种。,离心铸造示意,离心铸造分：立式离心铸造卧式离心铸造,适合于高度小于直径 的圆环类铸件,适合于长度较大的套 筒类铸件,1)特点 铸件组织致密,无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷,力学性能好; 铸造圆形中空铸件时,不用型芯和浇注系统,降低了金属消耗; 提高了金属液的充型能力,可浇注流动性差的合金及薄壁铸件; 可生产双金属铸件,如钢套内镶铜轴承等,其结合面牢固; 离心铸造适应性较广,铸造合金的种类几乎不受限制; 既适于铸造中空件,又可以铸造成形铸件，适应性强。,2)应用 离心铸造主要用于生产各种管、套、环类铸件，也可用于生产齿 轮、叶轮、涡轮等成形铸件。,(2)离心铸造的特点和
6、应用,5. 低压铸造,低压铸造是指金属液在气体压力作用下完成充型和凝固的铸造方法。其压力为0.020.06MPa。是介于重力铸造(如砂型铸造、金属型铸造)和压力铸造之间的一种铸造方法。它是使液态合金在压力下，自下而上地充填型腔，并在压力下结晶、以形成铸件的工艺过程。,(1)低压铸造的工 艺过程向坩埚中通压缩空气金属液上升充型保压、凝固将坩埚上部与空气相通取出铸件。如图。自下而上充型，压力下凝固。,低压铸造工艺过程,特点: 可人为的调整压力,适应性强; 可用于各种铸型;适用于各种合金及各种大小的铸件; 铸件组织致密,力学性能好，对于铝合金能有效地克服铸件的针孔等缺陷，对于薄，有耐压，防渗漏，气密
7、性要求的铸件尤为重要，可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件； 浇注时压力较底,底注充型,平稳且易控制，无飞溅冲击，不易夹渣，砂眼，气孔; 金属的实际利用率高; 设备简单,投资少,操作简便,劳动条件好,易于实现机械化、自动化。,应用: 低压铸造目前主要用于生产铸造质量要求高的铝、镁合金铸件。,(2)低压铸造的工艺特点和应用,第五章 铸造工艺设计,由零件图转化为铸造工艺图和工艺文件的过程,主要内容： 选择铸造成形方案 确定浇注系统、工艺参数 绘制工艺图、编制工艺卡和工艺规范,一、铸造成形方案的选择,1.浇注位置的选择浇注位置：金属浇注时铸件所处的空间位置。同一个铸件，可以有多种浇注位置。,浇注位置1
8、,浇注位置2,浇注位置3,注意：浇注位置与浇口位置是两个不同的概念。同一个 浇注位置，可以有多种浇口位置。,浇注位置1,浇注位置正确与否，将大大影响铸件的质量。,（1）重要的加工面放在下部和侧面原因：1）上表面容易产生气孔、夹渣； 2）缩孔缩松往往产生在上部；,浇注位置的选择原则：,图例1,图例2,（2）铸件的大平面应朝下原因：1）防止产生气孔、夹渣；2）防止产生夹砂缺陷；,图例3,（3）铸件的大面积薄壁部分，应放在下部或侧部原因： 便于充满铸型，防止浇不足和冷隔,图例4,（4）应便于安放冒口，对铸件补缩,浇注位置的选择原则：,1) 减少分型面,（1）应便于起模，使造型工作简化,（2）应尽量使
9、铸件全部或大部置于同一砂箱以保证铸件精度,（3）为便于造型、下芯、合箱和检验铸件壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱,图例1,2) 减少活块,3) 减少型芯,4) 避免弯曲的分型面,图例2,图例3,动画演示,2.分型面的选择原则,二、铸造成形工艺参数的选择,工艺参数,机械加工余量 起模斜度 铸造圆角 收缩率 型芯的形状和尺寸,机械加工余量：铸件上为切削加工而加大的尺寸；铸件上标有加工符号的表面，必须留有。大小根据合金种类、生产批量、铸件大小、加工面在铸型中的位置确定 附表 灰铸铁件的机械加工余量（mm）,铸件上的孔、槽：大孔应铸出，如果该孔需切削加工，则要加余量；小孔不必铸出，留待机械加工更经
10、济 表3-1 砂型铸造最小铸孔（mm）,起模斜度：为便于起模，在模样上垂直于分型面的表面增加的斜度；通常为15-3；内壁的起模斜度比外壁大,铸造圆角：为便于铸造，铸件壁间连接处增加的圆角。一般R3-5,收缩率：由于收缩，铸件冷却后的尺寸比型腔尺寸略为缩小，为保证应有的尺寸，模样尺寸必须比铸件放大一个 收缩率； 灰铸铁0.7-1.0；铸钢1.3-2.0,芯头：型芯的外伸部分，落入芯座内，定位和支撑型芯,芯座：专为放置芯头的空腔,斜度：便于下芯和合型；一般5-10,间隙：便于铸型的装配；一般1-4mm,a：垂直型芯 b：水平型芯,三、铸造工艺图,铸造工艺图：是在零件图上用各种工艺符号表示出铸造工艺
11、方案和工艺参数的图形,表示的内容有：分型面、浇注位置、浇注系统、型芯、加工余量、拔模斜度等,示例2 车床进给箱体铸造工艺图,凡加工表面均应加余量,余量大小注在粗糙度符号上,2.确定加工余量,1.确定造型方法、,分型面、浇注位置,50,+4,铸造圆角R35,收缩率1%,3.放拔模斜度,拔模斜度：为便于起摸，在模型的垂直于分型面的表面上设置的斜度,4.绘出铸造圆角,5.标注收缩率,床身横截面图,左图：导轨面在上，质量差； 右图：导轨面在下，质量好；,返 回,图例2 卷扬机滚筒,左图：造型简单，但上表面质量差于下表面； 右图：造型难度较大，但整个圆柱表面质量均匀；,返 回,图例 铸造大平板,返 回,模型图,图例 某箱体铸件,返 回,减少分型面数量,方案1,方案2,方案3,三通铸件,返 回,更详细示意,方案1,方案2,方案1：,必须制作型芯,方案2：,可以自带型芯,减少型芯的例子,返 回,图2-30 起重臂零件图,避免弯曲的分型面,返 回,零件模型,铸件,方案2合葙图,分型方案2,分型方案1,分型面,
