《材料成形工艺 教学课件 ppt 作者 周述积 第一篇 材工液态第一章砂型制造》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料成形工艺 教学课件 ppt 作者 周述积 第一篇 材工液态第一章砂型制造（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、材料成形工艺 湖北汽车工业学院,周 述 积,前 言 本课件依据材料成形工艺课程教学大纲编制, 与文字教材材料成形工艺配套。内容分3篇16章，共计PPT 686页，兼有录像9节、动画3幅和现场、实物图片266张。 课件具有以下特色： 结合现代先进制造技术和当代汽车生产实际采集素材,紧密联系汽车生产实际,内容丰富形象。 认真贯彻“少而精”和“启发式”等原则，运用和发挥多媒体课件的有效功能，分层叠出，注重效果。 课件制作中，得到了不少教师的帮助；参考和运用过一些同行的资料；用过东风公司一些生产实例 ; 机械工业出版社给予了有力的支持。在此一并表示衷心的感谢！ 编 者,材 料 成 形 工 艺 一切用物
2、理、 化学、冶金原理制 造机器零部件工程 结构，并以改进相 应化学成分、微观 组织及性能的方法 和技术。,一 、课程目的与任务 1. 掌握材料成形工艺基本理论和基本知识。 2. 懂得工艺分析及工艺计算。 3. 学会工艺文件制订与设计工艺装备或模具。,二、课程主体内容 1. 铸造工艺与铸造工艺装备设计。 2. 金属塑性成形工艺及模具设计。 3. 金属焊接成形工艺和夹具设计。 4. 材料成形工艺的选择。,三、课程性质 1. 材料成形及控制工程的专业基础课。 2. 拓宽技术应用的专业主干课。 3. 获取工艺分析和工装、模具设计能力 的专业理论基础。,、课程教学安排 总学时： 72 讲 课： 63 实
3、 验： 9 后修课程： 专业方向课程群，重在突出现代工艺技术和在汽车生产中的应用。,、教材及参考书 1周述积，等. 材料形成工艺M.北京：机械工业出版社， 2005. 2侯英玮. 材料成型工艺M. 北京：中国铁道出版社， 2002. 3曹文龙，李魁盛. 铸造工艺学M.北京：机械工业出版社， 1998. 4吕英. 锻造工艺学M.北京：机械工业出版社，1995. 5沈其文. 材料形成工艺基础M. 武汉：华中科技大学出版社，. 2001. 6周振丰，等. 焊接冶金与金属焊接性M. 北京：机械工业出版社，1988. 7周兴中.焊接方法与设备M. 北京：机械工业出版社， 1990. 8邹贵生.材料加工实
4、验M. 北京：清华大学出版社. 2000.,第一篇 铸造工艺与铸造工装设计,【学习指导】 以砂型铸造与铸造工艺设计为主线。 重点掌握砂型铸造工艺设计的原则、工艺分析、工艺计算、工装设计和应用。 课后能够承担中等复杂程度铸件的工艺、工装设计任务。,本篇内容分6章，PPT198页，兼有录像两节、动画和现场、实物图片。 绪论 P 第一章 砂型与砂芯制造 3P 第二章 铸造工艺方案的确定 47 P 第三章 浇注系统的设计 32 P 第四章 冒口、冷铁与铸肋 40 P 第五章 铸造工艺图与实例分析 12 P 第六章 铸造工艺装备设计 22 P 章后附有复习题。,第一节 铸件综合质量观,第一章 砂型与砂芯
5、制造,2.铸件质量三个等级 （JB/JQ820011990）,质量品牌,一等品：铸件质量达到当代工业发达国家20 世纪80年代初水平，满足出口要求。,优等品：达到国际同类铸件的当代先进 水平。,合格品：铸件质量满足用户（甲方）要求； 铸件生产过程中（乙方）质量稳定。,3. 铸造厂商三大经营准则,效率优先,质量第一,成本低廉,第二节 铸型工作条件及其 与金属的相互作用,第二节 铸型工作条件及其 与金属的相互作用,热的作用,1.铸型工作条件恶劣,力的作用,化学作用,2.处于恶劣工作条件的部分是砂型接触区,砂型接触区与金属液直接接触及其受影响的薄层（面砂层），与铸件壁厚相当。,3.金属与砂型接触区的
6、相互作用,机械作用冲击与冲刷等； 热的作用由热交换引起； 化学作用有机物、炭粉燃烧。 结果：1）导致铸件尺寸、形状和性能改变； 2）铸件可能出现表面夹砂、内外孔洞（气孔、砂眼）、裂纹和变形等缺陷。,第三节 砂型与砂芯,1.型（芯）砂的性能要求 1）强度（湿态抗压强度、干态抗拉强度） 2）可塑性 3）透气性 4）对铸件收缩的退让性 5）耐火度和化学稳定性 6）出砂性（溃散性）,2. 常用铸铁湿型砂配料,1） 原砂 硅砂（SiO2，熔点：1713）以圆形颗粒为优。 按 wSiO2 (8095) 分成7级( GB/T 94421998)，泥含量越少越好。 硅砂主要应用于铸铁和铸造有色合金。,粘土型砂
7、结构示意图 1-原砂粒 2-孔洞 3-附加物 4-粘土、水分胶体,粘土水湿后使型砂具有粘结性 和可塑性 。干态下具有一定强度。 粘土的粘结力基于粘土质点的水化作用，形成水化膜，对原砂粒起着“桥”的作用而使之连结起来。,加入适量的苏打(Na2CO3) 水对粘土进行活化处理可提高 粘土的粘结性和可塑性。,2）粘土（Al2O3-2SiO2-2H2O）与水分,粘土型砂中水分 控制原理图,3）附加物（煤粉、渣油、淀粉等）,作 用：改善铸件表面质量。 机 理：在合金液的高温作用下于铸型表面 产生大量还原性气体（CO）, 防止 金属液被氧化，使金属液表面的氧 化物被还原。 加入量： 3-8（质量分数） 东风
8、汽车公司铸造工厂湿型砂性能及成分 配比实例见表一、表二。,表一 ： 东风汽车公司铸造工厂铸铁湿型砂性能,表二：东风汽车公司铸造工厂湿型砂配比,3、铸钢用砂,1) 粘 土 砂 要求： 高的耐火度，好的透气性，低的容让性和 低的发气性等。 特点： 新砂比例大，颗粒粗，泥分少； 重要的大型铸钢件用镁砂（MgO）、锆砂 （ZrSiO2），尽管价格较贵； 一般用干型，表面刷涂料。 成分配比：见表三。,2) 水玻璃砂,用钠水玻璃（Na2OmSiO2nH2O）作粘结剂， 以CO2快速硬化，形成CO2硬化砂。常用于铸钢件。 反应式： Na2OmSiO2 (n+1)H2O+CO2 =Na2CO3+mSiO2 p
9、H2O+(n-p)H2O 水玻璃模数: M=n SiO2 / nNa2O=1.033(WSiO2 / WNa2O) 水玻璃密度： 水玻璃溶液中硅酸含量。 一般控制在1.45-1.6g /cm2,表三：铸钢用粘土砂成分与性能,4、有机粘结剂砂,主要用于芯砂配制。 分为植物油砂、合脂砂和树脂砂 1）植物油砂（桐油、亚麻油、豆油等） 特性： 高的干强度，低的发气量，小的吸湿性。 流动性好，不粘模。 但湿强度低。 砂芯具有良好的容让性、透气性和溃散性。,油砂配制工艺：,选中等粒度的原砂； 桐油加入量 1 -3（质量分数）； 粘土量控制在 1 左右（质量分数）； 水分控制在 3左右（质量分数）； 烘干温
10、度 200-250 /1-2小时 应用： 因桐油资源宝贵，现在很少用于大量生 产，主要用在小批量复杂砂芯制造中。,2）合脂砂,合脂为制皂残液。 经煤油或汽油稀释用作粘结剂，价格较低。 稀释比为10 ：610 ：10。 多用来制造非铁合金铸件的制芯。 可适量加入纸浆、粘土和水分。 烘干温度 ： 200-240 /1-3小时,3）树脂砂（录象）,用人工合成树脂替代植物油、合脂作芯砂粘结 剂是一大发明，使型芯质量和制芯效率明显提高。 铸造用人工合成树脂，常用热塑性树脂。 市场供应主要有酚醛树脂和呋喃、型树脂。 使用时另加一定量的化学固化剂。 树脂砂按制芯工艺和硬化方法不同分为： 壳芯树脂砂 ； 热芯
11、盒树脂砂； 冷芯盒树脂砂。, 壳芯树脂砂及其制芯,壳芯树脂砂配方实例,用壳芯树脂砂制芯可得到薄壳芯,壳芯树脂砂又称覆膜砂。 酚醛树脂在芯盒模壁温度200-280时熔化而包覆砂粒表面，起到连桥作用，形成相对坚硬的薄壳。,模腔中部树脂未能熔化，对众多砂粒形成不了连桥而松散，它们将随芯盒旋转、摇摆回送砂斗，可继续使用。这样能够得到薄壳中空型芯。 好处：既节约原材料，又可利于型芯排气。,用壳芯树脂砂制芯的方法,用顶吹法或底吹法将壳芯树脂砂吹入预热至200-280的金属芯盒中受热固化薄层。,芯盒旋转、摇摆而将砂芯内未能固化的松散树脂砂回送砂斗。,壳芯在芯盒内进一步固化后即可开模取芯。,热芯盒树脂砂及其制
12、芯,用原砂2 -3（质量分数）的呋喃、型树脂作粘结剂。 用20 树脂量的氯化铵、尿素水溶液作固化剂。 氯化铵：尿素：水=1：3：3 （质量配比） 即可得到热芯盒树脂砂。（混砂录象）,热芯盒树脂砂制芯工艺,方法：用射芯机制芯； 芯盒预热温度：180-260； 硬化时间： 30-40秒。 缺点： 有少量氨气放出，污染车间环境。 建议用无氮树脂，即呋喃、型 树脂作粘结剂。,冷硬树脂砂制芯工艺,用冷硬树脂砂制芯无需将芯盒加热。 冷硬树脂砂在铸造工厂里又称为冷芯盒树脂砂。 冷硬树脂砂采用呋喃改性树脂作粘结剂。 如： KJN-1呋喃改性脲醛树脂； 7501型呋喃树脂等。,配制冷硬树脂砂时，用弱酸作催化剂。
13、 常用硫酸乙脂、甲苯磺酸、磷酸等。 主要通过化学作用达到硬化效果。 催化剂的加入量控制在树脂量的30 40。,冷硬树脂砂应用特点,要求混砂快，数量 准确，一次用完。 可把树脂-砂和催化 剂-砂先混合好。 制芯前再将上述两种 混合料迅速混合并充填 芯盒，即可自行硬化。,5、铸造用涂料,提高铸件表面质量,改善铸件表面性能,减少铸件缺陷倾向,涂料的作用,涂料的配方,涂料的组分和配比依铸造合金种类、 铸型（芯）性质不同而不同。,比如，为了提高铸件表面质量，改善铸件表面性能，减少铸件缺陷倾向，汽车行业采用了许多新配方、新技术，申报了知识产权保护。,由于涂料的作用特别重要，因而引起了工程、学术界的高度重视
14、，由此开发出不少研究课题，不断创造出新的科技成果。,涂料的组分,铸造用涂料的组分通常由耐火粉料、载液、悬浮剂、粘结剂及其他添加剂混合并搅拌成胶体状态下使用。,铸钢砂型和型芯表面一般用耐高温的锆英粉（ZrO2）涂料。载液可用乙醇，成为快干涂料。,铸铁型芯表面一般用石墨粉水剂涂料；,涂料的涂刷,小批量生产： 手工涂刷或喷涂；,大批量生产： 浸入涂挂。,复习题,1、金属与铸型接触区有何相互作用？它们对铸件质 量将分别带来什么影响？ 2、铸钢用粘土砂与铸铁用粘土砂在性能要求、成分 上有何不同？说明单一湿型砂和水玻璃砂的配方及 应用。 3、目前比较广泛应用三种制芯方法配用树脂砂，请分别说明这三种树脂砂的树脂特性、用量、附加物、硬结原理及制芯工艺规范。 4、铸造用涂料有何作用？主要由哪些组分组成？各起 什么作用？,
