铸造教学课件

概述 铸造生产是机械制造工业中制做机械零件或者零件毛坯的重要方法。铸造是指制造铸型、熔炼金属，并将熔融金属液浇注到具有与零件形状相似的铸型型腔内，待其冷却凝固后，获得一定形状和性能的金属件（铸件）的方法。大多数铸件毛坯需要再经过切削加工制成机械零件。在一定工艺条件下，铸造也可以生产少削精密零件毛坯或无切削的零件。铸造成形实质上是利用熔融金属的流动性能实现成形的。当然，铸造作为一种方法也可以推广到其它材料上的成形。例如，塑料件的成形等。

北京明朝永乐青铜大钟重达 46.5t ，钟高 6.75m ，钟唇厚 22cm ，外径 3.3m ，钟体内遍铸经文 22.7 万字，击钟时尾音长达 2min 以上，传距 20km 。永乐青铜大钟外形和内腔如此复杂、重量如此巨大、质量要求如此之高，若不采用铸造方法和具有精湛的铸造技术，是难以用其他任何方法制造的。

铸造生产方法 1 ．砂型铸造 砂型铸造是用型砂紧实成型的铸造方法。型砂来源广泛，价格低廉，砂型铸造方法适应性强，因而是目前生产中用得最多、最基本的铸造方法。

2 ．特种铸造 特种铸造与砂型铸造不同的其它铸造方法，如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、消失模铸造、低压铸造和离心铸造等。它们之中还可再分为若干种铸造方法。

三箱造型的特点是只能手工造型。因此，造型时工艺操作比较麻烦，只适应于单件小批生产。由于三箱造型的中箱高度与中箱模样的高度相等，故中箱的通用性较差。并且由于机器造型不能采用三箱造型，在大批生产时，往往采用外型芯环，从而使槽轮铸件的三箱造型变为两箱造型。

动画：变三箱造型为两箱造型

应尽量使加工基准面与大部分加工面在同一砂箱内

动画：分型面选择原则 5

以确保铸件的加工精度。

浇注系统的类型很多，根据合金种类和具体铸件情况不同，按照内浇道在铸件上开设位置的不同，可将浇注系统分为顶注式、底注式、中间注入式和分段注入式等。 顶注式浇注系统

浇注系统的类型

优点是易于充满型腔，型腔中金属的温度自下而上递增，因而补缩作用好、简单易做、节省金属。但对铸型冲击较大，有可能造成冲砂、飞溅和加剧金属的氧化。所以这类浇注系统多用于重量小，高度低和形状简单的铸件。 动画：顶注式浇注系统

型芯的形式 型芯的作用 型芯是砂型的一部分，在制造中空铸件或有妨碍起模的凸台铸件时，往往要采用型芯。

型芯的制作

缩孔的防止方法可以考虑采用冒口补充热节圆处的金属液体，和采用冷铁激冷远离冒口处的金属，在生产上一般称为定向凝固补缩原则。即远离冒口处的金属先凝固，靠近冒口处的金属后凝固，冒口处的金属最后凝固，形成一条畅通的补缩通道，如下图所示。

动画：定向凝固

特种铸造 所谓特种铸造，是指有别于砂型铸造方法的其他铸造工艺。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 11 ～ 13

机器砂型 8 ～ 10

金属型 6 ～ 9

低压 6 ～ 9

熔模 5 ～ 7

•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，便于实现机械化和自动化

随着大工业的到来，机器造型和特种铸造的需求日益上升，金属型开始进入使用。

砂型 ─── 一次型泥型 ─── 半永久型金属型 ── 永久型

动画：整体式金属型铸造

压铸模是进行压铸生产的主要工艺装备，压铸生产过程能否顺利进行，铸件质量有无保证，在很大程度上取决于模具结构的合理性和技术上的先进性。 压铸模主要由动模和定模两大部分组成，其总体结构如

下图所示。

压铸模

型壳熔模铸造工艺如下视频所示。用易熔材料 ( 蜡或塑料等 )制成精确的可熔性模型 ,并进行蜡模组合，涂以若干层耐火涂料，经干燥硬化成整体型壳，加热型壳熔失模型，经高温焙烧而成耐火型壳，在型壳中浇注铸件。

铸造生产中，砂型（芯）直接承受液体金属作用的只是表面一层厚度仅为数毫米的砂壳，其余的砂只起支撑这一层砂壳的作用。若只用一层簿壳来制造铸件，将减少砂处理工部的大量工作，并能减少环境污染。 1940年， Johannes Croning发明用热法制造壳型，称为“ C 法”或“壳法” (shell process) ，或叫壳型造型 (shell m

olding) ，目前该法不仅可用于造型，更主要的是用于制壳芯。

壳型铸造

壳型铸造（翻斗法） 该法用酚醛树脂作黏结剂，配制的型（芯）砂叫覆膜砂，像干砂一样松散。其制壳的方法有两种：翻斗法和吹砂法。翻斗法常用于制造壳型，吹砂法用于制造壳芯。

动画：壳型铸造（翻斗法）

磁性铸造是德国在研究消失模铸造的基础上发明的铸造方法，其实质是采用铁丸代替型砂及型芯砂，用磁场作用力代替铸造黏结剂，用泡沫塑料气化模代替普通模样的一种新的铸造方法。其质量状况与实型铸造相同，同时比实型铸造更减少了铸造材料的消耗。经常用于自动化生产线上，可铸材料和大小范围广，常用于汽车零件等精度要求高的中小型铸件生产。

磁性铸造

动画：磁型铸造

差压铸造装置如动画所示，其工作原理是：浇注前密封室内有一定的压力（或真空度），然后借往密封室 A

中加压或由密封室B减压，使 A 、 B

室之间形成压力差，进进行升液、充型和结晶。 动画：差压铸造

差压铸造的工作原理

常用铸造方法的比较

铸造种类比较项目 砂 型 铸 造 熔 模 铸 造 陶瓷型铸造 金属型铸造 低压铸造 压力铸造 离心铸造

适用合金的范围

不限制 以碳钢和合金钢为主

以高熔点合金为主

以有色金为主 以有色金为主 用于有色合金 多用于黑色金属 , 铜合金

适用铸件的大小及重量范围

不限制 一般 <25kg 大中型件，最大达数吨

中小件，铸钢可达数吨

中小件最重可达数百千克

一般中小型铸件

中小件

适用铸件的最小壁厚范围 (mm)

灰铸件 3 ，铸钢件 5 ，有色合金 3

通常 0.7 ，孔Φ1.5 ～ 2.0

通常 >1 ，孔 >Φ2

铝合金 2 ～ 3,铸铁 >4 铸钢 >5

通常壁厚 2 ～5 最小壁厚 0.7

铜合金 <2 其它0.5 ～ 1 孔Φ0.7

最小内孔为ΦΦ7

表面粗糙度 (um)

粗糙 6.3 ～ 1.66.3～ 1.6

12.5 ～ 6.3 12.5 ～ 1.6 3.2 ～ 0.8

尺寸公差 (mm) CT11 ～ 13 CT4 CT6 CT6 CT6 CT4

金属利用率 70 90 90 70 80 95 70 ～ 90

铸件内部质量 结晶粗 结晶粗 结晶粗 结晶细 结晶细 结晶细 结晶细

生产率 ( 在适当机械化、自动化后 )

可达 240 箱 /h 中等 低 中等 中等 高 高

应用举例 各类铸件 刀具、机械叶片、测量仪表、电风设备等

各类模具 发动机、汽车、飞机、拖拉机、电器零件等

发动机、电器零件；叶轮；壳体；箱体等

汽车、电器仪表、照相器材、国防工业零件等

各种套、环、筒、辊、叶轮等

常用铸造方法与砂型铸造方法的比较