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1、第2章 铸造概述1.定义：将液态金属浇注到具有与零件形状、尺 寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获 得毛坯或零件的生产方法，称为铸造. 2.步骤：零件图铸件图模型造型合箱浇注开炉熔化冷却凝固开箱清理检验入库优点： 1.适合制造形状复杂的铸件，特别是复杂内腔。如箱体， 机架，叶轮 2. 铸件大小不受限制，几克数百吨 3. 使用材料广泛。各种合金、铸铁、碳钢，有色金属等。 4. 成本低。设备原料，废料回炉。一般机床类机械，铸件 质量占7080，费用仅占2025。 缺点： 1.铸件的尺寸精度和表面质量较差 2.砂型铸造的劳动强度大 3.砂型铸造的铸造缺陷很难避免。3.特点：4.分类a. 砂型铸造
2、 b. 特种制造 熔模铸造; 压力铸造; 离心铸造; 气化模铸造5. 应用汽缸体, 衬套, 床身, 活塞, 活塞环,轧辊, 轮, 机架, 水 管.2.1 液态金属成形理论基础 2.1.1 液态合金的充型 2.1.2 铸件的收缩 2.1.3 铸造内应力、变形和裂纹 2.1.1 液态合金的充型n充型：液态合金填充铸型的过程。n充型能力：液态合金充满型腔，获得轮廓清晰，形状 准确的铸件能力。 影响合金充型能力的因素主要有：一、合金的流动性 流动性：指液态金属的流动能力。在铸造时指液态合金 充满型腔，获得轮廓清晰，形状准确的铸件能力。 常用铸造合金中，灰铁、硅黄铜流动性最好，铸钢最差 。流动性测定：螺
3、旋型标准试样2. 影响合金流动性的因素 (1) 液态合金的成分 纯金属、共晶成分合金流动性好。包括：浇注系统的结构、充型压力和 浇注温度二、浇注条 件三、铸型条件 n是能增加液态金属的流动阻力，降低其流动速度，提 高其冷却能力的因素，均会降低液态金属的充型能力 。n包括：蓄热能力、透气性、铸型温度、铸件结构等。 2.1.2 铸件的收缩 一、收缩的概念n收缩：合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或尺 寸缩减的现象。 收缩是合金的物理本性。收缩给铸造工艺带来许多困难， 是多种铸造缺陷产生的根源。 合金收缩的三个阶段： 液态收缩：从浇注温度到凝固开始温度间的收缩。 凝固收缩：从凝固开始温度到凝固终
4、止温度间的收 缩。 固态收缩：从凝固终止温度到室温间的收缩， 收缩导致铸件产生缩孔，缩松，变形，裂纹等缺陷。 合金的收缩与化学成分、浇注温度、铸件结构、铸型条件 有关。2.1.2 铸件的收缩铸件的实际收缩率与其化学成分，浇注温度，铸件结构和铸型 条件等有关。二、铸件中的缩孔与缩松原因：液态/凝固收缩得不到补充，形成的孔洞。 缩孔 : 缩松措施 缩孔 ： 顺序凝固. 用于必须补缩的场合：铸钢，铝青铜，铝硅合金。措施 缩松 ：较为困难，只能减轻，采用压力铸 造。采用共晶成分铸铁 2.1.3铸造内应力、变形和裂纹 原因: 固态收缩受到阻碍 一、内应力的形成 热应力:由于铸件各部分冷却速度不同，在 同
5、一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的 。 性质：铸件缓冷处受拉伸，快冷处受压缩 机械应力：在固态收缩时受到铸型或型芯 时机械阻碍而形成应力。 性质：落砂后消除。二、铸件的变形及其防 止 1.壁厚均匀，形状 对称； 2.同时凝固； 3.反变形法、拉肋 4.时效处理。 三、铸件的裂纹及其防止 热裂： 缝隙宽,形状曲折,缝内呈氧化色 选择凝固温度范围小的合金，提高砂型和芯砂的退 让性,严格控制硫的含量 冷裂： 裂纹细小,呈连续直线状,轻微氧化色 减小内应力和降低合金脆性的因素，控制磷的含量 。1.侵入气孔 2.析出气孔 3.反应气孔2.1.4合金的吸气性2.1.5 铸件的缺陷及其质量控制2.1.3
6、铸件的缺陷及其质量控制1. 合理选定铸造合金 2. 铸件结构设计合理 3. 合理铸造工艺 4. 合理制定铸件技术要求 5. 模样质量 6. 铸件质量检测2.2砂型铸造2.2.1 砂型铸造的生产过程及特点 2.2.2 砂型铸造工艺简介 2.2.3 铸造工艺图的制订 2.2.4 综合分析举例2.2.1 砂型铸造的生产过程及特点 一、砂型铸造的生产过程二、砂型铸造的特点1. 一个砂型只能使用一次，耗费大量的造型 工时。 2. 砂尘污染，劳动条件差。 3. 适应性广。2.2.2 砂型铸造工艺简介工 艺 准 备造 型落 砂合 箱浇 注制 芯清 理检 验熔炼金属配砂、制模一、造型与制芯n造型：指用型砂、模
7、样和砂箱等原材料与 工艺装备制造铸型的过程。n制芯：制造型芯的过程1、按造型特点分：2. 按自动化程度分n手工造型操作灵活、适应性强、生产准备时间短。但生产率低、劳动强度大、铸件质量较差 。多用于单件小批生产。n机器造型 用机器完成或至少完成紧砂和起模操作的 造型工序。紧砂方式：震压式、抛砂式起模方式：顶杆式、漏模式、翻转式机器造型顶杆起模式震压造型机机器造型射压造型机起模顶杆式漏模式翻转式机器造型工艺特点：n1）需采用模板进行两箱造型 ；n2）不宜进行三箱及活块造型二、熔炼与浇铸n熔炼：提供化学成分和温度都合格的液态 金属。n浇铸：将液态金属从浇包注入铸型的操作 。三、落砂与清理n落砂：用手
8、工或机械使铸件与型砂、砂箱 分开的操作。n清理：落砂后清除铸件表面的黏砂、型砂 以及多于金属的过程。铸造工艺图是在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形，是指导 模样(芯盒)设计、生产准备、铸型制造和铸件检验的基本工艺文件。 其具体内容包括：选择铸件的浇注位置及分型面；确定型芯的数量、 形状、尺寸及其固定方法，确定工艺参数（如机械加工余量，收缩 率，浇注系统，起模斜度），以及冒口和冷铁的尺寸和布置等。 2.2.3 铸造工艺图的制定n重要面，大平面及薄壁部位朝下或侧立,厚壁部分 朝上便于补缩。一、浇注位置选择原则 浇注位置：浇铸时铸件在铸型内所处的空间位置二、分型面选择原则n分型面
9、：两半铸型相互接触的表面n分型面尽量平直，数量少；尽量使铸件位于同一砂箱； 尽量使型腔及主要型芯位于下箱二、分型面选择原则n分型面尽量平直，数量少；尽量使铸件位于同一砂箱； 尽量使型腔及主要型芯位于下箱总原则：以优先保证铸件品质为主，兼顾造型，下芯，合箱等操作便利二、分型面选择原则n分型面尽量平直，数量少；尽量使铸件位于同一砂箱； 尽量使型腔及主要型芯位于下箱(1)铸造收缩率 灰铸铁:0.7%1.0%铸钢:1.6%2.0%非铁金属:1.0%1.5%(2) 机械加工余量 取决于生产批量、造型方法、合金种类、铸件大小、加工 面与基准面距离、浇铸位置等等。通常315mmGB/T 6414-1999铸
10、件尺寸公差与机械加工余 量三、工艺参数的选择三、工艺参数的选择(3) 起模斜度：1530(4)铸造圆角壁厚的1/4左右(5) 型芯座 三、工艺参数的选择(6) 最小铸出孔及槽2.2.4综合分析举例2.3特种铸造2.3.1 熔模铸造 2.3.2 金属型铸造 2.3.3 压力铸造 2.3.4 离心铸造 2.3.5 气化模铸造2.3.1 熔模铸造1. 基本工艺过程 蜡模成形： 制造压型、压制蜡模、装配蜡模组2.3.1 熔模铸造 结壳： 浸涂料、撒砂、固化风干 脱蜡 焙烧和浇注熔模铸造2.特点 (1) 优点 1. 可生产出形状复杂的薄壁小件； 2. 铸件的精度及表面质量优 IT11-14, Ra12.
11、51.6mm； 3. 适于生产少无切削的铸件。 (2) 缺点1. 铸件不宜过大25kg，最大不超过80kg; 2. 铸件成本高，工艺过程复杂，生产周期长。 3.应用适于高熔点合金精密铸件的成批、大量生产，主 要用于形状复杂、尺寸精度要求高的小零件， 或高熔点、难加工的合金零件, 如气轮机叶片。2.3.2 金属型铸造1.基本工艺过程 喷刷涂料 金属型应保持一定的工作温度： 适合的出型时间金属型铸造2.特点（1）优点：n可“一型多铸”，便于实现机械化和自动化生产， 可大大提高生产率；n铸件精度(IT1612)和表面质量 (Ra12.56.3mm),比砂型铸造显著提高；n劳动条件显著改善。 （2）缺
12、点：n成本高，周期长；n易出现浇不足、冷隔、裂纹等缺陷；n铸件的形状、尺寸有一定的限制。3.应用适用于铜、铝合金铸件的大批量生产，如铝活塞 、汽缸盖、铜瓦、衬套等。2.3.3 压力铸造液态金属快速压入金属压铸型中，并在压力下凝固 而获得铸件。高压、高速充型。1. 工艺过程(1)热压室压铸(2)冷压室压铸(1) 热压室压铸机(1) 热压室压铸(2) 冷压室压铸(2) 冷压室压铸压力铸造2.特点 (1)优点1.可压铸薄壁、复杂零件。2. 精度（IT1311)及表面质量优(Ra3.20.8) 3.铸件强度、硬度高. 4.生产率、自动化程度高50150件/h。5. 便于采用嵌铸。 (2)缺点1.不适合
13、大铸件。2. 不适宜高熔点合金。3. 缩松、气孔无法避免，不能热处理、机加工。4. 一次性投资大3.应用广泛用于低熔点非铁金属（锌、铝、镁等合金）的小 型薄壁 （34mm），形状复杂的大批量生产零件。2.3.4 离心铸造 将液态金属浇入高速旋转铸件中，使其在离心力作 用下填充铸型和凝固成型。n 卧式离心铸造n 立式离心铸造n 成形件离心铸造卧式离心铸造机 (1)Processes离心铸造成形件离心铸造 2 特点 （1）优点1. 补缩条件好，铸件组织致密，力学性能好 ；2. 可省去型芯浇注冒口。 （2）缺点1. 对铸件形状有特殊要求；2. 不适于小批量。 3 应用典型铸件：铁管、套筒、缸套、无缝
14、钢管等2.3.5 其它特种铸造方法一、气化模铸造气化模铸造又称实型铸造。它是用泡沫塑料做模样(包括 浇注系统)替代木模(或金属模)进行砂型铸造的。由于浇 注时模样迅速气化、燃烧而消失，使金属液充填了模样 的位置、冷却凝固形成铸件。 1. 工艺过程2.特点n铸型没有分型面，省去起模和修型工序；n便于制出凸台、法兰、肋条、吊钩等结构，简 化造型工艺，降低劳动强度；n简化了铸件结构和工艺设计；n铸件尺寸精度高，减轻了铸件清理工作量n适用范围广，不受铸造合金、铸件大小及生产 批量限制，尤其适用于形状复杂件。3.应用 典型应用： 汽缸头, 分流器 除低碳钢以外的各种合金. 壁厚4mm以上的任何复杂件2.
15、4铸件结构设计2.4.1铸件结构与铸造工艺 2.4.2铸件结构与合金铸造性能2.5.1铸件结构与铸造工艺(1)分型面尽量使分型面为平面(2) 凸台凸台和筋条结构应便于起模(3)型芯a、尽量不用和少用型芯b、简化型芯的形状(3)型芯(3)型芯c、应有足够的芯头，便于型芯的固定排气 和清理(4)简化造型 ExampleExample2.5.2铸件结构与合金铸造性能铸件的壁厚铸件壁厚均匀，大于材料最小壁厚 (2) 铸件壁的连接 sharp corners and angles should be avoided (3) Designs can shrink freely during cooling (4) Large flat areas (plain surface) should be avoided(1) 壁厚(2) 铸件壁的连接(3) Designs can shrink freely during cooling(4) Large flat areas should be avoided
