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1、第五章 特种铸造第一节熔 模 铸 造在现代铸造生产中，熔模铸造也是应用较广的一种铸造方法，其主要特点如下：1)熔模铸造可生产各种材质的合金铸件。2)熔模铸件尺寸精度高，表面光洁。3)熔模铸件重量可为几十克到几十千克，其最小壁厚可达0.3mm，最小直径可达0.5mm。一、熔模的制造1.模料及其配制2.制模工艺第一节熔 模 铸 造图5-2气动压蜡机及手按式蜡枪头a)压蜡机示意图b)手按式蜡枪头1压蜡枪2气管3压盖4电热器5蜡浆6软管7进水管8手柄9弹簧10蜡管11水管12回水管13进蜡管图5-2气动压蜡机及手按式蜡枪头a)压蜡机示意图b)手按式蜡枪头1压蜡枪2气管3压盖4电热器5蜡浆6软管7进水管

2、8手柄9弹簧10蜡管11水管12回水管13进蜡管第一节熔 模 铸 造图5-3浸挂模料的直浇口棒1直浇口棒芯2模料层第一节熔 模 铸 造3.组装模组1)铸件的内浇口通常也是向压型压注模料的进口，在压型设计时应同时考虑。2)在利用浇注系统兼作冒口补缩铸件时，通常从铸件最厚处引入金属，即按顺序凝固原则安排。3)浇注系统的尺寸和熔模个数可按经验或计算求得，在实际选定时还应考虑熔模焊在浇口棒上有足够的强度和导入部位的形状等因素。图5-4熔模铸造浇注系统的几种形式a)普通形式b)设置冒口节c)联合注入式d)从热节引入e)由横浇道经冒口引入1浇口杯2直浇道3内浇道4铸件5缓冲器6横浇道7冒口第一节熔 模 铸

3、 造二、型壳的制造1.熔模表面的活化处理2.耐火材料3.黏结材料(1)硅酸乙酯黏结剂重要的合金钢铸件和陶瓷型芯多用硅酸乙酯配制涂料，因为它的涂挂性好，型壳强度大，热变形小，获得铸件的精度高和表面质量好。(2)水玻璃黏结剂水玻璃黏结剂的主要成分为硅酸钠的无机黏结剂，因为硅酸钠的水溶液来源广，是硅酸乙酯的代用品。(3)硅溶胶黏结剂硅溶胶与硅酸乙酯相比，材料来源广，价格低，所获得铸件的质量比用水玻璃黏结剂有很大的提高。第一节熔 模 铸 造4.配制耐火涂料第一节熔 模 铸 造5.制壳及硬化6.脱模及模料回收(1)热水熔模法热水熔模法是熔失低熔点模料应用最广的方法。(2)蒸汽熔模法这种熔模法是将模组倒放

4、在蒸汽压力锅内，将蒸汽温度控制在100120，熔失时间为2030min。1.型壳的焙烧(1)型壳装箱型壳脱蜡后要进行焙烧。图5-5型壳装箱1、6干硅砂2水玻璃砂封口层3箱体4加固层5铸型三、焙烧及其他第一节熔 模 铸 造(2)铸型(型壳)焙烧焙烧采用先低温干燥后再进行高温焙烧的工艺。表5-4各种焙烧工艺规范第一节熔 模 铸 造3.铸件的清理(1)清除型壳清除铸件型壳一般都采用机械震击方法脱壳，脱壳机种类较多。图5-6卧式脱壳机1保护罩2铸件3机座4支架5顶杆6活塞7振动气缸8夹紧气缸9夹紧气缸活塞10控制气阀11排气管12润滑器13气路管2.浇注第一节熔 模 铸 造1)脱壳时先将铸件夹持在两振

5、动气缸之间的顶杆上，然后扳动控制气阀手柄，夹紧气缸进气，两端活塞运动夹紧铸件。2)铸件夹紧后，首先起动吸尘装置，再起动换气阀电动机，随即打开手动气阀，让压缩空气通过电动机带动的换气阀，使振动器周期性改变进气方向，使铸件振动脱下型壳。3)脱壳完毕后，首先关闭手动气阀，再关掉电动机，打开夹紧气缸控制气阀，两端活塞返回松开铸件，同时用手取下铸件。(2)切割铸件铸件去壳后就要从浇注系统上切下每一个铸件，切除的方法有气割、等离子弧切割、锯削、压力冲剪切割、砂轮切割。1)气割。2)压力冲剪切割。第一节熔 模 铸 造图5-7压力切割机1上模座2前脱料钩3上刀盒4后脱料钩5上刀片6导套7下刀片8下刀盒9导柱1

6、0下模座第一节熔 模 铸 造3)砂轮切割。(3)铸件表面的清理与除芯将铸件从浇注系统上切下后，还要对其进行进一步的清理，清理方法有抛丸、喷丸(砂)和化学清理等。1)抛丸清理。2)喷砂清理。3)化学清理。图5-8碱煮清理装置1热水池2冷水池3电炉4融液池5捞渣框6零件孔眼吊篮7防护罩8抽风口第一节熔 模 铸 造图5-9砂轮转台打磨机1、7电动机2减速器3控制箱4转台5铸件6砂轮第一节熔 模 铸 造(4)打磨内浇道铸件清理结束后，检查出合格铸件，如果是批量生产，且铸件大小一致，则可采用所示的砂轮转台打磨机将内浇道打磨平整。第一节熔 模 铸 造(1)优点1)可以压铸出各种结构复杂、轮廓清晰的薄壁深孔

7、铸件。2)压铸件尺寸精确而稳定，互换性能好，在多数情况下，铸件只需经过少量的机械加工，如攻螺纹、铰孔等就可以直接进行装配使用。3)表面质量良好、光洁，铸造表层坚实耐磨，较用机械加工方法更为优越。4)金属在模具内于压力下凝固，冷却速度极快，故组织致密，且结晶组织很细，因而强度较高。5)可以压铸出用其他方法难以制造的零件。6)生产率很高，不但高于其他铸造方法，有时甚至比冷冲压生产率还高，又因压铸的生产性质，有利于实现机械化和自动化，从而显著地改善了劳动条件。一、压力铸造的特点第二节压 力 铸 造(2)缺点1)压铸件特有的皮下气孔缺陷，致使压铸件不能进行热处理和在高温下工作(采用真空压铸和加氧压铸后

8、有所改善)。2)对于厚壁零件及厚薄悬殊的零件，由于实际上不可能得到补缩，故容易产生缩孔或热裂。3)设备造价较贵，模具制造费工，且机器效率很高，故不适宜于小批量生产。4)压铸用合金的范围在目前来说还有一定的局限性，多以有色合金为主，而在每一种合金中，可供压铸用的合金牌号并不多。5)目前压铸生产尚受到机器功率的限制，一般以生产几千克以内的铸件占多数。第二节压 力 铸 造二、压铸型1)决定铸件的形状和尺寸的精度。2)已定的浇注系统(特别是浇口位置)决定着金属液的充填状况。3)已定的排气系统影响金属液的充填条件。4)模具的强度限制着压射比压的增加。5)影响操作的效率。6)影响操作中的模具热平衡。7)铸

9、件取出时的质量(如变形等)。8)模具成形表面的质量既影响铸件质量，又影响涂料的喷涂周期，更影响取出铸件的难易程度。1.压铸型的构造2.浇注系统3.排气系统4.压铸型结构示例第二节压 力 铸 造1.压铸型的构造图5-10压铸型的基本构造1浇口推杆2导钉3、4、12、15螺钉5推杆固定板6挡板7、19推杆8反推杆9动型模板10定型导板11定型座板13销钉14镶块16定型17动型18型芯20浇口镶块21浇口套22导套23导柱第二节压 力 铸 造(1)成型部分包括镶块、型芯和活动型芯等零件。(2)模架包括各模板、座架等各种构架零件。(3)导向零件图5-10中的22、23为导向零件。(4)顶出机构它是将

10、铸件从模具上脱出的机构，包括顶出和复位零件，还包括这个机构的导向和定位零件，如图5-10中的19、1、2、5、6、8。(5)浇注系统浇注系统是沟通模具型腔与机器压室的部分，即金属液进入型腔的通道，如图5-10中的20、21。(6)排气系统它是排除压室、浇道和型腔内气体的通道，一般包括排气槽和溢流槽。(7)其他除前述的各结构单元外，模具内还有紧固用的螺栓、销钉以及定位用的定位元件等。第二节压 力 铸 造2.浇注系统图5-11常见压铸机的浇注系统形式1余料2直浇道3横浇道4内浇道5铸件第二节压 力 铸 造3.排气系统(1)排气槽模具型腔通往模具外的通道即为排气槽。表5-5推荐的排气槽深度(单位：m

11、m)第二节压 力 铸 造图5-12排气槽示意图1排气槽2铸件(2)溢流槽在充填过程中，第二节压 力 铸 造对于裹有气体的金属流、金属液的前流、局部的边缘遇冷的凝结金属(尚未凝结为固体)、涂料的余烬(难以溶解和化合的物质)以及夹杂物等，都应设法将其排出铸件的基体。表5-6溢流槽形状及有关尺寸(单位：mm)第二节压 力 铸 造4.压铸型结构示例图5-13推杆顶出结构1动型模板2定型模板3复位杆4、10、12、20螺钉5、6型芯7浇口套8分流锥9定型型块11推杆13动型型块14导柱15导套16导钉17垫块18推杆固定板19挡板第二节压 力 铸 造图5-14推管、推杆顶出结构1动型座板2支承板3动型套

12、板4动型镶块5叶片镶件6动型镶件7、8定型镶块9定型镶件10浇口套11定型座板12定型套板13复位杆14浇口推杆15推杆固定板第二节压 力 铸 造图5-15液压抽芯结构1动型套板2动型镶块3定型套板4定型镶块5定型座板6斜拉杆7推杆8导滑拉柱9导向斜键10浇口套第二节压 力 铸 造1.压力(1)压力的表示形式在生产中，压力的表示形式有压射力和比压两种。1)压射力：压射力(P)是由压铸机压射缸内有一定压力的工作液传递而产生的，是反映压铸机功率的一个主要参数。2)比压：比压(p)是压射力(P)与压室截面积(A)关系的换算结果，即p=P/A，是金属液实际得到的作用力大小的表示方法，故用来反映金属液在

13、充填的各个阶段以及金属流流经各个不同截面时力的概念。(2)比压的选择生产中采用的比压的大小是根据压铸件结构和形状、压铸件的平均壁厚、压铸合金的类别、压铸型的结构和强度、压铸机形式和功率以及其他有关方面来选定的。三、压铸工艺参数三、压铸工艺参数第二节压 力 铸 造2.速度(1)压射速度压铸机中压射缸的压力液推动压射冲头的速度即为压射速度，单位为m/s(米/秒)表示。(2)充填速度金属液在压力的作用下，通过内浇口进入型腔的速度，称为金属液的充填速度，也称为导入速度，单位同样为m/s(米/秒)表示。1)调节比压：比压加大，充填速度也增大。2)改变压室直径：在压射速度相同的情况下，加大压室直径可增大充

14、填速度。3)内浇口截面积：内浇口截面积加大，充填速度便相应地变小。第二节压 力 铸 造3.温度(1)金属液浇注温度金属液浇注温度是指金属液自压室至充填型腔时的平均温度。表5-7各种合金的压铸温度(单位：)(2)模具的工作温度在压铸生产过程中，模具应保持在一个适当的温度范围。1)避免金属液激冷过剧而使充填条件变坏。第二节压 力 铸 造2)改善型腔的排气条件。3)避免成型后形成大的线收缩，引起裂纹和开裂。4)避免模具因激热而胀裂。5)缩小模具工作时冷热交变的温度差，延长模具寿命。第二节压 力 铸 造4.时间(1)充填时间金属液自开始进入型腔到充满型腔所需的时间称为充填时间。(2)持压时间压铸时，金属液刚充满型腔时，压射冲头的快速推动随即受骤然的制动而结束，这时，金属液正在冷凝，压射冲头继续对未凝固的金属施加压力，这段持续施加压力的时间即为持压时间。(3)留模时间金属液充填型腔形成铸件后，温度逐渐下降，即为冷却过程。第二节压 力 铸 造四、压铸机(1)热压室压铸机热压室压铸机示意图如图5-16所示。(2)冷压室压铸机冷压室压铸机是目前压铸生产中广泛采用的压铸形式。图5-16热压室压铸机示意图1导入口2鹅颈通道3压射冲头4浇壶5进料孔6料筒7金属液8坩埚第二节压 力 铸 造图5-19立式冷压室压铸机的压室部分的装配结构1垫块2销钉3喷嘴4压室缸5盖板6缸套7螺钉8机架