特种铸造-金属型、压力、熔模和离心，简介

特种铸造是指除砂型铸造以外的其他铸造方法，如：金属型铸造、压力铸造、熔模铸造和离心铸造等等。这些铸造方法各有其优越之处，但在应用上也各有其局限性。

压力铸造简称压铸，是在高压作用下将液态金属以较高速度射压进入高精度的型腔内，在保压状态下快速凝固，以获得优质铸件的高精度高效率铸造方法。压力铸造的基本特点是高压（5~150 MPa）和高速（5~100 m/s）。

压力铸造的基本设备是压铸机。压铸机可分为热室压铸机和冷室压铸机两大类，冷室压铸机又可分为立式和卧式等类型，它们的工作原理基本相似。冷室压铸机利用高压油驱动，合型力大，充型速度快，生产效率高，应用比较广泛。

压力铸造时使用的模具称为压铸模，它主要由动模和定模两大部分组成：定模固定在压铸机的定模座板上，由浇道将压铸机压室与型腔连通；动模随压铸机的动模座板移动，完成开合型动作。完整的压铸模包括型体部分、导向装置、抽芯机构、顶出机构、浇注系统、排气和冷却系统等部分。图2-13是压铸模的总体结构示意图。

图2-13　压铸模总体结构示意图

1—铸件；2—导柱；3—冷却水管；4—定模；5—动模；6—顶杆板；7—顶杆；8—型腔；9—排气槽；10—浇注系统

（1）模体部分　模体部分包括定模和动模，模体闭合后构成型腔（有时还要和型芯共同构成型腔）。

（2）导向装置　导向装置包括导柱和导套，其作用是使动模按预定方向移动，保证动模和定模在安装及合型时的正确位置。

（3）抽芯机构　模具上用于抽出活动型芯的机构称为抽芯机构。凡是阻碍铸件从压铸模内取出的成型部分，都必须做成活动的型芯或型块，在开模前或开模后自铸件中取出。

（4）顶出机构　顶出机构的作用是在开模过程中将铸件顶出铸型，以便取出铸件。

卧式冷室压铸机的压铸过程如图2-14所示：合模后，将液态金属3浇入压室2；压射冲头1向前快速推进，迅速将液态金属3经浇道7压入型腔6；保压冷却凝固。开模时，借助压射冲头1前伸的动作（因为此时液压系统尚未卸压）使余料8离开压室2，然后连同铸件一道被取出，完成压铸循环。

图2-14　卧式冷室压铸机工作示意图(www.xing528.com)

（a）合模；（b）压铸；（c）开模

1—压射冲头；2—压室；3—液态金属；4—定模；5—动模；6—型腔；7—浇道；8—余料

压铸是目前铸造生产中最先进的工艺之一，它的主要特点是生产率高，平均每小时可压铸50~500次，可进行半自动化或自动化的连续生产；产品质量好，尺寸精度高于金属型铸造，所得铸件强度比砂型铸造高20%~40%。但压铸设备的投资大，压铸模制造复杂、周期长、费用高，只适宜于大批量生产，常用于压铸复杂重要的铝、镁、锌合金零件。目前压力铸造发展的主要趋向是：压铸机的系列化与自动化，并向大型化发展；提高压铸模具寿命，降低成本；采用新工艺（如真空压铸、加氧压铸等）来提高压铸件的质量，等等。

离心铸造是将液态金属浇入高速旋转（250~1 500 r/min）的铸型中，使其在离心力作用下填充铸型和凝固而获得所需铸件的方法。离心铸造在离心铸造机上进行，铸型采用金属型或砂型，它既可绕垂直轴旋转，也可绕水平轴旋转，如图2-15所示。离心铸造时，液态金属在离心力作用下结晶凝固，可获得无缩孔、气孔、夹杂的铸件，且组织致密，力学性能好。此外，离心铸造不需要浇注系统，减少了金属的消耗量。但离心铸造所得到的筒形铸件内孔尺寸不准确，内孔表面上有较多的气孔、夹杂，因此需要适当加大内孔的加工余量。离心铸造目前主要用于生产空心回转体零件，如：铸铁管、汽缸套、铜套、双金属滑动轴承等。

图2-15　离心铸造示意图

（a）立式离心铸造；（b）卧式离心铸造

熔模铸造又称失蜡铸造，属于精密铸造的一种。熔模铸造时，一般先制造蜡模；再将蜡模修整，然后焊在蜡制的浇注系统上，得到蜡模组；把蜡模组浸入用水玻璃和石英粉配制的涂料中，取出硬化结壳；多次重复操作，结壳逐层加厚硬化，获得型壳；在沸水中煮化蜡模，使蜡液流出型壳，便可得到无分型面的铸型型腔。为了排除型壳中的残余挥发物，提高型壳的强度，还需将型壳放在850℃~950℃的炉内焙烧；再将焙烧好的型壳置于铁砂箱中，周围填充干砂制成砂箱，然后进行浇注即可。

熔模铸造可以生产形状十分复杂的小型铸件，所得铸件的尺寸精度高，表面光洁平整，一次浇注可以获得多件产品；但熔模铸造的工艺过程复杂，生产周期很长，成本较高，且不能生产大型铸件。因此，熔模铸造主要用于制造熔点高、形状复杂、难切削加工的小型碳钢铸件和小型合金钢铸件，如气轮机叶片、刀具等。

把液态金属浇入金属制成的铸型内以获得铸件的方法，称为金属型铸造。金属型常用铸铁或钢制成。根据分型面的特点不同，金属型可有不同形式，目前广泛使用的是垂直分型式。

金属型浇注前，应在型腔表面涂刷一层脱模涂料，以保护铸型型腔，并可提高铸件的表面质量。金属型应预热并保持—定的工作温度，因为铸型温度太低将使液态金属冷却过快，容易产生浇不足、冷隔、裂纹等缺陷；铸型温度也不可太高，否则会使晶粒粗大，影响铸件的力学性能。

金属型可以多次浇注重复使用，节约了大量型砂和造型工时，提高了劳动生产率；所得铸件的尺寸准确，表面质量好，铸件的力学性能高。但金属型的制造成本较高，而且如果铸铁件冷却速度过快很容易产生白口现象，因此金属型主要用于形状简单的非铁金属及其合金铸件的批量生产。