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第7章铸造第7章铸造7.1砂型铸造7.6铸造技术的发展7.4铸件结构工艺性7.3金属或合金的铸造性能7.2特种铸造7.5常用合金铸件的生产第7章铸造WhatisCasting?SolidliquidsolidCoolingHeating第7章铸造TheproductionofmetalsOreMiningSmeltingPigironsMeltingPouringCastingCastingalloySeparatingSmeltingCasting见视频7.1第7章铸造铸造是将液态金属或合金浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型内，待其冷却凝固后获得毛坯或零件的方法。第7章铸造铸造方法包括：砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、连续铸造等。优点：应用广泛，成本较低，铸件价格低廉。缺点：工序多、工艺复杂，铸件易出现缺陷。第7章铸造第7章铸造第7章铸造PrecisioncastingWax-lostcastingInvestmentcastingStatueofBuddhamadefromcopper第7章铸造CastingsrecordedthedevelopingofhumanhistoryBronzestatueofZeusfromArtemisionca.460BC第7章铸造Castingsinceabout4000BC…AncientGreece;bronzestatuecastingcirca450BCIronworksinearlyEurope,e.g.castironcannonsfromEnglandcirca1543Castingeverrepresentedthemainlevelofsocialproductivity第7章铸造castingcalendarGreensandslushclayplasterDrysandpermanentpressurevacuumDSTsinglecrystalRSTlost-foamsemi-solidSpraycastinginvestmentshellGreensandMicro-casting第7章铸造汽车用铸件约占汽车零件数的20%左右第7章铸造Incasting……Let’sbegincasting……第7章铸造7.1砂型铸造砂型铸造特点：在铸造生产中占的比例最大，其铸件表面粗糙度低，尺寸精度和力学性能高。混砂造型和造芯烘干合箱熔化与浇注清砂和检验砂型铸造的工艺过程包括：见视频7.1.1第7章铸造Whyitexistsnow?AnyshapesAnysizeLowercostSandCastParts第7章铸造2.机器造型机器造型指用机械设备实现紧砂和起模的造型方法。优点：提高了生产率、改善了劳动条件，又提高了铸件精度和表面质量。缺点：费用高、生产准备时间长，不能三箱造型，只适用于中、小铸件成批或大量的生产。7.1.1造型方法1.手工造型手工造型主要用于单件或小批量铸件的生产。见视频7.1.1第7章铸造（1）微震压实造型图7.1微震压实造型机工作过程微震压实造型是采用振动－压实－微振紧实型砂的。见视频7.1.3第7章铸造气动微振压实造型的特点为：(1)紧实效果好可在压实同时进行微振，从而促进型砂流动，获得紧实度较高而且均匀的砂型。相当于增加30%～50%甚至75%的压实力；(2)工作适应性强可根据铸件形状特点选择不同的紧实方式；(3)生产率较高达到适宜的砂型紧实度所需的时间较短；(4)对机器地基要求较低第7章铸造（2）高压造型图7.2多触头高压造型机工作原理压实机构以液压为动力。按工艺装备可分为有箱、脱箱、无箱三种。加砂可采用重力填砂方式，但更多的是用射砂或真空填砂方式进行充填及预紧实。一般指压实比压超过0.7MPa的机器造型。第7章铸造（3）射砂造型图7.3射压造型机工作过程是指在极短的时间内，用压缩气体将砂射进砂箱内的造型方法，它主要用于制芯过程中。第7章铸造图7.4大平面的浇注位置7.1.2砂型铸造工艺包括浇注位置、分型面的选择、工艺参数的确定等。1.浇注位置的选择原则（1）铸件上的重要加工面或质量要求高的面，尽可能置于铸型的下部或处于侧立位置。第7章铸造图7.6卷扬筒浇注位置图图7.5箱盖浇注位置比较（4）把铸件易产生缩孔的厚大部位置于铸型顶部或侧面，以便安放冒口补缩。（2）将铸件上的大平面朝下，以免在此面上出现气孔和夹砂缺陷。（3）大面积薄壁的铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部或处于侧立位置，以免产生浇不足和冷隔缺陷。第7章铸造图7.7床身铸件的分型面方案2、分型面位置的确定原则（1）尽可能将铸件的重要加工面或大部分加工面与加工基准面放在同一砂箱内，以保证精度。第7章铸造图7.8三通的分型面方案（2）分型面应考虑方便起模和简化造型，尽可能减少分型面、型芯、活块的数目。第7章铸造（3）为便于下芯、扣箱及检查型腔尺寸等操作，尽量使型腔和主要型芯位于下箱。图7.10箱盖的分型面方案第7章铸造3.铸造工艺参数的确定表7.1铸件的最小铸出孔尺寸★注：凡标注表面粗糙度符号的表面均需考虑机加工余量。（1）机加工余量和铸出孔的大小机加工余量是指为了机械加工而增大的尺寸部分。包括机加工余量、铸出孔、起模斜度、铸造圆角和铸造收缩率等。第7章铸造图7.11起模斜度（2）起模斜度（拔模斜度）起模斜度指在造型和制芯时，为便于把模型从铸型中或把芯子从芯盒中取出，而在模型或芯盒起模方向上做出一定的斜度。第7章铸造（3）铸造圆角铸造圆角指铸件上壁和下壁的交角应做成圆弧过渡，以防止在该产生缩孔和裂纹。其半径值一般为两相交壁平均厚度的1/3～1/2。第7章铸造（4）铸造收缩率铸造收缩指金属浇注到铸型后，随温度的下降发生凝固将引起的尺寸缩减。缩减的百分率即为该金属的铸造收缩率。见视频7.1.4第7章铸造7.2特种铸造特种铸造包括熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、连续铸造等。7.2.1熔模铸造熔模铸造又名“失蜡铸造”，是用易熔的蜡质材料制作模型，用造型材料将其包覆若干层后形成型壳，再将其中蜡模熔化倒出，烘干后浇入金属液而获得铸件的方法。第7章铸造图7.12熔模铸造工艺过程1.熔模铸造的工艺过程第7章铸造InvestmentCasting第7章铸造2.熔模铸造的特点及适用范围缺点：制造周期长；工序繁琐；不适合小批量生产。优点：（1）铸件精度高，表面粗糙度低。（2）适合各种合金的铸造，尤其是熔点高、难切割的高合金铸钢件。（3）可铸形状复杂、不便分型的铸件。视频7.2第7章铸造7.2.2金属型铸造金属型铸造是将金属液浇注到金属铸型中获得铸件的方法。又叫永久型铸造。1.金属型的结构主要有水平、垂直型结构。复杂零件可用复合分型结构。图7.13金属型的结构水平分型式垂直分型式第7章铸造2.金属型铸造的工艺特点特点：铸件产生浇不足、冷隔、裂纹及白口等缺陷，金属型寿命降低。应采取如下辅助工艺措施。（1）预热金属型（2）刷涂料（3）浇注（4）打开铸型第7章铸造3.金属型铸造特点和应用缺点：制造成本高、周期长、工艺要求严格，主要用于熔点较低有色金属或合金铸件的大批量生产。黑色金属类铸件只限于形状简章的中小铸件。优点：复用性好，节省造型材料和造型工时；冷却能力强，获得铸件组织致密，机械性能高；铸件尺寸精度高，表面粗糙度较低；不用砂或用砂少，改善劳动条件。第7章铸造7.2.3压力铸造压力铸造是在高速、高压下将熔融金属液压入金属铸型，并在压力下凝固获得铸件的方法。1-压缩室；2-压铸活塞；3-铸型；4-下活塞；5-剩余金属；6-铸件图7.15立式压室压铸机视频7.2第7章铸造DieCasting第7章铸造DieCastParts第7章铸造图7.14热压室压铸机工作原理1.压铸机的种类根据压室不同，分为热压室和冷压室两种。根据活塞加压不同，分为卧式和立式两种。第7章铸造2.压铸的特点优点：生产率高，便于实现自动化；获得铸件尺寸精度高，表面粗糙度低；便于生产结构较复杂的薄壁件；冷却能力强，获得铸件组织细小，铸件强度性能比砂型铸造高25～40%；压铸可实现嵌铸。第7章铸造缺点：压铸设备投资大，压铸型制造成本高；压铸的合金种类受到限制；铸件容易产生气孔和缩松缺陷；压铸件不能进行热处理或在高温下使用。应用：有色金属或合金铸件大批量生产。第7章铸造7.2.4低压铸造低压铸造是采用较低的压力，将金属液从铸型的底部压入铸型，并在压力下凝固获得铸件的方法。优点：适合各种铸型、合金及尺寸的铸件；能避免铝合金针孔缺陷；铸件轮廓清晰组织致密；金属利用率高；设备简单劳动条件好。缺点：升液管寿命低；金属液易氧化。应用：质量要求高的铝合金和镁合金件。第7章铸造7.2.5离心铸造离心铸造是将金属液浇入高速旋转（250～1500r/min）的铸型中，并在离心力作用下充型凝固而获得铸件的方法。a）立式离心铸造b)卧式离心铸造图7.17离心铸造机1.离心铸造的类型第7章铸造CentrifugalCasting视频7.2第7章铸造2.离心铸造的特点及应用优点：获得铸件组织致密、无缩孔、缩松、气孔和夹渣等缺陷；适于铸造流动性差或壁薄的铸件；便于铸造双层金属的铸件；不需型芯，节约金属。缺点：易产生比重偏析缺陷且内表面粗糙。应用：用于大批量生产套、管类铸件。第7章铸造7.2.6陶瓷型铸造陶瓷型铸造是将金属液浇注到陶瓷铸型中得到铸件的方法。图7.18完全陶瓷型铸件工艺过程1－模型；2－砂箱1.陶瓷型铸造工艺过程视频8第7章铸造图7.19砂套陶瓷型铸造工艺过程第7章铸造7.2.7连续铸造连续铸造是将金属液连续不断地浇入结晶器的一端，并从另一端将已凝固的铸件连结不断地拉出，从而获得任意长度或等截面铸件的方法，简称连铸。a)立式连续铸锭b)卧式连续铸锭图7.20连续铸造示意图第7章铸造Continuouscasting第7章铸造连续铸造特点及应用特点：获得铸件组织致密，力学性能好；无需浇注系统，减轻劳动强度；易于机械化自动化，生产率高。应用：用于生产任意长度、等截面铸件。第7章铸造7.2.8实型铸造实型铸造是不起模直接将金属液浇注到气化模上，使其燃烧气化形成空腔容纳金属液，从而获得铸件的方法。又称气化模造型或消失模铸造。7.21实型铸造示意图第7章铸造LostFoamCasting第7章铸造实型铸造特点及应用特点：无需起模分型；造型工序简单、生产率高、成本低；获得铸件精度高；适于铸造形状复杂的铸件。应用：用于生产各种批量，形状的合金铸件。第7章铸造SqueezeCasting第7章铸造VacuumCasting第7章铸造砂型铸造熔模铸造金属型铸造压力铸造低压铸造陶瓷型铸造适用金属任意以铸钢为主以有色金属为主铝锌镁低熔点合金有色金属或黑色金属以铸钢为主铸件大小任意小于25㎏为主中、小铸件为主一般10㎏以下中、小铸件为主大、中铸件为主批量任意成批、大批大批大批大批小批表面粗糙度粗糙Ra25~Ra3.2Ra25~Ra12.5Ra6.3~Ra1.6Ra25~Ra6.3Ra25~Ra6.3加工余量大小或不加工小小或不加工较小小或不加工生产率低、中低、中中、高最高中低应用任意各种叶片、叶轮、精密小零件低熔点的有色金属或合金有色金属或合金高质量的镁铝合金件大型厚壁精密铸件第7章铸造比较项目国外国内尺寸精度汽缸体和汽缸盖：一般为CT8～CT9CT10，与国外差2～4级表面粗糙度汽缸体和汽缸盖：25μm50μm使用寿命汽缸套为6000～10000h3000～6000h铸件废品率美、英、法、日约为2%8～15%耗能/吨铸件360～370kg标准煤(合格铸件)650kg标准煤劳动生产率65t/人年8t/人年熔炼技术富氧送风，铁水温度1500℃1400℃造型工艺广泛采用流水线，采用高压造型、射压造型、和气冲造型除汽车等行业中少数厂采用半自动、自动化流水线外，多数厂普遍采用40年代造型技术铸造工艺装备造型机精度和精度保持能力很高。造型线精度可保持1～2年，设备综合开工率80%，装备全部标准化、系列化、商品化