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  一、鑄造的定義和分類(lèi)

  鑄造的定義：是將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中瘫笋，待其冷卻凝固后巍坦，獲得具有一定形狀够戒、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法。

  常見(jiàn)的鑄造方法有砂型鑄造和精密鑄造腿若，詳細(xì)的分類(lèi)方法如下表所示驼牵。

  砂型鑄造：砂型鑄造——在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。鋼谓蹂、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得蛮昭。由于砂型鑄造所用的造型材料價(jià)廉易得，鑄型制造簡(jiǎn)便漠恰，對(duì)鑄件的單件生產(chǎn)腋积、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)，長(zhǎng)期以來(lái)自驹，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝乘儒。

  精密鑄造：精密鑄造是用精密的造型方法獲得精確鑄件工藝的總稱(chēng)。它的產(chǎn)品精密肤叼、復(fù)雜塑猖、接近于零件最后形狀，可不加工或很少加工就直接使用谈跛，是一種近凈形成形的先進(jìn)工藝羊苟。

  二塑陵、常用的鑄造方法及其優(yōu)缺點(diǎn)

  1. 普通砂型鑄造

  制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。最常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂蜡励，硅砂的高溫性能不能滿(mǎn)足使用要求時(shí)則使用鋯英砂令花、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂凉倚。應(yīng)用最廣的型砂粘結(jié)劑是粘土兼都，也可采用各種干性油或半干性油、水溶性硅酸鹽或磷酸鹽和各種合成樹(shù)脂作型砂粘結(jié)劑稽寒。

  砂型鑄造中所用的外砂型按型砂所用的粘結(jié)劑及其建立強(qiáng)度的方式不同分為粘土濕砂型扮碧、粘土干砂型和化學(xué)硬化砂型3種。

  砂型鑄造用的是最流行和最簡(jiǎn)單類(lèi)型的鑄件已延用幾個(gè)世紀(jì).砂型鑄造是用來(lái)制造大型部件杏糙，如灰鑄鐵慎王，球墨鑄鐵,不銹鋼和其它類(lèi)型鋼材等工序的砂型鑄造。其中主要步驟包括繪畫(huà)嚼般，模具偿股，制芯，造型棱硝，熔化及澆注堤麻，清潔等。

  工藝參數(shù)的選擇

  加工余量：所謂加工余量着届，就是鑄件上需要切削加工的表面峡稿，應(yīng)預(yù)先留出一定的加工余量，其大小取決于鑄造合金的種類(lèi)膊许、造型方法土叠、鑄件大小及加工面在鑄型中的位置等諸多因素。

  起模斜度：為了使模樣便于從鑄型中取出拭秃，垂直于分型面的立壁上所加的斜度稱(chēng)為起模斜度构睬。

  鑄造圓角：為了防止鑄件在壁的連接和拐角處產(chǎn)生應(yīng)力和裂紋，防止鑄型的尖角損壞和產(chǎn)生砂眼蔓献，在設(shè)計(jì)鑄件時(shí)歪榕，鑄件壁的連接和拐角部分應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。

  型芯頭：為了保證型芯在鑄型中的定位幅慌、固定和排氣宋欺，模樣和型芯都要設(shè)計(jì)出型芯頭。

  收縮余量：由于鑄件在澆注后的冷卻收縮胰伍，制作模樣時(shí)要加上這部分收縮尺寸齿诞。

  優(yōu)點(diǎn)：

  粘土的資源豐富、價(jià)格便宜。使用過(guò)的粘土濕砂經(jīng)適當(dāng)?shù)纳疤幚砗蟮昏荆^大部分均可回收再用;

  制造鑄型的周期短斑司、工效高;

  混好的型砂可使用的時(shí)間長(zhǎng);

  適應(yīng)性很廣。小件但汞、大件宿刮，簡(jiǎn)單件、復(fù)雜件私蕾，單件僵缺、大批量都可采用;

  缺點(diǎn)及局限性：

  因?yàn)槊總€(gè)砂質(zhì)鑄型只能澆注一次，獲得鑄件后鑄型即損壞踩叭，必須重新造型谤饭，所以砂型鑄造的生產(chǎn)效率較低;

  鑄型的剛度不高，鑄件的尺寸精度較差;

  鑄件易于產(chǎn)生沖砂耗亮、夾砂、氣孔等缺陷勇震。

  2. 熔模鑄造

  用蠟料做模樣時(shí)筐知，熔模鑄造又稱(chēng)"失蠟鑄造"。熔模鑄造通常是指在易熔材料制成模樣尼摩，在模樣表面包覆若干層耐火材料制成型殼符固，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無(wú)分型面的鑄型惜荐，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方案拓肉。由于模樣廣泛采用蠟質(zhì)材料來(lái)制造，故常將熔模鑄造稱(chēng)為“失蠟鑄造”用缔。

  可用熔模鑄造法生產(chǎn)的合金種類(lèi)有碳素鋼瘩朋、合金鋼、耐熱合金赠粘、不銹鋼券亚、精密合金、永磁合金校摩、軸承合金看峻、銅合金、鋁合金衙吩、鈦合金和球墨鑄鐵等互妓。

  優(yōu)點(diǎn)：

  尺寸精度較高。一般可達(dá)CT4-6(砂型鑄造為CT10~13坤塞，壓鑄為CT5~7);

  可以提高金屬材料的利用率冯勉。熔模鑄造能顯著減少產(chǎn)品的成形表面和配合表面的加工量，節(jié)省加工臺(tái)時(shí)和刃具材料的消耗;

  能最大限度地提高毛坯與零件之間的相似程度摹芙，為零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)很大方便珠闰。鑄造形狀復(fù)雜的鑄件熔模鑄造能鑄出形狀十分復(fù)雜的鑄件惜浅，也能鑄造壁厚為0.5mm、重量小至1g的鑄件伏嗜，還可以鑄造組合的坛悉、整體的鑄件;

  不受合金材料的限制。熔模鑄造法可以鑄造碳鋼承绸、合金鋼琴市、球墨鑄鐵、銅合金和鋁合金鑄件伸危，還可以鑄造高溫合金殊馋、鎂合金、鈦合金以及貴金屬等材料的鑄件欺邻。對(duì)于難以鍛造嗤舀、焊接和切削加工的合金材料，特別適宜于用精鑄方法鑄造;

  生產(chǎn)靈活性高橘抵、適應(yīng)性強(qiáng)熔模鑄造既適用于大批量生產(chǎn)工杀，也適用小批量生產(chǎn)甚至單件生產(chǎn)。

  缺點(diǎn)及局限性：

  鑄件尺寸不能太大工藝過(guò)程復(fù)雜鑄件冷卻速度慢甲脚。熔模鑄造在所有毛坯成形方法中估裁，工藝最復(fù)雜，鑄件成本也很高帽拘，但是如果產(chǎn)品選擇得當(dāng)吠谐，零件設(shè)計(jì)合理，高昂的鑄造成本由于減少切削加工坡疼、裝配和節(jié)約金屬材料等方面而得到補(bǔ)償彬呻，則熔模鑄造具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

  3. 壓鑄

  壓鑄工藝原理是利用高壓將金屬液高速壓入一精密金屬模具型腔內(nèi)柄瑰，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件废岂。

  冷、熱室壓鑄是壓鑄工藝的兩種基本方式狱意。冷室壓鑄中金屬液由手工或自動(dòng)澆注裝置澆入壓室內(nèi)湖苞，然后壓射沖頭前進(jìn)，將金屬液壓入型腔详囤。在熱室壓鑄工藝中财骨，壓室垂直于坩堝內(nèi)，金屬液通過(guò)壓室上的進(jìn)料口自動(dòng)流入壓室藏姐。壓射沖頭向下運(yùn)動(dòng)隆箩，推動(dòng)金屬液通過(guò)鵝頸管進(jìn)入型腔。金屬液凝固后，壓鑄模具打開(kāi)捌臊，取出鑄件杨蛋，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)。

  優(yōu)點(diǎn)：

  產(chǎn)品質(zhì)量好肘认。鑄件尺寸精度高蛹段，一般相當(dāng)于6~7級(jí)，甚至可達(dá)4級(jí);表面光潔度好舞铝，一般相當(dāng)于5~8級(jí);強(qiáng)度和硬度較高捞书，強(qiáng)度一般比砂型鑄造提高25~30%，但延伸率 降低約70%;尺寸穩(wěn)定毁设，互換性好;可壓鑄薄壁復(fù)雜的鑄件;

  生產(chǎn)效率高佣锁。機(jī)器生產(chǎn)率高，例如國(guó)產(chǎn)JⅢ3型臥式冷空壓鑄機(jī)平均八小時(shí)可壓鑄600～700次厢卖，小型熱室壓鑄機(jī)平均每八小時(shí)可壓鑄3000~7000次;壓鑄型壽命長(zhǎng)擎津，一付壓鑄型，壓鑄鐘合金啊嘁，壽命可達(dá)幾十萬(wàn)次朵聪，甚至上百萬(wàn)次;易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化;

  經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)良。由于壓鑄件尺寸精確蜀谤，表泛光潔等優(yōu)點(diǎn)。一般不再進(jìn)行機(jī)械加工而直接使用耙替，或加工量很小亚侠，所以既提高了金屬利用率，又減少了大量的加工設(shè)備和工時(shí);鑄件價(jià)格便易;可以采用組合壓鑄以其他金屬或非金屬材料俗扇。既節(jié)省裝配工時(shí)又節(jié)省金屬硝烂。

  缺點(diǎn)及局限性：

  壓鑄時(shí)由于液態(tài)金屬充填型腔速度高，流態(tài)不穩(wěn)定铜幽，故采用一般壓鑄法滞谢，鑄件易產(chǎn)生氣孔，不能進(jìn)行熱處理;

  對(duì)內(nèi)凹復(fù)雜的鑄件除抛，壓鑄較為困難;

  高熔點(diǎn)合金(如銅狮杨，黑色金屬)，壓鑄型壽命較低;

  不宜小批量生產(chǎn)到忽，其主要原因是壓鑄型制造成本高橄教，壓鑄機(jī)生產(chǎn)效率高，小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)喘漏。

  4. 金屬型鑄造

  又稱(chēng)硬模鑄造护蝶，它是將液體金屬澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬制成青烙，可以反復(fù)使用多次(幾百次到幾千次)径瘪，又叫永久型鑄造。

  一般的冕店，金屬型用鑄鐵和鑄鋼制成患敢。鑄件的內(nèi)腔既可用金屬芯、也可用砂芯填庄。金屬型的結(jié)構(gòu)有多種婿孟，如水平分型、重直分型及復(fù)合分型题琅。其中垂直分型便于開(kāi)設(shè)內(nèi)澆口和取出鑄件;水平分型多用來(lái)生產(chǎn)薄壁輪狀鑄件;復(fù)合分型的上半型是由垂直分型的兩半型采用鉸鏈連結(jié)而成孟盅，下半型為固定不動(dòng)的水平底板，主要應(yīng)用于較復(fù)雜鑄件的鑄造歉活。

  金屬型鑄造型的工藝特點(diǎn)：金屬型的導(dǎo)熱速度快和無(wú)退讓性悠怕，使鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔莉歼、裂紋及白口等缺陷隶谒。此外，金屬型反復(fù)經(jīng)受灼熱金屬液的沖刷火架，會(huì)降低使用壽命鉴象，為此應(yīng)采用以下輔助工藝措施。

  預(yù)熱金屬型：澆注前預(yù)熱金屬型何鸡，可減緩鑄型的冷卻能力纺弊，有利于金屬液的充型及 鑄鐵的石墨化過(guò)程。生產(chǎn)鑄鐵件骡男，金屬型預(yù)熱至250～350℃;生產(chǎn)有色金屬件預(yù)熱至100～250℃淆游。

  刷涂料：為保護(hù)金屬型和方便排氣，通常在金屬型表面噴刷耐火涂料層隔盛，以免金屬 型直接受金屬液沖蝕和熱作用犹菱。因?yàn)檎{(diào)整涂料層厚度可以改變鑄件各部分的冷卻速度，并有利于金屬型中的氣體排出吮炕。澆注不同的合金腊脱，應(yīng)噴刷不同的涂料。如鑄造鋁合金件龙亲，應(yīng)噴刷由氧化鋅粉虑椎、滑石粉和水玻璃制成的涂料;對(duì)灰鑄鐵件則應(yīng)采用由石墨粉、滑石粉囚请、耐火粘土粉及桃膠和水組成的涂料疚傲。

  澆注：金屬型的導(dǎo)熱性強(qiáng)寂逛，因此采用金屬鑄型時(shí)，合金的澆注溫度應(yīng)比采用砂型高 出20～30℃痕豺。一般的亏铃，鋁合金為680℃～740℃;鑄鐵為1300℃～1370℃;錫青銅為1100～1150℃。薄壁件取上限努辛，厚壁件取下限穴眼。鑄鐵件的壁厚不小于15mm，以防白口組織腿扑。

  開(kāi)型：開(kāi)型愈晚没赔，鑄件在金屬型內(nèi)收縮量愈大，取出采用困難陆拐，而且鑄件易產(chǎn)生大 的內(nèi)應(yīng)力和裂紋取铃。通常鑄鐵件的出型溫度700～950℃，開(kāi)型時(shí)間為澆注后10～60秒丛楚。

  優(yōu)點(diǎn)：

  與砂型鑄造相比族壳，金屬型鑄造有如下優(yōu)點(diǎn)：

  復(fù)用性好，可“一型多鑄”趣些，節(jié)省了造型材料和造型工時(shí)仿荆。

  由于金屬型對(duì)鑄件的冷卻能力強(qiáng)，使鑄件的組織致密坏平、機(jī)械性能高拢操。

  鑄件的尺寸精度高，公差等級(jí)為IT12～I(xiàn)T14;表面粗糙度較低舶替，Ra為6.3m令境。

  金屬型鑄造不用砂或用砂少，改善了勞動(dòng)條件坎穿。

  缺點(diǎn)及局限性：金屬型的制造成本高展父、周期長(zhǎng)返劲、工藝要求嚴(yán)格玲昧，不適用于單件小批量鑄件的生產(chǎn)，主要適用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)篮绿，如飛機(jī)孵延、汽車(chē)、內(nèi)燃機(jī)羽剪、摩托車(chē)等用的鋁活塞茸例、汽缸體、汽缸蓋殴燃、油泵殼體及銅合金的軸瓦偷逆、軸套等季糜。對(duì)黑色合金鑄件，也只限于形狀較簡(jiǎn)單的中卤索、小鑄件恰除。

  5. 低壓鑄造

  低壓鑄造是指使液體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，并在壓力下結(jié)晶以形成鑄件的方法斯泥。

  把熔煉好的金屬液倒入保溫坩堝诵藐，裝上密封蓋，升液導(dǎo)管使金屬液與鑄型相通啼阵，鎖緊鑄型册血，緩慢地向坩堝爐內(nèi)通入干燥的壓縮空氣，金屬液受氣體壓力的作用撤奸，由下而上沿著升液管和澆注系統(tǒng)充滿(mǎn)型腔吠昭，并在壓力下結(jié)晶，鑄件成型后撤去坩堝內(nèi)的壓力寂呛，升液管內(nèi)的金屬液降回到坩堝內(nèi)金屬液面怎诫。開(kāi)啟鑄型，取出鑄件贷痪。

  優(yōu)點(diǎn)：

  澆注時(shí)金屬液的上升速度和結(jié)晶壓力可以調(diào)節(jié)幻妓，故可適用于各種不同鑄型(如金屬型、砂型等)劫拢，鑄造各種合金及各種大小的鑄件;

  采用底注式充型肉津，金屬液充型平穩(wěn)，無(wú)飛濺現(xiàn)象舱沧，可避免卷入氣體及對(duì)型壁和型芯的沖刷妹沙，鑄件的氣孔、夾渣等缺陷少熟吏，提高了鑄件的合格率;

  鑄件在壓力下結(jié)晶距糖，鑄件組織致密、輪廓清晰蒲龟、表面光潔慢杜，力學(xué)性能較高，對(duì)于大薄壁件的鑄造尤為有利;

  省去補(bǔ)縮冒口凌宫，金屬利用率提高到90%～98%;

  勞動(dòng)強(qiáng)度低炫咱，勞動(dòng)條件好，設(shè)備簡(jiǎn)易麻坯，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化投圣。

  缺點(diǎn)及局限性：升液管壽命短，且在保溫過(guò)程中金屬液易氧化和產(chǎn)生夾渣毙帚。主要用來(lái)鑄造一些質(zhì)量要求高的鋁合金和鎂合金鑄件脓脸，如氣缸體腹痹、缸蓋、曲軸箱和高速內(nèi)燃機(jī)的鋁活塞等薄壁件辐椎。

  6. 離心鑄造

  離心鑄造是將金屬液澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中届饰，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。離心鑄造的分類(lèi)根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)在空間的位置臼蔼，常見(jiàn)的離心鑄造可分為兩種：臥式離心鑄造：鑄型的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)處于水平狀態(tài)或與水平線(xiàn)夾角很小(<4°)時(shí)的離心鑄造狸眼。立式離心鑄造：鑄型的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)處于垂直狀態(tài)時(shí)的離心鑄造稱(chēng)為立式離心鑄造。鑄型旋轉(zhuǎn)軸與水平線(xiàn)和垂直線(xiàn)都夾有較大角度的離心鑄造稱(chēng)為傾斜軸離心鑄造浴滴，但應(yīng)用很少拓萌。

  優(yōu)點(diǎn)：

  用離心鑄造生產(chǎn)空心旋轉(zhuǎn)體鑄件時(shí)，可省去型芯升略、澆注系統(tǒng)和冒口;

  由于旋轉(zhuǎn)時(shí)液體金屬在所產(chǎn)生的離心力作用下微王，密度大的金屬被推往外壁，而密度小的氣體品嚣、熔渣向自由表面移動(dòng)炕倘，形成自外向內(nèi)的定向凝固，因此補(bǔ)縮條件好翰撑，鑄件組織致密罩旋，力學(xué)性能好;

  便于澆注“雙金屬”軸套和軸瓦，如在鋼套內(nèi)鑲鑄一薄層銅襯套眶诈，可節(jié)省價(jià)格較貴的銅料;

  充型能力好;

  消除和減少澆注系統(tǒng)和冒口方面的消耗涨醋。

  缺點(diǎn)及局限性：

  鑄件內(nèi)自由表面粗糙，尺寸誤差大逝撬，品質(zhì)差;

  不適用于密度偏析大的合金(如鉛青銅)及鋁浴骂、鎂等合金。