特种铸造的工艺过程

1、金属型铸造

    金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次）。

    根据分型面位置不同，金属型分为整体式、垂直分型式、水平分型式和复合分型式。垂直分型式(见右图)便于开设内浇道和取出铸件，易于实现机械化，应用较多。他由底座、定型、动型等组成，浇注系统在垂直的分型面上。

    金属型铸造与砂型铸造比较，在技术上与经济上有许多优点。

（1）金属型导热快，铸件冷却迅速，晶粒细小，其力学性能比砂型铸件高。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。

（2）铸件的精度和表面质量比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳定。金属铸件的尺寸精度为CT6，表面粗糙度值Ra值12.5～6.3μm，加工余量小。

（3）铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，一般可节约15～30％。

（4）不用砂或者少用砂，一般可节约造型材料80～100％。

    此外，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。金属型铸造虽有很多优点，但也有不足之处。如：

（1）金属型制造成本高、生产周期长。

（2）金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件浇不到、开裂或铸铁件产生白口等缺陷。

（3）金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。

    金属型铸造主要用于大批生产形状简单的有色金属铸件。如飞机、汽车、拖拉机、摩托车的铝合金活塞、泵体、铜合金轴瓦、轴套等。

2、压力铸造

    压力铸造是指熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法。压铸工艺过程是：向型腔喷射涂料、闭合压型、压射金属、打开压型顶出铸件。

    压铸机是压铸生产专用机器，主要有开合型、压射、抽芯、顶出铸件等机构组成。分为热压室式和冷压室式两类。冷压室式有立式和卧式两种，卧式冷室压铸机工作过程如右图所示，将金属液定量浇入压室中，压射冲头（活塞）以40MPa～100MPa的压力将其压入型腔。保压、冷凝后，用顶杆把铸件顶出。

    压力铸造具有如下特点：

（1）压铸的生产率比其他铸造方法都高，并易于实现半自动化、自动化。

（2）压铸件尺寸精度高，表面质量好。大多数压铸件不需要切削加工即可直接进行装配，可实现少、无切削加工，省料、省工、成本低。

（3）可铸出结构复杂、轮廓清晰的薄壁、深腔、精密铸件。

（4）压铸件组织细密，强度、硬度比砂型铸件提高25%～40%。

（5）设备和压铸型费用高，压铸型制造周期长，所以只适应大批量生产。

（7）因金属液在高压高速下充型，在压力下凝固成形，铸件内常有小气孔存在于表皮下面，故压铸件的切削加工余量不能过大，以防气孔露出表面。压铸件不能进行热处理，因加热时气体膨胀会造成表面鼓泡或变形。

    压力铸造主要用于大批量生产有色金属铸件，如汽车、拖拉机、摩托车、仪表中的化油器、离合器、喇叭、各类薄型壳体等。

3、熔模铸造

    熔模铸造又称"失蜡铸造"，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过高温焙烧即可浇注的铸造方法。

1）熔模铸造的工艺过程

（1）制造母模

    母模是用钢或铜合金制成的标准件，用其制造压型。

（2）制造压型

    压型是用于压制模样的型。为保证蜡模质量，压型的尺寸精度和表面质量要求很高。当铸件精度高或大批量生产时,压型用钢、铝合金或锡青铜制成；铸件精度不高或生产批量不大时，可用易熔合金（锡、铅等）直接浇注出来；单件小批生产，也可用环氧树脂、石膏等制成。

（3）制造熔模

    熔模是指可以在热水或蒸汽中熔化的模样,其制作过程是：将熔融(糊状)蜡料压入压型,冷凝后取出,用水冷却,经修整检验后得到单个蜡模。为提高生产率,可将一些单个蜡模熔焊在预制好的蜡质公用浇注系统上,构成蜡模组。一个蜡模组上可熔焊2～100个蜡模。

（4）制造型壳

    在蜡模表面涂挂耐火涂料层，以制成坚硬的壳层。其过程是：在蜡模表面均匀挂上一层涂料后,在其表面撒一层石英砂,然后硬化，使砂粒粘牢。如此重复进行4～5次，直到制成5mm～1Omm厚度的型壳。

(5)脱蜡

    将型壳放入85℃～95℃热水中或高压蒸汽中，蜡模熔化后从浇注系统中流出，收取蜡料可重复使用。蜡模熔出后的型壳即为具有空腔的铸型。

(6)造型和焙烧

    为提高型壳强度，防止浇注时变形或破裂，可将型壳竖放在耐热箱中，周围填满干石英砂并紧实,此过程称为造型

    为去除型壳内的残留蜡料和水分，提高型壳质量，需将装好型壳的耐热箱在900℃～950℃下焙烧。

(7)浇注、落砂和清理

    为提高金属液充型能力，防止产生浇不到、冷隔, 焙烧后趁热（型壳温度为600℃～700℃）进行浇注。

    铸件冷凝后毁掉铸型，切去浇注系统，放入150℃浓度为45%的苛性纳水溶液中进行化学处理,以彻底清洗铸件。化学处理后用水洗净并烘干，对其进行热处理和成品检验。

2）熔模铸造特点和应用范围

（1）可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁（0.2mm～0.7mm），且无分型面的铸件。

（2）熔模铸造的尺寸精度高（IT10～IT14），表面粗糙度值低（Ra12.5～1.6μm），可实现少（无）切削加工。

（3）能铸造各种合金铸件，尤其适于铸造高熔点、难切削加工和利用其他加工方法难以成形的合金，如耐热合金、磁钢和不锈钢等。

（4）生产批量不受限制，可实现机械化流水线生产。

（5）工艺过程复杂、生产周期较长（4～15天），生产成本较高。

（6）因蜡模易变形，型壳强度不高等原因，铸件质量一般不超过25kg。

熔模铸造主要生产小型零件，目前它的应用还在不断扩大，例如，实验性的铸件，质量已达45kg，最大尺寸为1016mm。

4、离心铸造

    离心铸造是指熔融金属浇入浇水平、倾斜或立轴旋转的铸型，在离心力作用下，凝固成形的铸造方法。离心铸造是在离心铸造机上用金属或砂型进行的。铸件轴线与旋转铸型的轴线重合。

离心铸造在离心铸造机上进行，按转轴的方位不同，分为立式、卧式和倾斜式三种类型。右图为立式和卧式离心铸造法。立式离心铸造机主要用于生产直径大于高度的圆环类铸件，卧式机主要用于生产长度大于直径的套类和管类铸件。

    离心铸造时金属液在离心力作用下，结晶从外向内顺序进行，铸件组织细密，无缩孔、缩松、气孔、夹渣，力学性能好；铸造圆形中空铸件不用型芯；不用浇注系统，减少了金属消耗，生产率高，成本低；可铸造双金属铸件，例如钢套内镶铜，其结合面牢固、耐磨，可节约贵重金属材料，铸件表面Ra值为12.5μm~6.3μm。其缺点铸件的比重偏析大，金属液中的气体、熔渣等密度小的夹杂物，集中在内表面；铸件的内表面粗糙、尺寸误差大，所以易产生偏析的合金（如铅青铜）不宜采用离心铸造。

    离心铸造广泛用于铸铁管、缸套、滑动轴承、双金属管、活塞环等的生产。