金属模铸造

金属模铸造

金属型铸造工艺

1、概述

1.1铸造原理

金属铸造俗称硬模铸造，是用金属材料制造铸件，并在重力下将熔融金属浇入铸型获得铸件的工艺方法。由于一副金属型可以浇注几百次至几万次，故金属型铸造又称为永久型铸造。金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁合金等非铁合金铸件，也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。

1.2工艺过程

1.3工艺特点

（1）优点

1）金属型的热导率和热容量大，冷却速度快，铸件组织致密，力学性能比砂型铸件高15%左右。

2）能获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度值的铸件，并且质量稳定性好。

3）因不用和很少用砂芯，改善环境、减少粉尘和有害气体、降低劳动强度。

（2）缺点

1）金属型本身无透气性，必须采用一定的措施导出型腔中的空气和砂芯所产生的气体。2）金属型无退让性，铸件凝固时容易产生裂纹

3）金属型制造周期较长，成本较高。因此只有在大量成批生产时，才能显示出好的经济效果。

1.4金属型铸件的一般要求

金属型铸件最小壁厚(单位：mm)

铸件外廓尺寸

铸钢

件灰铸铁件

（含球墨铸铁）

可锻铁件

铝合金铸

件

镁合金铸

件

铜合金铸

件

<70×70 5 4 2.5-3.5 2-3 —— 3 70×70－

150×150

—— 5 —— 4 2.5 4-5 >150×150 10 6 —— 5 ——6-8

金属型铸件内孔的最小尺寸(单位：mm)

铸造合金孔的最小直径d 孔深

不通孔通孔

铸钢>12 >15 >20

铸铁>12 >15 >20

锌合金6~8 9~12 12~20

镁合金6~8 9~12 12~20

铝合金8~10 12~15 15~20

铜合金10~12 10~15 15~20

2.铸件工艺设计

2.1基准面的选择

基准面决定铸件各部分相对的尺寸位置。所以选择铸造基面时，必须和铸件机械加工的加工基准面统一，其选择原则为：

1）非全部加工的铸件，应尽量取非加工面作为基面。因为加工面在加工过程中，尺寸会因加工而变动，所以可能将造成相对尺寸位置的变动。而且铸件经过加工后，去掉的加工余面也不便检查。

2）采用非加工面作基面时，应该选尺寸变动最小、最可靠的面作基面。用活块形成的铸件表面最好不选为基面。

3）基面应尽可能平整和光洁，不应当有残余浇冒口、毛刺、飞翅等。

4）全部加工的零件，应取加工余量最小的面作为基面，以保证机械加工时不至因加工余量不够而造成废品。

5）为了检验尺寸方便，最好是选择较大的平面作为基面，尽量避免选取弯曲的面，或是有铸造斜度的面为基面。

2.2铸件在金属型中的位置

原则：①便于安放浇注系统，保证合金液平稳充满铸型

②便于合金顺序凝固，保证补缩。

③使型芯（或活块）数量最少、安装方便、稳固、取出容易。

④力求铸件内部质量均匀一致，盖子类及碗状铸件可水平安放。

⑤便于铸件取出，不致拉裂和变形。

2.3分型面的选择

原则：①简单铸件的分型面应尽量选在铸件的最大端面上

②矮的盘形和筒形铸件的分型面应尽量不选在轴心上

③分型面应尽可能地选在同一个平面上

④应保证铸件分型方便，尽量用或不用活块

⑤分型面的位置应尽量使铸件避免做铸造斜度，而且容易取出铸件

⑥分型面应尽量不选在铸件的基准面上，也不要选在精度要求高的表面上

⑦应便于安放浇冒口和便于气体从铸型中排出

2.4铸件工艺性设计

2.4.1铸件工艺性设计原则铸件工艺性设计应在尽量满足产品结构要求的前提下，通过调整

机械加工余量、增大铸造斜度、增加工艺余量和工艺肋及工艺凸台等方法，使铸件结构更加合理，从而获得优质铸件。铸件工艺性设计原则：

①为了简化金属型结构，提高铸件质量，产品中需要机械加工的小孔（螺纹孔、安装孔）一般不铸出来

②产品中局部厚大处，当不便于设置冒口补缩时，有些小孔也应铸出来，以加快厚大部位的冷却速度，避免产生缩松。

③为了便于设置冒口以对整体铸件进行补缩，有些大孔也不应该铸出，同时还要调整加工余量，满足铸件顺序凝固的要求

④为了防止铸件在生产过程中变形，对一些形的铸件应增加防变形肋，待最后工序

加工去掉。

⑤加工过程中装卡定位性能差的铸件，可以根据需要设计定位装卡凸台，其位置应有利于铸件补缩。

⑥在不影响产品性能的前提下，可以局部加大铸造斜度，避免设计活块。

2.4.2铸件工艺性设计参数的选择

（1）加工余量：与砂型铸件相比，金属型铸件的加工余量可以适当减少。铸件加工余量的选择应考虑下列原则：

①零件尺寸精度要求高、表面粗糙度值要求低的加工面，可适当放大加工余量。

②加工面越大，加工余量应相应加大。

③加工面距加工基准面越远，加工余量应相应增加。

④用砂芯形成的铸件表面，应比用金属芯形成的表面给予较大的加工余量。

⑤浇冒口开设的加工面应予较大的加工余量。

（2）工艺余量：为了保证铸件的顺序凝固，有时需要将铸件某一局部余量加大，这种超过了机械加工余量规定的额外部分，称为工艺余量。

（3）铸件尺寸公差：见GB/T6414-1999

（4）铸造圆角：铸造圆角半径R（mm）一般可以按以下公式计算：

式中、’为铸件相邻壁的厚度

对于铸铁件，为避免铸件表层白口，铸造圆角半径R(mm)可按下式计算：

（5）铸造斜度：铸件铸造斜度的大小，与铸件表面和金属型间的相对位置有关。凡是在铸件冷却时与金属型表面有脱离倾向的面，应给予较小的铸造斜度，凡是铸件冷却时趋向于包紧金属型或芯的面，应给予较大的斜度。例：铸件的孔及凹进部分，其铸造斜度应大些，一般可取2°-7°,对不加工面可取2°-3°,加工表面可取3°-7°

2.4.3铸件图的绘制

绘制铸件图的过程就是铸造与零件设计、机械加工等部门将铸件的基准面、加工余量位置及数值、特殊位置的铸造斜度等铸造工艺因素及技术要求，以图加以说明。铸件图既是设计、制造金属型和铸件验收的技术依据，也是机械加工、设计制造工装夹具的技术文件之一。

2.5浇注系统

2.5.1浇注系统的设计原则

设计和计算可以参照砂型铸造的方法，但应考虑金属型铸造冷却快、排气条件差、浇注位置受到限置等特点，具体原则如下：

①浇注系统尺寸的大小应保证金属液在规定的时间内能良好的充满金属型。

②金属液应平稳流入型腔，不直接冲击芯和型壁，避免产生涡流和飞溅。

③金属液应顺序地充填铸型，以利于金属型腔中气体的排除。

④铸型的热分布应合理，有利于铸件金属凝固，以便于铸件得到充分的补缩。

⑤浇注系统结构设计应简单、体积小、在保证铸件质量的前提条件下，金属液消耗尽可能

小。

2.5.2浇注系统的形式，常见的浇注形式如下：

①顶注式：，适用于矮而简单的铸件，一般镁合金铸件高度不大于80mm，铝合金铸件的高度不大于100mm

②中注式：，适用于铸件高度适中（在100mm左右），外形特殊、两端及四周均有厚大部位，难以采用其它浇注方法的铸件。

③底注式：，广泛用于各种尺寸及各种合金的铸件。非铁合金用得较多，特别是易产生氧化渣的金属多用这种方法。

④缝隙式：特别适合质量要求高或高度较大的筒形或板状铸件。

2.5.3烧注系统的组成部分

①浇口杯：浇口杯接受和贮存一定量的金属液，同时起到缓冲和浮渣的作用。

②直流道：1)直流道一般设计成封闭式。

2)不带浇口杯的直流道，上部喇叭口直径最好不小于d30mm。

3)垂直浇道底部受金属液的冲击力很大，故高度一般不应超过150mm，如果直流道需要设计得比较高时，可改用倾斜浇道，但倾斜浇道高度也不应超过250mm。

4)当直浇道设计超过250mm，可采用蛇形浇道。

5)直浇道的截面形状最好是圆形。而且直径最好不超过25mm。否则易产生涡流，造成浇注过程中金属液内产生中空现象，卷入气体，造成氧化夹渣。

6)对于大型铝合金铸件，可将一个大的截面的直浇道分成2-3个截面较小的直浇道。

③横浇道：横浇道起缓冲、稳流和挡渣的作用，并将直浇道的金属液分配给内浇道。金属液一般不设计，除了底注式加上横浇道。

④内浇道：内浇道直接与铸件相连，起着控制金属液流动速度和方向的作用。

内浇道设计：a、内浇道比横浇道设计得扁平一些，并均匀地分布于铸件各特殊部位，每个内浇道只负担一部分型腔金属液的充型，力求使金属液流动平稳。

B、为制造方便，内浇道应尽量设计在分型面上。

C、内浇道的厚度一般应为与铸件相连接处的对应的铸件壁厚的50%-80%。对于薄壁铸件，可比铸件壁厚小2mm左右。

D、内浇道的宽度，一般为内浇道厚度的3倍以上。

E、内浇道长度：小型铸件为10-20mm

中型铸件为20-40mm

小型铸件为30-60mm

⑤缝隙浇道：

2.5.4金属型铸造浇注系统尺寸计算：

根据金属液流入型腔时平均上升速度计算法：

根据实际经验，金属液在金属型中平均上升速度v平升=

式中－铸件平均壁厚mm

则浇注时间t(s)由下式决定

式中h-金属型腔的高度(cm)

金属液在浇道内的流速，取决于铸件的重量、金属液的密度、浇注时间和浇道最小截面面积：式中v平升－金属液在金属型中平均上升速度(cm/s)

Amin= =

W－铸件的重量(g)

－金属液的密度g/cm

式中t－浇注时间(s)

Amin—浇道的最小截面积(cm)

铸造合金A1:A2:A3 备注

铸铁 1.25:1.25:1

铸钢 1.15:1.05:1

铝镁合金1:2-4:3-6 开放式，适用于大型铸件

1:2-3:3-6 开放式，适用于中型铸件

1:1.5-3:1.5-3 开放式，适用于小型铸件

1:3-4:1.5 半开放式，适用于小而简单的铸件

1:1.2:1.5

封闭式。复杂的壳形铸件，高度在150mm下，重量

在3kg以下的铝合金

铜合金1:1.2:1.5

2.6冒口设计

冒口形式冒口高度h 冒口根部直径D

Dhz

明冒口顶冒口0.8-1.5D 1.2-1.5d 2-4d 侧冒口2-3D

暗冒口 1.2-2D 1.2-2d

说明冒口高度太低会影响补缩效果，太高又可能引起内浇道过热。直径较大的冒口，冒口高度取下值，但冒口直径不宜过大，否则铸件靠冒口处容易产生缩松，特别是对于铝硅合金，当冒口直径超过100mm，应采取措施，减少冒口金属液的用量。

3、金属型模具设计

3.1金属型结构设计

3.1.1金属型型体设计

（1）金属型壁厚：金属型壁厚主要影响铸型的重量、强度及铸件的冷却速度。型壁太厚，增加了铸型重量，加快了铸件冷却速度。型壁太薄，由于温度不均匀而产生应力使其变形，缩小使用寿命。

金属型的壁厚与铸件壁厚、铸件材料、铸型外廓尺寸及毛胚加工方法有关，也与金属型本身的材质有关，必须综合考虑各种影响因素来确定不同条件下最合适的金属型壁厚。如下表：（铝合金铸件用金属型壁厚单位㎜）

铸件壁厚金属型壁厚

<10 15-20

>10-15 20-25

>15-30 25-30

>30 (0.8-1.2)

（2）型腔尺寸计算：型腔尺寸是决定铸件尺寸精度的主要因素。金属型型腔尺寸的计算，除根据铸件尺寸和公差外，还应考虑合金的收缩、涂料厚度、金属型加温后的膨胀以及金属型各部分的间隙等。

1）型腔尺寸可用如下公式计算

式中－型腔尺寸（㎜）

－铸件尺寸的中间值（㎜）

－综合线收缩率（%）

－涂料厚度（㎜）

－铸件尺寸制造（㎜）

2）铸件的中间值可以按以下公式计算

=

式中－铸件的最小极限尺寸（㎜）

－铸件尺寸公差

3）综合线收缩率包括铸件收缩和金属型膨胀。一般大型薄壁铸件取下限，小型铸件为了计算方便，通常取1%

合金无阻收缩（%）部分受阻收缩（%）全受阻收缩（%）

铝合金0.9-1.2 0.7-0.9 0.5-0.7

镁合金 1.0-1.2 0.8-1.0 0.6-0.8

4）涂料厚度一般情况下每边为0.1-0.3㎜，型腔凹处取正值，凸处取负值，中心距L处等于零。

（3）其它尺寸的确定

1）型腔表面至金属型边缘的距离不小于20㎜。

2）一型多件的铸型，铸件与铸件间的距离，小件不小于10㎜，一般铸件不小于30㎜。3）定位销孔表面至铸型边缘的距离不小于10㎜

4）直浇道至铸件间的距离一般取10-25㎜，内浇道长度一般取8-12㎜，直浇道高度应比铸件顶部高出40-60㎜

5）为了开型方便，一般在金属型的分型面上设计撬开金属型的槽子。

（4）砂芯头与金属芯座配合间隙

D或

0.15 0.25 0.5 1.0

0.15 0.25 0.5 1.0

0.25 0.5 1.0 1.0

- 1.0 1.0 1.5

- 1.5 1.5 2.0

3.1.2金属型的排气系统

由于金属型本身不透气，因此型腔的排气问题必须足够重视，否则会造成气孔、冷隔和欠铸等缺陷。

（1）排气孔：一般在型腔最后充满处开直径为1-5㎜的圆形排气孔。

（2）排气槽：排气槽又称通气槽、通气沟等。对于气槽的深度h，对于铸铁和青铜一般为0.25㎜，对于铝合金一般为0.5㎜，宽度一般为10-15㎜

（3）排气塞：排气塞又称通气塞，一般用45钢或铜棒制成。

3.1.3金属型操纵机构设计

（1）锁紧机构

锁紧机构的作用就是使两半型夹紧，使分型面的间隙最小，防止金属液从分型面流出，并在一定程度上防止金属型的翘曲变形。

（2）抽芯机构

1）撬杆抽芯机构

2）螺杆抽芯机构

3）偏心抽芯机构

4）偏心轮抽芯机构

5）齿轮齿条抽芯机构

6）蜗轮蜗杆抽芯机构

（3）铸件顶出机构

3.2金属型的尺寸精度及表面粗糙度

3.2.1金属型的尺寸精度

（1）型腔尺寸公差，金属型型腔的尺寸公差见下表

型腔基本尺寸铸件尺寸精度等级

CT7 CT8 CT9 CT10

型腔尺寸公差

<10 ±0.09 ±0.13 ±0.15 ±0.18

>10-16 ±0.10 ±0.14 ±0.16 ±0.20

>16-25 ±0.11 ±0.15 ±0.18 ±0.22

>25-40 ±0.12 ±0.16 ±0.20 ±0.25

>40-63 ±0.13 ±0.18 ±0.22 ±0.28

>63-100 ±0.14 ±0.20 ±0.25 ±0.30

>100-160 ±0.15 ±0.22 ±0.28 ±0.32

>160-250 ±0.17 ±0.25 ±0.30 ±0.35

>250-400 ±0.20 ±0.28 ±0.32 ±0.38

>400-630 ±0.22 ±0.32 ±0.35 ±0.40

>630-1000 ±0.25 ±0.35 ±0.40 ±0.45

型腔转接圆弧半径公差：

圆弧半径基本尺

<6 >6-16 >16-40 >40-63 >63-100

寸

铸件公差CT8-CT10

圆弧半径偏差±0.20 ±0.22 ±0.25 ±0.28 ±0.32

角度尺寸公差

短

邻

边

<10 >10-18 >18-30 >30-50 >50-80 >80-120 >120-260 >260-360 >360

长

度

角

度

45’30’25’20’10’6’5’4’3’

偏

差

金属型装配后，其左右半型、半型与底座之间的平行度、垂直度每100㎜不大于0.05㎜，分型面之间的间隙不大于0.1㎜，局部间隙不大于0.2㎜，安装螺孔、孔距公差±0.1㎜。（2）活动部件与金属型之间的间隙：金属型总是在受热状态下工作的，受热后的金属芯、顶杆、活块等活动部件与金属型本体之间的配合就比常温时为紧，为了保证铸件的尺寸精度及正常生产，活动部件与金属型之间应保持一定的间隙，见下表：

公称尺寸配合间隙

<50 0.2-0.3

>50-100 0.3-0.4

>100-250 0.4-0.5

>250 0.5-0.8

3.2.2金属型的表面粗糙度

金属型各部分的表面粗糙度见下表：

加工部位表面粗糙度

相应于铸件的有加工余

型腔

6.3-3.2

量的部分

一般要求 3.2-1.6

个别部分特殊要求0.8

分型面、安装面、定位销孔 6.3-1.6

浇注系统 6.3-3.2

型芯及有加工余量部分 6.3-3.2

相互滑动或接触部分 3.2-1.6

通气槽 6.3

冒口部分12.5-6.3

非加工面的减轻部分12.5

3.3金属型寿命

（1）金属型平均寿命如下：

铸钢铸铁非铁合金

小型铸件500-1000 >5000 数万至数十万次

中型铸件300-500 1000-5000 数万次

大型铸件100-250 200-500 －

特大铸件20-50 50-200 －

注：铸件类型并无明确规定，一般小型铸件指0.5㎏以下的铸铁件和5kg以下的铸钢件。特大铸件指重量在1t以上，壁厚达100㎜以上的铸件。

（2）延长金属型的寿命的措施

1）正确地选择金属型材料

2）正确地设计金属型壁厚

3）正确地设计金属型结构，尽可能地避免尖角及壁厚的急刷变化。

4）设计浇注系统应尽可能使金属液平稳进入型腔，避免金属液强烈冲刷型腔工作面。对钢铁金属铸件，应尽可能将浇注系统设计在砂芯中。

5）金属型毛胚要进行热处理，消除铸造应力。

6）应选择合适的涂料和正确的喷涂工艺以尽可能避免“热冲击”。正确地进行金属型预热和冷却。正确掌握铸件脱型的时间。

7）金属型使用应仔细清理，使用后要妥善保管。

为提高金属型寿命，可进行局部渗硅、渗铬、渗铝、以及进行阳极化、等离子喷涂等保护措施。

4、铸造工艺

4.1金属型的准备

4.1.1金属型的清理

金属型的清理方法主要有手工清理、喷砂和化学清理。

4.1.2金属型的预热

金属型的预热是浇注前必不可少的工序之一。金属型在喷刷涂料前需先预热，预热温度根据涂料成分和涂抹方法确定。温度过低，涂料中水分不易蒸发，涂料容易流淌。温度过高，涂料不易粘附，造成涂料层不均匀，使铸件表面粗糙。常用金属型预热温度见下表：

铸造合金预热温度℃

铸铁80-150

铸钢100-250

铝合金150-200

镁合金150-200

铜合金80-120

金属型喷完涂料后还需要进一步预热，其目的是：

①避免金属液冷却太快，造成铸件产生气孔、冷隔、浇不到、缩孔、裂纹等缺陷。

②防止铸铁件表面产生白口

③保护金属型，避免急冷、急热而引起金属型剧烈收缩和膨胀，延长其使用帮命。

④减轻铸件包紧力，利于脱型

⑤确保操作者的安全

以下表格为各种合金浇注前金属型预热温度

4.1.3涂料

（1）喷刷涂料的目的：喷刷涂料的目的在于保护金属型，避免金属液直接接触金属型型腔，使铸件表面光洁，便于脱型。还可以利用涂料的不同厚度创造顺序凝固条件，减少铸件缺陷。对铸铁件还可以避免产生白口。

（2）对涂料的要求：涂料应具备足够的耐热性、化学稳定性和一定的导热性能。使用时流动性要好，发气量要低，在剧烈温度变化时不发生龟裂和剥落。

（3）涂料的涂抹的原则：

铸造合金铸件特点预热温度℃工作温度℃

灰铸铁－250-350 >200

可锻铸铁－150-250 120-160

铸铜－150-300 >80

铝合金一般件200-300 200-300

薄壁复杂件300-350 300-350

金属芯200-300 200-300

镁合金一般件200-350 200-350

薄壁复杂件300-400 300-400

金属芯300-400 300-400

铜合金锡合金150-250 60-100

铝青铜120-200 60-120

铅青铜80-125 50-75

一般黄铜100-150 <100

铅黄铜350-400 250-300

注：工作温度就是金属型浇注前的温度

A、金属型的型腔、金属型芯及浇冒口部位的型面均应喷刷涂料。型腔、型芯及涂料应保证铸件表面光洁、浇冒口采用保温涂料。

B、铸件壁越厚，涂料层应减薄，反之，铸件壁越薄，涂料层应增厚，以利于冒口的充分的补缩。

C、开型困难及易拉伤铸件的部位，应喷刷润滑性好的石墨涂料。

D、涂抹涂料的顺序是先喷刷浇冒口系统，后喷刷需要涂料层厚的型腔表面，然后喷刷需要涂料薄的型腔表面。

4.2金属型的浇注工艺

4.2.1合金的浇注温度

合金的浇注温度应根据铸件的结构及对铸造工艺进行具体分析后确定，在确定时应考虑下列因素：

1）形状复杂及壁薄的铸件，浇注温度应偏高些，形状简单、壁厚及重大的铸件，浇注温度可适当降低。

2）金属型预热温度低时，应提高合金的浇注温度。为了充满铸件的薄断面，提高合金的浇注温度比提高金属型的温度效果要好些。

3）由于铸件结构特点的要求，浇注速度是不同的，当浇注速度快时，可稍许降低合金的浇注温，需缓慢浇注的铸件，浇注温度可适当提高。

4）采用顶注式系统时，可用较低的浇注温度，采用底注时，可采用较高浇注温度。

5）当金属型中有很大的砂型时，可适当降低合金的浇注温度。

几种合金的浇注温度见下表：

非铁合金

铸造合金铸造特点浇注温度℃

铝硅合金680-740

铝铜合金700-750

注：以上表格仅显示铝合金类。

4.2.2浇注工艺

（1）常规浇注：通常情况下浇注应注意下列事项：

1）浇注一定要平稳，不可中断液流。应尽量使金属液沿浇道壁流入型腔，以利于消除气孔、渣孔等铸造缺陷。

2）浇注时按照先慢、后快、再慢的浇注原则。

3）浇包嘴应尽可能靠近浇口杯，以免金属液流过长造成氧化，防止铸件产生氧化夹杂。例如浇注铝全金，最好不要超过50㎜。

4）同样可以采用砂型铸造时的浇注经验及注意事项。

铸造工艺流程图

《铁－石墨自生金属型特种成型技术》的优越性 我公司重点项目为：《铁－石墨自生金属型特种成型技术》 我公司与上海交通大学材料系联合研发该项技术：《铁-石墨自生金属型特种成型技术》，技术水平处于国内领先地位，该技术及利用该技术生产的产品（FPM件主要用于汽车、机床、压缩机和液压件等）填补了省内空白。该技术是把铁碳合金在金属模中高速冷却，使得微观组织中的石墨形成致密的珊瑚状（具有分支的纤维），均匀分布在基体组织中。这种珊瑚状石墨由于是在合金液凝固过程中通过冷却速度的控制和加入微量元素而得到的，无须外加加入非金属强化材料（纤维或粒子），故被认为是自生复合材料。由于石墨本身具有优良的润滑性能，当该材料用于耐磨件时，一方面，石墨有润滑作用，另一方面，石墨剥落形成的显微凹坑可以在摩擦面上形成储油腔，使得在工件相互运动时可在配合面形成一层均匀的油膜，对材料起到保护作用．因此，铁－石墨自生复合材料作为高强度耐磨材料，具有广泛的用途。 表8 典型金属型铸铁化学成分、组织与性能

注：1.表中化学成分含量百分数皆指质量分数。 2.净化球墨铸铁铁液，控制Ti、Pb、S、Mn、Cu等元素对金属型球铁质量也十分重要。 ①Mg：高冷却速度（铜）型薄壁件低硫铁液加Mg0.01%即可使石墨完全球化。过高残Mg是造成多种金属型球墨铸铁件废、次品的主因。 ②P：增加流动性，又可防热裂，有的加到3.6%[53]。还加Sb0.02%～0.04%53]。磷加于炉料中的效果比加于铁液中明显。 ③Ti对灰铸铁可增加铁液过冷度，促进生成D型石墨。低CE作用明显。为保护机加工刀具Ti＜0.075%。 该技术的主要优越性及先进性体现为：环境与资源是当今世界的两个重大课题。如何保护环境、节约资源是目前各国铸造工作者迫切追求的目标。为了实现这一目标，人们提出了绿色集约化铸造（绿色材料环境材料）的概念。所谓绿色集约化铸造是指铸造整个生产过程中应满足对环境无害、合理使用和节约自然资源、依靠科学技术得到最大的产出和效益等几个要求。所谓绿色材料是指资源和能源消耗小、对生态环境影响小、再生循环利用率高或可降解使用的具有优异实用性能的新型材料。按照这些要求，如前所述“铁－石墨自生金属型特种成型技术”代表了这一趋势。它除了在材料微观组织结构的优点，还摈弃了铁合金铸造中采用的砂型铸造的污染严重，劳动强度大等落后的生产方法。该技术生产的铸铁可保证致密无气孔、缩孔、缩松，工艺出品率高；铸铁尺寸精度高，表面光洁，加工量少且易加工（退火后）；结晶细，性

金属模铸造

金属模铸造 金属型铸造工艺 1、概述 1.1铸造原理 金属铸造俗称硬模铸造，是用金属材料制造铸件，并在重力下将熔融金属浇入铸型获得铸件的工艺方法。由于一副金属型可以浇注几百次至几万次，故金属型铸造又称为永久型铸造。金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁合金等非铁合金铸件，也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。 1.2工艺过程 1.3工艺特点 （1）优点 1）金属型的热导率和热容量大，冷却速度快，铸件组织致密，力学性能比砂型铸件高15%左右。 2）能获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度值的铸件，并且质量稳定性好。 3）因不用和很少用砂芯，改善环境、减少粉尘和有害气体、降低劳动强度。 （2）缺点 1）金属型本身无透气性，必须采用一定的措施导出型腔中的空气和砂芯所产生的气体。2）金属型无退让性，铸件凝固时容易产生裂纹 3）金属型制造周期较长，成本较高。因此只有在大量成批生产时，才能显示出好的经济效果。 1.4金属型铸件的一般要求 金属型铸件最小壁厚(单位：mm) 铸件外廓尺寸 铸钢 件灰铸铁件 （含球墨铸铁） 可锻铁件 铝合金铸 件 镁合金铸 件 铜合金铸 件 <70×70 5 4 2.5-3.5 2-3 —— 3 70×70－ 150×150 —— 5 —— 4 2.5 4-5 >150×150 10 6 —— 5 ——6-8

金属型铸件内孔的最小尺寸(单位：mm) 铸造合金孔的最小直径d 孔深 不通孔通孔 铸钢>12 >15 >20 铸铁>12 >15 >20 锌合金6~8 9~12 12~20 镁合金6~8 9~12 12~20 铝合金8~10 12~15 15~20 铜合金10~12 10~15 15~20 2.铸件工艺设计 2.1基准面的选择 基准面决定铸件各部分相对的尺寸位置。所以选择铸造基面时，必须和铸件机械加工的加工基准面统一，其选择原则为： 1）非全部加工的铸件，应尽量取非加工面作为基面。因为加工面在加工过程中，尺寸会因加工而变动，所以可能将造成相对尺寸位置的变动。而且铸件经过加工后，去掉的加工余面也不便检查。 2）采用非加工面作基面时，应该选尺寸变动最小、最可靠的面作基面。用活块形成的铸件表面最好不选为基面。 3）基面应尽可能平整和光洁，不应当有残余浇冒口、毛刺、飞翅等。 4）全部加工的零件，应取加工余量最小的面作为基面，以保证机械加工时不至因加工余量不够而造成废品。 5）为了检验尺寸方便，最好是选择较大的平面作为基面，尽量避免选取弯曲的面，或是有铸造斜度的面为基面。 2.2铸件在金属型中的位置 原则：①便于安放浇注系统，保证合金液平稳充满铸型 ②便于合金顺序凝固，保证补缩。 ③使型芯（或活块）数量最少、安装方便、稳固、取出容易。 ④力求铸件内部质量均匀一致，盖子类及碗状铸件可水平安放。 ⑤便于铸件取出，不致拉裂和变形。 2.3分型面的选择 原则：①简单铸件的分型面应尽量选在铸件的最大端面上 ②矮的盘形和筒形铸件的分型面应尽量不选在轴心上 ③分型面应尽可能地选在同一个平面上 ④应保证铸件分型方便，尽量用或不用活块 ⑤分型面的位置应尽量使铸件避免做铸造斜度，而且容易取出铸件 ⑥分型面应尽量不选在铸件的基准面上，也不要选在精度要求高的表面上 ⑦应便于安放浇冒口和便于气体从铸型中排出 2.4铸件工艺性设计 2.4.1铸件工艺性设计原则铸件工艺性设计应在尽量满足产品结构要求的前提下，通过调整

金属铸造工艺论文

金属铸造工艺论文 摘要： 铸造是将通过熔炼的金属液体浇注入铸型内，经冷却凝固获得所需形状和性能的零件的制作过程。铸造是常用的制造方法，铸造是一种古老的制造方法，在我国可以追溯到6000年前。随着工业技术的发展，铸大型铸件的质量直接影响着产品的质量，因此，铸造在机械制造业中占有重要的地位。由零件的结构特点，提出多种浇注和分型方案，综合对比分析，选择最为理想的浇注位置及分型面。制定出详细的铸造工艺方案。 关键字： 铸造工艺性；铸造工艺方案；铸造工艺参数；补缩系统；浇注系统 铸造工艺种类： 铸造工艺可分为重力铸造、压力铸造、砂型铸造、压铸、熔模铸造和消失模铸造。铸造方法常用的是砂型铸造，其次是特种铸造方法，如：金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造等。各种特种铸造方法均有其突出的特点和一定的局限性，对铸件结构也各有各自的特殊要求。重力铸造 重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造，泥模铸造等；窄义的重力铸造专指金属型浇铸。

压力铸造 压力铸造是指金属液在其他外力（不含重力）的作用下注入铸型的工艺。广义的压力铸造包括压铸机的压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等；窄义的压力铸造专指压铸机的金属型压力铸造，简称压铸。这几种铸造工艺是目前有色金属铸造中最常用的、也是相对价格最低的。 砂型铸造 砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料，制作铸型的传统铸造工艺。砂型一般采用重力铸造，有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。砂型铸造的适应性很广，小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用。砂型铸造用的模具，以前多用木材制作，通称木模。木模缺点是易变形、易损坏；除单件生产的砂型铸件外，可以使用尺寸精度较高，并且使用寿命较长的铝合金模具或树脂模具。虽然价格有所提高，但仍比金属型铸造用的模具便宜得多，在小批量及大件生产中，价格优势尤为突出。此外，砂型比金属型耐火度更高，因而如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。但是，砂型铸造也有一些不足之处：因为每个砂质铸型只能浇注一次，获得铸件后铸型即损坏，必须重新造型，所以砂型铸造的生产效率较低；又因为砂的整体性质软而多孔，所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低，表面也较粗糙。 压铸 压铸是在压铸机上进行的金属型压力铸造，是目前生产效率最高

金属型铸造

金属型铸造 将金属液浇注到金属铸型中，待其冷却后获得铸件的方法叫金属型铸造。由于金属型能反复使用很多次，又叫永久型铸造。 一、金属型的结构 一般的，金属型用铸铁和铸钢制成。铸件的内腔既可用金属芯、也可用砂芯。金属型的结构有多种，如水平分型、重直分型及复合分型。如图2.2所示。其中垂直分型便于开设内浇口和取出铸件；水平分型多用来生产薄壁轮状铸件；复合分型的上半型是由垂直分型的两半型采用铰链连结而成，下半型为固定不动的水平底板，主要应用于较复杂铸件的铸造。 二、金属型铸造型的工艺特点 金属型的导热速度快和无退让性，使铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹及白口等缺陷。此外，金属型反复经受灼热金属液的冲刷，会降低使用寿命，为此应采用以下辅助工艺措施。 1．预热金属型 浇注前预热金属型，可减缓铸型的冷却能力，有利于金属液的充型及铸铁的石墨化过程。生产铸铁件，金属型预热至250～350℃；生产有色金属件预热至100～250℃。 2．刷涂料 为保护金属型和方便排气，通常在金属型表面喷刷耐火涂料层，以免金属型直接受金属液冲蚀和热作用。因为调整涂料层厚度可以改变铸件各部分的冷却速度，并有利于金属型中的气体排出。浇注不同的合金，应喷刷不同的涂料。如铸造铝合金件，应喷刷由氧化锌粉、滑石粉和水玻璃制成的涂料；对灰铸铁件则应采用由石墨粉、滑石粉、耐火粘土粉及桃胶和水组成的涂料。 3．浇注 金属型的导热性强，因此采用金属铸型时，合金的浇注温度应比采用砂型高出20～30℃。一般的，铝合金为680℃～740℃；铸铁为1300℃～1370℃；锡青铜为1100～1150℃。薄壁件取上限，厚壁件取下限。铸铁件的壁厚不小于15mm，以防白口组织。 4．开型 开型愈晚，铸件在金属型内收缩量愈大，取出采用困难，而且铸件易产生大的内应力和裂纹。通常铸铁件的出型温度700～950℃，开型时间为浇注后10～60秒。 三、金属型铸造的特点和应用范围 与砂型铸造相比，金属型铸造有如下优点：

制造工艺详解——铸造

制造工艺详解——铸造 铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。 一、铸造的定义和分类 铸造的定义：是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。 常见的铸造方法有砂型铸造和精密铸造，详细的分类方法如下表所示。 砂型铸造：砂型铸造——在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。 精密铸造：精密铸造是用精密的造型方法获得精确铸件工艺的总称。它的产品精密、复杂、接近于零件最后形状，可不加工或很少加工就直接使用，是一种近净形成形的先进工艺。 铸造方法分类 二、常用的铸造方法及其优缺点 1. 普通砂型铸造

制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂，硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。 砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分 为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。 砂型铸造用的是最流行和最简单类型的铸件已延用几个世纪.砂型铸造是用来制造大型部件，如灰铸铁，球墨铸铁,不锈钢和其它类型钢材等工序的砂型铸造。其中主要步骤包括绘画，模具，制芯，造型，熔化及浇注，清洁等。 工艺参数的选择 加工余量：所谓加工余量，就是铸件上需要切削加工的表面，应预先留出一定的加工余量，其大小取决于铸造合金的种类、造型方法、铸件大小及加工面在铸型中的位置等诸多因素。 起模斜度：为了使模样便于从铸型中取出，垂直于分型面的立壁上所加的斜度称为起模斜度。 铸造圆角：为了防止铸件在壁的连接和拐角处产生应力和裂纹，防止铸型的尖角损坏和产生砂眼，在设计铸件时，铸件壁的连接和拐角部分应设计成圆角。 型芯头：为了保证型芯在铸型中的定位、固定和排气，模样和型芯都要设计出型芯头。 收缩余量：由于铸件在浇注后的冷却收缩，制作模样时要加上这部分收缩尺

铸造工艺流程介绍

铸造生产的工艺流程 铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序： 1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图； 2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备； 3）造型与制芯； 4）熔化与浇注； 5）落砂清理与铸件检验等主要工序。 成形原理 铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。 图1 铸造成形过程

铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。 型砂的性能及组成 1、型砂的性能 型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。2、型砂的组成 型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、锯末、纸浆等。型砂结构，如图2所示。 图2 型砂结构示意图 工艺特点 铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。 2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。 3）铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。 4）铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低。 5）铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。 铸件的手工造型 手工造型的主要方法 砂型铸造分为手工造型（制芯）和机器造型（制芯）。手工造型是指造型和制芯的主要工作均由手工完成；机器造型是指主要的造型工作，包括填砂、紧实、起模、合箱等由造型机完成。泊头铸造工量具友介绍手工造型的主要方法： 手工造型因其操作灵活、适应性强，工艺装备简单，无需造型设备等特点，被广泛应用于单件小批量生产。但手工造型生产率低，劳动强度较大。手工造型的方法很多，常用的有以下几种： 1．整模造型 对于形状简单，端部为平面且又是最大截面的铸件应采用整模造型。整模造型操作简便，造型时整个模样全部置于一个砂箱内，不会出现错箱缺陷。整模造型适用于形状简单、最大截面在端部的铸件，如齿轮坯、轴承座、罩、壳等（图2）。

铸造工艺,特点及其应用

铸造（casting） 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代制造工业的基础工艺之一。把金属材料做成所需制品的工艺方法很多，如铸造、锻造、挤压、轧制、拉延、冲压、切削、粉末冶金等等。其中，铸造是最基本、最常用的工艺。 铸造种类很多，按造型方法习惯上分为： ①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。 ②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。 铸造可按铸件的材料分为： 黑色金属铸造（包括铸铁、铸钢）和有色金属铸造（包括铝合金、铜合金、锌合金、镁合金等） 铸造有可按铸型的材料分为： 砂型铸造和金属型铸造。 按照金属液的浇注工艺可分为： 1、重力铸造：指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸。广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造，泥模铸造等；窄义的重力铸造专指金属型浇铸。 2、压力铸造是指金属液在其他外力（不含重力）作用下注入铸型的工艺，按照压力的大小，又分为高压铸造（压铸）和低压铸造。

补充知识： 1、精密铸造是相对于传统的铸造工艺而言的一种铸造方法。它能获得相对准确地形状和较高的铸造精度。较普遍的做法是：首先做出所需毛坯（可 留余量非常小或者不留余量）的电极，然后用电极腐蚀模具体，形成空腔。再用浇铸的方法铸蜡，获得原始的蜡模。在蜡模上一层层刷上耐高温的液体砂料。待获得足够的厚度之后晾干，再加温，使内部的蜡模溶化掉，获得与所需毛坯一致的型腔。再在型腔里浇铸铁水，固化之后将外壳剥掉，就能获得精密制造的成品 2、选择铸造方式时应考虑：a．优先采用砂型铸造b．铸造方法应和生产批量相适 3、c．造型方法应适合工厂条件d．要兼顾铸件的精度要求和成 4、金属材料的力学性能主要指：强度、刚度、硬度、塑性、韧性等。

铸造的种类与优缺点简介[整理]

铸造的种类与优缺点简介[整理] 铸造的种类与优缺点简介:铸造是将通过熔炼的金属液体浇注入铸型内，经冷却凝固获得所需形状和性能的零件的制作过程。铸造是常用的制造方法，优点是:制造成本低，工艺灵活性大，可以获得复杂形状和大型的铸件，在机械制造中占有很大的比重，如机床占60,80%，汽车占25%，拖拉机占50,60%。 种类:铸造工艺可分为重力铸造、压力铸造和砂型铸造。铸造方法常用的是砂型铸造，其次是特种铸造方法，如:金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造等。而砂型铸造又可以分为粘土砂型铸造、有机粘结剂砂型铸造、树脂自硬砂型铸造、消失模铸造等等。 重力铸造:重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸。广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造，泥模铸造等;窄义的重力铸造专指金属型浇铸。 压力铸造:压力铸造是指金属液在其他外力(不含重力)的作用下注入铸型的工艺。广义的压力铸造包括压铸机的压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等;窄义的压力铸造专指压铸机的金属型压力铸造，简称压铸。这几种铸造工艺是目前有色金属铸造中最常用的、也是相对价格最低的。 砂型铸造:砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料，制作铸型的传统铸造工艺。砂型一般采用重力铸造，有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。砂型铸造的适应性很广，小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用。砂型铸造用的模具，以前多用木材制作，通称木模。木模缺点是易变形、易损坏;除单件生产的砂型铸件外，可以使用尺寸精度较高，并且使用寿命较长的铝合金模具或树脂模具。虽然价格有所提高，但仍比金属型铸造用的模具便宜得多，在小批量及大件生产中，价格优势尤为突出。此外，砂型比金属型耐火度更高，因而如铜

消失模铸造工艺流程介绍

消失模铸造工艺流程及车间环境状况分析消失模铸造简称EPC，又称气化模铸造或实型铸造。它是采用泡沫塑料模样代替普通模样紧实造型，造好铸型后不取出模样、直接浇入金属液，在高温金属液的作用下，泡沫塑料模样受热气化、燃烧而消失，金属液取代原来泡沫塑料模样占据的空间位置，冷却凝固后即获得所需的铸件。 消失模铸造工艺简图： 消失模铸造生产线的工艺流程分为白区与黑区两大部分。 一、白区工艺流程： 首先根据铸件的材质以及壁厚选择适合它的原始珠粒。将原始珠粒按定量加入间歇式予发机中进行预发泡，使其达到工艺要求的密

度，通过予发机硫化床干燥后发送到熟化仓内进行熟化。熟化后的珠粒运送到成型间，将珠粒注入到成型机上的模具中，通蒸汽将其膨胀融解成型，形成铸件模样，通冷水进行冷却降温，使白模具有一样的强度，这时成型机起模人工取出白模放到白模烘干车上，运输至热风隧道通过式烘干室进行烘干。白模烘干车在烘干室轨道上行走，每推进室内一车，在另一端顶出一车，以此循环。烘干室采用热风强制循环系统，烘干室内的温度及湿度通过PLC自动控制达到工艺要求，大大提高了生产效率，并节约能源。白模烘干后运输到组模间组装、粘结浇冒口。组装好的白模运输至一次涂料间浸刷涂料，不同材质的铸件选择不同的涂料配方，将原材料放入涂料搅拌机中进行搅拌，达到工艺要求时间后测试涂料密度，经测试合格后再放入涂料槽中供工人使用。将浸刷好的白模放到烘干车上运输至黄模一次烘干室进行烘干，烘干后的黄模运输到二次涂料间进行二次浸刷涂料，达到工艺要求的涂层厚度，再运输至黄模二次烘干室进行烘干、修补。经过二次烘干后的黄模用烘干车运输到黑区造型工部进行填箱、造型，烘干车空车返回成型间。至此白区工艺流程全部结束。 二、黑区工艺流程： 1、造型工部： 造型工部由两条造型线和一条回箱线组成，砂箱的循环运行是由砂箱轨道、手动变轨车来完成，每一条生产线由工艺要求的砂箱数量组成。每一条造型线由一台2吨单维振实台，两台4吨变频三维振实台组成。造好型的砂箱依次进入两条浇注冷却线，浇注冷却线由真空对接机组成。浇注冷却线进入一定数量砂箱后真空对接机自动对接、人工浇注。浇注完成后进行保压冷却，保压后真空对接机复位，撤真空，保压结束后进入冷却段进行冷却。在这两条浇注线浇注的同时，造型线造好型的砂箱依次进入令外两条浇注线等待浇注，并重复前两条浇注线的动作，以此循环。 本造型工部采用BSZ-04k变频三维振实台，其结构及工作原理：

金属型铸造生产实例

金属型铸造生产实例 关键词：生产实例 由于金属型铸造的合金很多，铸件的形状、大小、复杂程度以及技术要求差别很大，因此铸造工艺是千变万化的。对于具体问题，必须进行具体分析，并结合实际情况，灵活处理，反复实验总结，才能得出比较合适的工艺方案，现将铸件的生产实例按铸造合金分类介绍如下。 1 铸铁件金属型铸造实例 1.1 球墨铸铁齿轮 齿轮是最常见的机械零件，工作运行中承受较大的负荷，因此不仅机械加工尺寸精度高，对铸件的质量和力学性能要求也十分严格。鉴于金属型铸造的优点（见1.2金属型铸造工艺特点），现将齿轮作为轮形铸件的典型代表，介绍其金属型铸造生产工艺。 1）铸件情况：材质QT500-7，零件净重10.4kg，见图JSXT-114；铸件毛重13kg，见图JSXT-115。 2）金属型形式：由于生产批量大，为提高效率，采用金属型铸造机生产。考虑到具体齿轮毛坯的结构和尺寸（见图JSXT-116），确定采用垂直分型式金属型，定型和动型结构尺寸见图JSXT-117～图JSXT-118。同时由于254/66＞1（见2.2.2 浇注系统的结构形式），故采用底注式。 3）冒口：鉴于球墨铸铁的糊状凝固方式和石墨化膨胀特性，集中设置一个明冒口补缩兼排气和集渣。冒口的尺寸计算见表JSXB-35，尺

寸为下端70×32mm，上端100×48mm，高105mm，见图JSXT-116。4）浇注系统：直浇道和横浇道截面选择见图JSXT-16 和图JSXT-18，考虑到动型开合及顶出铸件方便选为为半圆形。尺寸计算见2.2.4金属型浇注系统计算方法，尺寸为φ36mm（半圆）；内浇道一个（过多内浇口数量不仅增加铸件顶出阻力、清理麻烦，同时也容易产生因浇注不稳定所造成的卷气现象。因此，在满足浇注系统各截面积比例而又确保不增大铸件热节的情况下尽量减少内浇口数量），尺寸为 60×8mm，参见铸造工艺图（图JSXT-116）。 5）涂料：该齿轮铸件由于轴孔和辐板减重孔分别铸出，开型相对比较困难，铸件顶出阻力较大，故采用润滑性好的石墨涂料——即铸铁Ⅰ号（见表JSXB-125） 6）金属型工作温度：见表JSXB-97。由于铸件表面产生皱纹，故适当提高金属型的工作温度——大于240℃。 7）浇注：浇注温度（见表JSXB-129）为1340～1380℃；浇注时间按（JSX-3）式和（JSX-4）式计算为12～15s。 8）开型；铸件的开型时间见6.3.3铸件脱型，考虑到季节的温差，确定夏季浇注后3～5min开型；冬季浇注后2～4min开型 9）铸造工艺卡：作为主要生产技术文件之一，工艺卡内容的填写应根据前述理论数据、表格、计算公式并结合具体铸件的实际情况和生产试制结果、经验来完成。 金属型铸造工艺卡填写说明

1金属型铸造

第一节金属模铸造 一、铸造原理 金属型铸造俗称硬模铸造，是用金属材料制造铸型，并在重力下将熔融金属浇入铸型获得铸件的工艺方法。由于一副金属型可以浇注几百次及至数万次，故金属型铸造又称为永久型铸造。金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁合金等非铁合金铸件，也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。由于金属型铸造具有很多优点，故广泛地应用于发动机、仪表、农机等工业部门。 古代金属型称铁范。近代的压力铸造、低压铸造、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、真空吸铸等，虽然也应用金属型，但由于金属液不是在重力下充型，故各自形成了单独门类的特种铸造方法。 二、工艺过程 金属型铸造工艺流程图如图所示。

三、铸造工艺特点 （一）优点 （1）金属型的热导率和热容量大，冷却速度快，铸件组织致密，力学性能比砂型铸高15%左右。 （2）能获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度值的铸件，并且质量稳定性好，废品率低，工艺出品率高。 （3）因不用或很少用型砂，节省了型砂运输和型砂处理所需的费用和大量劳动力，减少了粉尘和有害气体的污染，改善了劳动环境。 （4）易于实现机械化、自动化、生产效率高，技术容易掌握，便于生产管理。 （二）缺点 (1）金属型本身无透气性，必须采用一定的措施导出型腔中的空气和砂芯所产生的气体。 (2）金属型无退让性，铸件凝固时容易产生裂纹和变形，不适用于热裂倾向大的合金。 （3）金属型制造周长较大，成本较高。因此只有在大量成批生产时，才能显示出好的经济效果。 表8-8-1 表8-8-5 给出了几种材料金属型铸造和砂型铸造件力学性能的比较。

四、铸造工艺应用范围 （1）合金种类：除某些热裂倾向大的合金不宜采用金属型铸造外，所有的常用铸造合金都以用金属型铸造，特别是铝、镁合金应用最广。 (2）铸件形装和大小：金属型铸造一般适用于铸造不太复杂的零件。铸造非铁合金可以铸造复杂的零件，如气冷式发动机的气缸盖、液压泵壳体、各种机匣等，钢铁金属只能铸造简单零件。铝、镁合金铸件重量一般从几十克到几十千克，钢铁金属铸件由几千克到几百千克。

砂型-压铸铸造工艺详解1

铸造（founding） 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。 铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。铸造工艺通常包括：①铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金；③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。 铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。 金属熔炼不仅仅是单纯的熔化，还包括冶炼过程，使浇进铸型的金属，在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。为此，在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试，液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。有时，为了达到更高要求，金属液在出炉后还要经炉外处理，如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。 不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。以应用最广泛的砂型铸造为例，铸型准备包括造型材料准备和造型造芯两大项工作。砂型铸造中用来造型造芯的各种原材料，如铸造砂、型砂粘结剂和其他辅料，以及由它们配制成的型砂、芯砂、涂料等统称为造型材料造型材料准备的任务是按照铸件的要求、金属的性质，选择合适的原砂、粘结剂和辅料，然后按一定的比例把它们混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂设备有碾轮式混砂机、逆流式混砂机和叶片沟槽式混砂机。后者是专为混合化学自硬砂设计的，连续混合，速度快。 造型造芯是根据铸造工艺要求，在确定好造型方法，准备好造型材料的基础上进行的。铸件的精度和全部生产过程的经济效果，主要取决于这道工序。在很多现代化的铸造车间里，造型造芯都实现了机械化或自动化。常用的砂型造型造芯设备有高、中、低压造型机、抛砂机、无箱射压造型机、射芯机、冷和热芯盒机等。 铸件自浇注冷却的铸型中取出后，有浇口、冒口及金属毛刺披缝，砂型铸造的铸件还粘附着砂子，因此必须经过清理工序。进行这种工作的设备有抛丸机、浇口冒口切割机等。砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序，所以在选择造型方法时，应尽量考虑到为落砂清理创造方便条件。有些铸件因特殊要求，还要经铸件后处理，如热处理、整形、防锈处

金属型铸造

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）。 金属到铸造与砂型铸造比较：在技术上与经济上有许多优点。 （1 ）金属型生产的铸件，其机械性能比砂型铸件高。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 ）铸件的精度和表面光洁度比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳定; （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； (2) 金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件洗不足、开裂或铸铁件白日等缺陷; (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。 金属型铸造目前所能生产的铸件，在重量和形状方面还有一定的限制，如对黑色金属只能是形状简单的铸件；铸件的重量不可太大；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。因此，在决定采用金属型铸造时，必须综合考虑下列各因素：铸件形状和重量大小必须合适；要有足够的批量；完成生产任务的期限许可。 金属型铸件形成过程的特点 金属型和砂型，在性能上有显著的区别，如砂型有透气性，而金属型则没有；砂型的导热性差，金属型的导热性很好，砂型有退让性，而金属型没有等。金属型的这些特点决定了它在铸件形成过程中有自己的规律。 型腔内气体状态变化对铸件成型的影响：金属在充填时，型腔内的气体必须迅速排出，但金属又无透气性，只要对工艺稍加疏忽，就会给铸件的质量带来不良影响。 铸件凝固过程中热交换的特点：金属液一旦进入型腔，就把热量传给金属型壁。液体金属通过型壁散失热量，进行凝固并产生收缩，而型壁在获得热量，升高温度的同时产生膨胀，结果在铸件与型壁之间形成了“ 间隙” 。在“ 铸件一间隙一金属型” 系统未到达同一温度之前，可以把铸件视为在“ 间隙” 中冷却，而金属型壁则通过“ 间隙” 被加热。 金属型阻碍收缩对铸件的影响：金属型或金属型芯，在铸件凝固过磋甲无退让性，阻碍铸件收缩，这是它的又一特点。 金属型铸造工艺 1 金属到的预热 未预热的金属型不能进行浇注。这是因为金属型导热性好／液体金属冷却决，流动性剧烈降低，容易使铸件出现冷隔、浇不足夹杂、气孔等缺陷。未预热的金属型在浇注时，铸型，将受到强烈的热击，应力倍增，使其极易破坏。因此，金属型在开始工作前，应该先预热，适宜的预热温度（即工作温度），随合金的种类、铸件结构和大小而定，一般通过试验确定。一般情况下，金属型的预热温度不低于1500C 。 金属型的预热方法有： （1 ）用喷灯或煤气火焰预热；（2 ）采用电阻加热器；（3 ）采用烘箱加热，其优点是温度均匀，但只适用于小件的金属型；（4 ）先将金属型放在炉上烘烤，然后浇注液体金属将金属型烫热。这种方法，只适用于小型铸型，因它要浪费一些金属液，也会降低铸型寿命。 2 金属型的浇注

金属型铸造

金属型铸造工艺 1、概述 1.1铸造原理 金属铸造俗称硬模铸造，是用金属材料制造铸件，并在重力下将熔融金属浇入铸型获得铸件的工艺方法。由于一副金属型可以浇注几百次至几万次，故金属型铸造又称为永久型铸造。金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁合金等非铁合金铸件，也适合于生产

1.3工艺特点 （1）优点 1）金属型的热导率和热容量大，冷却速度快，铸件组织致密，力学性能比砂型铸件高15%左右。 2）能获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度值的铸件，并且质量稳定性好。 3）因不用和很少用砂芯，改善环境、减少粉尘和有害气体、降低劳动强度。 （2）缺点 1）金属型本身无透气性，必须采用一定的措施导出型腔中的空气和砂芯所产生的气体。2）金属型无退让性，铸件凝固时容易产生裂纹 3）金属型制造周期较长，成本较高。因此只有在大量成批生产时，才能显示出好的经济效果。 1.4金属型铸件的一般要求 金属型铸件最小壁厚(单位：mm) (单位：mm) 金属型铸件内孔的最小尺寸

2.铸件工艺设计 2.1基准面的选择 基准面决定铸件各部分相对的尺寸位置。所以选择铸造基面时，必须和铸件机械加工的加工基准面统一，其选择原则为： 1）非全部加工的铸件，应尽量取非加工面作为基面。因为加工面在加工过程中，尺寸会因加工而变动，所以可能将造成相对尺寸位置的变动。而且铸件经过加工后，去掉的加工余面也不便检查。 2）采用非加工面作基面时，应该选尺寸变动最小、最可靠的面作基面。用活块形成的铸件表面最好不选为基面。 3）基面应尽可能平整和光洁，不应当有残余浇冒口、毛刺、飞翅等。 4）全部加工的零件，应取加工余量最小的面作为基面，以保证机械加工时不至因加工余量不够而造成废品。 5）为了检验尺寸方便，最好是选择较大的平面作为基面，尽量避免选取弯曲的面，或是有铸造斜度的面为基面。 2.2铸件在金属型中的位置 原则：①便于安放浇注系统，保证合金液平稳充满铸型 ②便于合金顺序凝固，保证补缩。 ③使型芯（或活块）数量最少、安装方便、稳固、取出容易。 ④力求铸件内部质量均匀一致，盖子类及碗状铸件可水平安放。 ⑤便于铸件取出，不致拉裂和变形。 2.3分型面的选择 原则：①简单铸件的分型面应尽量选在铸件的最大端面上 ②矮的盘形和筒形铸件的分型面应尽量不选在轴心上 ③分型面应尽可能地选在同一个平面上 ④应保证铸件分型方便，尽量用或不用活块 ⑤分型面的位置应尽量使铸件避免做铸造斜度，而且容易取出铸件 ⑥分型面应尽量不选在铸件的基准面上，也不要选在精度要求高的表面上 ⑦应便于安放浇冒口和便于气体从铸型中排出 2.4铸件工艺性设计 2.4.1铸件工艺性设计原则铸件工艺性设计应在尽量满足产品结构要求的前提下，通过调整机械加工余量、增大铸造斜度、增加工艺余量和工艺肋及工艺凸台等方法，使铸件结构更加合理，从而获得优质铸件。铸件工艺性设计原则：

铝合金件金属型铸造工艺及设备

铝合金件金属型铸造工艺及设备 发布时间：2010-03-05 09:34:04 阅读：27次 1．概述 铝合金件金属型铸造方法由于其生产率高、劳动环境清洁、铸件表面光洁和内部组织致密等优点而被广泛应用。尤其是汽车发动机部件，日、美、英、德和意等工业发达国家很多采用金属型重力浇注方法生产汽车发动机铝缸体、铝缸盖和铝活塞。近几年，我国许多厂家也引进先进金属型设备或自制设备生产汽车发动机缸盖、进气管和活塞等铝铸件。金属型铸铝技术也广泛应用于航空、航天、高压电器、电力机械以及仪器仪表等行业。铝合金件金属型铸造与其他一些铸造方法（压铸、低压铸造和砂型铸造等）相比主要具有如下几方面的优势： 1）几何尺寸和金相组织等综合质量好。 2）较低压及高压铸造工艺灵活，可生产较复杂铸件。 3）更有利于大批量生产，实现高度自动化和简化维修；在同等生产规模下，与高、低压铸造相比，铸造设备和金属型等工装的一次性投资更低。 2．铝合金件金属型铸造工艺技术 （1）铝合金件金属型铸造工艺设计金属型铸造工艺设计关键是铸件浇注位置的确定、浇冒系统的设计和模具工作温度的控制和调节。 l）铸件浇注位置。它直接关系到金属型型芯和分型面的数量、金属液导入位置、排气的通畅程度以及金属型结构的复杂程度等，从而决定金属型加工和操作的难易程度以及铸件冷却温度分布，进而影响铸件的生产效率，尺寸精度等内、外质量。因此，铸件浇注位置是铸造工艺设计首先考虑的重要环节。 2）浇冒系统。铸件浇冒系统设计决定铸件内、外质量。浇冒系统应具有撇渣、排气和补缩功能，同时应保证铸件合理的凝固、冷却温度场。正确、合理的浇冒系统除凭经验估算外，附算机数值模拟可直观地预测铸件凝固过程温度场，显示铸件可能产生缩松（孔）的危险部位，从而指导工艺设计，并通过调整浇冒系统结构和尺寸、金属型结构、控制冷却速度或调整涂料层厚度等手段调节温度场、消除铸造缺陷，如采用底注式浇注的汽车发动机铝缸盖的毛坯，尽管采取在上部设置几乎超过铸件重量的大冒口和底部强制通水冷却的工艺措施也难以调整合理的顺序凝固的温度场，难以消除底部内浇口周围过热而造成的缩松缺陷。某厂引进法国Sifa公司铝合金金属型铸造机正是采用这种浇冒系统，生产工艺不稳定。百分之百的缸盖需浸渗，对于缩松严重的缸盖即使浸渗也满足不了耐压要求；而从冒口直接注入铝液，铝液经过陶瓷过滤器净化后进人型腔，保证了铸件合理的冷却梯度，即自下而上的顺序凝固方式，消除了缩松缺陷，缸盖成品率显著提高。英国Foseco公司曾对两种浇注方法做过详细的研究和对比试验工件，并称后者为DYPUR法。该法使型简化、紧凑，节省铝液，铸件成品率高。采用该法即使由于铝液有较高落差造成的少量夹杂缺陷，对铸件的力学性能和气密性

铸铁件金属型铸造技术

铸铁件金属型铸造技术 1．概述——历史与现状 用金属型生产铁基合金铸件始于中国。考古发现我国铸铁件用铁型（古称“范”）生产始于战国（距今2200～2300年），用铜范铸造铁器最早为汉代（距今1800年），到清代（距今200～300年）铁范铸铁技术不断完善，用铁范铸造铁炮。龚振麟著《铸炮铁模图说》是世界发现最早的系统论述金属型铸造铸铁件的专著。美国Eaton公司最早获铁基合金金属型（Ferrous Permanent mold-FPM）工艺专利已是1932年。近几十年全世界FPM不断发展。欧洲FPM铸件占6％～8％，有报道苏联1980年FPM铸件占铸铁件9.7％，欧、美、日等FPM件主要用于汽车、机床、空气压缩机和液压件等；近年中国由日本引进空调压缩机铸件FPM生产线；印度、加拿大、巴西、马来西亚等国也都引进过FPM生产线。1994年日本本田公司开发投产了年产近4000t优质球墨铸件轿车转向节的FPM自动生产线，使FPM技术应用进入一个新阶段。 2．金属型铸铁技术特点及关键 FPM与非铁合金金属型铸造主要区别和难点在于：铸铁是金属-非金属共晶合金，急冷下铸态金相组织更难控制，浇注温度高，金属型设计和生产更难，且金属型寿命更短，生产率又不易满足大量生产需要。无论铸态还是热处理后使用，金属型铸铁件铸态金相组织控制对铸件性能都至关重要。 金属型冷却速度是砂型的数十倍到数百倍，直接影响铸铁形成独特组织。控制高冷却速度下铸态金属型铸铁组织的因素很多，综合解决好以下这些因素除获预期铸态金相组织外，可大大提高生产率和金属型寿命从而降低成本、增加效益并扩大金属型铸铁应用范围，是发展金属型铸铁技术的关键。 （1）铸铁化学成分表1为金属型灰铸铁和球墨铸铁典型化学成分、金相组织和性能。碳当量（CE）：尤其薄壁又高冷却速度下金属型铸铁的CE宜高（4.9％～5.0％），但为防止低温冷脆及有利强化孕育，原铁液中Si应控制在2.2％～2.8％（质量分数，余同）且直取下限，绝不能高于3.5％。也有薄壁球铁件原铁液低C（ 2.7％）低Si（2.0％）的成功实例。 表1典型金属型铸铁化学成分、组织与性能

铸造工艺流程介绍

铸造生产的工艺流程 铸造生产就是一个复杂的多工序组合的工艺过程,它包括以下主要工序: 1)生产工艺准备,根据要生产的零件图、生产批量与交货期限,制定生产工艺方案与工艺文件,绘制铸造工艺图; 2)生产准备,包括准备熔化用材料、造型制芯用材料与模样、芯盒、砂箱等工艺装备; 3)造型与制芯; 4)熔化与浇注; 5)落砂清理与铸件检验等主要工序。 成形原理 铸造生产就是将金属加热熔化,使其具有流动性,然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中,在重力或外力(压力、离心力、电磁力等)的作用下充满型腔,冷却并凝固成铸件(或零件)的一种金属成形方法。 图1 铸造成形过程

铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度与表面粗糙度要求,直接作为零件使用。 型砂的性能及组成 1、型砂的性能 型砂(含芯砂)的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率与溃散性等。 2、型砂的组成 型砂由原砂、粘接剂与附加物组成。铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形与多角形的海砂、河砂或山砂等。铸造用粘接剂有粘土(普通粘土与膨润土)、水玻璃砂、树脂、合脂油与植物油等,分别称为粘土砂,水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂与植物油砂等。为了进一步提高型(芯)砂的某些性能,往往要在型(芯)砂中加入一些附加物,如煤份、锯末、纸浆等。型砂结构,如图2所示。 图2 型砂结构示意图 工艺特点 铸造就是生产零件毛坯的主要方法之一,尤其对于有些脆性金属或合金材料(如各种铸铁件、有色合金铸件等)的零件毛坯,铸造几乎就是唯一的加工方法。与其它加工方法相比,铸造工艺具有以下特点: 1)铸件可以不受金属材料、尺寸大小与重量的限制。铸件材料可以就是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金与各种特殊合金材料;铸件可以小至几克,大到数百吨;铸件壁厚可以从0.5毫米到1米左右;铸件长度可以从几毫米到十几米。 2)铸造可以生产各种形状复杂的毛坯,特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯,如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。 3)铸件的形状与大小可以与零件很接近,既节约金属材料,又省切削加工工时。 4)铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低。 5)铸造工艺灵活,生产率高,既可以手工生产,也可以机械化生产。 铸件的手工造型 手工造型的主要方法 砂型铸造分为手工造型(制芯)与机器造型(制芯)。手工造型就是指造型与制芯的主要工作均由手工完成;机器造型就是指主要的造型工作,包括填砂、紧实、起模、合箱等由造型机完成。泊头铸造工量具友介绍手工造型的主要方法: 手工造型因其操作灵活、适应性强,工艺装备简单,无需造型设备等特点,被广泛应用于单件小批量生产。但手工造型生产率低,劳动强度较大。手工造型的方法很多,常用的有以下几种: 1. 整模造型 对于形状简单,端部为平面且又就是最大截面的铸件应采用整模造型。整模造型操作简便,造型时整个模样全部置于一个砂箱内,不会出现错箱缺陷。整模造型适用于形状简单、最大截面在端部的铸件,如齿轮坯、轴承座、罩、壳等(图2)。