《制造技术基础指导考试复习》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制造技术基础指导考试复习（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一篇第一篇 铸造铸造一、 学习重点与内容提要 概述一、学习重点概述重点了解机器零件毛坯生产方法及其在机器生产工艺过程中的地位和 作用。二、内容提要(一) 制造技术基础课程的学习目的 制造技术基础是研究金属材料加工工艺的一门综合科学，是机械类各专业 必修的专业基础课。一部完整的机器是由许多种零件组装而成，这些机器零件 是由什么材料制造的问题已 经由工程材料学课程解决了。那么这些零件是用什 么方法生产出来的?要合理的、经济的生产出这些零件，对它的结构有什么要求?这 两个是由制造技术基础课解决的问题。 零件的加工成形首先需要制备相应的零件毛坯，本门课程主要讲铸造、金属的 塑性加工、焊接和切削加工这
2、四种基本的毛坯成形和形成零件方法及毛坯选样 的原则。为了弄清毛坯生产在机器制造过程中的位置，下面简单地介绍机器生产的 工艺流程，如 所示。 二)材料成形工艺基础课程的学习要求掌握各种毛坯生产方法的实质及工艺特点，具有合理选择毛生产方法及 工艺分析的能力。掌握常用金属材料的工艺性能和零件结构设计的工艺性要求，为以后做 设计打下必要的工艺基础。第一篇 铸 造一、本章重点铸造生产的实质、特点与应用；合金铸造性能的流动性和收缩性；各种铸 造方法的特 点；铸件结构工艺性。二、内容提要 图 机器生产的工艺流程(一)铸造的实质、特点与应用铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中，冷却后获得 铸
3、件的工艺方法。1铸造的实质利用了液体的流动成形。2铸造的特点适应性大(铸件重量、合金种类、零件形状郁不受限制)；成本低；工序多，质量不稳定，废品率高：力学性能较同样材料的锻件差。力学性能差的原因是：铸造毛坯的品粒粗 大，组织疏松，成分不均匀。3铸造的应用铸造毛坯主要受力用于受力较小，形状复杂(尤其是内腔复杂)或简单、但重 量较大的零件毛坯。(二)铸造工艺基础这一部分是本章的理论基础，也是本章的重点和难点。1铸件的凝固方式根据凝固宽度不同，铸件的凝固方式有三种类型：逐层凝固；糊状凝固；中间凝固。凝固区域的宽度主要取决于铸件断面上液固相之间的距离，纯金属、共晶 成分合金或具有窄结晶温度范围的合金在
4、一般铸造条件下以逐层方式凝固如图 1-2（a）。图 1 一 2(b)所示宽结结温度范围的合金则倾向于糊状凝固方式。中 等结晶温度范围的合金如图 1 一 2(c)所示，表面趋于逐层凝固而中心表现为糊 状凝固，这种凝固方式为中间凝固方式。图 1 一 2 铸件的凝固方式 2、合金的铸造性能 合金的铸造性能是合金在铸造生产中表现出来的工艺性能：主要包括流动性、 收缩性、吸气性等。合金的铸造性能直接影响铸件的质量，是铸造工艺没计的 重要依据。(1)流动性 合金的流动性即为液态合金的流动能力，是合金本身的性能。 它反映了液态金属的充型能力，但液态金属的充到能力除了与流动性有关外， 还与外界条件如铸型性质、
5、浇注条件和铸件结构等因素有关，是多种因素的综 合反映。生产上要改善合金的充型能力可从以下几方面分析。选择靠近共晶成分合金，它的凝固趋向逐层凝固的，它的流动性好；提高浇注温度，延长金属液流动时间；但会导致晶粒粗大，吸气增加等 缺陷。提高充填压力；设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时的阻力。(2)收缩性：这部分内容要掌握不同阶段的收缩对铸件质量的影响。弄清铸 件的缩孔、缩松、内应力、变形和裂纹的形成原因及防止措施。缩孔、缩松形成于铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中。对于逐层凝固 的合金，由于固液两相共存区很小甚至没有，液固界面清晰，已凝固区域的收 缩就能顺利得到相邻液相的补充，如果最后凝固处
6、的金属得不到液态金属的补 充，就会在该处形成一个集中缩孔。适当控制凝同顺序，让铸件按远离胃口部 分最先凝固，然后是靠近冒口部位凝固；最后才是冒口本身的凝固，就把缩孔 转移到最后凝固部位冒口中去，而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。具有宽结晶温度范围，趋于糊状凝固的合金，由于固液两相共存区很宽甚 至布满整个断面，发达的枝状晶彼此相互交错把尚未结晶的金属液分割成许多 小的分散的封闭区域，当该区域内的金属液凝固时，收缩得不到外来金属液的 补偿，而形成了分散的小缩孔，即缩松。这类合金即使采用顺序凝固加冒口的措施也无法彻底消除缩松缺陷。而气密性要求不高，而要求内应力小的场合可 采用同时凝固措施来满足要
7、求。铸件内应力主要是由于铸件在固态下的收缩受阻而引起的。这些阻碍包 括机械阻碍和热阻碍。机械阻碍引起的内应力容易理解，如铸型或浇冒口等对铸件收缩的阻碍。 这样产生的应力是暂时性的，一旦机械阻碍消除，应力便自行消失。但和热应 力一起作用，就会增加裂纹的产生。 热应力较难理解，它与铸件结构有关。壁厚不均铸件，冷却过程中各部分 冷速不一，薄壁部分由于冷速快，率先从塑性变形阶段进入弹性变形阶段，此 时，由于厚壁部分仍处于塑性变形阶段，厚、薄两部分之间不会产生应力；当 厚壁部分从塑性变形阶段进入弹性变形阶段进行弹性收缩时，由于这两部分为 一整体，厚壁部分的弹性收缩必然受到薄壁部分的弹性阻碍，为维持它们共
8、同 的长度，厚壁部分受到薄壁部分对它的拉应力，而薄壁部分则受到相反的力 压应力。因此，必须尽量使铸件壁厚均匀，避免金属局部积聚，以减小热应 力。总之，只要有温差的地方，就会有热应力，不管是铸造、热处理、焊接还 是切削加工等等都是一样的。而铸件的内应力将导致铸件发生变形，甚至开裂。因此应正确设计铸件结 构，合理地制订铸造工艺很重要。在这里要指出顺序凝固原则对逐层凝固合金来讲，可消除缩孔缺陷。但由 于铸件各部分有温差加大，而易产生热应力，因此在决定铸件结构和铸造工艺 时，应抓住主要矛盾，采取相应措施。偏析和吸气性也会影响到铸件质量，应有所了解。(三)砂型铸造1手工造型要求同学参加过铸工实习，有一定
9、的感性认识基础。手工造型方法很多， 如何合理地选择造型方法，同学们应抓住怎样“起模”这个核心问题进行类比 分析。根据铸件结构特点，使用要求、批量大小及生产条件，从简化造型，保 征铸件质量，降低成本等方面综合比较， 从而得出造型方法的合理方案。2机器造型由机器来完成紧砂和起模这两个基本操作程序称为机器造型。震压式造型 机最为常用，它可获得较均匀的紧实度。3铸造工艺设计铸造工艺设计的内容，最终表现在一张铸造工艺图上。这图规定了铸件的形 状和尺寸，也规定了铸件的基本生产方法和工艺过程，如浇注位置、分型面的 选择、工艺参数的确定、浇冒口及冷铁等的类型及位置等。“浇注位置”选择应考虑符合铸件的凝固方式，
10、避免产生铸造缺陷，保证铸 件质量。“分型面”的选择则主要考虑便于取模，工艺简便。浇注位置和分型面的选 择是制定铸造工艺方案的第一步，直接影响到铸件质量、劳动生产率和铸件成 本。教材中介绍的一些原则，不应作为教条看待，当有些原则相互矛盾时，应 抓住主要矛盾，最后确定合理而先进的并和生产实际相结合的工艺方案。在“加工余量”、“拔模斜度”、“铸造圆角”和“铸造收缩率”等内容 的学习中，应清楚地掌握零件、铸件和模型并之间在形状和尺寸等方面的区别与联系。这三者的形状应相近，但铸件与零件相比要考虑加工余量、拔模斜度 和铸造圆角等，而模型除了这些方面的考虑外，还需考虑铸造收缩率、型芯头 形状等。(四)特种铸
11、造各种特种铸造方法的引出应在分析砂犁铸造的特点后，根据砂型铸造存存的 问题，提出改进方法，来各种不同于砂型铸造的特种铸造方法。这样就能更好 地掌握各种铸造方法的特点，达到合理选择铸造方法法的目的。通过金属铸型与砂型的比较，突出表现为金属型导热快一方面导致晶粒细 化，力学性能提高；另一方面，冷速快冷使铸件易产生浇不足和冷隔缺陷，此 为金属型需预热和喷刷涂料。金属铸型还能反复使用，不用砂或少用砂，从而 提高了生产率，改善了劳动条件。再如，金属型没有退让性，透气性也不够。 因此，工艺上应采取开排气槽，控制铸件在铸型停留时间等。还有，金属型生 产的铸件比砂型铸件表面光洁，尺寸精度高。所有这一切都决定了
12、金属型铸造 适用于大批量生产具有较高质量的、中等复杂程度的有色金属件。从金属型铸造中，可知道这种铸造方法生产的铸件壁厚不能太薄，如果对 金属型铸造加以改进，让金属液在压力作用下充型并冷凝，就弥补了这样的缺 陷，这种铸造方法就是“压 力铸造”，它适宜于有色合金薄壁小铸件的大批量生产。但由于压铸具有高压、 高速的特点，气体来不及析出而形成一些皮下气孔，因此压铸件不宜表面加工， 也不宜热处理。“离心铸造”是通过液体金属在离心力的作用下充型结晶而获得铸件的铸 造方法。从而使它成为中空回转体铸件的主要铸造方法之一。如果用蜡模代替模样，再在蜡模的表面制上有一定强度的硬壳，熔去硬壳 内的蜡模就形成了所需的型
13、腔。这种铸造方法就是“熔模铸造”。从它的工艺 流程可知，蜡模制取和硬壳的形成是熔模铸造的两大关键工序。它的特点是无 分型面，铸件复杂程度以及铸造合金不限，尺寸精度高，表面粗糙度低，适合 于尺寸精度高和表面粗糙度低的、难切削或少切削的复杂铸件。但从它的工艺 过程可知，这种方法生产序工多，周期长，铸件不宜太大。总之，各种铸造方法都有其自身的特点，必须根据铸件的大小形状、结构 特点、合金种类、质量要求、生产批量和成本以及生产条件等进行全面综合分 析，能正确地选择铸造方法。砂型铸造尽管有许多，但其适应性最强，设备简 单，因此，仍是当前最基本的铸造方法。而特种铸造方法只有在一定条件下， 才显其优越性。(
14、五)常用合金的铸件生产特点要获得优质铸件，除了良好的铸型外还需要优质液态铸造合金。这部分 内容以灰铸铁为主，介绍常用合金的生产特点。1铸铁件的生产铸铁件包括灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁等，应抓住这几种铸铁的组织 特点，去分析它们的成分、工艺等，表列出了常用灰铸铁成分、组织、工艺等方面的特点。表常用灰铸铁一览表2铸钢件和有色金属铸件分析铸钢件生产特点时，应紧紧围绕 FeFe相图钢的部分来进行。从 相图可知，钢的熔点高，多数钢种结晶温度也较宽，流动性差。并冷却时无石 墨而收缩大。这些因素决定了钢的铸造性能很差，因此在型砂、铸造工艺等方 面提出了更高的要求。至于有色合金铸件，如铜、铝合金，由于它们在
15、熔炼过 程中有氧化和吸气现象，在铸造工艺上应采取一定的措施，如采用平稳引入金 属液的底注式浇注系统等。(六)铸件结构设计要明确铸件结构设计是在保证铸造零件的结构符合机械设备本身的使用性 能及容易机械加工的前提下，为简化铸型工艺和防止铸造缺陷的产生而进行的 铸件结构的合理化工作。应抓住两项基本工作：一是审查铸造零件结构是否符 合铸造生产的工艺要求，并在不影响使用要求的前提下，进行改进，二是在既 定的铸件结构条件下，研究分析在铸造生产过程中可能出现的主要缺陷，以便 预先采取防止措施。1简化铸造工艺简化铸造工艺，关键在于造型过程中，使铸件的轮廓结构形状能够给制模、 造型(如起模)、制芯、安放型芯以及
16、其他造型工艺(如少用砂箱)等带来方便。 因此重点应放在铸件的外廓形状和内腔形状的要求上。外廓形状上要求改进妨碍起模的凸面、侧凹面、突缘和筋板结构，使分型 面尽量平直并且减少分型面数目。内腔形状上，应考虑到形成内腔的砂芯的稳定安放、方便的排气和清理。 因此为达到这样的一个目的，常常开工艺孔。2避免产生铸造缺陷合理的结构设汁，可避免产生铸造缺陷。对铸造缺陷产生的原因应该有比较 清楚的了解，这就要求对铸造性能的内容学得扎实。为保证铸造合金有一定的 充型能力以避免冷隔、浇不足等缺陷，铸件应有合理的壁厚。从防止铸件产生 缩孔缺陷来考虑，应避免大的热节，利于金属液的补缩。为减小应力，防止铸件变形、裂纹，应使铸件各部分冷速趋于一致。为防止夹砂等缺陷形成，应避 免水平方向出现较大平面等。 当然，铸件结构是否合理，还与铸件的铸造合金的种类、铸造方法和生产 条件有关系，应当综合考虑。反复比较，使之能够简化造型工艺过程，减少和 防止铸件缺陷的产生，以达到优质、高产“低成本的”目的。第二篇
