铸造生产技术1

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1、 铸造生产技术教 材：铸造工艺及设备 曹瑜强参考教材： 铸造工艺学 曲卫涛铸造工（初级工） 柳吉荣、彭淑芳西安航空职业技术学院航空材料工程系教学目标教会学生下述基本能力：1. 铸件是如何成形的？2. 如何进行典型铸件的工艺设计？3. 如何进行铸造生产？（砂型铸造、熔模铸造和 压力铸造等铸造工艺分析及操作）4. 如何操作铸造机械装备？第1讲 铸造概述l 在这一讲，我们将在简单介绍铸造工艺发展的同时告诉同学 铸造的基本概念和砂型铸造生产过程。l 标题1. 什么是铸造？2. 关于我国铸造工艺发展概况3. 关于铸造工艺方法4. 关于砂型铸造铸造概述1. 什么是铸造？连 杆涡轮增压器 差 壳 大众转向器

2、壳体曲 轴铸造概述1. 什么是铸造？奇瑞气缸盖2.0 汽车缸体这些零件有什么特点？用什么方法加工？电机外壳铸造概述1. 什么是铸造？铸 造将金属熔炼成符合一定要求的金属液体，并浇注到具有与零件形状相应的铸型中，待其冷却凝固后获得具有预定形状、尺寸和性能的铸件工艺过程。铸造概述1. 什么是铸造？铸造步骤：铸造概述1. 什么是铸造？铸造的特点？优点： u 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 u 铸件大小不受限制，几克数百吨 u 使用材料广泛。各种合金、铸铁、碳钢，有色金属等。 u 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

3、： u 铸件的尺寸精度和表面质量较差 u 砂型铸造的劳动强度大 u 砂型铸造的铸造缺陷很难避免。铸造概述2. 关于我国铸造发展概况战国铜尊盘（湖北随县曾侯乙墓出土） 尊盘通体用陶范浑铸而成，尊足等附 件为另行铸造，然后用铅锡合金与尊 体焊在一起。尊颈附饰是由繁复而有 序的镂空纹样构成，属于熔模铸件。 由此可知，早在公元前5世纪，失蜡铸 造法在中国已有很高的技艺。 司母戊方鼎（河南安阳出土）中国商代后期（约公元前16世纪至公元前11世纪 ）王室祭祀用的青铜方鼎，1939年3月19日在河 南省安阳市一片农地中出土，因其鼎内部铸有“ 司母戊”三字而得名，是商朝青铜器的代表作， 现藏中国历史博物馆。

4、青铜冶铸（殷商时期）铸造概述 2. 关于我国铸造发展概况利用石蜡没有强度、易于雕刻的特点，用 普通工具就可以雕刻出与所要得到的曾侯乙墓 尊盘一样的石蜡材质的工艺品，然后再附加浇 注系统，涂料、脱蜡、浇注，就可以得到精美 的曾侯乙墓尊盘。 思考：曾侯乙墓尊盘是如何失蜡铸造而成？铸造概述2. 关于我国铸造发展概况生铁冶铸（春秋时代）古代农具：铁犁古代农具：铁锄如航空、航天工业采用的高温合金单晶体定向凝固熔模铸造燃气轮机叶片如航空、航天工业采用的高温合金单晶体定向凝固熔模铸造燃气轮机叶片 见，是精确铸造与高科技的完美结合总之，面向见，是精确铸造与高科技的完美结合总之，面向2121世纪的、绿色环境下的

5、铸件世纪的、绿色环境下的铸件成形技术的总目标是成形技术的总目标是高质量、短周期高质量、短周期( (或短流程或短流程) )及低成本及低成本。近年来，我国铸造业有了很大的发展，铸件年产量已达近年来，我国铸造业有了很大的发展，铸件年产量已达1 1千万吨左右，为千万吨左右，为 机床、汽车、拖拉机、机车、飞机、船舶、动力、冶金、化工和重型机器制造机床、汽车、拖拉机、机车、飞机、船舶、动力、冶金、化工和重型机器制造 业等提供了各种铸件。业等提供了各种铸件。未来世界市场需要什麽样的铸造产品？概括起来为六个字：未来世界市场需要什麽样的铸造产品？概括起来为六个字：“ “精确、柔精确、柔 性、快捷性、快捷” ”。

6、现代铸造铸造概述3. 关于铸造工艺方法铸造概述3. 关于铸造工艺方法u 砂型铸造u 特种制造熔模铸造；压力铸造；离心铸造; 铸造方法：铸造概述4. 砂型铸造工艺过程u 砂型铸造工艺过程铸件：用铸造方法制成的金属件，一般作毛坯用。铸型：用型砂、金属或其他耐火材料制成；包括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒 系统的组合整体。型砂：型砂一般由铸造用原砂、型砂粘结剂和辅加物等造型材料按一定的比例混合 而成。芯砂：用于制作砂芯的型砂。砂芯：形成铸件内腔的用芯砂制成的实体。铸造概述4. 砂型铸造工艺过程u 砂型铸造工艺简介铸造概述4. 砂型铸造工艺过程造型：指用型砂、模样和砂箱等原材料与工艺装备制造铸型的过程

7、。 制芯：制造型芯的过程。 熔炼：通过加热使金属由固态转变到液态并使其温度、成分等符合要求的工艺 过程。 浇注：将熔融金属注入铸型的操作。 冷却：高温熔融金属由液态转变为固态的过程。 落砂：用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作。 清理：落砂后从铸件上清除表面粘砂、型砂和多余金属等的过程 铸造概述4. 砂型铸造工艺过程型 腔：铸型中造型材料所包围的空腔部分。模 样：由木材、金属或其他材料制成，用来形成铸型型腔的工艺装备 。铸造概述4. 砂型铸造工艺过程砂 芯：为获得铸件的内孔或局部外形，用芯砂或其他材料制成的，安放 在型腔内部的铸型组元。芯 盒：制造砂芯或其他耐火材料所用的装备。铸造概述4.

8、 砂型铸造工艺过程 一个砂型只能使用一次，耗费大量的造型工时。 砂尘污染，劳动条件差。 适应性广。u 砂型铸造的特点：铸造概述4. 砂型铸造工艺过程作业：国内外铸造发展状况？铸造概述4. 砂型铸造工艺过程第2讲 液态金属成形理论基础 在这一讲，我们将重点讲授金属由液态转变为固态的凝固过 程所发生的现象。 标题1. 关于液态合金的充型 2. 关于铸件的收缩 3. 关于铸造内应力、变形和裂纹液态金属成形理论基础 1. 关于液态合金的充型 充型：液态合金填充铸型的过程。 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： 合金的流动性 浇注条件 铸型条

9、件 合金的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 。液态金属成形理论基础 1. 关于液态合金的充型流动性测定：螺旋型标准试样液态金属成形理论基础 1. 关于液态合金的充型影响合金流动性的因素： 液态合金的成分纯金属、共晶成分合金流动性好。 浇注条件浇注温度越高，充型能力越好。液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越好。浇注系统越复杂，流动阻力越大，在静压头相同的情况下，充型 能力越差。 铸型条件铸型的蓄热系数、温度、气体等。液态金属成形理论基础 2. 关于铸件的收缩收缩：合金从浇注、凝固

10、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。 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，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。收缩导致铸件产生缩孔，缩松，变形，裂纹等缺陷。液态金属成形理论基础 2. 关于铸件的收缩铸件中的缩孔铸件中缩松产生原因：液态/凝固收缩得不到补充，形成的孔洞。液态金属成形理论基础 3. 关于铸造的内应力、变形和裂纹 铸件的内应力热应力:由于铸件各部分冷却速度不同，在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的 。 性

11、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。液态金属成形理论基础 3. 关于铸造内应力、变形和裂纹 铸件的变形防止铸件变形的措施： 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。 液态金属成形理论基础 3. 关于铸造内应力、变形和裂纹 铸件的裂纹热裂：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。思考题：如何获得优质铸件？液态金属成形理论基础 在这一讲，我们将重

12、点讲授铸型在金属液热作用下发生的 变化及其对铸件质量的影响。 标题1.关于金属液和铸型的热作用 2.关于金属液和铸型的机械作用 3.关于金属液和铸型的物理化学作用 第3讲 液态金属 砂型铸型的相互作用第3讲 液态金属 砂型铸型的相互作用关于铸型与金属液的热作用 铸型与金属液的热作用1.铸型的温度场研究内容： 不同时间内铸型各点的温度变化及铸型在 不同时间内所吸收的热量。研究方法：数学分析法、模拟法、实测法特点： 铸型表层温度迅速接近液体金属的温度 砂质铸型存在很大的温度差 干型表层温度比湿型高 2. 湿型砂在浇注时的水分迁移干燥区、水分饱和区、过渡区、正常区3. 砂型在加热时的膨胀 原砂加热时

13、 湿粘土含水量越高，则收缩值越大。4. 夹砂 夹砂结疤常发生在铸件的上表面、浇口附近等。 鼠尾常发生在铸件的下表面产生原因：在铸件表面还未凝固或凝固壳强度很低时，因砂型表面层膨胀发生拱起和裂纹而造成的 。防止措施：正确选用和配制型砂优化铸造工艺铸件结构合理 铸型与金属液的机械作用1. 冲刷作用 造成表面局部粗糙、冲砂、砂眼等缺陷 提高铸型抗冲刷能力在保证铸件质量的前提下，降低浇注温度提高铸型表面强度和高温强度如：提高砂型的紧实度、采用表面干型、水玻璃砂 型、树脂砂型、采用涂料等。2. 金属液对铸型表面的静压力和动压力 静压强 动压强铸型在静压力和动压力作用 下，会产生型壁移动、箱盖 抬起、砂芯

14、漂移等现象。 铸型与金属液的物理化学作用1.气孔特征：表面内壁光滑，有金属或氧化膜的色泽危害：降低铸件强度、产生渗漏、损坏铸件表面分类：侵入性气孔、析出性气孔、反应性气孔侵入性气孔特征：常发生在湿型铸造的铸件浇注位置的上 部、体积较大 多呈圆形或梨形。形成机理：防止措施： 减少型芯的发气量和发气速度； 刷涂料，以增大气体浸入金属液的阻力 提高浇注温度和速度，使气泡能从金属液中浮出 。析出性气孔特征：整个铸件断面布满小孔，铝合金铸件最容易产生析出性气孔 。形成机理：金属液在熔炼过程中吸收了较多的气体，如氢气、 氮气、氧气等，在凝固过程中，气体析出，而此时金属液 的流动性差，气体较难聚集漂浮，就在

15、铸件中形成大量分 散的气孔。防止措施： 减少金属液原始含气量； 提高冷却速度。冷却速度越快，气孔越不易形成。 提高气体的扩散速度反应性气孔特征：孔洞四面光滑，铝合金铸件最容易产生析出性气孔。形成机理：金属液与铸型之间或在金属液内部发生化学反应产 生的气体来不及排出。防止措施： 减少金属液原始含气量； 严格控制型砂水分，提高铸型的透气性 提高浇注温度2.燃烧（镁合金常见缺陷）特征：表面有分散或成群的孔穴，或黑色或灰色的连续氧化皱纹，或金属燃烧产物的菌状瘤疤形成机理：防止措施： 加防燃附加物，如3-4%烷基磺酸钠+1.5-2.5%硼酸 型（芯）砂无煤屑、草根等有机物 金属液中加入少量的铍，以减少镁合金的燃烧倾向3.粘砂（铸钢、铸铁件常见缺陷）机械粘砂：金属渗入到砂粒间空隙，将砂粒固定在铸件表面防止措施： 采用细砂、提高铸型紧实度或铸型表面刷涂料 对于铸铁件，在型砂中加入煤粉 降低浇注温度铸铁件中常出现机械粘砂化学粘砂：金属或金属氧化物和造型材料形成化合物，将砂层粘接在铸件表面防止措施： 在型砂中加入煤粉、重油、沥青等 在铸型表面刷涂料 采用铬铁矿砂、锆砂、镁砂等 在型砂中适当加入氧化铁粉（3-5%）铸钢件中常出现化学粘砂第4讲 型砂的组成及性能要求 认识型砂 型（芯）砂的组成 型（芯）砂应具备的的性能第4讲 型砂的组成