使熔融金属在高压下高速充型,并在压力下凝固的铸造方法,称为压力铸造(简称压铸)。 压力铸造在压铸机上进行。 压铸机主要由压射装置和合型机构组成。 按压铸型是否预热, 可分为冷室压铸机和热室压铸机;按压射冲头的位置,又可分为立式和卧式。生产上以卧式冷 室压铸机应用较多。图 4.2 所示为卧式冷室压铸机的工作原理图。
使熔融金属浇入绕水平轴、倾斜轴或立轴旋转的铸型,在离心力作用下,凝固成形的铸件 轴线与旋转铸型轴线重合,这种铸造方法称为离心铸造。离心铸造在离心铸造机上进行,铸型 可以用金属型,也可以用砂型。图 4.3 所示为离心铸造的工作原理图。图(a)为绕立轴旋转的 离心铸造,铸件内表面呈抛物面,铸件壁上下厚度不均匀,并随铸件高度增大而越加严重,
通过重力作用进行浇注,将熔融金属浇入金属铸型获得铸件的方法称为金属型铸造。 用金属材料制造成的铸型称为金属型。 金属型常用灰铸铁或铸钢制成。 型芯可用砂芯或金 属芯,砂芯常用于高熔点合金铸件,金属芯常用于有色金属铸件。图 4.1 所示为采用垂直分型 方式的金属型。
图 4.2 卧式冷室压铸机的工作原理图 1—动型;2—定型;3—压射冲头;4—铸件;5—压室
定量勺内的熔融金属注入压室后,压射冲头(俗称活塞、柱塞)向左推进,将熔融金属压入 闭合的压铸型型腔,稍停片刻,使金属液在压力下凝固,然后向右退回压射冲头,分开压铸型,推 杆(图中未画出)顶出压铸件。
用易熔材料(如蜡料)制成模样,在模样上包覆若干层耐火涂料,制成型壳,高温焙烧,然后 进行浇注的铸造方法,称为熔模铸造。熔模铸造又称失蜡铸造,工艺过程如图 4.4 所示。
标准铸件用钢或铜合金制成,用来制造压型。压型是用于压制模样的型,一般用钢、铝合 金等制成。小批量生产可用易熔合金、环氧树脂、石膏等制成。熔模是可以在热水或蒸汽中 熔化的模样,用蜡基材料(常用 50%石蜡和 50%硬脂酸)制成的熔模称为蜡模。将液态或糊状 的易熔模料压入压型制成单形成模组。型壳的制作工艺是:将模组浸入以水玻璃与石英粉配 成的熔模涂料中,取出后撒上石英砂,再在氧化铵溶液中硬化,重复多次直到结成厚 5~10 毫 米具有足够强度的型壳;将型壳浸入 80~95 ℃的热水中,使蜡模熔化浮离型壳;再将型壳焙烧, 除尽残蜡,得到空腔的型壳。在型壳(铸型)外填砂,以增强其强度和稳固性,接着进行浇注。 熔模铸造有如下特点: ①可以制造形状很复杂的铸件,因为形状复杂的整体蜡模可以由若干形状简单的蜡模单 元组合而成。 ②铸件的尺寸精度高(IT12~IT19),表面粗糙度 Ra 值小(12.5~1.6 微米),而且不必设置起 模斜度和分型面。 ③适应性广。因为型壳的耐火性好,所以既可以浇注熔点低的有色合金铸件,也可生产高 熔点的金属铸件,如耐热合金钢铸件。 ④生产的基本工艺复杂,生产周期长,成本比较高,铸件质量不能太大。 熔模铸造大多数都用在铸造各种形状复杂的精密小型零件的毛坯。例如:汽轮机和航空发动 机的叶片、风动工具,以及机床上的小型零件等。
②铸件质量高,强度和硬度都较砂型或金属型铸件高,尺寸精度可达 IT12~IT10,表面粗 糙度 Ra 值可达 3.2~0.8 微米。 ③生产率高,成本低,容易实现自动化生产。 ④压铸机投资大,压铸型制造复杂,生产周期长,费用高。
压力铸造是实现少切削或无切削的有效途径之一。目前,压铸件的材料已由非铁合金扩 大到铸铁、碳素钢和合金钢。
适用于高度较小的环类、盘套类铸件。图(b)为绕水平轴旋转的离心铸造,铸件壁厚均匀, 适于制造管、筒、套(包括双金属衬套)及辊轴等铸件。 在惯性力的作用下,金属结晶从铸型壁(铸件的外层)向铸件内表面顺序进行,呈方向性结 晶,熔渣、气体、夹杂物等集中于铸件内表层,铸件别的部分结晶组织细密,无气孔、缩孔、夹 渣等缺陷,因而铸件力学性能较好。 对于中空铸件,可以留足余量,以便将劣质的内表层用切削 的方法去除,以确保内孔的形状和尺寸精度。 此外,离心铸造不需浇注系统,无浇冒口等处熔融 金属的消耗,铸造中空铸件时还可省去型芯,因此设备投资少,效率高。 离心铸造一般适用于铸造空心回转体,如各种管子、缸套、圆筒形铸件,还能够直接进行双层 金属衬套、轴瓦的铸造。
与砂型铸造比较,金属型铸造有如下特点: ①金属型可以多次使用,浇注次数可达数万次而不损坏,因而可节省造型工时和大量的 造型材料。 ②金属型加工精确,型腔变形小,型壁光洁,因此,铸件形状准确,尺寸精度高(IT12~IT10), 表面粗糙度 Ra 值小(12.5~6.3 微米)。 ③金属型传热迅速,铸件冷却速度快,因而晶粒细力学性能较好。 ④生产率高,无粉尘,劳动条件得到一定的改善。 ⑤金属型的设计、制造、使用及维护要求高,制造成本高,生产准备时间比较久。 金属型铸造主要使用在于非铁合金铸件的大批量生产,其铸件不宜过大,形状不能太复杂, 壁不能太薄。