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1第1章熔模铸造§1.3熔模铸件的浇注和清理合金种类铝合金铜合金钢高温合金铸型温度℃100-300100-500300-950800-1075●熔模铸件浇注的特点：热型浇注1.熔模铸件的浇注2优点：提高液态金属的流动性，提高铸件的精密度，降低型壳涨裂的可能。（利于获得薄壁件）缺点：铸件冷却速度慢，易使铸件晶粒粗大，降低铸件的力学性能、表面性能。保护措施：降低铸型温度、提前打箱、还原气氛保护。●热型浇注的优缺点：§1.3熔模铸件的浇注和清理1.浇注3●常用的熔模铸造浇注方法：1）重力浇注§1.3熔模铸件的浇注和清理1.浇注4§1.3熔模铸件的浇注和清理1.浇注52）真空吸气浇注（真空浇注）3）离心浇注§1.3熔模铸件的浇注和清理1.浇注64）真空吸浇§1.3熔模铸件的浇注和清理1.浇注75）定向凝固等轴晶、定向柱状晶和单晶叶片定向凝固是指在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和未凝固金属熔体中建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，最终得到具有特定取向柱状晶的技术。§1.3熔模铸件的浇注和清理1.浇注86）低压铸造§1.3熔模铸件的浇注和清理1.浇注第5章低压铸造9§1.3熔模铸件的浇注和清理1.浇注102.熔模铸件的清理清理的内容包括：①从铸件上清除型壳，②从铸件上切除浇冒口③去除铸件上所粘附的型壳耐火材料。④铸件热处理后的清理。如去氧化皮等。在熔模铸造中，第2、4项外，其余都有自己的特点。§1.3熔模铸件的浇注和清理2.清理11121）从铸件上清除型壳①手工清除锤击法：用锤击浇冒口系统，产生震动，使型壳脱落。用震击式脱壳机脱壳。优点：效率高。缺点：噪音灰尘大，清理后，铸件仍残留一些耐火材料。②震击脱壳§1.3熔模铸件的浇注和清理2.清理13③电液压清理它利用水中电极与铸件间的高压放电而产生的冲击波和冲击压力进行清理。优点：铸件清理干净、工作时无灰尘。缺点：噪音大，还能放出有害气体（NO、NO2）和有害辐射。此外还有高压水清壳；水爆法。§1.3熔模铸件的浇注和清理2.清理142）切割浇冒口(应力断口)①气割②砂轮切割③锯割④液压切割§1.3熔模铸件的浇注和清理2.清理153）铸件表面清理残留在铸件表面上，尤其是内腔、深槽及盲孔等部位的耐火材料，需要进一步清除干净。①机械清理：滚筒、喷丸或喷砂（铸件表面被硬化）§1.3熔模铸件的浇注和清理2.清理16②化学清理：A碱煮清理：将带有残留石英砂的铸件放在苛性钠（浓度20-30%）或苛性钾（浓度40-50%）的溶液中，加热煮沸，发生如下化学反应：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O2KOH+SiO2=K2SiO3+H2O生成的硅酸钠和硅酸钾是一种粘稠状液体，可以用热水冲洗干净（此方法不能用于铝合金铸件，以免腐蚀）。还可将铸件置于滚筒一起浸入碱液中，边转动边清洗。§1.3熔模铸件的浇注和清理2.清理17B电化学清理：将铸件放在处理溶液中，通以直流电，通过化学反应和电解还原将粘砂层清理干净。处理溶液：NaOH（85-90%）+NaCl（10-15%）（400-500℃）。粘砂层与NaOH反应生成Na2SiO3。通入3-6V直流电，粘砂层接阴极，钠离子在其上面得到电子而还原为金属钠，它有很强的还原性，能把铸件表面和内腔的氧化物还原干净。§1.3熔模铸件的浇注和清理2.清理18C碱爆清理：清除深孔、槽中的残砂效果好。碱煮：浓度为90-95%的苛性钠加热至500-520℃的熔融状态，将装着铸件的吊筐浸入其中，加热25-60min；水爆：将加热的铸件移至水槽中进行水爆，然后置于70-90℃的热水中清洗。化学清理的铸件不损伤表面，但成本高，操作麻烦，只使用于要求很高的铸件清理。§1.3熔模铸件的浇注和清理2.清理19第1章熔模铸造§1.4熔模铸件工艺设计在了解了熔模铸造工艺过程之后，本节讨论熔模铸造的工艺设计。如同一般的铸造工艺设计，熔模铸造工艺设计的任务是：①铸件结构的工艺性分析。②选择合理的工艺方案，确定有关的铸造工艺参数，在此基础上绘制铸件图。③设计浇冒口系统，确定模组结构。在考虑上述三方面的问题时，主要的依据仍是一般铸造（常规铸造或砂型铸造）过程的基本原则，尤其是确定工艺方案，工艺参数（如铸造圆角、拔模斜度加工余量、工艺筋等）时，除了具体数据由于熔模铸造的工艺特点稍有不同之外，而设计原则与砂型铸造完全相同，下面结合熔模铸造特点叙述①和③这两方面的问题。20在保证铸件使用性能的前提下，铸件的结构应尽能满足下述两方面的要求：铸造工艺越简单越好；铸件在成形过程中应不易形成缺陷。1.铸件结构工艺性分析（1）为简化工艺对熔模铸件结构的要求①为便于上涂料、撒砂及铸件清理，铸孔（槽）不应太小、太深。孔：d＞2mm；通孔：h/d=4～6盲孔：h/d≈2槽：B＞2mm；H=（2～6）B。§1.4熔模铸件工艺设计21②铸件的内腔和孔壁应尽可能平直，以便使用压型上的金属型芯直接形成熔模上相应孔腔。不合理合理③不要有分散的热节，以便用直浇道进行补缩。因熔模铸造采用热型浇注，冷铁的效果有所减弱，同时冷铁在型壳上的固定也很麻烦，故熔模铸件的分布应尽可能满足顺序凝固的要求。§1.4熔模铸件工艺设计1.铸件结构工艺性分析22④以简化压型结构和制模时的操作。铸件外形应有利于熔模自压型中取出，有利于分型面简化，尽可能使熔模在一个压型型腔内形成。（如图1-41所示）§1.4熔模铸件工艺设计1.铸件结构工艺性分析23（2）使铸件不易形成缺陷对熔模铸件结构要求①应尽可能避免有大的平面。熔模型壳在高温焙烧时强度低，而平板形的型壳更易变形，故熔模铸件上应尽可能避免有大的平面。可将大平面设计成曲面或设工艺孔、工艺肋。（如图1-42所示）§1.4熔模铸件工艺设计1.铸件结构工艺性分析24②连接部位的合理过渡。为减少熔模和铸件的变形，减小热节，应注意铸件相互连接部位的合理过渡。铸件的交叉相接处要做出圆角，厚、薄端面要逐步渡。③为防止浇不足的缺陷，铸件壁不能太薄，一般为2～8mm。§1.4熔模铸件工艺设计1.铸件结构工艺性分析252.浇冒口系统的设计◆浇冒口系统的作用引导金属液充填型腔；在铸件凝固过程中起补缩作用。浇冒口系统的设计实际上是模组的结构设计，它与制模、制壳及铸件的切取密切相关。◆熔模铸造过程中浇注系统的要求：①兼作冒口的浇道要起到补缩作用。②要有一定的强度，便于制壳及搬运过程中夹持。③应尽可能标准化、系列化。应使制模、组焊、制壳、切取铸件的各工序操作方便。④浇冒口系统的位置及分布应便于液态模料顺利的排出。⑤尽可能的减少消耗在浇冒口系统中金属的比例。§1.4熔模铸件工艺设计2.浇冒口系统的设计26（1）浇冒口系统的类型①由直浇道和内浇道组成的浇注系统直浇道兼起冒口的作用。中小件广泛应用。§1.4熔模铸件工艺设计2.浇冒口系统的设计27②带有横浇道的浇冒口系统。（如图1-43所示）横浇道的作用是分配液体金属，撇渣和补缩。中大件广泛应用。§1.4熔模铸件工艺设计2.浇冒口系统的设计28③专设冒口补缩的浇冒口系统用于生产重量大，结构复杂的铸件。对尺寸较大，形状复杂且有热节的铸件，往往单独设置冒口进行补缩。§1.4熔模铸件工艺设计2.浇冒口系统的设计29§1.4熔模铸件工艺设计2.浇冒口系统的设计30§1.4熔模铸件工艺设计2.浇冒口系统的设计（2）浇冒口系统的尺寸设计①直浇道要求：直径d=20～60mm，h=250～320mm④末端距最底部的模组低20～40mm②内浇道短于10mm③静压头最低不低于65～100mm●浇冒口系统的尺寸要求：311）保证补缩(尺寸及凝固顺序—热节处)2）避免产生气孔、冷隔和浇不足（产生湍流）3）避免产生热裂4）避免产生应力和变形（图1-46）5）方便制壳时挂涂料、撒砂及干燥6）保证模组有足够的强度●浇冒口系统设计要点：§1.4熔模铸件工艺设计2.浇冒口系统的设计32§1.4熔模铸件工艺设计2.浇冒口系统的设计●冒口的设计33§1.4熔模铸件工艺设计2.浇冒口系统的设计●浇冒口系统中过滤网的应用①作用：净化进入型腔的金属液，提高铸件力学性能。②材料：泡沫陶瓷过滤网（莫来石质、氧化锆质、锆英石质、刚玉质等）。③在浇冒口系统中的位置：浇口杯底部，直浇道，横浇道，内浇道中。（如图1-47所示）34§1.4熔模铸件工艺设计2.浇冒口系统的设计35第1章熔模铸造§1.5压型用来制造熔模的模具——压型压型腔的尺寸精度（IT6～IT7级）、表面粗糙度（Ra1.6～0.8m）和压型结构，直接影响易熔模的生产效率和压型制造成本。按压型材料分为：金属压型和非金属压型。金属压型又分为：钢模，铝合金模，易熔合金模压型；非金属压型分为：石膏压型，硅橡胶压型，环氧树脂压型等。361.低熔点合金、石膏、塑料压型的制造它们的制造过程相似，都采用浇注的方法制造，适用于单件、小批量，形状简单的铸件。首先是制造母模（铸件、木质），在表面涂好分型剂，其制造压型的过程见图1-48所示（类似砂型铸造的造型）。§1.5压型37§1.5压型382.橡胶压型的制造主要用于工艺品的熔模铸造。由于橡胶有优良的弹性和柔韧性，可以较容易地从已凝固的外形非常复杂，很难取分型面的熔模上剥离橡胶层制得熔模。§1.5压型393.压型的主要结构组成（1）成型部分：型腔，型芯。（2）压型定位机构：型体定位销，型芯销。（3）锁紧机构：螺栓－螺母（4）注蜡系统：注蜡口及内浇口。（5）排气道：开在型块与型块或型芯之间的接触面上0.3～0.5mm。（6）起模机构：一般有顶板和顶杆。（7）冷却系统：大批量生产时采用。§1.5压型401、2-螺栓、螺母3、10-上、下半压型4-注模料口5-型芯销6-定位销7、8-型腔、型芯9-内浇道§1.5压型41排气道：上型-下型之间芯头-压型之间§1.5压型42顶杆、顶板自压型中顶出熔模§1.5压型434.压型型腔和型芯尺寸和表面粗糙度的设计（1）压型型腔和型芯尺寸的设计①总的线收缩率ε的确定从制造熔模开始到形成铸件，压型型腔和型芯尺寸要经历三次变化：模料的收缩（ε1）（0.38～2.05%）型壳的膨胀（ε2）（0.5～1.20%）铸件金属的收缩（ε3）（与合金成分有关）因此，设计压型型腔和型芯尺寸时的铸件综合平均收缩率ε理论值为：ε＝ε1－ε2+ε3表1-20给除了一些合金铸件在不同模料、不同型壳材料生产时的综合收缩率值得变化范围。§1.5压型44§1.5压型45②型腔和型芯的尺寸的确定§1.5压型根据s（实际综合收缩率），可计算压型型腔和型芯的公称尺寸。l±a=lp（1+s%）±a式中lp—铸件的平均尺寸；lp=L±△′/2(L—铸件的公称尺寸，△′—铸件上、下偏差的代数和）a—压型的制造公差，一般为铸件尺寸公差的1/2～1/5。46§1.5压型（2）压型型腔和型芯的表面粗糙度设计熔模的表面粗糙度应比铸件的表面粗糙度小，而熔模的表面粗糙度又与压型型腔的表面粗糙度以及压注时的工艺有很大关系。同一压型涂挥发性分型剂后，采用液态模料压注的熔模的表面粗糙度最小；而采用油质分型剂，采用糊状模料压注的熔模表面粗糙度最大。与此同时，熔模的Ra随压型的Ra变小而变小，但当压型型腔Ra小到一定程度以后，随后的熔模Ra则取决于熔模的工艺条件。47熔模铸造是一种先进的金属零件生产工艺，国内外发展迅速。现代熔模铸造的特点是：更“大”、更“薄”、更“精”、更“强”。48更大、更薄：目前，熔模铸造生产的精密铸件，最大轮廓尺寸可达1.8m，而最小壁厚却不到2mm，最大铸件重量接近1000kg。更精：熔模铸件已经越来越精确，在ISO标准中的一般线性尺寸公差是CT4－6级，特殊线性尺寸公差高的可大CT3级，而熔模铸件表面粗糙度值也越来越小，可达到Ra0.8um。更强：由于材质的改进和工艺技术的进步使得铸件的性能越来越好。如飞机发动机用的涡轮叶片工作温度由980℃提高到1200℃；热等静压技术的应用使得熔模铸造生产的镍基高温合金、钛合金和铝合金的高温低周波疲劳性能提高3～10倍。495051525354555657本章重点