材料成形装备及自动化 教学课件 pdf 作者 樊自田 第2章(1)

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1、材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化 精品课程精品课程 第二章第二章 （2.1-2.2） 华中科技大学材料科学与工程学院华中科技大学材料科学与工程学院 School of Material Science and Technology ， HUST 华中科技大学材料科学与工程学院华中科技大学材料科学与工程学院 EAMPEAMP 材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化 精精 品品 课课 程程 （1 1）液态金属成形俗称“铸造”，它是机械工业的基础液态金属成形俗称“铸造”，它是机械工业的基础 （2 2）先进的铸造装备是生产高质量铸件的保障）先进的铸造装备是生产高质量铸件的保障 （3 3）分类

2、：）分类： a.a.可分为“重力作用下的铸造成形”和“非重力作用下的铸造成形”可分为“重力作用下的铸造成形”和“非重力作用下的铸造成形” 。 b.b.也可分为“砂型铸造”（占也可分为“砂型铸造”（占8090%8090%）和“特种铸造”。）和“特种铸造”。 1 1）砂型铸造砂型铸造（根据粘结剂的不同）通常可分为粘土砂型铸造、树脂砂型铸造、水玻璃砂型铸造（根据粘结剂的不同）通常可分为粘土砂型铸造、树脂砂型铸造、水玻璃砂型铸造 、覆膜砂型（壳型）铸造等；、覆膜砂型（壳型）铸造等； 2 2）特种铸造特种铸造通常是指所有的非砂型铸造，包括：压力铸造、离心铸造、低压铸造、金属型铸造通常是指所有的非砂型铸造

3、，包括：压力铸造、离心铸造、低压铸造、金属型铸造 、熔模铸造、挤压铸造等等。、熔模铸造、挤压铸造等等。 3 3）消失模铸造消失模铸造目前通常被归纳为特种铸造，但按其工艺性质和过程特点更应归纳为砂型铸造。目前通常被归纳为特种铸造，但按其工艺性质和过程特点更应归纳为砂型铸造。 第2章 金属液态成形装备及自动化金属液态成形装备及自动化 2.1 概述概述 华中科技大学材料科学与工程学院华中科技大学材料科学与工程学院 EAMPEAMP 材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化 精精 品品 课课 程程 (4) (4) 用框图表示铸造方法的分类：用框图表示铸造方法的分类： 压力铸造 熔模精铸 金属型铸造 反

4、重力铸造 铸造成形 砂型铸造 特种铸造 自硬砂型 粘土砂型 树脂砂、水玻璃砂、CP法 多触头高压、气冲、静压造型 消失模铸造 离心铸造 陶瓷型铸造 石膏型铸造 半固态铸造 第2章 金属液态成形装备及自动化金属液态成形装备及自动化 2.1 概述概述 华中科技大学材料科学与工程学院华中科技大学材料科学与工程学院 EAMPEAMP 材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化 精精 品品 课课 程程 (5) (5) 铸造设备的分类铸造设备的分类 1 1）熔化、浇注装备：）熔化、浇注装备： 冲天炉熔化装备冲天炉熔化装备 、电炉熔化装备、电炉熔化装备 、浇注设备、浇注设备 2 2）砂型铸造装备）砂型铸造装备

5、 ： 砂处理装备砂处理装备 、造型装备、造型装备 、制芯装备、制芯装备 、落砂装备、清理装备、落砂装备、清理装备 3 3）特种铸造装备）特种铸造装备 ： 压铸机压铸机 、熔模铸造装备、熔模铸造装备 、低压铸造机、低压铸造机 、离心铸造机、离心铸造机 等等 第2章 金属液态成形装备及自动化金属液态成形装备及自动化 2.1 概述概述 华中科技大学材料科学与工程学院华中科技大学材料科学与工程学院 EAMPEAMP 材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化 精精 品品 课课 程程 4 4）运输定量装备：）运输定量装备： 铸型输送机、鳞板输送机、振动输送机、气力输送装置、给料设备、定量设备铸型输送机、鳞

6、板输送机、振动输送机、气力输送装置、给料设备、定量设备 5 5）检测与控制装备：）检测与控制装备： 冲天炉熔炼检测与控制设备、炉前快速分析与检验设备、型砂性能试验设备、铸冲天炉熔炼检测与控制设备、炉前快速分析与检验设备、型砂性能试验设备、铸 件无损探伤设备件无损探伤设备 6 6）环保装备：）环保装备： 除尘设备、噪声防治设备、污水净化设备除尘设备、噪声防治设备、污水净化设备 7 7）其它附属装备）其它附属装备 材料准备设备、起重运输设备、远红外烘干炉材料准备设备、起重运输设备、远红外烘干炉 第2章 金属液态成形装备及自动化金属液态成形装备及自动化 2.1 概述概述 华中科技大学材料科学与工程学

7、院华中科技大学材料科学与工程学院 EAMPEAMP 材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化 精精 品品 课课 程程 （6 6）本章的主要内容（分）本章的主要内容（分4 4讲）讲） 介绍液态成形工艺过程中的主要装备及其自动化。具体内容包括：介绍液态成形工艺过程中的主要装备及其自动化。具体内容包括： 1 1）熔化、浇注装备及控制）熔化、浇注装备及控制 2 2）砂处理装备及自动检测系统）砂处理装备及自动检测系统 3 3）造型设备及自动化生产线）造型设备及自动化生产线 4 4）铸件落砂与清理装备及自动化）铸件落砂与清理装备及自动化 5 5）压力铸造装备及自动化）压力铸造装备及自动化 6 6）低压铸造

8、装备及自动化）低压铸造装备及自动化 7 7）消失模精密铸造装备及生产线）消失模精密铸造装备及生产线 8 8）半固态成形装备及生产线）半固态成形装备及生产线 第2章 金属液态成形装备及自动化金属液态成形装备及自动化 2.1 2.1 概述概述 华中科技大学材料科学与工程学院华中科技大学材料科学与工程学院 EAMPEAMP 材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化 精精 品品 课课 程程 2.2 2.2 金属熔化及浇注装备金属熔化及浇注装备 熔化是金属液态成形的首要环节，其任务是熔化是金属液态成形的首要环节，其任务是提供高质量的金属液体。提供高质量的金属液体。 根据合金材料可选择不同的金属熔化方法：

9、根据合金材料可选择不同的金属熔化方法： 1 1）铸铁合金广泛采用冲天炉熔化）铸铁合金广泛采用冲天炉熔化 2 2）铸钢常用电弧炉或感应电炉熔炼）铸钢常用电弧炉或感应电炉熔炼 3 3）铝合金常用电阻炉或油气炉熔化等）铝合金常用电阻炉或油气炉熔化等 金属的熔化装备一般应包括三大部分：熔化炉、辅助装备（如配料加料装备等）、浇注装备。金属的熔化装备一般应包括三大部分：熔化炉、辅助装备（如配料加料装备等）、浇注装备。 本节的内容：铁合金熔化用冲天炉、感应电炉熔炼装备及其自动化、自动浇注装备及其应用。本节的内容：铁合金熔化用冲天炉、感应电炉熔炼装备及其自动化、自动浇注装备及其应用。 第2章 金属液态成形装备

10、及自动化金属液态成形装备及自动化 华中科技大学材料科学与工程学院华中科技大学材料科学与工程学院 EAMPEAMP 材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化 精精 品品 课课 程程 2.2.1 2.2.1 冲天炉熔化冲天炉熔化 （1）冲天炉结构 它由它由炉底、炉体和炉顶 三部分组成。炉底起支三部分组成。炉底起支 撑作用，炉体是冲天炉撑作用，炉体是冲天炉 的主要工作区域，炉顶的主要工作区域，炉顶 排出炉气。排出炉气。 1-除尘器 2-烟囱 3-进风通 4-前炉 5-出渣口 6-出铁口 7-支腿 8-炉底板 9-加料口 炉 顶 部 分 炉 顶 部 分 烟 囱 高 度 炉炉 体体 炉 底 炉 底 有

11、效 高 度 护 缸 热 风 进 口 热 风 进 口 冷风进口冷风进口 1 2 3 4 5 6 8 7 9 第2章 金属液态成形装备及自动化金属液态成形装备及自动化 华中科技大学材料科学与工程学院华中科技大学材料科学与工程学院 EAMPEAMP 材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化 精精 品品 课课 程程 1 1）冲天炉的熔化过程）冲天炉的熔化过程 空气经鼓风机升压后送入风箱；空气经鼓风机升压后送入风箱； 然后由各风口进入炉内，与底焦层中的然后由各风口进入炉内，与底焦层中的 焦炭发生燃烧反应，生成大量的热量和焦炭发生燃烧反应，生成大量的热量和 COCO、COCO2 2等气体高温炉气向上流动，

12、使底等气体高温炉气向上流动，使底 焦面上的第一批金属炉料熔化。焦面上的第一批金属炉料熔化。 熔化后的液滴在下落过程中被进一步加熔化后的液滴在下落过程中被进一步加 热，温度上升（达热，温度上升（达15001500以上）。以上）。 高温液体汇集后由出铁口放出；而炉渣高温液体汇集后由出铁口放出；而炉渣 则由出渣口排出。则由出渣口排出。 冲天炉常用于铸铁的冲天炉常用于铸铁的 熔化。熔化。 第2章 金属液态成形装备及自动化金属液态成形装备及自动化 2.2.1 2.2.1 冲天炉熔化冲天炉熔化 华中科技大学材料科学与工程学院华中科技大学材料科学与工程学院 EAMPEAMP 材料成形装备及自动化材料成形装备

13、及自动化 精精 品品 课课 程程 2 2）热风冲天炉）热风冲天炉 热风冲天炉：为提高炉内空气的燃烧效率，将空气加热后再送入冲天炉内。其结构图见下页。热风冲天炉：为提高炉内空气的燃烧效率，将空气加热后再送入冲天炉内。其结构图见下页。 原原 理：理： 1 1）冲天炉炉气被引入到热交换器的燃烧塔冲天炉炉气被引入到热交换器的燃烧塔4 4中燃烧，产生高温废气中燃烧，产生高温废气； 2 2）高温废气由上至下进入热交换器高温废气由上至下进入热交换器5 5； 3 3）由二台主风机由二台主风机1111输入的冷空气则从下至上进入交换器，和高温废气发生能量交换，预热后的输入的冷空气则从下至上进入交换器，和高温废气发

14、生能量交换，预热后的 热空气由进风管送入冲天炉炉内热空气由进风管送入冲天炉炉内； 4 4）废气由右侧管道进入冷却塔废气由右侧管道进入冷却塔7 7冷却冷却； 5 5）如热空气温度过高，则打开电磁阀如热空气温度过高，则打开电磁阀6 6，使高温废气的一部分不经过热交换直接进入冷却塔，使高温废气的一部分不经过热交换直接进入冷却塔， 从而稳定热空气温度。从而稳定热空气温度。 特特 点：点： 1 1）一个热风装置配两台冲天炉；）一个热风装置配两台冲天炉； 2 2）设置有金属热交换器，由燃烧塔）设置有金属热交换器，由燃烧塔4 4和交换器和交换器5 5组成。组成。 3 3）燃烧塔设有火焰稳定装置和冷却装置。）

15、燃烧塔设有火焰稳定装置和冷却装置。 4 4）热风温度稳定、波动小。）热风温度稳定、波动小。 第2章 金属液态成形装备及自动化金属液态成形装备及自动化 2.2.1 2.2.1 冲天炉熔化冲天炉熔化 华中科技大学材料科学与工程学院华中科技大学材料科学与工程学院 EAMPEAMP 材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化 精精 品品 课课 程程 3 3）热风冲天炉结构示意图）热风冲天炉结构示意图 1 1- -排风口排风口, , 2 2- -冲天炉冲天炉, , 3 3- -进风管进风管, , 4 4- -燃烧塔燃烧塔, , 5 5- -热交换塔热交换塔, , 6 6- -电磁阀电磁阀, , 7 7-

16、-冷却塔冷却塔 8 8- -除尘器除尘器, , 9 9- -抽风机抽风机, , 1010、1313- -冷却风机冷却风机, , 1111- -主风机主风机, , 1212- -燃烧用风机。燃烧用风机。 第2章 金属液态成形装备及自动化金属液态成形装备及自动化 2.2.1 2.2.1 冲天炉熔化冲天炉熔化 华中科技大学材料科学与工程学院华中科技大学材料科学与工程学院 EAMPEAMP 材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化 精精 品品 课课 程程 加配料系统加配料系统 除尘系统除尘系统 熔化系统熔化系统 第2章 金属液态成形装备及自动化金属液态成形装备及自动化 华中科技大学材料科学与工程学院华中科技大学材料科学与工程学院 EAMPEAMP 材料成形装备及自动化材料成