铸造工艺-特点及其应用.doc

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：
　　①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。
　　②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；
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。
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。
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。

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
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

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；

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高压、高速下充填型腔，并在高压下成形、凝固。
是在压铸机上进行的金属型压力铸造，是目前生产效率最高的铸造工艺
优点：
生产率极高、铸件的精度高，表面光洁（IT11~13，Ra3.2-0.8um）、并可直接铸出极薄（0.5mm）件或带有小孔（孔径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，目前尚不适合钢和铸铁等高熔点合金的铸造。3、浇注和冷凝速度过快，易存有气孔、缩孔和缩松。
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，不适合于制造承受冲击载荷件。4、铸件壁厚均匀，并以3~4mm薄壁铸件为宜，最大壁厚应小于6~8mm，以防止缩孔等缺陷。
4、避免机加，以防止内部孔洞外露。

压力下结晶，故晶粒细小，表层紧实，强度、硬度高
由于压铸件件内部疏松，塑性、韧性差

低压铸造

低压铸造是在0.02~0.07Mpa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．提高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；生产效率高，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

铸件组织致密，机械性能高
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。

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