《液态成型技术课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液态成型技术课件（249页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、液态成型技术,主讲教师：吴炜,（第1版）,目 录,绪 论,第二章 砂型和砂芯的制造,第三章 浇注系统设计,铸造生产指用熔融的液态合金注入预先制备好的铸型中使之 冷却、凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能的毛 坯或零件过程，简称铸造。,一、铸造生产的工艺过程、特点及在制造业中的地位,绪 论,砂型铸造生产工艺流程图,铸造生产的工艺流程 铸造生产基本上由铸型制备、合金熔炼及浇注、落砂及清理等三个相对独立的工艺过程所组成。,铸造方法的分类,铸 造,砂型铸造,特种铸造,湿型铸造,干型铸造,表干型铸造,熔模铸造,金属型铸造,离心铸造,压力铸造,铸铁铸造,铸钢铸造,有色合金铸造,铸造方法的分类 (1)砂型铸造
2、方法:通过紧实型砂获得铸型来得到坯件的方法 是最主要最传统的铸造方法 (2)特种铸造方法:壳型铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、熔模铸造、离心制造、陶瓷型铸造等 铸型用砂较少或不用砂，采用特殊工艺装备，可获得表面更灵活、尺寸更精确、机械性能更高的铸件,图0-2 齿轮毛坯的砂型铸造,砂型铸造以铸造用型砂为主要原材料制成铸型，且液态金属完全靠重力充满整个铸型型腔形成铸件的方法称为砂型铸造。,飞轮铸件的生产过程,熔模铸造,熔模铸造产品,铸造生产具有以下特点：,优点：1）使用范围广； 2）能采用的材料广； 3）铸件具有一定的尺寸精度； 4）成本低廉、综合经济性能好； 5）能源、材料消耗及成本低。
3、缺点：1）工作环境粉尘多、温度高、劳动强度大； 2）废料、废气、废水处理任务繁重。,二、铸造加工的特点 铸造是生产机器零件毛坯的主要方法之一，其实质是液态金属逐步冷却凝固而成形1.优点：（1）可生产有内腔及外形复杂的毛坯 （2）工艺灵活性大 各种合金，各种尺寸、形状、重量和数量的铸件都能生产，重量从几克到几百吨，壁厚0.5mm1m左右。 （3）铸造成本低2.不足（1）易产生内部缺陷（如组织疏松,晶粒粗大,易产生缩孔、缩松、气孔、浇不足、冷隔等缺陷）（2）铸件机械性能低(冲击韧性)（3）铸造工序多,难以精确控制,铸件质量不够稳定（4）劳动条件较差,四、我国铸造技术的发展 铸造技术历史悠久.三千年
4、前,青铜器已有应用,二千五百年前,铸造工具已经相当普通.大量历史文物显示着我国古代人民在铸造技术上的精湛创造: 早在5000多年前,我们的祖先就能冶炼红铜和青铜等合金,并铸出了简单的铜斧. 早在4000年以前,我们的祖先就已开始和使用瓷器,到商代已经有了高度发达的青铜冶炼和铸造技术,从河南安阳商代遗址出土的司母戊鼎提供了有力的证明；四羊方尊也是其中杰出的代表。 河南安阳商遗址出土的司母戊鼎重达875kg,外形尺寸(13378110)cm,是迄今世界上最古老的大型青铜器.,永乐大钟，中国现存最大的青铜钟。在北京德胜门铸钟厂铸成，清雍正十一年（1733）移置觉生寺（今称大钟寺）。铜钟通高6.75米
5、，钟壁厚度不等，最厚处185毫米，最薄处94毫米，重约46吨。钟体内外遍铸经文，共22.7万字。铜钟合金成分为：铜80.54%、锡16.40%、铝1.12%，为泥范铸造。,司母戊鼎,四羊方尊,1978年在湖北省随县曾候乙墓出土的青铜器重达10t 其中有一套64件的编钟,据考证是2400年前战国初期铸造的,钟上共铸有错金铭文2800多字,标出音名,音律,每个钟发出两个音,整套编钟音域宽达五个半八度;能演奏各类名曲,音律准确和谐,音色优美动听,整套编钟铸造水平极高,是我国古代青铜器的杰出代表.,战国编钟,由青铜器过渡到铁器是生产工具的重大发展,我国从春秋战国时期(公元前770475年)开始大量使用
6、铁器,推动了奴隶社会向封建社会的过渡1953年在河北省兴隆县的古燕国铸冶作坊遗址的发掘中,发现距今22002350年的战国时期的铁范(铁质铸型)等87件,可用于铸造铁锄、铁斧、铁镰、铁凿和车具等,铁器铸造,现立于河北沧州的大铁狮,高5m多,长近6m,重 19.3t是公元9世纪五代后周时铸成在兴隆战国铁器遗址中发掘出浇铸农具使用的铁模,由泥砂造型发展到铁模铸造,说明我国古代金属材料液态成型技术已经发展到相当高的水平,这比欧洲国家要早1800年左右,居世界先进行列.,二、我国铸造技术的发展,铸造是世界历史上最悠久的工艺技术之一。我国古代铸造技术居世界先进行列。,我国铸件年产量与美、日、德三国的对比
7、,三峡右岸电站水轮机转轮叶片22.9T。,总重473T，10米直径,三峡右岸叶片通过鉴定，标志着三峡右岸转轮叶片铸造实现了国产化，标志着哈电机公司具备了批量生产三峡叶片的技术和能力，实现了三峡叶片国产化，扩大了大容量水电机组的国产化份额，增强了民族工业在国际上的竞争力，打破了国外大型水电铸造部件的垄断局面，为巨型水轮机转轮叶片铸造全部实现国产化奠定了坚实的基础。同时，迫使国外厂家的同类产品订货价格降低，使社会效益、经济效益显著。,当代我国铸造技术发展,近几十年来,我国铸造技术发展迅速:(1)在型芯砂方面,推广了快速硬化的水玻璃砂及各类自硬砂,成功地运用树脂砂快速制造高强度砂芯(2)在铸造合金方
8、面,发展了高强度、高韧性的球墨铸铁和各类合金铸铁,成功地用球墨铸铁件代替某些锻钢件.(3)在铸造设备方面,已建立起先进的机械化,自动化高压造型生产线(4)在新工艺新技术方面,各种各样特种铸造或精密铸造方法得到发展和应用,我国各行业用户消耗铸件的数量 （单位：t）,第二章 砂型与砂芯的制造,第一节 砂型（芯）的制造方法,第二节 粘土型（芯）砂,第三节 黏土湿型,第四节 水玻璃粘结剂型（芯）砂,第五节 树脂砂,本章概要： 1.砂型铸造中所用原材料的成分和性质； 2.常用型（芯）砂的组成、配制工艺及性能控制；,第二章 砂型与砂芯的制造,铸造工艺分类：铸型：砂型、金属型、陶瓷型、石膏型、水泥型成型力场
9、：重力、压铸、离心、低压、真空吸铸注：砂型铸件产量占铸件总产量80-90%,基本概念： 型砂、 芯砂制作砂型的混合物称为型砂，制作砂芯的混合物称为芯砂。（原砂、再生砂+粘结剂+附加物） 涂料涂敷在型腔或砂芯表面的混合物称为涂料。,型砂铸造优点：造型材料来源广，生产准备周期短，成本低。 型砂铸造缺点：铸件外观质量相对较差，且铸型只能使用一次，效率低。,1. 型砂：原砂、再生砂+粘结剂+附加物所混制成的混合物。 型砂通过外力作用制成砂型（具有一定密度、紧实度的 微孔多孔隙体系）,第一节 砂型（芯）的制造方法,型（芯）砂的组成,型（芯）砂是由骨干材料、粘结材料和附加物等原材料按一定比例配制而成。,以
10、粘土为粘结材料的粘土型（芯）砂主要由原砂、粘土、附加物和水配制而成。,图1-1 粘土型砂结构示意图,1砂粒 2粘土胶体 3孔隙 4附加物,造型造芯方法,化学粘结,机械粘结,物理固结,模具内热硬,模具内冷硬,模具外硬,粘土砂法,自硬法,气硬法,磁型铸造法，V法，EPC-V法,温芯盒法,热芯盒法,热壳法,熔模制壳,二、型（芯）砂应具备的性能,（1）造型、制芯和合型阶段对型砂性能的要求。,1.湿度：为了得到所需的湿态强度和韧性，粘土砂必须含有适量水分。,2.流动性：型（芯）砂在外力或自重的作用下，沿模样（或芯盒表面）和砂粒间相对移动的能力称为流动性。,3.强度：型砂、芯砂抵抗外力破坏的能力称为强度。
11、,4.可塑性与韧性：可塑性是指型（芯）砂在外力作用下变形，外力去除后仍保持所赋予形状的能力。,5.韧性：韧性是指型砂抵抗外力破坏的性能。,6.不粘模性：造型或制芯时，型（芯）砂不粘附在模样（或芯盒）表面的性质称为不粘模性。,（2）铸件浇注、冷却、落砂、清理阶段对型（芯）砂性能要求。,1.耐火度：型（芯）砂抵抗高温作用的性能称为耐火度。,2.透气性：紧实的型砂能让气体通过而逸出能力称为透气性。,3.发气量和有效煤粉含量： 型砂中煤粉或其它有机附加物（如重油、沥青等）在浇注受热后产生的气体挥发物量，称为发气量；型砂中煤粉的有效含量，成为有效煤粉含量。,4.退让性：型砂随着铸件收缩而减小其体积的能力
12、称为退让性,5.溃散性：型砂和芯砂在铸件落砂清理时，容易溃散的性能称为 溃散性。,3.粘结剂：起粘结砂粒的作用，使型砂具有必要的强度和韧性。 分类：粘土、水玻璃、油类、合成树脂。 按成膜过程性质：物理成膜粘结剂、化学成膜粘结剂。 按组成分类：有机粘结剂、无机黏结剂。4. 附加物：为改善型砂性能而加入的物质。 常用：每份、渣油、淀粉等改进铸件表面质量 石墨粉、脱模机改善起模性。,2.原砂：铸造生产配制型砂用的沙子，是型砂的基本组成部分。 特点：耐高温性能、提供空隙保证透气性 分类：硅砂、特种砂。,2.2、型砂骨干材料原砂,1.石英质原砂及应用,石英质原砂以石英为主要矿物成分的天然硅砂。,天然硅砂
13、特点：资源丰富，分布极广，易于开采，价格低廉， 能满足铸造上多数情况的要求。,天然硅砂形成：天然硅砂是由火成岩风化形成的。,石英,鳞石英,方石英,熔液,石英,鳞石英,方石英,石英玻璃,鳞石英,加热时发生的多晶转变分为两类：1.同一类型的高温与低温形态之间的转化过程快且可 逆（纵向转变）2.不同类型的多晶转化，很难进行（横向转变）注： 石英在573转变为石英，该转变为突变发生，且伴随体积膨胀，导致铸型产生较大应力与变形，产生夹砂、结疤等缺陷。,火成岩组成及风化：火成岩重的花岗岩是由石英、长石、黑云母等 矿物颗粒组成。火成岩经过长期风化作用后，花岗岩中的 石英由于化学性质稳定和较坚硬，风化时成分不
14、变，仅被 破碎成细粒；花岗岩中的长石、云母，一部分通过化学风 化变成粘土，另一部分未被化学风化，混在砂子中。,山砂风化后的产物或就地贮集，或经过水力、风力的搬运， 远离原处沉积。就地贮集的砂矿称为山砂，含泥分较多， 粒形不规则，例如江苏六合红砂、河北唐山红砂等。,河砂、湖砂、海砂经过水力搬运的砂称为海砂、湖砂或河砂。 河砂、湖砂、海砂经过水流的冲洗和分选，含泥量很 少，颗粒较圆，粒度比较均匀，例如河北北戴河砂、 广东新会砂、福建东山砂均为海砂；江西都昌砂、星 子砂为湖砂；上海吴淞砂、河南郑庵 砂为河砂；,风沙经风力搬运的砂称为风积砂。内蒙古通辽市大林、哲里木 盟的伊胡塔、甘旗卡等处的砂子为风积砂，其颗粒形状更 圆整而均匀。,石英砂岩 沉积的石英颗粒被胶体的二氧化硅或氧化铁、碳 酸钙等物胶结成块状，称为石英砂岩。石英砂岩的质地 比较松散，易加工破碎，颗粒大多呈多角形，例如湖南 湘潭的石英砂岩。,石英岩 沉积的石英砂粒在地壳高温高压作用下，经过变质而形成坚固整体的岩石则称为石英岩。这种石英岩通常含有很高的SiO2，质地极为坚硬。经过人工采矿、清洗、破碎、筛分后就可得到人工硅砂（或称为人造石英砂）。,
