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1、第二章材料成型方法第二章材料成型方法第一节铸造第一节铸造第二节焊接第二节焊接第三节锻造和冲压第三节锻造和冲压第一节铸造第一节铸造 铸造是将金属液浇入预先制备好的铸型中，凝固后获得具有铸造是将金属液浇入预先制备好的铸型中，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法。用铸造方一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法。用铸造方法所获得的毛坯或零件统称铸件。铸件通常都是毛坯，经切法所获得的毛坯或零件统称铸件。铸件通常都是毛坯，经切削加工后才能成为零件。削加工后才能成为零件。 用于铸造成型的金属材料有铸铁、钢、铝合金、铜合金、用于铸造成型的金属材料有铸铁、钢、铝合金、铜合金、镁合金等，其
2、中以铸铁应用最为广泛。铸造的种类可分砂型镁合金等，其中以铸铁应用最为广泛。铸造的种类可分砂型铸造和特种铸造两大类。砂型铸造的铸型以原砂为主，加入铸造和特种铸造两大类。砂型铸造的铸型以原砂为主，加入适量瓤结剂、附加物和水，按一定比例混制而成。因其成本适量瓤结剂、附加物和水，按一定比例混制而成。因其成本低廉，适应性广，是目前铸造生产中应用最广泛的一种方法。低廉，适应性广，是目前铸造生产中应用最广泛的一种方法。特种铸造是在制造铸型时采用少用砂或不用砂的特殊工艺装特种铸造是在制造铸型时采用少用砂或不用砂的特殊工艺装备，获得比砂型铸造表面质量好、尺寸精确、力学性能较高备，获得比砂型铸造表面质量好、尺寸精
3、确、力学性能较高的铸件。的铸件。下一页 返回第一节铸造第一节铸造一、砂型铸造一、砂型铸造砂型铸造是型砂紧实成铸型的铸造方法，应用最为普遍。砂型铸造是型砂紧实成铸型的铸造方法，应用最为普遍。1.砂型铸造的工艺过程砂型铸造的工艺过程是砂型铸造的工艺过程砂型铸造的工艺过程是:制造模样、芯制造模样、芯盒盒;配制型砂、芯砂配制型砂、芯砂;造型和造芯造型和造芯;烘干、合箱烘干、合箱;熔炼金属，浇注熔炼金属，浇注;落砂、清理与检验等，如落砂、清理与检验等，如图图2-1所示，主要工序是造型、造芯所示，主要工序是造型、造芯和金属熔炼。和金属熔炼。 (1)浇注系统与冒口将液态金属平稳地导入、填充型腔与冒口浇注系统
4、与冒口将液态金属平稳地导入、填充型腔与冒口的通道，称为浇注系统。通常由浇口杯、直浇道、横浇道和的通道，称为浇注系统。通常由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成，如内浇道组成，如图图2-2所示。除导入液态金属外，浇注系统还所示。除导入液态金属外，浇注系统还起到挡渣、补缩与调节冷却顺序等作用。起到挡渣、补缩与调节冷却顺序等作用。上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造冒口是指在铸型内，储存供补缩铸件用熔融金属的空腔，也冒口是指在铸型内，储存供补缩铸件用熔融金属的空腔，也指该空腔中充填的金属。其作用是补缩、排气和除渣。冒口指该空腔中充填的金属。其作用是补缩、排气和除渣。冒口一般设置于铸件的顶部或一般设
5、置于铸件的顶部或“热节热节”处。处。 (2)造芯制造型芯的过程，称为造芯。型芯主要用来形成铸造芯制造型芯的过程，称为造芯。型芯主要用来形成铸件的内腔，其方法分为手工造芯和机器造芯两类，一般情况件的内腔，其方法分为手工造芯和机器造芯两类，一般情况下采用手工造芯，大量生产时采用机器造芯。造芯时，一般下采用手工造芯，大量生产时采用机器造芯。造芯时，一般在型芯内放置芯骨，用来提高型芯的强度在型芯内放置芯骨，用来提高型芯的强度;开设通气孔，以增开设通气孔，以增加排气能力。型芯大多需要烘干，以进一步提高强度和透气加排气能力。型芯大多需要烘干，以进一步提高强度和透气性。性。图图2-3为用简单芯盒手工造芯的示
6、意图。为用简单芯盒手工造芯的示意图。上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造(3)合型将铸件的各个部分组合成一个完整铸型的操作过程称合型将铸件的各个部分组合成一个完整铸型的操作过程称为合型。合型前应该认真检查各个部分，安装型芯，然后将为合型。合型前应该认真检查各个部分，安装型芯，然后将上型盖上、压紧。若产生错位，会使铸件产生偏芯、错箱等上型盖上、压紧。若产生错位，会使铸件产生偏芯、错箱等缺陷。缺陷。 (4)金属的冶炼冶炼的目的是获得一定化学成分和温度的金金属的冶炼冶炼的目的是获得一定化学成分和温度的金属液。铸铁的冶炼常采用冲天炉，其炉料有金属料、燃料和属液。铸铁的冶炼常采用冲天炉，其炉料有金属
7、料、燃料和熔剂。金属料包括铸造生铁、回炉铁、废钢和铁合金熔剂。金属料包括铸造生铁、回炉铁、废钢和铁合金;燃料为燃料为焦炭焦炭;熔剂常采用石灰石或氟石，其作用是降低炉渣的熔点，熔剂常采用石灰石或氟石，其作用是降低炉渣的熔点，增加其流动性，实现炉渣与铁液的分离。增加其流动性，实现炉渣与铁液的分离。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造(5)浇注浇注是将金属液从浇包注入铸型的过程。为了利于熔浇注浇注是将金属液从浇包注入铸型的过程。为了利于熔渣的上浮和清理，出炉温度一般应该高些，而浇注温度应适渣的上浮和清理，出炉温度一般应该高些，而浇注温度应适当低些，以减少液态金属气体的溶解量和冷凝时的收缩量。当
8、低些，以减少液态金属气体的溶解量和冷凝时的收缩量。浇注速度应该适当，以免产生铸造缺陷。浇注速度应该适当，以免产生铸造缺陷。 (6)落砂与清理落砂是铸件在完全凝固，并经充分冷却后，落砂与清理落砂是铸件在完全凝固，并经充分冷却后，使铸件与型砂、砂箱分开的操作。落砂过早，铸件温度高，使铸件与型砂、砂箱分开的操作。落砂过早，铸件温度高，冷却太快，会使铸件表层硬化，易产生变形，甚至开裂冷却太快，会使铸件表层硬化，易产生变形，甚至开裂;反之，反之，生产周期加长，生产率降低。生产周期加长，生产率降低。 清理是落砂后从铸件上清除表面粘砂以及浇冒口、毛刺、清理是落砂后从铸件上清除表面粘砂以及浇冒口、毛刺、氧化皮
9、等多余金属的过程的总称。清理的方法分手工清理和氧化皮等多余金属的过程的总称。清理的方法分手工清理和机械清理。手工清理用风铲和铁刷进行清理机械清理。手工清理用风铲和铁刷进行清理;机械清理有摩擦机械清理有摩擦清理法、喷丸清理法和抛丸清理法等方法。清理法、喷丸清理法和抛丸清理法等方法。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造2.造型材料造型材料 造型材料包括型砂和芯砂两种。造型材料包括型砂和芯砂两种。 型砂和芯砂应具有以下性能型砂和芯砂应具有以下性能:透气性、强度、耐火度、可塑透气性、强度、耐火度、可塑性、退让性。性、退让性。 造型材料由原砂、黏结剂、水和附加物等组成。原砂是型造型材料由原砂、黏结
10、剂、水和附加物等组成。原砂是型砂和芯砂的主要组成部分砂和芯砂的主要组成部分;黏结剂的作用是将砂粒互相瓤结在黏结剂的作用是将砂粒互相瓤结在一起，使型砂具有一定的强度和可塑性，常用的有陶土、油一起，使型砂具有一定的强度和可塑性，常用的有陶土、油类、树脂与水玻璃等类、树脂与水玻璃等;附加物是为了改善型砂的某些性能而附附加物是为了改善型砂的某些性能而附加的物质，如加入煤粉可提高耐火性能，加入水玻璃可提高加的物质，如加入煤粉可提高耐火性能，加入水玻璃可提高强度，加入木屑可改善透气性和退让性等。型强度，加入木屑可改善透气性和退让性等。型(芯芯)砂的制备过砂的制备过程主要包括烘干、筛分、混砂、松砂、停放闷砂
11、等。程主要包括烘干、筛分、混砂、松砂、停放闷砂等。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造3.造型方法造型方法 砂型铸造的造型方法很多，一般分为手工造型和机器造型砂型铸造的造型方法很多，一般分为手工造型和机器造型两大类。两大类。 (1)手工造型手工造型是传统的造型方法，它操作灵活，应手工造型手工造型是传统的造型方法，它操作灵活，应用范围广，对模具、砂箱的要求也不高，但生产率低，主要用范围广，对模具、砂箱的要求也不高，但生产率低，主要用于单件、小批量生产。按照模样的特点可以分为整模造型、用于单件、小批量生产。按照模样的特点可以分为整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型等方法。分模造型、挖砂造型
12、、活块造型等方法。 整模造型整模造型的模样是一个整体，其特点为铸型简整模造型整模造型的模样是一个整体，其特点为铸型简单、造型简易，适用于形状简单最大截面在端部的铸件。其单、造型简易，适用于形状简单最大截面在端部的铸件。其工艺过程由填砂、紧实、制作出气道、翻转下砂箱、制作上工艺过程由填砂、紧实、制作出气道、翻转下砂箱、制作上砂箱、浇注系统、起模和完成浇冒系统、修模、合箱等组成。砂箱、浇注系统、起模和完成浇冒系统、修模、合箱等组成。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造分模造型将模样沿外形的最大截面处分成两部分，并用销分模造型将模样沿外形的最大截面处分成两部分，并用销钉定位，型腔位于上、下两个
13、砂箱内，造型过程如钉定位，型腔位于上、下两个砂箱内，造型过程如图图2-4所示。所示。其特点是模样分开的分模面就是铸型的分型面，造型操作方其特点是模样分开的分模面就是铸型的分型面，造型操作方便，适用于形状比较复杂的铸件，特别是有孔的铸件。便，适用于形状比较复杂的铸件，特别是有孔的铸件。 挖砂造型某些铸件，如手轮，其轮缘的外形为曲面，用整挖砂造型某些铸件，如手轮，其轮缘的外形为曲面，用整体模样造型时，将阻碍起模的型砂挖掉，造型过程如体模样造型时，将阻碍起模的型砂挖掉，造型过程如图图2-5所所示。其特点是要求较高的操作技术，生产效率低，适用于单示。其特点是要求较高的操作技术，生产效率低，适用于单件、
14、小批量生产。件、小批量生产。活块造型将模样上阻碍起模的部分做成活动的活块。起模活块造型将模样上阻碍起模的部分做成活动的活块。起模时，先取出模样的主体，然后取出活块，此法叫做活块造型，时，先取出模样的主体，然后取出活块，此法叫做活块造型，造型过程如造型过程如图图2-6所示。其特点是造型费工，要求操作技术高，所示。其特点是造型费工，要求操作技术高，活块容易松动、错位，影响铸件精度，适用于单件、小批量活块容易松动、错位，影响铸件精度，适用于单件、小批量生产。生产。上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造刮板造型用与铸件截面形状相同的刮板代替实体模样的造刮板造型用与铸件截面形状相同的刮板代替实体模样的
15、造型方法，叫做刮板造型，造型过程如型方法，叫做刮板造型，造型过程如图图2-7所示。特点是不用所示。特点是不用模样，节省了材料与工时，但要求造型技术高，适用于尺寸模样，节省了材料与工时，但要求造型技术高，适用于尺寸较大的回转体、等截面的铸件的单件、小批量生产。较大的回转体、等截面的铸件的单件、小批量生产。 (2)机器造型机器造型是现代化铸造车间生产的重要手段，能机器造型机器造型是现代化铸造车间生产的重要手段，能够高效率地生产出尺寸精确、表面粗糙度值小、加工余量少够高效率地生产出尺寸精确、表面粗糙度值小、加工余量少的铸件，劳动条件较好。但需专用设备，故只适用中、小件的铸件，劳动条件较好。但需专用设
16、备，故只适用中、小件的批量生产。机器造型的主要工序实现了机械化，消除了操的批量生产。机器造型的主要工序实现了机械化，消除了操作者技术水平个体差异的影响，而且砂型的紧实程度更符合作者技术水平个体差异的影响，而且砂型的紧实程度更符合铸件成型的要求，型腔轮廓清晰准确，铸件质量好。铸件成型的要求，型腔轮廓清晰准确，铸件质量好。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造根据紧实型砂的原理不同，机器造型有振击压实式、空气冲根据紧实型砂的原理不同，机器造型有振击压实式、空气冲击式、射压式和抛砂式等造型方法。其中振击压实式造型为击式、射压式和抛砂式等造型方法。其中振击压实式造型为典型的造型方法，但因振动强、噪声大，因而逐渐被其他紧典型的造型方法，但因振动强、噪声大，因而逐渐被其他紧实方式所取代。空气冲击式造型是近些年发展起来的先进造实方式所取代。空气冲击式造型是近些年发展起来的先进造型技术，具有造型机结构简单、维修方便、噪声小的特点，型技术，具有造型机结构简单、维修方便、噪声小的特点，很有发展前途。射压式紧实造型是现代铸造生产中用来制作很有发展前途。射压式紧实造型是现代铸造生产中用来制作型芯的主要方法
