《材料成型技术与基础》全套PPT电子课件教案-第07章 铸造.ppt

第七章 铸造,7.1 砂型铸造 7.2 特种铸造 7.3 金属或合金的铸造性 能 7.4 铸件结构工艺性 7.5 常用合金铸件的制造 7.6 铸造技术的发展 本章小结,7.1砂型铸造,砂型铸造的工艺过程：包括混砂、造型和造芯、烘干、合箱、 熔化与浇注、铸件的清理和检验等工序。 型（芯）砂应具备的性能：强度；透气性（与砂粒的形状 大小及粘土的比例、型砂的臼紧度有关）；耐火性；退让性； 型（芯）砂的分类：粘土砂（由砂、粘土、和附加物如煤粉木 屑等组成）；水玻璃砂；油砂及合脂砂；树脂砂。 711 造型方法（手工造型、机器造型） 712 砂型铸造工艺,第七章 铸造,手工造型方法,第七章 铸造,机器造型方法,根据紧砂原理的不同，机器造型方法有以下几种： 压实造型、震实造型、震压实造型、 微震压实造型、高压造型、射砂造型、 抛砂造型等。,第七章 铸造,震实造型工作原理示意图,微震压实造型机工作原理示意图,第七章 铸造,多触头高压微震压实造型机工作原理示意图,第七章 铸造,射砂造型机工作原理示意图,第七章 铸造,712砂型铸造工艺,1 浇注位置(是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置）的选择 原则 ：重要加工面或质量要求较高的面，应置下部或侧面。 大平面朝下。 大面积薄壁处，应置下或侧面。 易产生 缩孔的厚大部位应置顶部或侧面，以安装冒口。 2分型面位置的选择原则： 重要加工面或大部分加工面与基 准面放在同一砂箱内。 尽可能减少分型面数目或活块数目， 以方便起模。 尽可能减少型心的数目。 便于下芯、合箱、 检查型腔尺寸等操作。 3铸造工艺参数的确定：包括铸造工艺参数包括机加工余量、铸 出孔、起模斜度、铸造圆角、铸造收缩率等。 4砂型铸造工艺分析,第七章 铸造,床身浇注位置,第七章 铸造,大平面的浇注位置,第七章 铸造,箱盖浇注位置的比较,第七章 铸造,卷扬筒浇注位置,第七章 铸造,床身铸件分型面的选择,第七章 铸造,三通的分型面的选择,第七章 铸造,起重臂的分型面的选择,第七章 铸造,接头的分型面的选择,第七章 铸造,箱盖的分型面的选择,第七章 铸造,机加工余量和铸出孔的大小,机加工余量的大小与铸件的大小、材质批量结构的复杂程度 及该加工面在铸型中的位置等不同而变化。（可查手册） 铸件中较大的孔和槽应铸出，以减少切削工时，节约金属。 铸件的最小铸出孔尺寸,第七章 铸造,起模斜度,第七章 铸造,铸造圆角和铸造收缩率,铸造圆角是指铸件上壁和壁的交角应做成圆弧圆度， 以防在该处产生缩孔和裂纹。铸造圆角半径一般为两 相交壁平均厚度的1/31/2。 铸造收缩是指金属液浇注到铸型后，随温度的下降 将发生凝固所引起的尺寸缩减。通常灰铸铁的收缩率 为07%10%；铸钢为15%20%；有色金属合金为 10%15%。,第七章 铸造,砂型铸造工艺分析,第七章 铸造,拖拉机轮,72特种铸造,721 熔模铸造 722 金属型铸造 723 压力铸造 724 低压铸造 725 离心铸造 726 陶瓷型铸造 727 连续铸造 728 实型铸造 729 v法铸造,第七章 铸造,721熔模铸造,第七章 铸造,熔模铸造工艺过程,熔模铸造的特点及应用,1铸件精度高（尺寸公差可达it11it13，表面粗糙度可达 ra12516m。铸件可不进行机加工直接使用。 2适合各种合金。特别是那些难熔的难切削的的高高合金钢。 3能铸造形状复杂、不便分型的铸件。 4能铸造出厚度03mm薄壁件。 5能铸造出05mm孔径的孔。 适合难以切削或少切削的小型零件（重量25kg）。,722金属型铸造,第七章 铸造,金属型的结构,金属型铸造的特点及应用,1一型多用。 2所获得的铸件晶粒细小、组织致密、力学性能高。 3所获得的铸件精度高（尺寸精度可达it12it14，表 面粗糙度 可达ra63m）。 4模型制造周期长、成本高。 主要适合低熔点的有色金属或合金铸件的大批量生 产。,723压力铸造,第七章 铸造,热压室压铸机的工作原理,热压铸,第七章 铸造,卧式冷压室压铸机,第七章 铸造,立式压室压铸机,1压铸室 2压铸活塞 3铸型 4下活塞 5剩余金属 6铸件,压铸的特点,1常用压力为几个至几十个兆帕。 1所获得的铸件精度高（尺寸精度可达it11it13，表 面粗糙度可达ra3208m）。铸件可不进行机加 工而直接使用。 2所获得的铸件的晶粒细小，力学性能高。 3生产效率高，便于实现机械化、自动化。 4可实现嵌铸。 5适合低熔点的有色金属或合金，难于适应钢和铸铁。 6铸件中不可避免存在气孔、缩松等缺陷。故不能热处 理或在高温下使用。 7设备投资大，适用于大批量生产。,嵌铸件,低压铸造工作原理示意图 1坩埚；2升液管；3金属液；4进气管；5密封盖 6浇道；7型腔；8铸型,724低压铸造,第七章 铸造,低压铸造的特点及应用,1常用压力为002006兆帕。介于重力和压力铸造之间。 2铸件轮廓清晰、组织致密。 3金属利用率高（可达90%以上）。 4浇注方法为底注式充型，无金属液的飞溅，不对铸型 冲刷，故铸件中无针孔等缺陷。 5设备简单，易于实现机械化、自动化。 6升液管的寿命短，金属液在保温过程中易氧化。 主要应用于铸造性能要求高的铝合金和镁合金铸件。 如：汽缸体、缸盖、曲轴箱等铸件。,725离心铸造,第七章 铸造,卧式离心铸造,离心铸造的特点,1所获得的铸件组织致密、没有气孔、缩松、缩孔、 夹渣等缺陷，力学性能高。 2没有型芯和浇注系统便可生产中空铸件。 3铸件在离心的作用下，金属液的充型能力好，可浇注 流动性差的金属或壁薄件。 4铸件的内表面粗糙，且易产生比重偏析。,完全陶瓷型铸造工艺过程,726陶瓷型铸造,第七章 铸造,第七章 铸造,砂套陶瓷型铸造工艺过程,陶瓷型铸造的特点,1与熔模铸造相似，可获得尺寸精度高、表面粗糙度低 的铸件。 2可铸造大型的精密铸件，其重量可达十几吨（熔模铸 造的铸件尺寸不能超过25kg）。 3灌浆工序烦琐，难于实现机械化、自动化。不宜制造 批量大、重量轻的铸件。 主要应用于生产大型和厚壁的精密铸件。如：冲摸、 压铸模、锻模、玻璃器皿模等。,727连续铸造,第七章 铸造,1浇包 2浇口杯或中间浇包 3结晶器 4铸坯 5引锭 6保温炉 7石墨工作套 8引拔辊 9-切割机,连续铸造的特点及应用,1所获得的铸锭和铸管组织致密均匀，力学性能好。 2没有浇注系统和冒口，金属的利用率高。 3不须造型等工序，可实现机械化和自动化，便于实现 连铸连轧。 4生产率高。,728实型铸造,第七章 铸造,实型铸造又称“气化模造型”和“消失模铸造”。,实型铸造的特点及应用,不须分型、起模、制芯；铸件尺寸精度和表面粗 糙度与熔模铸造相近；由于造型工序的简化，使生产 率高，成本低。 实型铸造适用于各种批量的、形状复杂的、除铁 和低碳钢以外的合金铸件的生产。,1发热元件；2塑料薄膜在烘烤位置；3塑料薄膜在覆盖成形；4抽气箱； 5抽气孔；6砂箱；7密封塑料薄膜；8过滤抽气孔；9通气道；10水芯,729v法铸造（真空薄膜铸造）,第七章 铸造,73金属或合金的铸造性能,731 金属或合金的流动性及充型能力 1 金属或合金的流动性 2 影响流动性的因素 金属的种类、（铸铁、硅黄铜铝硅合金钢） 合金成分及结晶特征、粘度、结晶潜热、 732 铸件的凝固与收缩 1 铸件的凝固方式 2 铸造金属或合金的收缩 3 缩孔与缩松及防止措施 4 铸造内应力、变形和裂纹 734 铸件的偏析与铸造合金的吸气 1 铸件偏析（晶内偏析、区域偏析、比重偏析） 2 铸造合金的吸气,第七章 铸造,螺旋形试样,第七章 铸造,不同结晶特征合金的流动性 铁碳合金的流动性与含碳量关系,合金成分及结晶特征对流动性的影响,第七章 铸造,铸件的凝固方式,第七章 铸造,缩孔的形成过程示意图,第七章 铸造,宏观缩松,第七章 铸造,缩孔和缩松的防止措施,采取顺序凝固或安放冷铁,第七章 铸造,铸造内应力,铸造应力分热应力和机械应力,第七章 铸造,图737中、杆固态冷却曲线,第七章 铸造,同时凝固示意图,第七章 铸造,机械应力,第七章 铸造,铸件的变形,第七章 铸造,不同截面的变形,第七章 铸造,沸 点,气体在合金中的溶解度与温度的关系示意图,第七章 铸造,74铸件结构工艺性,741 铸件工艺对铸件结构的要求 1 对铸件外形的要求（力求简单，起模方便） 避免侧凹、去掉不必要的外圆角，使分型面为平面、 设计凸台和筋条，应考虑造型方便、铸件的外形尽可能 使分型面数目最少 2 对铸件内腔的要求 不用或少用型芯、型芯的安放应稳固，并方便排气和清理 增设工艺孔、 3 结构斜度 742 金属或合金的铸造性能对铸件结构的要求 1 合理设计铸件壁厚（壁厚均匀、有差别时应顺序凝固） 2 铸件壁与壁连接（设计结构圆角、避免锐角连接、厚薄 逐渐过渡、避免交叉连接） 3 与合金铸造性能有关的问题（不阻碍收缩、避免过大面积 的水平面、截面对称、设计加强筋） 4 组合式铸件,第七章 铸造,机床铸件结构的设计,第七章 铸造,缸体铸件结构的设计,第七章 铸造,托架铸件的结构设计,第七章 铸造,箱体铸件的结构设计,第七章 铸造,零件上的凸台设计,第七章 铸造,端盖的结构设计,第七章 铸造,阀体的结构设计,第七章 铸造,支柱铸件的结构设计,第七章 铸造,圆盖铸件的结构设计,第七章 铸造,轴承架铸件的结构设计,第七章 铸造,紫铜风口铸件内腔的结构设计,第七章 铸造,结构斜度,第七章 铸造,1合理设计铸件壁厚,砂型铸造条件下铸件的最小壁厚值,第七章 铸造,顶盖铸件的结构设计,第七章 铸造,阀体铸件的结构设计,第七章 铸造,壁厚有差别时铸件的结构设计,第七章 铸造,不同转角的热节,第七章 铸造,金属结晶的方向性,第七章 铸造,铸造内圆角半径r值,第七章 铸造,铸件壁之间避免锐角连接,第七章 铸造,铸件壁之间避免交叉连接,第七章 铸造,轮辐铸件的结构设计,第七章 铸造,轮形铸件辐板的设计,第七章 铸造,薄壁罩壳的设计,第七章 铸造,梁形铸件的结构设计,第七章 铸造,平板铸件的结构设计,第七章 铸造,防裂筋的应用,第七章 铸造,铸钢底座,第七章 铸造,床身的组合设计,第七章 铸造,75常用合金铸件的制造,751 铸铁件的制造 1 铸铁的结晶及石墨化 （影响石墨化的因素：化学成分、冷却速度） 2 灰铸铁 普通灰铸铁(3.0%3.7%c,1.8%2.4%si)铁水不须处理 孕育铸铁(2.8%3.2%c,1.0%2.0%si)铁水须孕育处理 3 球墨铸铁（成分特点、球化处理、孕育处理、热处理） 球墨铸铁的铸造工艺特点：流动性差、铸型的刚度与收缩 4 蠕墨铸铁 须蠕化处理(用稀土硅铁合金和稀土硅钙合金)和孕育 处理 5 可锻铸铁（种类、成分特点、生产过程、铸造性能） 752 铸钢件的制造 753 有色金属或合金铸件的制造,第七章 铸造,铸铁的结晶及石墨化,第七章 铸造,c、si含量对铸件组织的影响（壁厚50mm）,第七章 铸造,砂型铸件壁厚、碳和硅含量与组织的关系,第七章 铸造,冲入法球化处理,第七章 铸造,型内球化法,第七章 铸造,球墨铸铁件缩孔和缩松的形成,第七章 铸造,752铸钢件的制造,1 碳素铸钢（低碳铸钢zg15、中碳铸钢zg25、高碳铸钢zg55） 2 合金铸钢（低合金铸钢、高合金铸钢） 3 铸钢的铸造工艺特点： 熔点高、钢液易氧化、钢水流动性差、收缩大 相应的措施：壁厚8mm，提高浇注温度以改善铸造性能，采 用干铸型和热铸型。由于收缩大，应采用冒口冷铁和补贴，以 实现顺序凝固。薄壁铸钢件应采用同时凝固。采用耐火度高 的人造石英砂制作铸型，并在铸型表面涂刷石英粉或锆砂，以防 粘砂。铸型采用干型或快干型，如用co2硬化的水玻璃砂型。 4 铸钢件的热处理(不宜进行淬火处理) 含碳量0。35%的铸钢件应采用正火及高温回火； 含碳量0。35%的铸钢件应采用退火。,第七章 铸造,铸钢齿轮铸造工艺,第七章 铸造,薄壁铸钢件的浇注系统,第七章 铸造,753有色金属或合金铸件的铸造,1 铜及其合金铸件的制造 （1）铜及其合金的熔炼 是在坩埚炉中熔炼，熔炼时易氧 化和吸气，为防氧化，可用木炭、玻璃屑、苏打、硼砂等覆盖 液面，除黄铜和铝青铜外，可用8%14%的磷脱氧。而铝青铜 用加苏打、萤石、和冰晶石等碱性熔剂的方法，造出低熔点、 密度小的熔渣加以去除。除气主要是除去氢气：锡青铜是吹氮 气，铝青铜是加zncl和ccl4，黄铜用锌. （2）铸造特点：铸型采用细砂以防粘砂和降低粗糙度，浇注 系统应有挡渣能力。,第七章 铸造,2.铝合金铸件的制造,（1）熔炼特点： 液态铝合金易氧化和吸气,即铝在液态下极易 氧化成熔点高(2050) 、密度大和稳定性好的al2o3,并悬浮在液态 铝合金中很难去除,且铝合金液极易吸收氢气,在随后冷却过程中过 饱和的氢以气泡形式析出,就可能在铸件上形成气孔.因此,铝合金在 熔炼时要进行精练,如加kcl、nacl覆盖铝合金液面，隔绝空气,减 少氧化和吸气的机会.已吸入的气体可用通气法、氯化物 法、真空 法等排除. （2）铸造特点：接近共晶成分的合金其铸造性能好，为层状 结晶。 由于铝合金液易氧化和