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1、铸造技术,铸造教学课件,定西工贸中等专业学校 机加教学部 主讲教师：马智敏,一、铸造生产工艺 过程及特点,二、造型材料,三、砂型铸造,五、砂型铸造工艺 设计及模样,六、铸件缺陷分析,四、特种铸造,主要内容,铸造是一种古老的制造方法，在我国可以追溯到6000年前。随着工业技术的发展，铸造技术的发展也很迅速，特别是19世纪末和20世纪上半叶，出现了很多的新的铸造方法，,陶瓷型铸造等，在20世纪下半叶得到完善和实用化。,如低压铸造、连续铸造、,由于现今对铸造质量、铸造精度、铸造成本和铸造自动化等要求的提高，铸造技术向着精密化、大型化、高质量、自动化和清洁化的方向发展，例如我国这几年在精密铸造技术、连
2、续铸造技术、特种铸造技术、铸造自动化和铸造成型模拟技术等方面发展迅速。,铸造是历史上最悠久的一种工艺，在我国已有6000多年历史了。从殷商时期就有灿烂的青铜器铸造技术。河南安阳出土的殷朝祭器司母戊鼎，重达700多公斤，长、高都超过1m（见右图），四周饰有精美的蟠龙纹及饕餮(古代传说中的一种凶恶的野兽)。,北京明朝永乐青铜大钟，距今已有 500 多年的历史。重46.5 t，钟高6.75m，钟唇厚22cm，外径3.3m，钟体内外遍铸经文22.7万字，击钟时尾音长达2min以上，传距20km。永乐青 铜大钟外形和内腔如此复杂、重量如此巨大、质量要求如此之高，说明我们的祖先早已具备精湛的冶炼和铸造技术
3、。,古代工艺品,铸造铜马车,半个多世纪以来，孙中山铜像经历了战火和政治动乱，仍然完好无损，生动传神。看到这尊铜像，就会唤起人们对孙中山先生的缅怀和崇敬。,现代伟人塑像,合肥工业大学工业培训中心,中华人民共和国的缔造者 毛泽东,（18931976）,现代伟人塑像,现代工艺品,紫 荆 花,机械零件,破碎机偏心轴套,铸 件,精 密 铸 钢 件,铸造生产流水线,（一） 铸造生产在机械制造工业中的地位和作用,定义：铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融的金属液浇入铸型，冷却凝固后获得一定形状与性能的金属物件的成形方法。采用铸造方法获得的物件称为铸件 。,一、铸造生产工艺过程及特点,铸造生产在机械制造业中占有
4、十分重要的地位。大部分机器零件的毛坯是通过铸造方法来获得的,车床,铣床,刨床,磨床,是其它加工制造方法无法替代的成形方法。,（如车床、,铣床、,刨床,和磨床等），,铸造按生产方式不同，可分为砂型铸造和特种铸造。用砂型铸造生产铸件的方法，目前约占铸件总产量的80% 以上。其生产过程的工艺流程如图所示：,（一）砂型铸造生产过程简介,型砂配制,芯砂配制,工装准备,金属熔炼,落砂清理,造型,造芯,合型,浇注,烘型,烘芯,检验,（1）砂型铸造生产的优点,1、适应性广，工艺灵活性大（材料、大小、形状几 乎不受限制）。,（二）铸造生产的特点：,2、最适合形状复杂的箱体、机架、阀体、泵 体、 缸体等。,3、成
5、本较低（铸件与最终零件的形状相似、 尺寸相近）,铸 件,零 件,（2）铸造生产的缺点,1. 组织疏松、晶粒粗大，铸件内部常有缩孔、缩松、 气孔等缺陷产生，导致铸件力学性能差，特别是冲 击性能较低。,气孔,缩孔,2. 铸件局部形状和尺寸产生位置偏移及形状不 完整，导致铸件无法通过机械加工或直接造 成报废。,错型,浇不到,偏芯,3. 铸件表面粗糙，表面粘附着一层难以清除的 砂粒。铸件表面有一层突起的金属片状物， 在金属片和铸件之间夹有一层型砂。,粘砂,定义：,用来制造铸型和型芯的材料,造型材料在铸造生产中占有重要的地位，其质量的优劣直接影响铸件的质量、生产效率和成本。铸造生产中使用的铸型除砂型之外
6、, 还有金属型、陶瓷型、石膏型、石墨型等。,（一）造型材料简介,二、造型材料,（二）型（芯）砂的组成,型 砂 的 组 成,型（芯）砂是由原砂、旧砂（回用砂）、粘结剂、附加物和水组成的。经混制后，符合造型要求的混合料。,1. 原砂,原砂是型（芯）砂的主体。最常用的是二氧化硅含量较高的硅砂。还有一些不常用的特种砂(如锆砂、镁砂、橄榄石砂、铬铁矿砂、钛铁矿砂、刚玉砂等。,2. 粘结材料,用来粘结砂粒的材料称为粘结剂。常用的有粘土、水玻璃、油类粘结剂、合成树脂粘结剂等。目前使用最普遍的是粘土，粘土分为铸造用粘土和铸造用膨润土。,3. 辅助材料,所谓辅助材料是指制造砂型（芯）过程中所用各种材料中除原砂、
7、粘结剂（如粘土、树脂、水玻璃等）、水之外的材料。常用的辅助材料有煤粉、锯屑、石墨粉、滑石粉、重油和脱模剂等。,生产中为了获得优质的铸件和良好的技术经济效果，要求型（芯）砂应具备以下一些性能：,（1）足够的强度：包括常温湿强度、干强度和 硬度。,（2）一定的透气性：较小的吸湿性，较低的发 气量。,（3）较高的耐火度：较高的耐火度，较好的热 化学稳定性，较小的膨胀率与收缩率。,（4）较好的退让性、溃散性和耐用性。,（5）良好的成形性：包括很好的流动性、可塑 性、韧性和不粘模性。,（三）型（芯）砂的性能,（1） 按粘结剂的不同可分为、粘土砂、水玻璃砂和树脂砂等。,1. 粘土砂,（四） 型（芯）砂的分
8、类,2. 水玻璃砂,3. 树脂砂,（2）粘土砂的混制设备与过程,1. 粘土砂的混制设备,1）碾轮式混砂机,2）移动式松砂机,2. 粘土砂的混制过程,先加入新砂、旧砂（回用砂）和附加物干混 2 3 分钟， 再加入水湿 混 6 10分钟，性能符合要求后即从出砂口出砂，混制好的型砂应放置2 3小时，使粘土膜内的水份均匀，以提高粘土的湿强度和透气性，使用前用松砂机将砂松散，使之松散好用。,1、仪器设备检测法,使用相应的仪器设备分别检测型（芯）砂的湿强度、含水率及透气性能等。,XQYII型（智能型） 型砂强度试验机,指针直读式 型砂透气测定仪,砂型表面硬度计,（五）粘土砂的检测方法,2、手感经验检测法,
9、第一步：检验型（芯）砂的含水率。,一、型砂湿度适当时， 可用手捏成砂团,第二步：检验型（芯）砂的性能；,二、手放开后，可看 出清晰的手纹,第三步：检验型（芯）砂的强度。,三、折断时断面无碎裂状， 同时有足够的强度,（一）砂型铸造简介,砂型铸造是最常用的造型方法，砂型铸造按造型方法的不同可分为手工造型和机器造型两大类。,三、砂型铸造,砂型铸造生产工艺流程图：,从上图可以看出砂型铸造生产过程比较复杂，在任何一道工序中，如操作不当，最终都会导致铸件不合格，甚至于报废。,（二）手工造型,1、整模造型,2、分模造型,3、挖砂造型,4、活块造型,6、三箱造型,7、地坑造型,5、刮板造型,手工造型是指全部用
10、手工或手动工具完成的造型工序。 手工造型按模样结构和起模特点可分为：,A 造型（芯）前的准备工作,（1） 造型工装准备,造型工装主要包括：模样（芯盒）、造型平板、砂箱、型芯骨、定位销等。,分模模样,整模模样,各种形式的芯骨,定位销棒,（2） 造型工具准备,造型工具包括：砂铲、砂舂、平锤、刮砂板、通气针、起模针或起模螺钉和掸笔等。,起模针,通气针,砂舂,砂铲,修型工具包括：墁刀（刮刀）、提钩（砂钩）、半圆（竹爿梗）、秋叶（双头压勺）、法兰梗、圆头等。,手风器（皮老虎）,（3）修型工具准备,墁刀（刮刀）,秋叶（双头压勺）,提钩（砂钩）,竹排梗（半圆）,法兰梗,（4）检查模样,检查模样有无损坏及模样
11、表面是否清洁等 。,整体小支架模样,（5）考虑造型步骤,考虑好造型步骤后，将模样安放在清洁的造型平板上的适当位置，安放砂箱，使模样和所需要开设的浇注系统与砂箱内壁之间有合适的距离（称为吃砂量），小件应大于30 40 mm ，注意起模方向，不要放错位置。,B、手工造型基本操作工艺流程,1、整模造型,主要特点：模样是整体的，大多数情况下，型腔全部在下半型内，上半型无 型 腔。造型简单，铸件不会产生错型缺陷 。 适用范围：适用于一端为最大截面，且为平面的铸件 。,C、常用的手工造型方法,（1）分模造型的特点,零件截面不是由大到小逐渐递减的，将模样从最大截面处分开，并用销钉定位，这种模样称为分模。用此
12、模样进行造型称为分模造型，造型时，型腔分别位于上、下两个半型内。造型简单，节省工时 。,套筒分模模样,各种形式的芯骨,芯盒,2、分模造型,（2）适用范围,常用于最大截面在中部且形状复杂的铸件，如套筒、三通管和阀体等。下面简介分模造型过程（以异口径套管为例）：,四通管子,阀 门,（3）型芯的形式,水平型芯,垂直型芯,悬臂型芯,悬吊型芯,引伸型芯,外型芯,型芯名称、特点及适用场合,型芯的形状,型芯名称,型芯特点,适用场合,垂直型芯,水平型芯,垂直放置,水平放置,适用于回转体、箱体、管子类零件,适用于箱体、套管类零件。,悬臂型芯,水 平 悬 臂 放 置,适用于箱体、缸体零件侧面壁上的盲孔。,外型芯,
13、垂 直 侧 面 放 置,适用于零件侧壁上有妨碍起模的凸台或沟槽，也可用于组芯造型。,盖板型芯,垂 直 悬 吊 放 置,适用于中大型铸件，方便型芯落入型腔，同时便于测量铸件壁厚。,型芯按形成铸件部位的不同具有如下几点作用： 1、主要用来形成铸 件的内腔形状； 2、形成铸件的局部 外形； 3、加强铸型的局部强度， 4、也可用于组芯造 型。,（4）型芯的作用,3、挖砂造型,（1）挖砂造型简介,有些铸件按结构形状及造型方法和起模习惯的要求，通常情况下需要采用分模造型，但从对模样强度和刚度的要求来考虑，又不允许将模样分开，因此，模样仍做成整体模，为了便于模样从砂型中顺利地取出，下砂型在放入模样填充型砂紧
14、实后，需将妨碍起模的那部分型砂挖掉，并确定正好挖到了模样的最大截面处，然后撒分型砂，再造上砂型，这种称为挖砂造型。,（2）挖砂造型的工艺过程,由于手轮的力学性能要求不高,所以手轮的浇注系统采用本身浇口(最简单的顶注式浇注系统)，无需开挖横浇道和内浇道，直浇道直接放在铸件上，这种浇注系统的特点是开设方便，节约金属液，补缩效果好，不足之处是挡渣效果差，金属液进入型腔不平稳，易飞溅、易冲砂等。,铸型的分型面是斜面、曲面或高低变化的阶梯形状。挖砂造型对操作者的技术要求较高，生产率较低，只适用于形状较复杂铸件的单件生产。,（3）挖砂造型的特点：,手轮模样结构图,4、假箱造型,假箱造型是利用预制的假箱或成
15、形底板来代替挖砂造型中所挖去的型砂。,定义：,（1）活块造型概述,有些铸件按结构形状及造型方法和起模习惯的要求，通常是采用整模造型，但模样上有妨碍起模的凸台或沟槽时，因此，将模样上妨碍起模那部分做成可拆卸的活动块称为活块。活块用销钉或燕尾梢与模样主体相连接，取模时应先取出模样的主体，然后再从侧面小心地取出活块，这种造型方法称为活块造型。当活块部分大于模样主体的局部位置厚度时，活块部分难以从铸型中顺利地取出，这时必须采用型芯替代活块来形成凸台。成批生产时，为了提高生产效率，也可用外型芯取代活块。,5、活块造型,（2）活块造型的工艺过程 用销钉连接的活块，造型时在活块固定后，不要忘记拔出销钉，采用
16、燕尾梢连接的活块应活动自如，否则模样主体与活块部分还是无法分别取出。活块周围的型砂应用手按紧，销钉拔出后，舂砂要小心翼翼进行，不要舂到活块模样上，以免活块移动。,（3）活块造型的特点 活块造型优点是可以减少分型面的数目和不必要的挖砂。 活块造型的缺点是操作复杂，生产效率低，操作不当会造成活块移动错位。 活块的梢榫易磨损，从而降低了铸件的尺寸精度，因此，活块造型只适宜单件小批量生产。生产中应尽量避免使用活块以减少操作的难度。,活块模样结构图,活块,梢钉,模样主体,6、刮板造型,采用特制的刮板模样进行造型的方法称为刮板造型。,定义：,根据零件的形状制作出相适应刮板的，造型时在砂型型腔（或砂芯）的表
