特种铸造总结精简版课件.ppt

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1、特种铸造的内涵、性能要求复习大纲1.熔模铸造定义制壳用材料的分类和组成脱蜡De-wax常用加热方法及其适用范围、特点熔模铸造工艺的优点熔模铸造工艺、工序及其描述2.金属型铸造金属型铸造与砂型铸造相比，在性能上有什么区别？在铸件充型凝固过程中有何表现？对应金属型铸型无退让性和无透气性，应采取何种措施？金属型的涂料的作用、性能要求和主要组成提高金属型寿命的途径有哪些？3.压力铸造定义:压铸机的主要分类以卧式冷压室压铸机为例，描述压铸时金属所受压力和活塞移动速度之间的关系（三种情况），那种情况时理想状况？压铸用涂料的性能要求压铸件为什么不能进行热处理？低压铸造的概念差压铸造的概念4.低压铸造及差压铸

2、造5.挤压铸造定义：简述合金压力下结晶的强化机理挤压铸造件热处理的技术条件6.离心铸造定义工艺特点7.真空吸铸工艺原理8.半固态铸造定义及基本原理定义及基本原理主要成形方法及其各自的工艺特征主要成形方法及其各自的工艺特征9.消失模铸造定义主要工艺流程、工序及关键技术要求LFC法的主要特点0.绪论铸造Foundry：是一种液态金属成形的方法，即将金属加热到液态，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的型腔的铸型中，液态金属在重力场或外力场（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成具有型腔形状的铸件。Pouring Melt in MoldSolidificationCastingF

3、oundry的词根的词根Found：建立、创立：建立、创立foundrycastingfactorywheremetalcastingsareproduced;metalworksobjectformedbyamold;theactofcreatingsomethingbycastingitinamold特种铸造一般能至少实现以下一种性能：铸造方法公差等级(CT)GB6414-86手工砂型1113机器砂型810金属型69低压69熔模57提高铸件的尺寸精度和表面质量提高铸件的物理及力学性能提高金属的利用率(工艺出品率)减少原砂消耗量适宜高熔点、低流动性、易氧化合金铸造改善劳动条件，便于实现机械化

4、和自动化特种铸造泛指除传统砂型铸造以外的铸造方法特种铸造不是一个严格的定义，它是指与砂型铸造不同的其它铸造方法，如熔模铸造、陶瓷型铸造、金属型铸造、低压铸造、差压铸造、压力铸造、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、真空铸造、消失模铸造、半固态铸造等。它们之中还可再分为若干种铸造方法。特种铸造方法已得到日益广泛的应用，其中一些方法属于近净形成形的先进工艺，近年来发展的速度极快。同时，随着科学技术的发展，新的特种铸造方法还在不断产生。如20世纪末出现的快速铸造，它是快速成型技术和铸造结合的产物。而快速成型技术则是计算机技术、CAD、CAE、高能束技术、微滴技术和材料科学等多领域高科技技术的集成。快速铸造

5、使铸件能够被快速生产出来，满足科研生产的需要。今后，新的特种铸造方法仍将随着技术的发展不断涌现出来。VCR1.熔模铸造熔模铸造通常是在可熔模样的表面涂覆多层耐火材料，待其氧化干燥后，加热将其中模样熔去，而获得具有与模样形状相应空腔的型壳，再经过焙烧，然后在型壳温度很高的情况下进行浇注，从而获得铸件的一种方法。定义定义InvestmentcastingLostwaxcasting/Lost-waxcastingLostpatterncastingPrecisioncastingThetechniqueofinvestmentcastingisbothoneoftheoldestandmostad

6、vancedofthemetallurgicalarts.Theceramicmold,knownastheinvestment1.1 熔模铸造工艺No.1WaxInjection熔模铸造生产中的第一道工序就是制造熔模。p型壳内表面光滑，尺寸精确的型腔是由熔模形成的，因此熔模本身必须有高的尺寸精度和细的表面粗糙度。熔模材料本身还要满足随后型壳制造工艺的一系列要求。p熔模是在压型（制造熔模的模具）中形成的，熔模材料（简称模料）还需适用于制造熔模的工艺。熔模的组装是把形成铸件的熔模和形成浇冒口系统的熔模组合在一起，主要有两种方法：1、焊接法用薄片状的烙铁，将熔模的连接部位熔化，使熔模焊在一起。此法

7、较普遍。2机械组装法在大量生产小型熔模铸件时，国外已广泛采有机械组装法组合模组，采用此种模组可使模组组合和效率大大提高，工作条件也得到了改善。No.2AssemblyNo.3ShellBuilding熔模铸造的铸型可分为实体型和多层型壳两种熔模铸造的铸型可分为实体型和多层型壳两种目前普遍采用的是目前普遍采用的是多型壳多型壳。将模组浸涂耐火涂料后，撒上料状耐火材料，再经干燥、硬化，如此反复多次，使耐火涂挂层达到需要的厚度为止，这样便在模组上形成了多层型壳，通常将近其停放一段时间，使其充分硬化，然后熔失模组，便得到多层型壳。制造型壳用的材料可分为两种类型一种是用来直接形成型壳的，如耐火材料、粘结剂

8、等，构成涂料另一类是为了获得优质的型壳，简化操作、改善工艺用的材料，如熔剂、硬化剂、表面活性剂（润湿、消泡）等。1）耐火材料目前熔模铸造中所用的耐火材料主要为石英和刚玉，以及硅酸铝耐火材料，如耐火粘土、铝钒土、焦宝石等。有时也用锆英石、镁砂（MgO）等。2）粘结剂在熔模铸造中用得最普遍的粘结剂是硅酸胶体溶液（简称硅酸溶胶），如硅酸乙酯水解液、水玻璃和硅溶胶等。组成它们的物质主要为硅酸（H2SiO3）和溶剂，有时也有稳定剂，如硅溶胶中的NaOH。硅酸乙酯水解液是硅酸乙酯经水解后所得的硅酸溶胶模铸造中用得最早、最普遍的粘结剂；水玻璃壳型易变形、开裂，用它浇注的铸件尺寸精度和表面光洁度都较差。但在我

9、国，当生产精度要求较的碳素钢铸件和熔点较低的有色合金铸件时，水玻璃仍被广泛应用于生产；硅溶胶的稳定性好，可长期存放，制型壳时不需专门的硬化剂，但硅溶胶对熔模的润湿稍差，型壳硬化过程是一个干燥过程，需时较长。1.2.1 制壳用材料制壳用材料No.4De-wax/Burnout/Pre-heat常用加热方法：热水法和高压蒸汽法。脱蜡De-wax热水法热水法：95未沸腾适用于蜡基模料熔模缺点：砂粒易落入型壳内引起缺点：砂粒易落入型壳内引起铸铸件件夹夹砂砂溶化不均匀引起型壳开裂溶化不均匀引起型壳开裂粘接粘接剂剂吸水回溶引起型壳破吸水回溶引起型壳破热热水中模料易皂化水中模料易皂化高高压压蒸汽法蒸汽法：3

10、50600kPa,150,1015min适用于松香基和蜡基模料熔模焙烧预热焙烧预热Burnout/Pre-heat型壳强度足够直接进行高温焙烧需要精密度较高的铸件将型壳埋入装有填充物的箱中再进行焙烧No.5GravityPouring熔模铸造技术的核心是型壳的制造，浇注过程可以和其他各种铸造方法相结合：热型重力浇注真空浇注离心浇注真空吸铸（CLA法）定向凝固利用冷却水循环系统等建立单向散热条件普通铸造浇注过程普通铸造浇注过程特种铸造特种铸造No.6Knock-out/Cut-off敲打振击电液压清理高压水清理No.7FinishedCastings型壳浇冒口残留耐火材料等1.3 工艺特征Inv

11、estment casting is used with almost any castable metal,however aluminium alloys,copper alloys,and steel are the most common.In industrial usage the size limits are 3g(0.1oz)to about 5kg(11lb).The cross-sectional limits are 0.6mm(0.024in)to 75mm(3.0in).Typical tolerances are 0.1mm for the first 25mm(

12、0.005in for the first inch)and 0.02mm for the each additional centimeter(0.002in for each additional inch).A standard surface finish is 1.34microns(50125m)RMS.The advantages of investment casting are:Excellent surface finish良好的表面High dimensional accuracy高尺寸精度Extremely intricate parts are castable可以铸

13、造特别复杂的部件Almost any metal can be cast几乎适用于所有金属No flash or parting lines无飞溅或分型面痕The main disadvantage is the overall cost.Some of the reasons for the high cost include specialized equipment,costly refractories and binders,many operations to make a mold,a lot of labor is needed and occasional minute de

14、fects.2.金属型铸造定义定义:金属型铸造是指将金属液用重力浇注法浇入金属型，以获得铸件的一种铸造方法。由于铸型可以反复使用很多次（几百到几千次），故有永久型铸造（Pernament Mold Casting）之称。也曾经有过硬模铸造的称谓。2.1.2 由于金属型材料没有透气性引起的铸件成形特点原有气体和受热析出的气体原有气体和受热析出的气体液体金属在填充铸型的过程中，需挤走型腔中原有的气体和由于涂料、砂芯和铸型表面受热作用而析出的气体，由于金属型材料本身没有透气性，很易被挤赶入铸型内凹入的死角或两股金属流的汇合处，形成气阻，使液体金属不能充满，造成铸件浇不足和冷隔等缺陷。另一种可能是由于

15、这些部位排不走的气体受热膨胀，形成很大的反压力，把金属液反推出去，严重时甚至会引起金属液返流、自浇口涌出等事故。铸型壁或涂料层内残余气体铸型壁或涂料层内残余气体此外，经长期使用的金属型表面会出现许多细微裂纹，在浇注后被液态金属封闭了出口的裂纹中裂纹中的气体的气体会受热膨胀，产生很大的压力，钻入已失去流动性的糊状铸件金属中，会使铸件表面出现密集或分散的针孔针孔。涂料层中涂料层中的小疙瘩、圆球中也可能保有气体气体，当它们被金属液包围或覆盖时，气体体积胀大，如不能从涂料层排出，也可能产生很大压力钻入铸件表面层，形成针孔缺陷，严重时个别穿透整个铸件壁的针孔会使铸件在水（气）压检试验时出现泄露的缺陷。采

16、取措施采取措施1设计金属型是必须注意金属型排气系统排气系统的建立，如开通气孔、排气槽、设计排气塞等。2设计金属型工艺工艺时，必须注意型腔气体的引出气体的引出，如利用砂芯和较厚的涂料层排气。3尽可能消除产生气体的根源消除产生气体的根源，如采用发气性较小的涂料原料，金属型必需预热100以上才浇注，涂料层应充分干燥，及时去除型腔表面的铁锈和微裂纹等。2.1.3 由于金属型材料无退让性引起的铸件成形特点金属型铸造时，在采用金属型芯的场合，铸型和型芯都没有退让性，因此，当金属凝固至固相枝晶形成连续骨架时，铸件上某些部位产生的线收缩线收缩便会受受到金属铸型和金属型芯的阻碍阻碍，在此情况下，铸件上收缩受阻的

17、部位内出现拉应力出现拉应力，不能收缩的铸件部位呈现拉伸变拉伸变形形。拉伸应变值1可以由下式粗略估算：1=1(Ts-T1)1和金在Ts-至T1温度范围内的线收缩率；Ts-和金开始出现线收缩时的温度；T1凝固至某一时刻的铸件温度采取措施：采取措施：在金属型铸造时特别注意尽可能早早地从型中取出取出铸件和从铸件中取出金属型芯；金属型设计时考虑设置能简易、平稳去除铸件和简易、平稳去除铸件和型芯的机构型芯的机构；对严重阻碍铸件内孔收缩的部位改用砂芯改用砂芯形成孔腔，增大增大金属型铸件的铸造斜度铸造斜度，增加涂料层厚度增加涂料层厚度，在涂料中加入可减少摩擦系数的成分加入可减少摩擦系数的成分等。2.2 金属型

18、铸造工艺未预热的金属型不能进行浇注。这是因为金属型导热性好液体金属冷却决，流动性剧烈降低，容易使铸件出现冷隔、浇不足夹杂、气孔冷隔、浇不足夹杂、气孔等缺陷。未预热的金属型在浇注时，铸型，将受到强烈的热击强烈的热击，应力倍增，使其极易破坏。因此，金属型在开始工作前，应该先预热，适宜的预热温度（即工作温度），随合金的种类、铸件结构和大小而定，一般通过试验确定。一般情况下，金属型的预热温度不低于一般情况下，金属型的预热温度不低于一般情况下，金属型的预热温度不低于一般情况下，金属型的预热温度不低于150C150C。2.2.1 金属型的预热金属型的预热方法有：金属型的预热方法有：（1）用喷灯或煤气火焰预

19、热；（2）采用电阻加热器；（3）采用烘箱加热，其优点是温度均匀，但只适用于小件的金属型；（4）先将金属型放在炉上烘烤，然后浇注液体金属将金属型烫热。这种方法，只适用于小型铸型，因它要浪费一些金属液，也会降低铸型寿命。涂料应符合下列技术要求：要有一定粘度，便于喷涂，在金属型表面上能形成均匀的薄层；涂料干后不发生龟裂或脱落，且易于清除；具有高的耐火度；高温时不会产生大量气体；不与合金发生化学反应（特殊要求者除外）等。2.2.5 金属型的涂料涂料的作用调节铸件的冷却速度保护金属型，防止高温金属液对型壁的冲蚀和热击利用涂料层蓄气排气涂料配方1粉状耐火材料（如氧化锌，滑石粉，锆砂粉、硅藻土粉等）2粘结剂

20、（常用水玻璃，糖浆或纸浆废液等）3溶剂（水）提高金属型寿命的途径为：提高金属型寿命的途径为：1选用导热系数大，热膨胀系数小，而且强度较高导热系数大，热膨胀系数小，而且强度较高的材料制造金属型；2合理的涂料工艺涂料工艺，严格遵守工艺规范；3金属型结构合理结构合理，制造毛坯过程中应注意消除残除残余应力余应力；4金属型材料的晶粒要细小晶粒要细小。5控制好工作温度，尽可能早取出铸件。2.3 金属型铸造特征Themainadvantagesadvantagesare:pp reusablemold,reusablemold,pp goodsurfacefinishgoodsurfacefinishpp

21、gooddimensionalaccuracygooddimensionalaccuracy.TypicaltolerancesTypicaltolerancesare0.4mmforthefirst25mm(0.015inforthefirstinch)and0.02mmforeachadditionalcentimeter(0.002inperin);ifthedimensioncrossesthepartinglineaddanadditional0.25mm(0.0098in).TypicalsurfacefinishesTypicalsurfacefinishesare2.5to7.

22、5m(100250in)RMS.Adraftof2to3isrequired.Wall.Wallthicknessesthicknessesarelimitedto3to50mm(0.12to2.0in).TypicalpartsizesrangeTypicalpartsizesrangefrom100gto75kg(severalouncesto150lb).Otheradvantagesinclude:pTheeaseofinducingdirectionalsolidificationbychangingthemoldwallthicknessorbyheatingorcoolingpo

23、rtionsofthemold.pThefastcoolingratescreatedbyusingametalmoldresultsinafinergrainstructurethansandcasting.pRetractablemetalcorescanbeusedtocreateundercutswhilemaintainingaquickactionmold.Therearethreemaindisadvantagesdisadvantages:phightoolingcost,plimitedtolow-melting-pointmetalspshortmoldlife.Thehi

24、ghtoolingcostsmakethisprocessuneconomicalforsmallproductionruns.Whentheprocessisusedtocaststeelorironthemoldlifeisextremelyshort.Forlowermeltingpointmetalsthemoldlifeislongerbutthermalfatigueanderosionusuallylimitthelifeto10,000to120,000cycles.4.压力铸造定义定义:压力铸造(Pressure Casting/Die Casting/High Pressu

25、re Die Casting)是液态或半固态金属在活塞的高压作用下以较高的速度充填铸型型腔,并在压力作用下凝固而获得铸件的方法。p 半固半固态态semisolid;semi solid state 半固态是指合金内既存在球团状固相又存在流体液相的两相状态.半固态铸造是合金在凝固过程中,进行剧烈搅拌或控制固-液温度区间,得到半固态组织,然后浇注成形的方法。20世纪70年代初美国麻省理工学院的学者开始半固态研究。p 高高压压作用在金属上的压力可为几个到几十个MPa，有时甚至达200MPa。p 充填速度充填速度充型线速度约为0.575m/s，有时可高达120m/s。相应的充型时间则很短，一般为0.0

26、10.2s。p Die模具；冲模；压模引申为：一种硬模一种硬模铸铸造造1、压铸时金属所受压力和活塞移动速度以卧式冷压室压铸机为例压室全断面充满阶段一般金属液所占压室体积只占压室整体体积的75%以下，所以活塞开始移动后，首先推动金属液全断面充满压室靠近铸型一端的部分压射活塞的速度从0开始上升，活塞前段金属液面抬高和传布。A 活塞移动的加速过慢则可能会使液面上波峰的前进传布速度大于活塞的移动速度，当波峰前进传布到达压室的左端面时，在波峰后面的金属液面上还有一个充满空气的空间，最后反流波峰和活塞面上升高的金属液便会在压室中裹进被封死的空气进入压铸型，使铸件中形成气气孔孔。第一级增压B 活塞移动的加速

27、过快在活塞端面前可能会形成液流的波峰，它也会把空气裹入金属液，在铸件中形成气孔气孔。C 活塞移动速度适当随着活塞的移动，在活塞端面前形成充满压室整个断面的液面抬高短，随着活塞的继续前进，一次增加抬高段的程度，把压室内空气向左挤，进入型腔，通过排气通道进入大气。瑞士已有技术实现活塞移动的等加速压射系统，可获得理想压室全断面的充满过程。活塞快速压射、型腔充填阶段金属液在活塞压力作用下经浇道快速充填型腔n一般活塞的移动速度约为10001200mm/s；n型腔填充时间仅为十分之几秒至百分之几秒；活塞施加在金属液上的压力增大，在加上活塞移动的高速度，使得金属液能够克服在浇道和型腔中流动时所遇到的阻力，表

28、现出很好的充型能力。由于金属液本身一部分能量消耗于摩擦和它本身运动的动能，所以金属上的压力比压室中金属液的压力小。在型腔被金属充满的时刻，快速流动的金属液突然速度降低为零，金属液的动能瞬间便为压力：p这一压力促使金属液更紧密的贴近型腔表面，完成最后的充型；p同时也更进一步的改善了金属液与型壁间的热传导，促使压铸件晶粒变得很细小；p还可使金属液中裹进的气泡体积变小，减小了铸件中气孔的危害。第二级增压 增压、保压阶段 先进的压铸机上，在压铸结束的末了都有一个突然增高活塞上压力的空置机构，使得在0.010.02s时间内活塞上的压力可以突然升到某一设定值，一方面抵消充型重点金属液所产生的反压力，同时也

29、争取在压铸性内内浇道凝固前加大压室中金属液上的压力，增大这部分金属的补缩能力，进一步提高铸件的致密度。此一增大的压力值一直保持到型内铸件完全凝固。最终的压力值可为50500MPa。第三级增压5、压铸用涂料、压铸用涂料压铸过程中，为了避免铸件与压铸型焊合，减少铸件顶出的摩擦阻力和避免压铸型过分受热而采用涂料。对涂料的要求：1）在高温时，具有良好的润滑性；2）挥发点低，在100150时，稀释剂能很快挥发；3）对压铸型及压铸件没有腐蚀作用；4）性能稳定在空气中稀释剂不应挥发过决而变稠；5）在高温时不会析出有害气体；6）不会在压铸型腔表面产生积垢。名称配比%配制方法使用范围胶体石墨(油剂)成油1.用于

30、铝合金对防粘型效果2.压射冲头,压室和易咬合部分天然蜂蜡块状或保持在温度不高于85度的熔融状态用于锌合金的成形表面要求光洁的部份氧化钠水3-597-95将水加热至70-80度再加氧化钠搅拌均匀用于由于合金冲刷易产生粘型的部位石墨机油将石墨研磨过筛(200度)加入40度左右的机油电搅拌均匀1用于铝合金2用于压射冲头,压室部分效果良好锭子油30-50度成品用于锌合金做润滑常用的压铸涂料及配置方法6.挤压铸造Squeeze casting,alsoknownasliquid metal forging,isacombinationofcastingandforgingprocess.挤压铸造挤压铸造

31、(又称液态模锻),作为一种实现锻铸相结合,净成形的先进工艺技术，是指液态或半固态金属在压力作用下以合理的速度充填模腔并在高压下快速凝固成型的方法。是介于铸、锻之间的一种少无切削工艺技术。其基本原理是：浇入到模具内的液态或半固态金属在较高的压力下成型、凝固并伴有微量的塑性变形组织。Definitionp改变合金状态图和某些热物理参数结晶时体积收缩的纯金属和共晶合金,如铝、镁、锌、钢、铁及Al2Si等,压力下结晶会使其熔点升高,即增加其过冷度增加其过冷度,这有利于合金显微组织显微组织的细化的细化。反之,结晶时体积膨胀的金属与共晶合金则会有相反的结果。实际上,压力的变化会导致整个状态图变化,如改变相

32、变点位置、相区范围,甚至相的性质等。以Al2Si状态图为例,随压力升高,纯铝熔点升高;Al2Si共晶点向高温和富硅的方向移动,硅在铝中的固溶体即相区扩大,也向高温富硅方向移动。这将对初晶硅的形成,相的强化产生一定的影响。合金压力下结晶的强化机理p 影响合金的宏观晶粒度,细化其显微组织压力对合金结晶的宏观晶粒度的影响是复杂的,要视其他工艺条件而定。由于压力结晶会改善合金与铸型壁的热交换条件,使生长中的枝晶破碎,以形成新晶核,因此,在工艺选配得当的情况下,压力结晶是可以使合金宏观晶粒细化的。但是工艺不当时,在某些条件下,压力会促进发达柱状晶的形成。由于合金的显微组织(即枝晶间距或胞晶尺寸)与其合金

33、成分及凝固速度有关,因此绝大多数情况下,压力会细化合金的显微组织,对改善合金力学性能是有利的。p阻止气体的析出及气孔的形成这是由于外部的压力能提高气体在合金中溶解度,并阻止气泡在液态合金中的形核及长所致。这无疑对提高挤压铸件内部质量是至关重要的。p压力补缩及塑性变形的作用压力补缩是挤压铸造的最主要特征。而为了使凝固中的液态合金受压,外加的机械压力必须使已形成的结晶硬壳不断压缩变形才能实现。因此,挤压铸造过程会使铸件有少量塑性变形。当然这种压力补缩及塑性变形的效果是与铸件形状、挤压方式和工艺参数密切相关的,也是决定铸件合金强化效果的关键所在。p压力增大液态合金的流动性压力增大液态合金的流动性,减

34、少铸件收缩及裂纹倾减少铸件收缩及裂纹倾向向挤压铸造时,液态合金是靠压力充型的。因此,挤压铸造对合金本身的铸造流动性的要求不高。压力下凝固可减少合金凝固的铸造收缩率,一般情况下,挤压铸造的收缩率为常规金属型铸造的1/21/3,因而挤压铸造可减少合金的铸造裂纹倾向。因此,挤压铸造对合金本身的铸造性能(即上述的流动性、裂纹倾向等)要求不高。使某些铸造性不好的变形合金也适用于挤压铸造工艺生产。Heat treatment of squeeze castings一般情况下,只要工艺、工装设置合理,挤压铸件是可以进行固溶挤压铸件是可以进行固溶挤压铸件是可以进行固溶挤压铸件是可以进行固溶热处理热处理热处理热

35、处理(T6)(T6)的,但在实际生产中,尤其是间接挤压铸件在固溶处理时往往会出现“起泡”缺陷,使热处理无法进行,20世纪90年代中后期造成我国挤压铸造摩托车铝轮产量急剧下滑,与当时热处理技术未过关也是重要原因之一。为控制热处理“起泡”缺陷,即尽量减少气体及夹渣卷入液态金属中,要采取如下措施。(1)须严严格控制液格控制液态态金属的充型速度金属的充型速度(浇口速度),一般情况下,要控制在0.8 m/s以下。对直接挤压铸造,此由挤压冲头速度来控制,一般在0.10.4 m/s之间,间接挤压铸造由浇口速度,或铸件最窄处速度来测算,一般控制在0.51.0 m/s之间。(2)应使用水剂涂料,要禁止用油剂或腊

36、基涂料,而且浇注前,一定要将料缸,型腔中的水气吹干。(3)要解决好模具的集渣,排气问题,对挤压铸造模具,一般是采用模具的配合间隙,排气槽,集渣包,顶杆等进行排气,对于形状复杂又要求严格的铸件,有的还需使用排气块、排气阀,甚至真空等方法排气。(4)在模具的进料系统及内浇道设计时,要尽量减少液态金属流对型态和模腔壁的正面冲击,使液态金属的浮渣和已凝固的硬壳尽量挡在料缸内,形成料饼或进入渣包中,并使型腔中气体能顺利排出。低压及差压铸造1常用压力为常用压力为0.020.06MPa。介于介于重力和压力铸造重力和压力铸造之间。之间。2铸件轮廓清晰、组织致密。铸件轮廓清晰、组织致密。3金属利用率高（可达金属

37、利用率高（可达90%以上）。以上）。4浇注方法为底注式充型，无金属液的飞溅，不对铸型浇注方法为底注式充型，无金属液的飞溅，不对铸型 冲刷，故铸件中无针孔等缺陷。冲刷，故铸件中无针孔等缺陷。5设备简单，易于实现机械化、自动化。设备简单，易于实现机械化、自动化。6升液管的寿命短，金属液在保温过程中易氧化。升液管的寿命短，金属液在保温过程中易氧化。主要应用于铸造性能要求高的铝合金和镁合金铸件。主要应用于铸造性能要求高的铝合金和镁合金铸件。如：汽缸体、缸盖、曲轴箱等铸件。如：汽缸体、缸盖、曲轴箱等铸件。低压铸造低压铸造差压铸造(DifferentialPressureCasting)又称反压铸造、压差

38、铸造。它是在低压铸造的基础上，铸型外罩个密封罩，同时向坩埚和罩内通入压缩空气，但坩埚内的压力略高，使坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充填铸型，并在压力下结晶。它是低压铸造与压力下它是低压铸造与压力下结晶两种铸造方法的结合结晶两种铸造方法的结合。差压铸造差压铸造7.离心铸造离心铸造离心铸造是将液体金属是将液体金属浇入旋转的铸浇入旋转的铸型中，使液体型中，使液体金属在离心力金属在离心力的作用下充填的作用下充填铸型和凝固形铸型和凝固形成的一种铸造成的一种铸造方法。方法。Centrifugal castingCentrifugal casting,sometimes called rotocas

39、tingrotocasting,is a metal casting process that uses centrifugal force to form cylindrical parts.This differs from most metal casting processes,which use gravity or pressure to fill the mold.In centrifugal casting,a permanent mold made from steel,cast iron,or graphite is typically used.However,the u

40、se of expendable sand molds is also possible.Definition1)离心铸型转速的选择选择离心选择离心铸型的转速转速时，主要应考虑两个问题：(1)离心离心铸型的转速转速起码应保证液体金属在进入铸型后立刻能形成圆筒彩，绕轴线旋转；(2)充分利用离心力的作用，保证得到良好的铸件内部质量，避免铸件内产生缩孔、缩松、夹杂和气孔。采用砂型离心铸造离心铸造时，也要注意忽使液体金属对型壁具有太大的离离心心压力而引起铸件粘砂胀砂等的缺陷。Technological factors7.1半固态铸造工艺原理在普通铸造过程中，初晶以枝晶方式长大，当固相率达到当固相率达到

41、当固相率达到当固相率达到0.20.2左右时，左右时，左右时，左右时，枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性。如果在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅强烈搅强烈搅强烈搅拌拌，则使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态，悬浮于剩余液相中。这种颗粒状非枝晶的显微组织，在固相率达在固相率达在固相率达在固相率达0.5-0.60.5-0.6时仍具有一定的流变性，时仍具有一定的流变性，时仍具有一定的流变性，时仍具有一定的流变性，从而可利用常规的成形工艺如压铸

42、、挤压，模锻等实现金属的成形。7.3半固态铸造成形方法（1）流变铸造（）流变铸造（Rheoforming,Rheocast）触变铸造工艺示意图触变铸造工艺示意图1 压铸压铸合金合金 2 连续连续供供给给合金液合金液 3 感感应应加加热热器器 4 冷却器冷却器 5 流流变变铸锭铸锭 6 压压射室射室 7 压铸压铸模模在金属液从液相到固相冷却过程中进行强烈搅动，在一定固相分数下，直接将所得到的半固态金属浆液压铸或挤压成形，见图2。如R.Shibata等人曾将用电磁搅拌方法制备的半固态合金浆液直接送入压铸机射室中成形。该方法生产的铝合金铸件的力学性能较挤压铸件高，与半固态触变铸件的性能相当。问题是，

43、半固态金属浆液的保存和输送难度较大，故实际投入应用的不多。（2）触变铸造（）触变铸造（Thixoforming,Thixocast）将已制备的非枝晶组织锭坯重新加热到固液两相区达到适宜粘度后，进行压铸或挤压成形，如图3所示。触变铸造工艺示意图触变铸造工艺示意图1 坯料坯料 2 软软度指示度指示计计 3 坯料重新加坯料重新加热热装装置置 4 压压射室射室 5 压铸压铸模模美国的EOPCO、HPMCorp.、PrinceMachine、THTPresses以及瑞士的Buhler公司、意大利的IDRAUSA、ItalpresseofAmerica、加拿大的ProducerUSA、日本的Toshiba

44、MachineCorp和UBEMachineryServices等均已能生产半固态铝合金触变成形专用设备。该方法对坯料的加热、输送易于实现自动化，故是当今半固态铸造的主要工艺方法。半固态压铸工艺的优点可归纳为工艺优势和产品优势。(1)(1)工艺优势工艺优势1）不需加任何晶粒细化剂即可获得细晶粒组织，消除了传统铸造中的柱状晶和粗大树枝晶。2）成形温度低（如铝合金可降低120以上），可节省能源。3）模具寿命延长。因较低温度的半固态浆料成形时的剪切应力，比传统的枝晶浆料小三个数量级，故充型平稳、热负荷小，热疲劳强度下降。4）减少污染和不安全因素。因作业时摆脱了高温液态金属环境。5）变形阻力小，采用较

45、小的力就可实现均质加工，对难加工材料的成形容易。6）凝固速度加快，生产率提高，工艺周期缩短。7）适于采用计算机辅助设计和制造，提高了生产的自动化程度。(2)(2)产品优势产品优势1）铸件质量高。因晶粒细化、组织分布均匀、体收缩减少、热裂倾向下降，基体上消除了缩松倾向，力学性能大幅度提高。2）凝固收缩小，故成形后尺寸精度高，加工余量小，近净成形。3）成形合金范围广。非铁合金有铝、镁、锌、锡、铜、镍基合金；铁基合金有不锈钢、低合金钢等。4）制造金属基复合材料。利用半固态金属的高粘度，可使密度差大、固溶度小的金属制成合金，也可有效地使用不同材料混合，制成新的复合材料。真空吸铸是借助真空装置在结晶器内

46、造成负压/真空，吸入液体金属生产铸件的方法。其优点是可减少液体金属充型时吸气的可能；铸件组织致密，晶粒细化，机械性能提高；减少金属消耗，设备简单，生产效率高，对生产小型管状铜合金铸件尤为有效。真空吸铸工艺过程示意图真空吸铸工艺过程示意图9.消失模铸造国内主要的叫法有“干砂实型铸造干砂实型铸造”、“负压实型铸造负压实型铸造”，简称EPC铸造铸造。国外的叫法主要有：LostFoamProcess(U.S.A)、PolicastProcess(Italy)等。Lost-foam casting(LFC)isatypeofevaporative-patterncastingprocessthatiss

47、imilartoinvestmentcastingexceptfoamisusedforthepatterninsteadofwax.Thisprocesstakesadvantageofthelowboilingpointoffoamtosimplifytheinvestmentcastingprocessbyremovingtheneedtomeltthewaxoutofthemold.美国GM Powertrain公司生产2.2L-14缸体，重25kg。采用消失模铸造后，其功率和扭矩提升，噪声和振动下降，重量比砂型铸件减轻6.7kg综上所述，消失模铸造符合当今综上所述，消失模铸造符合当今

48、铸造技术发展的总趋势有着广阔铸造技术发展的总趋势有着广阔的前景，与传统铸造技术相比，的前景，与传统铸造技术相比，消失模铸造技术具有与无伦比的消失模铸造技术具有与无伦比的优势，被国内外铸造界誉为优势，被国内外铸造界誉为“二二十一世纪的铸造技术十一世纪的铸造技术”、“铸造铸造工业的绿色革命工业的绿色革命”。LFC法的主要特点：法的主要特点：1）LFC是一种近无余量、精确成形的工艺；是一种近无余量、精确成形的工艺；2）容易实现清洁生产；）容易实现清洁生产；3）为铸件结构设计提供了充分的自由度；）为铸件结构设计提供了充分的自由度；4）金属液的流动前沿是热解的消失模产物（气体和液体），它会与金属液发生反

49、映并影响到金属液的充填，如果金属充型过程中热解产物不能顺利排除，就容易引起气孔、皱皮、增碳等缺陷。这就要求工艺师掌握消失模铸造成形原理，正确设计浇注系统，制定合理的工艺方案。5）模具的铸造成本较高，要求有一定的生产批量，否则很难获得好的经济效益。1 技术方面技术方面1）模型设计的自由度增大新工艺有可能进行造型设计，并完全可以从第一阶段就能在模型上增加一些附加功能。例如：柴油预热器有一个特殊功能部件，它可采用消失模消失模铸造铸造工艺进行制造，而不能采用传统铸造铸造方法生产。2）免除了铸件生产中使用的砂芯3）很多铸件可以不要冒口补缩4）提高铸件精度可获得形状结构复杂，可100重复生产高精度铸件，可

50、使铸件壁厚偏差控制在-0.15+0.15mm之间。5）在模型接合面不产生飞边6）具有减轻铸件重量约1/3的优势7）减少加工余量可以减小机加工余量，对某些零件甚至可以不加工。这就大大减少了机加工和机床投资（例如，对于不同情况可以减少一半投资）。8）与传统空腔铸造铸造相比，模具投资下降。9）完全消除了传统的落砂和出芯工序2 经济方面经济方面1）可整体生产复杂铸件采用新工艺设计，分块模型可胶合组成整体模型，铸成复杂整体部件，对比原先多个铸件组合装配部件（如柴油预热器）而言，可获益1到10倍。2）减少车间人员建立消失模铸造消失模铸造工厂，所雇员工数量少于传统铸造铸造工厂，因此应当考虑这一因素。3）铸造