第五节 特种铸造
特种铸造是指与砂型铸造不同的其他铸造工艺。随着科学技术的发展和生产水平的提高，特种铸造得到了迅猛的发展，应用日益广泛，常用的有：金属型铸造、熔模铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷铸造、实型铸造、磁性铸造、差压铸造、连续铸造及挤压铸造等。
特种铸造一般都能提高铸件的尺寸精度和表面质量，或提高铸件的物理和力学性能；此外还能提高金属的利用率，减少原砂消耗量；有些方法更适宜于高熔点、低流动性、易氧化合金铸件的铸造生产，有的能明显地改善劳动条件，便于实现机械化和自动化生产，提高生产率。
一、金属型铸造
金属型铸造是指将液态金属液浇注到金属铸型以获得铸件的方法。由于金属型可重复使用，所以又称为永久型铸造。
金属型一般用铸铁或铸钢制成（如图2-31所示）， 由于金属型导热快、无透气性和退让性，因此需采取预热铸型、喷刷涂料、开通气道、控制开型时间和温度等工艺措施，以防止铸件产生白口、气孔、裂纹、冷隔等缺陷。
图2-31 垂直分型的金属型
金属型铸造可“一型多铸”，节省了大量造型材料和工时，提高了生产效率，所得铸件组织细密，力学性能好，尺寸精度和表面质量较高，尺寸精度为IT12～IT14，表面粗糙度Ra值为25～12.5μm。但金属型的制造成本高、周期长，铸造工艺要求严格，不适于单件小批生产，不宜铸造形状复杂的大型薄壁件。
金属型铸造主要用于大批量生产形状简单的有色金属铸件，如飞机、汽车、拖拉机、气缸体、油泵壳体以及铜合金轴瓦、轴套等。
二、熔模铸造
熔模铸造是指用易熔材料（蜡料）制成模型，在其上涂若干层耐火材料，形成硬壳，熔化模型后经高温焙烧即可浇注而获得铸件的方法。它是一种精密铸造方法，是少切削和无切削加工的重要方法之一。
熔模铸造又称失蜡铸造，其工艺过程主要包括制造蜡模、制出耐火型壳、造型和浇注（如图2-32所示）。熔模铸造的铸型无分型面，可铸出各种形状复杂的薄壁铸件（最小壁厚可达0.3mm），且尺寸精度和表面质量高，尺寸精度为IT11～IT14，表面粗糙度Ra值为1.6～12.5μm。熔模铸造能适用于各种合金，适应于各种生产类型，并能实现机械化流水线生产。但熔模制造的工艺过程复杂，生产周期长，生产成本高，不宜生产大铸件。
图2-32 熔模铸造工艺流程
（a）母模； （b）压型； （c）熔蜡； （d）压制； （e）单个蜡模； （f）焊蜡模组； （g）结壳、熔出蜡模； （h）填砂、浇注
熔模铸造主要用于生产形状复杂、熔点高、难于切削加工的小型零件，如汽轮机叶片和叶轮、切削刀具和机床的小零件等。
三、压力铸造
压力铸造是指在高压作用下，使液态金属以较高的速度充填金属型腔，并在一定的压力下凝固而获得铸件的方法。高压和高速是压力铸造区别于一般金属型铸造的重要特征。
压力铸造是在专用的压铸机上进行的，压铸模材料一般采用耐热合金钢，其原理如图2-33所示。压力铸造可铸出各种形状复杂的薄壁铸件，也能直接铸出各种小螺纹和齿轮；所得压铸件尺寸精度和表面质量高，尺寸精度为IT11～IT13，表面粗糙度Ra值为1.6～6.3μm，且强度和硬度也高，无需切削加工就可装配使用，并易于实现自动化生产。但压铸机设备投资大，压铸模制造费用昂贵。
图2-33 压力铸造
压力铸造主要用于大批量生产薄壁复杂的有色金属精密铸件，如箱体、电器、仪表、和日用五金的中小零件等。
四、低压铸造
低压铸造是介于一般重力铸造（砂型、金属型）和压力铸造之间的一种铸造方法。其原理如图2-34所示。
低压铸造设备简单，便于操作，易实现机械化和自动化；有较强的适应性，充型平稳，可采用金属型、砂型、熔模壳型等；所得铸件组织致密，，机械性能好。
低压铸造主要用于各种批量生产铝合金、铜合金和镁合金的铸件，如曲轴、叶轮、活塞等，也可用于生产球墨铸铁等高熔点合金的大型铸件。
图2-34 压力铸造
五、离心铸造
离心铸造是指将液态金属注入绕水平、倾斜或立轴高速旋转的铸型中，在离心力的作用下充型、凝固而获得铸件的方法。
离心铸造的铸型可以是金属型或砂型，必须在离心铸造机上进行的。其分为立式和卧式两类（如图2-35所示）。立式离心铸造为保证铸件上下壁厚均匀，主要用于生产铸件高度不大的环、套类零件；卧式离心铸造制得的铸件壁厚均匀，应用较广，主要用于生产长度较大的筒类、管类铸件，如内燃机缸套、铸管和铜管等。
图2-35 压力铸造
离心铸造无须型芯和浇冒口，使铸造工艺大大简化，生产效率高、成本低，所得铸件外表层组织致密，力学性能好，但内表面质量差，尺寸精度可达IT12～IT14，表面粗糙度Ra值为6.3～12.5μm。离心铸造的铸件易产生偏析，不适合易偏析合金（铅青铜）或杂质较大合金的铸造。
离心铸造主要用于生产铸管、汽缸套、铜套等回转体铸件和铸成形铸件，如刀具、齿轮等，还可铸“双金属”铸件，如钢套内镶铜轴承等。
六、其他铸造方法
陶瓷铸造是使用铸型型腔内表面胶结一层陶瓷层来获得铸件的方法。它是在砂型铸造和熔模铸造的基础上发展起来的一种精密铸造方法，主要用于生产各种大、中型精密铸件，如铸造冲模、热拉模、热锻模、金属型、热芯盒、压铸模、模板和玻璃器皿模等，还可浇注碳素钢、合金钢、模具钢、不锈钢、铸铁和有色金属铸件。
实型铸造是用泡沫塑料制造的模型留在砂型内，浇注液态金属时，模型气化消失即可获得铸件的一种失模铸造方法，主要用于生产形状复杂、难以起模或活块和外型芯较多的大、中型铸件。
图2-36 磁性铸造
磁性铸造（图2-36）也是一种实型铸造，用泡沫塑料制造模型，用铁丸代替型砂在磁性机上造型，通电后产生一定方向的电磁场，将铁丸吸固后即可获得铸件的方法，铸件凝固后断电，磁场消失。磁性铸造一般用于生产成形铸件。