1-3 特种铸造及铸造新技术（课件）《机械制造工艺基础》上好课（劳动版·第八版）

《机械制造工艺基础》（劳动版)第八版 上好课—中职专业课 第一章 铸造 1-3 特种铸造及铸造新技术 教学目标 知识目标 1. 能说出特种铸造的常见方法名称 2. 能描述熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、低压铸造的基本原理 3. 能说出陶瓷型铸造、实型铸造的工艺特点 能力目标 1. 能根据教材图示，正确说出熔模铸造各工艺环节名称 2. 能区分绕立轴与绕水平轴离心铸造的适用铸件类型 情感目标 1. 培养规范操作、严谨细致的职业意识 2. 养成认真背诵、主动参与、积极思考的学习习惯 教学引入 这些形状复杂、表面光洁的金属零件，用我们之前学的砂型铸造能制造出来吗？ 这些零件是用什么方法制造出来的呢？ 知识讲授：特种铸造 发展背景：为解决砂型铸造精度低、效率低等问题而发展。 特种铸造定义：有别于砂型铸造方法的其他铸造工艺。 常用方法：熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、低压铸造等。 应用领域：航空航天、汽车制造、精密机械等。 知识讲授：1.熔模铸造 【定义】利用易熔材料制成模样，涂覆耐火涂料制成型壳，熔化排出模样后浇注。 【别称】失蜡铸造、精密铸造。 【特点】无分型面，精度高，表面光洁。 【典型应用】哑铃、精密零件等。 知识讲授：熔模铸造 知识讲授：熔模铸造工艺过程（一） 1. 压型 将熔模料用压蜡机压入压型腔。 -熔模料成分：50%石蜡加50%硬脂酸（低熔点蜡基模料）。 2. 制作单个蜡模 凝固后取出，得到蜡模。 知识讲授：熔模铸造工艺过程（二） 03 / 制作蜡模组 在铸造小型工件时，将多个蜡模粘在蜡质浇注系统上组成蜡模组。 04 / 制作蜡模壳型 制作型壳——将蜡模组浸入涂料，取出后撒硅砂，再放入硬化剂中硬化。 -涂料成分：石英粉加水玻璃粘结剂。 -硬化剂：氯化铵溶液。 -反复进行挂涂料、撒砂、硬化4-10次，形成坚硬型壳。 知识讲授：熔模铸造工艺过程（三） 5. 型壳脱蜡 -将带有蜡模组的型壳放入80-90℃热水或蒸汽中。 -蜡模熔化并从浇注系统流出，得到无分型面的型壳。 -再经过烘干、焙烧，去除水分及残蜡，提高型壳强度。 -关键数据：脱蜡温度80~90℃。 6. 填砂捣实 -将型壳放入砂箱，四周填入干砂填实。 知识讲授：熔模铸造工艺过程（四） 7. 浇注 浇注——装炉熔炼。（800~1000℃），将型壳从炉中取出后趁热（600~700℃）进行浇注。 8. 得到铸件 冷却凝固后清除型壳，得到一组带有浇注系统的铸件。 再经清理、检验，得到合格铸件。 知识讲授：2. 金属型铸造 定义：将液体金属浇入金属铸型，在重力作用下充填铸型获得铸件。 别称：硬模铸造。 结构组成：定型和动型两个半型，分型面位于垂直位置 知识讲授：金属型铸造的特点和应用 金属型铸造的工作原理： 铸型材料： 材料要求： 浇注时合紧两半型，凝固后分离取出铸件 铸铁、非合金钢、低合金钢 高的耐热性、导热性、强度、韧性、耐磨性、良好的切削加工性能 工艺特点： 导热性好，冷却速度快，浇注温度比砂型铸造高 知识讲授：金属型铸造的注意事项 铸型预热 防止冷隔、浇不足。 喷刷涂料 保护铸型、方便脱模。 及时开型 知识讲授：3. 压力铸造 工艺定义与核心设备 定义：利用高压将金属液压入金属型型腔。 别称：压铸。 核心设备：压铸机。 知识讲授：压力铸造的特点和应用 优点 • 精度最高 • 效率最高 • 可铸复杂薄壁件 缺点 • 设备投资大 • 内部易产生气孔 • 材料受限 应用 • 汽车零件、家电外壳、手机外壳 知识讲授：4. 离心铸造 定义：在离心力作用下凝固成型。 分类： • 立式离心铸造 • 卧式离心铸造 知识讲授：4. 离心铸造 离心铸造——工作原理 （1）绕立轴旋转的离心铸造（图1-21a）：铸件内表面呈抛物线面，铸件壁厚上下不均匀，随铸件高度增大而愈加严重 （2）绕立轴旋转的适用范围：高度较小的环类、盘类铸件 （3）绕水平轴旋转的离心铸造（图1-21b）：铸件壁厚均匀 （4）绕水平轴旋转的适用范围：管、筒、套（包括双金属衬套）及辊轴等铸件 知识讲授：离心铸造 知识讲授：离心铸造的特点和应用 优点 组织致密 离心力驱离杂质，铸件内部紧实，力学性能与耐压性显著提升。 无需型芯 生产中空铸件无需型芯，简化模具结构，缩短生产准备周期。 金属利用率高 省去浇注系统与冒口，减少金属液损耗，大幅提高材料利用率。 缺点与应用 内表面质量差、设备投资大；主要应用于铸铁管、缸套、轴套等，广泛用于市政、冶金等领域。 案例分析 案例背景： 大批量生产汽车发动机铝合金气缸盖，要求精度高、效率高。 思考问题： 应选择哪种铸造方法？为什么？ 案例分析 - 答案解析 最佳选择 压力铸造（压铸） 最佳选择原因 • 生产效率高，适合大批量制造 • 成型精度高，减少后续加工 • 与铝合金材料适配性极佳 排除其他工艺 • 熔模铸造：工艺复杂，成本极高 • 金属型铸造：精度与效率稍逊 • 离心铸造：仅适用于回转体，不适用 知识讲授：二、铸造新技术和新工艺 随着材料科学与数字化技术融合，高效精密的铸造新技术正推动行业革新，突破传统工艺限制，拓展应用边界。 陶瓷型铸造 用陶瓷浆料制铸型，精度高，工艺简单。 实型铸造 泡沫塑料模在浇注时汽化消失，无分型面。 知识讲授：陶瓷型铸造 定义： 用陶瓷浆料制铸型的铸造方法。 工艺过程： 固定模样 → 套砂箱 → 灌浆 → 结胶 → 起模 → 喷烧 知识讲授：陶瓷型铸造的特点和应用 主要优点 • 成型精度高，表面质量好 • 工艺流程简单，成本较低 • 铸件尺寸范围宽，不受大小限制 主要缺点 • 不适于大批量流水线生产 • 复杂内腔与薄壁件成型受限 核心应用领域 主要用于各种模具的生产，如塑料模具、压铸模具、玻璃模具等，也适用于重型机械核心零部件的定制化制造。 陶瓷型铸造与熔模铸造的对比 1、由于型壳材料相似，故铸件的精度和表面质量也相当。 2、陶瓷型铸造相对于熔模铸造，工艺简单、投资少、生产周期短，铸件大小基本不受限制。 3、陶瓷型铸造原材料价格高，有灌浆工序，因而不适合制造大批量、形状复杂的铸件，且生产工艺过程难以实现自动化和机械化。 4、通常，陶瓷型铸造适合制造小批量、较大尺寸的精密铸件，多用于各种模具的生产。 知识讲授：2. 实型铸造 别称： 消失模铸造 定义： 泡沫塑料模在浇注时汽化消失，金属液填充其位置。 知识讲授：2. 实型铸造 核心工艺原理 利用泡沫聚苯乙烯塑料制作整体模样，埋入干砂后浇注高温金属液，泡沫模样迅速汽化消失，金属液填充原空间，冷却后获得铸件。 工艺独特 无传统分型面，消除错箱缺陷。 尺寸精准 泡沫无收缩，铸件精度高，减少加工余量。 适应性强 适应复杂结构，适合单件小批量生产。 知识讲授：实型铸造的特点 无需起模 模样在浇注时气化消失，无需取出模型，铸件无分型面，解决传统铸造起模难的问题。 可铸复杂件 能铸出传统砂型难以成型的复杂内腔和曲面结构，多个部件可整体铸造成型，减少装配工序。 工艺简化 省去制模、修型、合箱等关键工序，大幅缩短生产准备周期，降低造型人力成本。 模样成本较高 泡沫塑料模样为一次性消耗品，单件生产成本较高，不适合小批量、简单件的生产场景。 易产生缺陷 泡沫气化会产生大量气体，若排气不畅易形成气孔；同时碳元素残留可能导致铸件表面增碳。 知识讲授：实型铸造的工艺流程 （1）第一步：制作泡沫塑料模样（图1-23a） （2）第二步：制作浇注的铸型（图1-23b） （3）第三步：浇注过程（图1-23c）——浇注时模样迅速燃烧汽化消失 （4）第四步：得到铸件（图1-23d）——冷却凝固后即成铸件 知识讲授：实型铸造的应用 典型应用：发动机缸体、机床床身 传动部分 知识点背诵 一、五种特种铸造方法： 熔模铸造 金属型铸造 压力铸造 离心铸造 低压铸造 二、两种新技术的核心特点： 陶瓷型铸造：精度高、工艺简单、多用于模具生产 实型铸造：使用泡沫聚苯乙烯塑料模样，浇注时燃烧汽化 师生互动 问题 金属型铸造为什么要对铸型进行预热？ 如果不预热会产生哪些缺陷？ 结论 金属铸型导热性好，冷却速度快。 不预热会使金属液流动性降低快。 容易产生冷隔、浇不足、夹杂、气孔等缺陷。 还会使铸型受到强烈热冲击，应力倍增，易损坏。 单项选择题 1.下列铸造方法中，不属于特种铸造的是（ ） A. 熔模铸造 B. 砂型铸造 C. 金属型铸造 D. 压力铸造 正确答案：B 特种铸造是指有别于砂型铸造方法的其他铸造工艺。砂型铸造属于普通铸造，是应用最广泛的传统铸造方法。熔模铸造、金属型铸造、压力铸造均属于特种铸造。 课后练习 单项选择题 2.金属型铸造时，为了防止铸件产生冷隔、浇不足等缺陷，浇注前应对铸型进行（ ） A. 冷却 B. 预热 C. 喷水 D. 烘干 正确答案：B 金属铸型导热性好，液体金属冷却速度快。若未预热直接浇注，金属液流动性降低快，容易产生冷隔、浇不足、夹杂、气孔等缺陷，同时还会使铸型受到强烈热冲击，应力倍增，极易损坏。因此铸造前必须对金属铸型进行预热。 课后练习 单项选择题 3.离心铸造时，绕立轴旋转适用于制造（ ） A. 管件 B. 环类、盘类铸件 C. 套类铸件 D. 辊轴 正确答案：B 绕立轴旋转的离心铸造，铸件内表面呈抛物线面，铸件壁厚上下不均匀，随着铸件高度增大而愈加严重，因此只适用于制造高度较小的环类、盘类铸件。绕水平轴旋转的离心铸造铸件壁厚均匀，适用于制造管、筒、套及辊轴等铸件。 课后练习 1.请简述熔模铸造的完整工艺过程（按顺序写出8个步骤）。 课后练习 （1）压型——将熔模料用压蜡机压入压型腔 （2）制作单个蜡模——凝固后取出，得到蜡模 （3）制作蜡模组——将多个蜡模粘在蜡质浇注系统上组成蜡模组 （4）制作型壳——将蜡模组浸涂料、撒砂、硬化，反复4-10次 （5）型壳脱蜡——将型壳放入80-90℃热水或蒸汽中，使蜡模熔化流出 （6）填砂填实——将型壳放入砂箱，四周填入干砂填实 （7）浇注——装炉熔炼（800-1000℃），将型壳趁热（600-700℃）浇注 （8）得到铸件——冷却凝固后清除型壳，经清理检验得到合格铸件 课堂小结 1. 背诵作业：背诵五种特种铸造方法名称，下节课课前抽查提问 2. 书面作业：按顺序写出熔模铸造的8个工艺环节 3. 预习作业：预习下一节内容 课后作业 感谢观看 $