第五节特种铸造 Special casting processes

西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT

材料及热加工工艺—第八章铸造

第五节特种铸造 Special casting processes

特种铸造特种铸造金属型铸造

熔模铸造

实型铸造

连续铸造离心铸造

低压铸造

压力铸造七种常见的特种铸造方

七种常见的特种铸造方

法法



一、熔模铸造 Investment Casting

定义：在易熔材料（如蜡料）制成的模样上包覆若干层耐火涂料，待其干燥硬化后熔出模样而制成型壳，型壳经高温培烧后即可浇注的铸造方法。

1 ．熔模（失蜡）铸造的工艺过程





主要用于生产汽轮机、水轮机上小型的主要用于生产汽轮机、水轮机上小型的叶片和叶轮叶片和叶轮、、切削刀具及汽车、拖拉机、船舶、机床和风动工具上切削刀具及汽车、拖拉机、船舶、机床和风动工具上的小型零件等。的小型零件等。

（（ 11 ）可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件。）可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件。（（ 22 ）铸件精度高，表面质量好。）铸件精度高，表面质量好。

（（ 33 ）能够铸造各种合金铸件。）能够铸造各种合金铸件。（（ 44 ）生产批量不受限制。）生产批量不受限制。

但工序繁多，生产周期较长，铸件不能太长、太大，但工序繁多，生产周期较长，铸件不能太长、太大，铸件成本比砂型铸件高。铸件成本比砂型铸件高。

特点特点

应用实例应用实例



二、金属型铸造 Permanent Mold Casting定义：将液体金属浇注到金属型中获得铸件的方法。

金属型用铸铁和铸钢制成；铸件的内腔既可用金属型芯、也可用砂芯。

1 、金属型的结构

固定半型活动半型

模板模底板活塞的组合型芯





2 、金属型铸造的工艺特点金属型的导热速度快和无退让性，使铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹及白口等缺陷。1 ）预热金属型：有利于金属液的充型及铸铁的石墨化过程。生产铸铁件，金属型预热至 250-350℃；生产有色金属件预热至 100-250℃。2 ）型腔须喷刷耐火涂料：保护其免受金属液直接冲蚀和热击，可调节铸件各部分的冷却速度。3 ）浇注温度应比采用砂型高出 20-30℃，铸铁件的壁厚不小于 15mm ，以防白口组织。



1) 不宜铸造结构复杂、薄壁或大型铸件； 2) 铸型寿命短，灰铸铁件铸造时还易于白口组织；3) 成本高，周期长，需批量生产。

3 、金属型铸造的优缺点(1) 优点：1) 金属型铸造一型多铸，生产率高，劳动条件好；2) 铸件的组织致密、晶粒细小，机械性能高； 3) 铸件精度高、表面粗糙度值低。(2) 缺点：

4 、金属型铸造的应用：主要用于成批生产铝、铜合金等的中、小型铸件，如活塞、缸体、液压泵壳体、轴瓦和轴套等。



三、离心铸造 Centrifugal Casting

定义：将金属液浇入高速旋转的铸型中，在离心力作用下充型和凝固的铸造方法。

铸件的各部分冷却速度相同，壁厚均匀。主要用来生产长度大于直径的套、管类铸件。污水管



金属液的自由表面在离心力作用下呈抛物面，主要生产高度小于直径的盘、环类铸件。





铸铁管的离心铸造



金属型、熔模、离心铸造



四、压力铸造 Die Casting

定义：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。压铸

1 、压铸机的种类及工作原理





2 、压力铸造的特点1) 铸件质量好，尺寸精度高 ;

2) 压铸件的强度和表面硬度较高 ;3) 生产率操作简便，易于实现自动化。

1) 充型速度快，型腔中的空气很难完全排出，且厚壁处也很难补缩 ; 真空压铸2 ）压铸件不宜进行热处理或在高温下使用；3 ）可压铸的合金种类受到限制；4 ）设备投资大，压铸型的制造成本高 3 、压力铸造的应用：大批量生产有色合金铸件，压铸件应尽量避免机加工，以防内部孔洞外露。

优点：

缺点：



常见的压铸件



五、低压铸造 Low pressure Die Casting

低压铸造是采用较压力铸造低的压力（一般为 0.

02-0.06 Mpa ），将金属液从铸型的底部压入，并在压力下凝固获得铸件的方法。



低压铸造的特点及应用： 1 、浇注及凝固时的压力容易调整、适应性强，可用于各种铸型、各种合金及各种尺寸的铸件。2 、底注式浇注充型平稳，减少了金属液的飞溅和对铸型的冲刷，可避免气孔缺陷。3 、铸件在压力下充型和凝固，其浇口能提供金属液来补缩，因此铸件轮廓清晰，组织致密。4 、低压铸造的金属利用率高，约 90% 以上。5 、设备简单，劳动条件较好，易于机械化和自动化。

主要用来铸造一些质量要求高的铝合金和镁合金铸件，如气缸体、缸盖、和高速内燃机的铝活塞等薄壁件。



低压铸造火车车轮示意图



压力铸造和低压铸造



六、常用铸造方法的比较



连续铸造的工艺过程



真空吸铸抽真空使结晶器内成负压而将金属液吸入，由于结晶器壁内通有循环冷却水，所以其中的金属液实现由外向中心的顺序凝固，当凝固层达到所需尺寸时，关闭真空泵使结晶器内未凝固的金属液返回坩埚。这样就获得了筒形铸件，铸件的长度取决于结晶器的长度，厚度则取决于凝固时间。



实型铸造（气化模造型或消失模铸造）

采用聚苯乙烯发泡材料制得的模型代替木模造型，不用起模直接将金属液浇注到气化模上，使其燃烧、气化并形成空腔来容纳金属液，从而获得铸件的方法。

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