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铸造
刮板造型
九、刮板造型
全部用手或手动工具完成的造型工序称为手工造型。手工造型的特点是操作灵活，适应性强，模型制作成本低，生产准备时间短。但造型效率低，劳动强度大，劳动环境差，主要用于单件小批量生产。造型时如何将木模顺利地从砂型中取出，而又不损坏型腔的形状是很关键的操作过程。因此，围绕如何起模就形成了各种不同的造型方法。
九、刮板造型
不用模样而用与铸件横截面形状相同的刮板代替实体模样的造型和制芯方法称为刮板造型，如图1所示。刮板造型的特点是可以显著降低模型制造成本，缩短生产准备时间，但是生产率低，要求工人操作技术水平较高，铸件精度低，适用于具有等横截面的大、中型回转体铸件的单件小批生产，如带轮、飞轮、齿轮及弯管等。
制芯
十、制芯
制造型芯的过程称为制芯。型芯的主要作用是获得铸件的内腔，但有时也可作为铸件难以起模部分的局部铸型。型芯可以采用手工制芯，也可以采用机器制芯。手工制芯时主要采用芯盒制芯；单件、小批生产大、中型回转体型芯时，可采用刮板制芯。用芯盒制芯是最常用的方法，它可以造出形状较复杂的型芯，如图1所示。
十、制芯
浇注时，由于型芯受金属液的冲击、包围和烘烤，所以与砂型相比，型芯必须具有较高的强度、耐火性、透气性、退让性和溃散性。通过合理地配制芯砂和正确的制芯工艺，可以保证型芯的性能要求。
十、制芯
形状简单的型芯，可以用通气针扎出通气孔；形状复杂的型芯，可在型芯内放置蜡线，待烘干时蜡线被烧掉后，便在型芯内形成了通气孔，如图2所示。
1.在型芯上开设通气孔
十、制芯
芯骨是放入型芯中用以加强或支持型芯并有一定形状的金属构架。小型型芯的芯骨一般用铁丝制成，大、中型型芯的芯骨一般用铸铁铸成，如图3所示。
2.在型芯里放置芯骨
十、制芯
为了降低铸件内腔的表面粗糙度值，防止液态金属与砂型表面相互作用产生粘砂等缺陷，需要在型芯与金属液接触的部位刷涂料。铸铁件型芯多用石墨涂料，铸钢件型芯多用石英粉涂料。
为了提高型芯的强度和透气性，型芯需在专用的烘干炉内进行烘干。黏土砂芯烘干温度为250~350℃，并保温3~6h，然后缓慢冷却。油砂芯烘干温度一般是200~220℃。
3.刷涂料及烘干
浇注系统
十一、浇注系统
为了顺利填充型腔和冒口，在铸型中开设了一系列通道，称为浇注系统。通常浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成，如图1所示。浇注系统的主要作用包括：
十一、浇注系统
①保证液态金属均匀、平稳地流入并充满型腔，避免冲坏型腔。
②防止熔渣、砂粒或其他杂质进入型腔。
③调节铸件凝固顺序或补给铸件冷凝收缩时所需的液态金属。
如果浇注系统设计不合理，铸件容易产生冲砂、砂眼、夹渣、浇不到、气孔和缩孔等缺陷。
按内浇道在铸件上的位置不同，浇注系统可设计成顶注式、中注式、底注式和阶梯式管，如图2所示。
熔炼
十二、熔炼
金属熔炼质量对能否获得优质的铸件有重要影响。如果金属液的化学成分不合格，会降低铸件的力学性能和物理性能。常用的金属熔炼设备有冲天炉（适于熔炼铸铁）、电炉（适于熔炼铸钢）及坩埚炉（适于熔炼非铁金属）。
特种铸造简介
十三、特种铸造简介
随着铸造技术的发展，特种铸造在铸造生产中占有越来越重要的地位。下面主要介绍金属型铸造、压力铸造、离心铸造和熔模铸造的工艺特点和应用范围。
十三、特种铸造简介
金属型铸造是指在重力作用下将熔融金属浇入金属铸型获得铸件的方法。图1所示为垂直分型式金属型。与砂型铸造相比，金属型铸造的特点是一个金属型可浇注几百次甚至几万次，节省了造型材料和造型工时，提高了生产率，改善了劳动条件，所获得的铸件尺寸精度高。另外，由于金属型导热快，铸件晶粒细，因此其力学性能也较高。但所用金属型制造周期较长，费用较高，不适合单件或小批量生产。同时，由于铸型冷却快，所以铸件形状不宜复杂，壁厚不宜太薄，否则容易产生浇不到、冷隔等缺陷。
1.金属型铸造
十三、特种铸造简介
目前，金属型铸造主要用于非铁金属铸件的大批量生产，如铝材内燃机活塞、气缸体、气缸盖、轴瓦及衬套等零件常用此法来铸造成形。
1.金属型铸造
十三、特种铸造简介
压力铸造是将熔融金属在高压下高速填充金属型腔，并在压力下使其凝固的铸造方法。压力铸造在压铸机上进行，图2所示为卧式冷压室压铸机工作原理图。
2.压力铸造
十三、特种铸造简介
压力铸造的特点是，在高压下高速注入金属熔液，可得到形状复杂的薄壁件，生产率高；由于保留了金属型的一些特点，金属又是在压力下结晶的，所以铸件晶粒细、组织致密、强度较高，但是压力铸造的铸件易产生气孔与缩松，而且设备投资较大，压型制造费用贵。因此，压力铸造适用于大批量生产薄壁、形状复杂的非铁金属小铸件。
2.压力铸造
十三、特种铸造简介
离心铸造是将液态金属浇入绕垂直轴或水平轴高速旋转的铸型中，在离心力作用下凝固成铸件的铸造方法，如图3所示。离心铸造的铸型可以是金属型，也可以是砂型。
3.离心铸造
十三、特种铸造简介
离心铸造的特点是，在离心力作用下，金属液中的气体、熔渣都集中于铸件的内表面，并使金属呈定向结晶，因而铸件组织致密，力学性能较好，但其内表面质量较差，因此应增加铸件内孔的加工余量；离心铸造可以省去型芯，可以不设浇注系统，因此减少了金属液的消耗量。离心铸造主要用于生产空心旋转体铸件，如各种管子、缸套、轴套及圆环等，也适用于生产双金属铸件（如双金属滑动轴承件）。
3.离心铸造
十三、特种铸造简介
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，熔出模样后经高温焙烧即可浇注的铸造方法称为熔模铸造。熔模铸造工艺过程示意图如图4所示。
4.熔模铸造
十三、特种铸造简介
熔模铸造的特点是，铸型是一个整体，无分型面，以熔化模样作为起模方式，可以制造出各种形状复杂的小型铸件（如汽轮机叶片、刀具等）；铸件尺寸精确、表面光洁，可以达到少切削加工或无切削加工。但熔模铸造工艺复杂，生产周期长，铸件制造成本高。另外，由于铸型强度不高，故不能制造尺寸较大的铸件。熔模铸造常用于生产中、小型形状复杂的精密铸件及熔点高、难以压力加工或切削加工的金属零件。
4.熔模铸造
十三、特种铸造简介
中国古代的铜钱币（图5）为什么是外圆内方呢？
有人分析是为了便于穿绳携带，有人说是为了减轻质量，节约金属。其实中国古代铜钱币外圆内方有两个原因：一是受中国古代传统思想影响，即天圆地方；二是由铜钱币的制作工艺决定的。铜钱币铸件的边缘总是有许多毛刺，要去掉毛刺需要一个一个地将铜钱币铸件锉光滑，这样很麻烦，效率又低，因此在铜钱币铸件的中间留方孔，便于将铜钱币铸件串在方形铁棍（或木筷）上进行锉削加工，这样做可大大提高加工效率和加工质量。
想一想
铸造新技术和新工艺简介
十四、铸造新技术和新工艺简介
随着机械制造水平的不断提高，对铸造技术也提出了更高的要求。目前，铸造技术和工艺正朝着优质、高效、节能、低耗、自动化和环保的方向发展，而且一些新的科技成果正逐步与传统工艺相结合创造出新的铸造技术和工艺来不断满足机械制造方面的新的特殊需要。下面介绍部分成熟的铸造新技术和新工艺。
十四、铸造新技术和新工艺简介
真空密封铸造简称真空铸造，又称V法铸造、减压铸造、负压铸造。该方法是利用真空使密封在砂箱和上、下塑料薄膜之间的无水、无黏结剂的干石英砂紧实并成形，在保持真空的状态下，下芯、合型、浇注和使铸件凝固，然后在失去真空的状态下使型砂自行溃散，取出铸件。
真空密封铸造的最大优点是铸件质量高，比机器造型设备简单，初期投资以及运行和维修费用低，模板和砂箱使用寿命长，金属利用率高，可铸出3mm厚的薄壁件。真空密封铸造的主要缺点是造型操作比较复杂，生产小铸件的生产率不易提高。该方法适合于生产面积大、壁薄、形状不太复杂、表面轮廓比较清晰的铸件。
1.真空密封铸造
十四、铸造新技术和新工艺简介
悬浮铸造是指在浇注金属液时，将一定量的金属粉末添加到金属液中，使其与金属液混合在一起流入铸型的一种铸造方法。所添加的金属粉末称为悬浮剂，常用的有铁粉、铸铁丸、铁合金粉及钢丸等。
悬浮铸造可明显提高铸钢、铸铁的力学性能，减少金属的体积收缩、缩孔和缩松，提高铸件的抗热裂性能，减少铸锭和厚壁铸件化学成分的不均匀性，提高铸件和铸锭的凝固速度。不足之处是对悬浮剂及浇注温度的控制要求较高。
2.悬浮铸造
十四、铸造新技术和新工艺简介
半固态铸造是指将既非全液态，又非全固态的固态-液态金属混合浆料，经压铸机压铸形成铸件的铸造方法。半固态铸造能够大大减少高温对压铸机的热冲击，提高压铸机的使用寿命，可明显提高铸件的质量，降低能量消耗，便于进行自动化生产。
3.半固态铸造
4.低压铸造
铸型安放在密封坩埚上方，坩埚中通入压缩空气，在熔池表面形成低压力（一般为60~150kPa），使金属液通过升液导管填充铸型和控制凝固的铸造方法称为低压铸造。低压铸造的工作原理如图1所示。
十四、铸造新技术和新工艺简介
4.低压铸造
十四、铸造新技术和新工艺简介
4.低压铸造
低压铸造是在盛有液态金属的密封坩埚中，金属液在气体压力的作用下沿升液导管上升，经浇口进入铸型型腔，在保持压力或增大压力的状态下使铸件完全凝固。去除压力后，升液导管中的金属液在重力作用下流回坩埚。最后开启铸型，取出铸件。
低压铸造是介于重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法。该方法铸造设备投资少，便于操作，容易实现机械化和自动化，适合于金属型、砂型、熔模型等多种铸型，浇注时能够避免充型时金属液的冲刷和飞溅，铸件质量较好。目前，该方法主要用于生产非铁金属（如铝合金、镁合金）制造的气缸体、缸盖、曲轴箱及内燃机活塞等铸件。
十四、铸造新技术和新工艺简介
5.铸造过程的计算机数值模拟技术
随着计算机技术的广泛应用，将计算机应用于铸造生产已取得了越来越好的效果。利用计算机求解物理过程的数值解称为计算机数值模拟。利用计算机求解铸造过程的数值解称为铸造过程计算机数值模拟。利用数值模拟技术可以对极为复杂的铸造过程进行定量描述和仿真，模拟出铸件充型、凝固及冷却中的各种物理过程，并依此对铸件的设计结构和质量进行综合评价，简化设计过程，提高设计速度，优化设计方案。
造型材料有哪些？常用的手工造型工具有哪些？观察生活和学习环境，有哪些器件是采用铸造工艺生产的？
实践与思考
谢谢观看！

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