特种铸造与铸造新技术课件

第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础2121铸造铸造1了解铸造的特点、分类及应用。2了解砂型铸造的工艺过程。3了解特种铸造的方法、工艺及设备。4了解铸造的新技术和新工艺。特种铸造特种铸造 特种铸造特种铸造 概述 同砂铸相比：铸件精度高，表面质量好；合同砂铸相比：铸件精度高，表面质量好；合金性能改善，劳动生产率高；劳动条件大大改善；金性能改善，劳动生产率高；劳动条件大大改善；成本高。成本高。特特种种铸铸造造包包括括：壳壳形形铸铸造造、金金属属型型铸铸造造、熔熔模模铸铸造造、气气化化模模铸铸造造、陶陶瓷瓷型型铸铸造造、离离心心铸铸造造、压压力力铸铸造造、低低压压铸铸造造、挤挤压压铸铸造造、磁磁型型铸铸造造、石石膏膏型型铸铸造造、真真空空吸吸铸铸、连连续续铸铸造造、石石磨磨型型铸铸造造、实型铸造等。实型铸造等。熔模铸造又称熔模铸造又称“失蜡铸造失蜡铸造”，通常是在蜡模表，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法，由于获得的铸件具有较高而获得铸件的一种方法，由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称的尺寸精度和表面光洁度，故又称“熔模精密铸造熔模精密铸造”进入进入80年代以来，世界各地熔模铸造的产量、年代以来，世界各地熔模铸造的产量、产值、质量，都有很大的增长和提高，当前熔模铸产值、质量，都有很大的增长和提高，当前熔模铸造正向精密、大型、复杂、部件整铸的方向发展。造正向精密、大型、复杂、部件整铸的方向发展。我国的熔模铸造是在我国的熔模铸造是在50年代开始应用于工业生年代开始应用于工业生产，首先在航天、航空部门逐步发展到所有的工业产，首先在航天、航空部门逐步发展到所有的工业部门中，得到广泛的应用。部门中，得到广泛的应用。一、熔模铸造一、熔模铸造1、概述、概述凸轮圆环铜铸件凸轮圆环铜铸件汽车传动轴万向节、凸缘叉、套管叉系列汽车传动轴万向节、凸缘叉、套管叉系列 机箱体和曲轴机箱体和曲轴 第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础2 2、熔模铸造的工艺过程、熔模铸造的工艺过程（1 1）制作压型）制作压型压型是用来压制模样（即熔模）的模具，一般用钢、青铜或铝合金经切削加工制成。熔模相当于砂型铸造中的模样，常用蜡基模料（50%石蜡加50%硬脂酸组成）或树脂基（松香）模料制成，造型后，可在热水中或蒸汽中熔化，故称熔模。（2 2）制作熔模）制作熔模第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础熔模铸造的工艺过程第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础（3 3）制作型壳）制作型壳熔模铸造的工艺过程（4 4）脱蜡和造型）脱蜡和造型（5 5）焙烧和浇注）焙烧和浇注第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础浇注熔模铸造的工艺过程3、熔模铸造的特点及应用熔模铸造的特点及应用1、熔模铸造没有分型面，型壳内表面光洁、耐火度高，可以生产、熔模铸造没有分型面，型壳内表面光洁、耐火度高，可以生产尺寸精度高和表面质量好的铸件。尺寸精度高和表面质量好的铸件。2、能铸出各种合金铸件，尤其适合于铸造高熔点难切削加工和用、能铸出各种合金铸件，尤其适合于铸造高熔点难切削加工和用别的加工方法难以成型的合金。别的加工方法难以成型的合金。3、可生产形状复杂的薄壁铸件，最小壁厚、可生产形状复杂的薄壁铸件，最小壁厚0.3mm最小铸出孔直径最小铸出孔直径0。5mm。4、生产批量不受限制，可实现机械化流水作业。、生产批量不受限制，可实现机械化流水作业。缺点：工艺过程复杂，工序多，生产周期长，生产成本高。熔模缺点：工艺过程复杂，工序多，生产周期长，生产成本高。熔模铸造件的质量一般限制在铸造件的质量一般限制在25Kg以内。以内。熔模铸造主要用于生产形状复杂、熔点高、难以切削加工的小型熔模铸造主要用于生产形状复杂、熔点高、难以切削加工的小型零件。如：汽轮机叶片、成型刀具、汽车、拖拉机、机床上的小零件。如：汽轮机叶片、成型刀具、汽车、拖拉机、机床上的小型零件。型零件。第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础熔模铸造熔模铸造第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础二、二、金属型铸造金属型铸造又称硬模铸造，将液体金属浇入金属铸型，获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次），因此有人又称它为永久型铸造。第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础金属型铸造示意图金属型铸造产品金属型铸造示意图第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础1、金属型构造金属型构造金属型的结构有多种形式，（a）是水平分型式水平分型式金属型，多用于生产薄壁轮状铸件薄壁轮状铸件；（b）为垂直分垂直分型式型式金属型，广泛应用于复杂铝合金铸件复杂铝合金铸件。第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础组合金属型结构组合金属型结构动画：整体式金属型铸造第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础1.1.透气性差透气性差2.2.导热性好导热性好3.3.没有退让性没有退让性4.4.金属型的这些特点决定了它在铸件形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。成过程中有自己的规律。金属型和砂型，在性能上有显著的区别金属型和砂型，在性能上有显著的区别2 2、金属型铸造的工艺过程、金属型铸造的工艺过程 v金属型的预热金属型的预热（预热温度一般不低于150C)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。v涂料涂料（耐火涂料的厚度为0.30.4mm)v利用涂料层的厚薄，调节铸件的冷却速度；v保护金属型，防止高温金属液对型壁的冲蚀和热击；v利用涂料层蓄气排气。v浇注浇注v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。v开型、取出铸件、清理开型、取出铸件、清理金属型铸造方法主要用于金属型铸造方法主要用于熔点较低的有色金属熔点较低的有色金属或合金铸件的大批量生产或合金铸件的大批量生产。黑色金属类铸件只限。黑色金属类铸件只限于形状简单的中小零件。于形状简单的中小零件。第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础3、金属型铸造的特点、金属型铸造的特点v可承受多次浇注，便于实现机械化生产可承受多次浇注，便于实现机械化生产v铸件精度和表面质量高（铝合金铸件的尺寸公铸件精度和表面质量高（铝合金铸件的尺寸公差等级可达差等级可达IT7IT9，表面粗糙度可达表面粗糙度可达Ra3.212.5um)v铸件的结晶组织致密，机械性能高铸件的结晶组织致密，机械性能高v金属型成本高，生产周期长金属型成本高，生产周期长v铸造工艺严格，铸造工艺严格，v易出现浇不足、冷隔、裂纹易出现浇不足、冷隔、裂纹v铸件的形状和尺寸受一定的限制铸件的形状和尺寸受一定的限制第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础金金属属型型铸铸造造第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础J316金属型铸造机金属型铸造机第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础立方挖掘机系列铜套、轴瓦立方挖掘机系列铜套、轴瓦 第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础水泥机械各种规格回转窑、托轮轴瓦、蜗轮水泥机械各种规格回转窑、托轮轴瓦、蜗轮第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础巴氏合金大轴瓦第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础 压力铸造压力铸造是利用高压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，简称压铸。三压力铸造三压力铸造立式压铸机热室压铸机压铸机工艺工艺稳定稳定铸件铸件质量质量好，好，压型压型寿命寿命低低1、概述、概述第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础全自动卧式冷室压铸机全自动卧式冷室压铸机冷压室卧式压铸机的工作过程冷压室卧式压铸机的工作过程（目前应用最多)第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础合型并注入液态金属压射开型并顶出铸件压力铸造过程2、压力铸造的工艺过程、压力铸造的工艺过程（1）预热金属铸型，喷涂料）预热金属铸型，喷涂料（2）合型、注入金属液）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）压射冲头在高压下推动金属液充满型腔并凝固（4）打开铸型，用顶杆顶出铸件）打开铸型，用顶杆顶出铸件第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础v优点优点v铸件的精度和表面质量都较其他铸造方法高铸件的精度和表面质量都较其他铸造方法高（尺寸公差等级可达CT4CT7，表面粗糙度一般可达Ra1.612.5um)v 可压铸出形状复杂的薄壁件、和镶嵌件可压铸出形状复杂的薄壁件、和镶嵌件（铸件最小壁厚为：锌合金为0.3mm,铝合金为0.5mm)v 铸件强度和硬度高铸件强度和硬度高（抗拉强度可比砂型铸件提高25%30%，但伸长率有所降低）v 生产率高生产率高(一般冷压式压铸机平均每小时压铸600-700次）3、压力铸造的特点和适用范围、压力铸造的特点和适用范围第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础v缺点缺点v投资大，生产周期长投资大，生产周期长v 压铸合金的种类受限制，压铸高熔点合金压铸合金的种类受限制，压铸高熔点合金（铸铁、铸钢）时，压型寿命低（铸铁、铸钢）时，压型寿命低v 铸件内部常有气孔和缩松，不能进行较多余铸件内部常有气孔和缩松，不能进行较多余量的切削加工量的切削加工v压铸件不能用热处理的方法提高性能压铸件不能用热处理的方法提高性能v适用范围适用范围v主要用于主要用于有色合金（如铝合金、锌合金）的中、有色合金（如铝合金、锌合金）的中、小铸件的大量生产小铸件的大量生产。第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础压压力力铸铸造造第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础铍铜合金压力铸造模具 第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础铍铜合金压力铸造模具 第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础各种压铸零件第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础各种压铸零件第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础各种压铸零件第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础各种压铸零件第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础46四、离心铸造四、离心铸造离心铸造的第一个专利是在1809年由英国人爱尔恰尔特（Erchardt）提出的。直到二十世纪初才开始被采用。离心铸造是将液体金属浇入旋转的铸型中，使液体金属在离心力的作用下充填铸型和凝固成形的一种铸造方法。根据铸型旋转轴在空间位置的不同，分为立式离心铸造机和卧式离心铸造机两种类型。1、概述、概述第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础2、离心铸造的方式根据铸型旋转轴在空间位置的不同，常用的有立式离心铸造机和卧式离心铸造机两种类型。立式离心铸造机上的铸型是绕垂直轴旋转的（图1），它主要用来生产高度小于直径的圆环类铸件，有时也可用此种离心铸造机浇注异形铸件。卧式离心铸造机的铸型是绕水平轴旋转的（图2），它主要用来生产长度大于直径的套类和管类铸件。第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础离心铸造机离心铸造机第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础立式离心铸造立式离心铸造 铸型绕垂直轴旋转。铸件内表面呈抛物线形。铸型绕垂直轴旋转。铸件内表面呈抛物线形。用来铸造用来铸造高度小于直径的盘、环类或成形铸件高度小于直径的盘、环类或成形铸件。第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础卧式离心铸造卧式离心铸造铸型绕水平轴旋转，铸件壁厚均匀，应用广泛，主铸型绕水平轴旋转，铸件壁厚均匀，应用广泛，主要用来生产要用来生产圆环类铸件圆环类铸件，也用于浇注成形铸件。，也用于浇注成形铸件。离心式实型铸造第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础3 3、离心铸造的生产过程、离心铸造的生产过程（1）将金属型型腔清理干净，喷涂料（2）旋转铸型，浇入定量金属液（3）凝固后，停止旋转，取出铸件第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础利用回转表面生产圆筒形铸件，省去型芯和浇注系统，大利用回转表面生产圆筒形铸件，省去型芯和浇注系统，大大简化了生产过程，节约了金属。大简化了生产过程，节约了金属。离心力的作用，铸件由外向内的顺序凝固，而气体和熔渣离心力的作用，铸件由外向内的顺序凝固，而气体和熔渣因比重轻向内腔移动而排除，铸件组织致密，极少有缩孔、因比重轻向内腔移动而排除，铸件组织致密，极少有缩孔、气孔、夹渣等缺陷。气孔、夹渣等缺陷。合金的充型能力强，便于流动性差的合金及薄件的生产。合金的充型能力强，便于流动性差的合金及薄件的生产。便于制造双金属铸件。便于制造双金属铸件。优点优点4 4、离心铸造的特点及应用、离心铸造的特点及应用第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础铸件易产生偏析，铸件内表面较粗糙。内表面尺寸不易控制。缺点缺点第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础在铁管、铜套、缸套、双金属钢背铜套等方面，在铁管、铜套、缸套、双金属钢背铜套等方面，离心铸造几乎是一种主要的方法；此外在耐热钢辊道、离心铸造几乎是一种主要的方法；此外在耐热钢辊道、一些特殊钢无缝纲管的毛坯，造纸机干燥滚筒等生产一些特殊钢无缝纲管的毛坯，造纸机干燥滚筒等生产方面，离心铸造法也用得很有成效。目前已制出高度方面，离心铸造法也用得很有成效。目前已制出高度机械化、自动化的离心铸造机，已建起大量生产的机机械化、自动化的离心铸造机，已建起大量生产的机械化离心铸管车间。械化离心铸管车间。几乎一切铸造合金都可用于离心铸造法生产，离几乎一切铸造合金都可用于离心铸造法生产，离心铸件的最小内径可达心铸件的最小内径可达8毫米，最大直径可达毫米，最大直径可达3m，铸，铸件的最大长度可达件的最大长度可达8m，离心铸件的重量范围为几牛至，离心铸件的重量范围为几牛至几万牛（零点几公斤至十多吨）。几万牛（零点几公斤至十多吨）。应用：应用：第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础离离心心铸铸造造第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础五特种铸造的特点及应用五特种铸造的特点及应用铸造方法铸造方法主要特点主要特点应用应用金属型铸造与砂型铸造相比，铸件精度高，力学性能好，生产率高，无粉尘；铸造非铁合金铸件有细化组织的作用，铸造灰铸铁件易出现白口；设备费用较高用于非铁合金铸件的成批生产；铸件不宜过大，形状不宜过于复杂，铸件壁不能太薄压力铸造精度高、效率高的高压成型方法，可以铸造形状复杂的薄壁铸件；但压铸机昂贵，压铸型制造复杂、费用高用于锌合金、铝合金、镁合金、铜合金等有色金属合金的中、小型薄壁铸件的大批生产第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础铸造方法铸造方法主要特点主要特点应用应用离心铸造铸件组织细密，设备简单，成本低，生产率高；但内表层余量大，机械加工量大用于空心回转体铸件的单件或批量生产，并可进行双金属衬套、轴瓦的铸造熔模铸造铸件精度高，表面质量好，可铸造形状较为复杂的铸件和高熔点合金铸件；但生产工艺复杂，生产周期长，成本高用于以碳钢、合金钢为主的合金和耐热合金的复杂、精密铸件（铸件质量不大于10kg）的成批生产第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础消失模铸造消失模铸造利用泡沫塑料，根据零件结构和尺寸制成实型模具，经浸涂耐火黏结涂料，烘干后进行干砂造型、振动紧实，然后浇入液体金属使模样受热汽化消失，从而得到与模样形状一致的铸件的铸造方法。1 1消失模铸造消失模铸造泡沫塑料造型六、铸造的新技术和新工艺六、铸造的新技术和新工艺第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础预发泡预发泡模型成型模型成型模型簇组合模型簇组合浸涂浸涂浇注浇注消失模铸造的工艺过程：消失模铸造的工艺过程：第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础浇注铸件无毛刺、飞翅消失模铸造的工艺过程第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础2 2、陶瓷型铸造、陶瓷型铸造 陶瓷型铸造是在砂型熔模铸造的基础上发展起来的一种新工艺。陶瓷型是利用质地较纯、热稳定性较高的耐火材料作造型材料；经灌浆、结胶、起模、焙烧等工序而制成的。采用这种铸造方法浇出的铸件，具有较高的尺寸精度和表面光洁度，所以这种方法又叫陶瓷型精密铸造。陶瓷型的制造方法可分为两大类：一类是全部采用陶瓷浆料制造铸型法；另一类就是采用底套（相当于砂型的背砂层）表面再灌陶瓷浆料以制陶瓷型的方法。底套又分砂套和金属底套两种。第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础陶瓷型铸造的工艺过程陶瓷型铸造的工艺过程摸样 砂套造型 灌浆陶瓷型铸造的工艺过程第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础喷烧 合型 铸件陶瓷型铸造的工艺过程第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础陶瓷型铸造具有以下优缺点：陶瓷型铸造具有以下优缺点：1铸件的表面粗糙度低；铸件的表面粗糙度低；2铸件的尺寸精度高；铸件的尺寸精度高；3可以铸出大型精密铸件可以铸出大型精密铸件熔模铸造虽能铸出尺寸精确、光洁度高的铸件，但由熔模铸造虽能铸出尺寸精确、光洁度高的铸件，但由于本身工艺的限制，浇注的铸件重量一般都较小，最大于本身工艺的限制，浇注的铸件重量一般都较小，最大件只有几十公斤；而陶瓷型铸件最大可达十几吨。件只有几十公斤；而陶瓷型铸件最大可达十几吨。4投资少，投产快，生产准备周期短。投资少，投产快，生产准备周期短。缺点是原材料价格昂贵，由于有灌浆工序，不适于浇缺点是原材料价格昂贵，由于有灌浆工序，不适于浇注批量大，重量轻，形状较复杂的铸件，且生产工艺过注批量大，重量轻，形状较复杂的铸件，且生产工艺过程难于实现机械化和自动化。程难于实现机械化和自动化。第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础 这种方法可代替原来根据图样制作模样及工艺装备的试制过程，缩短设计和试制时间。3.3.计算机在铸造中的应用计算机在铸造中的应用（1）铸造生产中的计算机辅助设计（CAD）通过铸造数据库软件提取设计所需的原始数据铸件设计和铸造工艺设计在计算机屏幕上显示铸件实体的三维造型第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础（2）铸造生产中的计算机辅助工程（CAE）铸造过程计算机数值模拟技术 数值模拟数值模拟 在计算机屏幕上直观地显示直观地显示铸造过程中金属形成过程等 预测预测铸件热裂倾向的最大部位、产生缩孔和缩松的倾向 决定决定铸件的修改及判断冒口和冷铁设置的合理性等 CAD 软件生成的实体造型数据文件加工，生成计算网络加工，生成计算网络与数值模拟软件进行数据交换数据交换数值模拟软件第第第第2 2 2 2章章章章 热加工基础热加工基础热加工基础热加工基础3）计算机在熔炼中的应用。（3）铸造生产中的计算机辅助制造（CAM）1）计算机在模样加工中的应用。2）计算机在砂处理中的应用。