《特种成型技术》课程报告 ----（液态成型部分）
专业年级：金属材料专业10级 姓名：曾志超 学号：20100800728 指导老师：张春香
目 录
一、课程综述……………………………………………2 二、金属型铸造…………………………………………2 三、压力铸造……………………………………………2 四、离心铸造……………………………………………3 五、熔模铸造……………………………………………4 六、消失模铸造…………………………………………5 七、真空密封造型和负压实型铸造……………………6 八、特种铸造应用——奥运金镛的铸造………………7
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一、课程综述
随着科学技术的发展，对铸造提出了更高的要求，要求生产出更加精确、性能更好、成本更低的铸件。为适应这些要求，铸造工作者发明了许多新的铸造方法，这些方法统称为特种铸造方法，即特种铸造。特种铸造技术包括熔模精密铸造、连续铸造及差压铸造、陶瓷型及石膏型铸造、压力铸造、金属型铸造、低压铸造、离心铸造，以及消失模铸造的有关基础知识、铸造设备、铸造工艺。
二、金属型铸造
（一）、金属型铸造：金属液在重力作用下浇入金属铸型中，并在重力作用下结晶凝固而
形成铸件的一种方法。由于金属型可反复使用几百次到几千次，故又称永久型铸造。
（二）金属型铸造的特点：
1..金属型铸造在技术与经济上有许多优点：
（1）. 金属型铸件的机械性能比砂型铸件高。与砂型相比，金属型的导热性能好，铸件凝固时冷却速率高，即使结晶温度范围较宽的合金，也能得到密实的铸件。同时，铸件晶粒细化，尤其是铸件表层结晶组织更细密，形成“铸造硬壳”，铸件的抗蚀性能和硬度也显著提高。
（2）. 铸件尺寸精度和表面粗糙度(CT6－CT9，Ra3.2～12.5μm)均优于砂型铸件，其加工余量可减少。
（3）. 铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，一般节约15~30%。
（4）. 工序简单，生产率高，并且劳动条件好。金属型可反复使用，省去了砂型铸造中的配砂、造型、落砂等许多工序，节省了大量的造型材料和生产场地，提高了生产率，易于实现机械化和自动化生产。
2..与砂型相比，其不足之处：
（1）. 金属型的制造成本高，周期长，不适合单件、小批生产。
（2）. 金属型不透气，铸件在其中冷速大，易造成铸件气孔，浇不足等。 （3）. 金属型无退让性，易造成铸件开裂。
（4）. 金属型铸造时，铸型的工作温度，合金的浇注温度和速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等铸造工艺对铸件的质量的影响甚为敏感，故工艺要求严格。
（5）. 对铸造形状复杂(尤其是内腔复杂)、薄壁(防止浇不到)和大型铸件有一定的局限性。 （6）. 用于铸钢等高熔点合金时，金属型寿命低，同时，还易使铸铁件产生硬、脆的白口组织。
三、压力铸造、
（一）、压力铸造的实质
压铸（压力铸造）的实质：压铸是在高压作用下，将液态或半液态金属快速压入金属压铸型(也可称为压铸模或压型)中，并在高压作用下凝固而获得铸件的方法。
（二）、压铸机工作原理
压铸机分两大类：热室压铸机和冷室压铸机 1. 热室压铸机
压室与保温坩埚炉连成一体，压室浸在熔化的液态金属中，其压射机构安置在保温坩埚上面。当压射冲头3上升时，金属液1通过进口5进入压室4中，随后压射冲头下压，金属液沿通道6
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经喷嘴7充填压铸型型腔8。压射活塞5上升时，液态金属通过进口进入压室内。动模2和定模3合型后，在压射活塞5下压时，液态金属沿通道经喷嘴12充填压铸型，冷却凝固成形后，开型取出铸件
2. 冷室压铸机
冷室压铸机的压室与保温炉是分开的，压铸时，要从保温炉中将金属液倒人压室后进行压铸。多用液压驱动，压力较高，且压室与液态金属的接触时间很短，可适用于压铸熔点较高一些的有色金属，如铜、铝、镁等合金，还可用于黑色金属和半固态金属的压铸。黑色金属压铸宜采用冷室卧式压铸机。
目前，生产中采用冷室压铸机较热室压铸机多。
（三）、压力铸造优点和缺点：
压铸的两大特点：高压和高速充型。区别于其它铸造方法的最基本特征。压铸所用的压射比压一般为30～70MPa(30～700atm)；充填速度可达5～100m/s，有时高达120 m/s。充型时间很短，一般在0.01～0.25s，最短时可达千分之几秒。
1..优点：
(1) 铸件的精度高，表面光洁(CT4～CT8，Ral.6～6.3μm)，并可直接铸出极薄件或带有小孔、螺纹的铸件。
(2) 铸件冷却快，又是在压力下结晶，故晶粒细小，表层紧实，铸件的强度、表面硬度高。压铸件的抗拉强度可比砂型铸件大25%～30%，但延伸率有所降低。
(3) 生产率高，每小时可压铸50～150次，最高可达500次．且便于实现自动化、半自动化 (4) 便于采用嵌铸(又称镶铸法)。
(5)嵌铸是将各种金属或非金属的零件嵌放在压铸型中，在压铸时与压铸件铸合成一体。 (6)嵌铸法利于制出一般压铸法难以制出的形状复杂件。
(7)嵌铸还可消除铸件局部热节，减少壁厚，防止缩孔；可改善和提高局部性能，如耐磨性、导热性、导磁性和绝缘性等；还可将许多小铸件合铸在一起，代替装配工序。
(8)压铸件难以避免的缺陷就是内部气孔和疏松。产生的原因在于充型时，型腔的气体没有完全排出以及铸件在凝固收缩时得不到补缩，这对压铸件的性能和扩大应用范围都有不利影响。为解决此问题，发展了一些压铸新工艺
2..缺点：
压铸件应尽量避免机械加工，以防止内部孔洞外露。近年来，已研究出真空压铸、加氧压铸等新工艺，它们可减少铸件中的气孔、缩孔和缩松等微孔缺陷，提高压铸件的机械性能。同时由于新型压铸型材料的研制成功，钢、铁等黑色金属压铸也取得了一定程度的发展，使压铸的使用范围日益扩大
四、离心铸造、
（一）、离心铸造：是将金属液浇入高速旋转的铸型中，使之在离心力作用下完成充填及
凝固成形的一种铸造方法。
（二）、离心铸造的优缺点 : 1..优点：
① 可不用型芯就能铸出中空的铸件，大大简化了套筒、管件类铸件的生产过程。
② 由于离心力的作用，可显著提高金属液的充型能力，因此，对流动性差的合金和薄壁铸件
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都可用离心铸造法生产。
③ 可生产双金属中空圆柱形铸件，如钢背铜套、双金属轧辊等；
④ 在离心力作用下，改善了补缩条件，特别是结晶温度范围宽的合金。气体和非金属夹杂也易于自金属液中排除，因此，铸件致密度高，气孔、夹渣等缺陷少，力学性能高。但过共晶铝硅合金易使铸件内部出现缩孔缺陷。
⑤ 可减少甚至不用浇冒口系统，节省金属液。 2.. 缺点：
① 铸件易产生密度偏析，因此不适合于易产生密度偏析的合金铸件(如铅青铜)，尤其不适合于铸造杂质密度大于金属液的合金。但近年来，也有利用离心铸造的这个特点来生产梯度复合材料的情况；
② 铸件内孔直径不准确，内孔表面比较粗糙，质量较差，加工余量大； ③ 用于生产异形铸件时有一定的局限性。 离心铸造适用范围：
主要用于大批生产管、筒类铸件，如铁管、铜套、缸套、双金属钢背铜套、耐热钢辊道、无缝钢管毛坯、造纸机干燥滚筒等；还可用于轮盘类铸件，如泵轮、电机转子等。
3..离心铸造容易产生的缺陷：
① 铸件内表面偏心由于重力场的影响，自由表面的中心将下移距离e ，即上部断面大，下部断面小。但这种自由表面偏移的情况不会在凝固后的铸件内表面上留下来：铸件的凝固是从外壁向自由表面逐步进行的，而且因型壁在同一圆周上的冷却作用基本相同，使得铸件凝固层沿径向的生长速度基本相同，因此靠近内表面一侧的液体金属环的厚度以同样速度减薄，上下厚度差越来越小，直至最后消失铸件内表面偏心的实际原因：铸型轴线与离心铸造机主轴不重合
② 铸件内孔形状与自由表面形状相似，但尺寸不一定相同 ③ 铸件圆柱形内表面受到凝固顺序影响，出现内表面凹陷
五、熔模铸造
（一）、熔模铸造的原理
熔模铸造又称失蜡铸造。它是用易熔材料(蜡料)制成精确的可熔性模样(熔模)，在模样表面涂覆多层耐火材料，待干燥、硬化后，加热将模样熔去，获得与模样形状相应的整体型壳，再经高温焙烧之后进行浇注而获得铸件的一种方法。
（二）、熔模铸造的特点及优缺点
基本特点：熔模铸造的型壳为整体型壳而无需分型面（制壳时采用可熔化的一次模，无需起模），且型壳是由高温性能优良的耐火材料组成
1..熔模铸造具有以下优点：
1)铸件尺寸精度较高，表面粗糙度较低，可减少或无需机加工。一般精度可达5—7级，表面粗糙度达Ra25～6.3μm。（净近终成形技术）
2) 熔模铸件的外形和内腔形状几乎不受限制，可以铸造出形状复杂件、薄壁件以及质量很小的铸件。如可以在铸件上铸出花纹精细的图案、文字，也可以铸出带有细槽和弯曲细孔的铸件，熔模铸件的最小壁厚可达0.5mm，质量可以小到几克。另外，可以使有些组合件、焊接件在稍进行结构改进后直接铸造成整体零件，从而简化生产过程，减轻零件质量、降低生产成本。
3) 铸件不受合金种类限制，尤其对难以切削加工或锻压加工的合金，更能显示其优越性。生产批量也没有限制，可以从单件到成批大量生产。
2..熔模铸造具有以下缺点： (1) 工序复杂，生产周期长。
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特种铸造论文分析解析
