铸造工艺,特点及其应用

铸造（ casting） 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近 乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间铸造是现代制造工业的基础工艺之一。把金属材料做成所需制品 的工艺方法很多，如铸造、锻造、挤压、轧制、拉延、冲压、切削、粉末冶金等等。其中，铸造是最基本、最常用的工艺。铸造种类很多，按造型方法习惯上分为： 普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。 特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、 陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。铸造可按铸件的材料分为 ： 黑色金属铸造（包括铸铁、铸钢）和有色金属铸造（包括铝合金、铜合金、锌合金、镁合金等） 铸造有可按铸型的材料分为 ：砂型铸造和金属型铸造。 按照金属液的浇注工艺可分为：1、重力铸造：指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸。广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造，泥模 铸造等；窄义的重力铸造专指金属型浇铸。2、压力铸造是指金属液在其他外力（不含重力）作用下注入铸型的工艺，按照压力的大小，又分为高压铸造（压铸）和低压铸造。补充知识：1、精密铸造是相对于传统的铸造工艺而言的一种铸造方法。它能获得相对准确地形状和较高的铸造精度。较普遍的做法是：首先做出所需毛坯（可 留余量非常小或者不留余量）的电极，然后用电极腐蚀模具体，形成空腔。再用浇铸的方法铸蜡，获得原始的蜡模。在蜡模上一层层刷上耐高温 的液体砂料。待获得足够的厚度之后晾干，再加温，使内部的蜡模溶化掉，获得与所需毛坯一致的型腔。再在型腔里浇铸铁水，固化之后将外壳 剥掉，就能获得精密制造的成品2、 选择铸造方式时应考虑：a.优先采用砂型铸造b.铸造方法应和生产批量相适c.造型方法应适合工厂条件d.要兼顾铸件的精度要求和成3、金属材料的力学性能主要指：强度、刚度、硬度、塑性、韧性等。铸造方式概念铸造工艺及特点注意事项及应用范围（含模具）力学性能砂型铸造砂型铸造是一种以 砂作为主要造型材 料，制作铸型的传 统铸造工艺。砂型 一般采用重力铸 造，有特殊要求时 也可采用低压铸 造、离心铸造等工 艺优点：成本低、生产工艺简单、生产周期短；砂型铸造的适应性很广，小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用。砂型比金属型耐火度更高，因而 如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工缺点：因为每个砂质铸型只能浇注一次，获得 铸件后铸型即损坏，必须重新造型，所 以砂型铸造的生产效率较低；又因为砂 的整体性质软而多孔，所以砂型铸造的 铸件尺寸精度较低，表面也较粗糙。艺。砂型铸造用的模具，一般木材制作，通称木模。为了提高 尺寸精度较高，也常使用寿命较长的铝合金模具或树脂模 具。虽然价格有所提高， 但仍比金属型铸造用的模具便宜 得多，在小批量及大件生产中，价格优势尤为突出。铸件精度、表面光洁度、材质的密度和 金相组织、机械性能等方面往往较差， 所以当铸件的这些性能要求更高时，应 该采用其它铸造方法。金属型铸 造用耐热合金钢制作 铸造用中空铸型模 具的现代工艺。金 属型既可采用重力 铸造，也可采用压 力铸造优点：铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次）；金属型生产的铸 件，其机械性能比砂型铸件高。金属 型铸造的生产效率高；使铸件产生缺 陷的原因减少；工序简单，易实现机 械化和自动化缺点：金属型制造成本高：金属型不 透气，而且无退让性，易造成铸件洗采用金属型铸造时，必须综合考虑下列各因素： 制造周期长、成本高，不适合单件、小批生产；不适金属型生产的铸 件，其机械性能比 砂型铸件高。同样 合金，其抗拉强度 平均可提高约 25 %，屈服强度平 均提高约20 %，其 抗蚀性能和硬度 亦显著提高；宜铸造形状复杂（尤其是内腔）、薄壁和大型铸件（金属型的模具受模具材料尺寸和型腔加工设备、铸造设备能力的限制，所以金属型不适合于特别大的铸件生产） 模具费比砂型贵，比压铸便宜不足、开裂或铸铁件白日等缺陷：对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制铸造方式概念铸造工艺及特点注意事项及应用范围（含模具）力学性能重力铸造指金属液在地球重 力作用下注入铸型 的工艺，也称浇铸。 广义的重力铸造包 括砂型浇铸、金属 型浇铸、熔模铸造、 消失模铸造，泥模 铸造等；窄义的重 力铸造专指金属型 浇铸。金属型重力铸造设备较简单，模具及设 备投入相对较少，铸造工艺相对简单， 铸件成品率高，因此被广泛用于各种有 色铸件的生产。但金属型铸造也存在金 属利用率低、薄壁复杂铸件浇注困难、 铸件组织密度相对压力铸造较低等缺 点。广泛用于各种有色铸件的生产但金属型铸造也存在金属利用率低、薄壁复杂铸件浇注困难、铸件组织密度相对压力铸造较低等缺点。高压铸造 （压铸）主要特点是金属液 在咼压、咼速卜充 填型腔，并在咼压 下成形、凝固。是在压铸机上进行 的金属型压力铸 造，是目前生产效 率最咼的铸造工艺优点：生产率极咼、铸件的精度咼，表面光洁（IT1113 , Ra3.2-0.8um ）、并可直接铸出极薄（0.5mm）件或带有小孔（孔径1、因为金属液在高压、高速下充填型腔的过程中，不可 避免地把型腔中的空气夹裹在铸件内部，形成皮下气孔， 所以铝合金压铸件不宜热处理，锌合金压铸件不宜表面喷塑（但可喷漆）。否则，铸件内部气孔在作上述处理加热压力下结晶，故晶粒 细小，表层紧实，_强 度、硬度咼由于压铸件件内部 疏松，塑性、韧性差0.7mm）、螺纹（螺距0.75mm）的铸件。 铸件冷却快，又在压力下结晶，故晶粒 细小，表层紧实，铸件强度、硬度高。 缺点：1、压铸机费用高，工艺准备时间长，不 宜于单价、小批量生产。2、铸件材质受限，目前尚不话合钢和铸 铁等高熔点合金的铸造。3、浇注和冷凝 谏度过快，易存有气孔、缩孔和缩松。时，将遇热膨胀而致使铸件变形或鼓泡。2、压铸件的机械切削加工余量也应取得小一些，一般在 0.5mm左右，既可减轻铸件重量、减少切削加工量以降低 成本，又可避免穿透表面致密层，露出皮下气孔，造成工件报废。3、由于压铸件件内部疏松，塑性、韧性差，不适造承受冲击载何件。4、铸件壁厚均匀，并以34mm溥壁 铸件为宜，最大壁厚应小于 68mm，以防止缩孔等缺陷。4、避免机加，以防止内部孔洞外露。低压铸造低压铸造是在 0.020.07Mpa 的低 压下下将金属液注 入型腔，并在压力 下凝固成形，以获 得铸件的方法。由 于所用的压力较 低，所以叫做低压 铸造优点：1、 适应不同材料的铸型。液态金属充型 平稳，排气良好，减少铸件形成夹渣、气孔的可能性。2、在压力下，且自上而下的定向凝固， 铸件组织致密，强度、气密性好。3、浇注系统简单，不用冒口，金属利用 率高达90% 95%;4、铸件表面质量高于金属型铸(IT12-14 , Ra12.5-3.2um)，可生产壁厚为1.5-2mm的薄壁铸件。低压铸造设备 费用较压力铸件低。缺点：升液管寿命短，液态金属在保温过程中 易产生氧化和夹渣，且生产率低于压力 铸。1.金属液在压力作用下充型，可以提高金属液的流动性， 铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件， 对于大型薄壁铸件的成形更为有利；2 铸件在压力作用下结晶凝固，并能得到充分地补缩， 故铸件组织致密，机械性能高；3 .提咼了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90%。4 劳动条件好；生产效率咼，易实现机械化和自动 化，也是低压铸造的突出优点。5 低压铸造对合金牌号的适用范围较宽，基本上可用铸件组织致密，机械 性能高于各种铸造合金。不仅用于铸造有色合金， 而且可用于铸 铁、铸钢。特别是对于易氧化的有色合金，更显示它的优 越性能，即能有效地防止金属液在浇注过程中产生氧化夹 渣。6 低压铸造对铸型材料没有特殊要求挤压铸造简称挤铸。挤压铸造与压力铸造和低压铸造的共同 点是：其压力的作用使铸件赋形并产生 压实，使铸件致密。不同共点是：挤压 铸造没有浇道，且铸件的尺寸较大，较 厚一些，液流所受阻力较小，故赋形所 需压力远比压力铸造小，其压力主要用 于使铸件压实而致密。1、挤铸能够铸造大型薄壁件；2、挤压时，液态金属的静压力逐渐增加，能较好地补缩 枝晶的微缩孔。此外，还由于液态金属不断在结晶旁 流过和冲刷，防止了枝晶的自由长大，使铸件结晶组 织细化，因此，挤压铸造可以铸出大面积的高质量薄 壁铝铸件及复杂空心薄壁件。