金属的铸造成型工艺.ppt

第三章 金属的铸造成形工艺,3.1 重力作用下的铸造成形 3.2 外力作用下的铸造成形,3.1 重力作用下的铸造成形,一、砂型铸造 砂型铸造工艺是用模样和型砂制造砂型的一种工艺。,播放动画,过程：将一个形状与铸件相应，并考虑了加工余量及收缩余量的模样，埋入型砂中，经紧实后，打开砂型，起出模样后，获得具有一定型腔的砂型。 为了顺利起出模样而不致破坏型腔，一般应将砂型剖分成两个或多个部分，砂型剖分面称为分型面。,但有些轮廓复杂的模样，即使将砂型分成多块，也不能将模样拔出，例如用整体模样进行三箱造型时，这时必须将整体模样分成两块或多块，方能起模。 模样剖分的面叫分模面。 分模面是否就是分型面？,1. 铸件形体组合与造型方法,结论：,造型方法主要是根据铸件外形轮廓中的最大截面在铸件形体构成中的位置而决定的，并不涉及铸件的内腔形状。,2、铸件内部形状对造型方法的影响,3. 型芯对分型面及造型方法的影响 型芯不仅形成铸件的内腔轮廓形状，有时还可以形成铸件外形上局部妨碍起模的轮廓，如外形上的凹坑、凸台、肋、耳等，以利简化分型面、模样结构及造型工艺。,用环形外型芯可将原需二个分型面三箱造型的铸件，改为一个分型面、两箱造型，且是整模造型。,二、壳型成型工艺 从砂型成型的铸造中已知，砂型直接承受液态金属作用的只是表面一层厚度仅数毫米的砂壳，其余的砂层起支承这一层砂壳的加固作用，因此就促成了壳型成型工艺的出现。 壳型成型是用酚醛树脂砂制造薄壳砂型或型芯的方法。 壳型铸造：用壳型（芯）生产铸件的方法。,1. 制备覆膜砂 (1) 覆膜砂的组成 原砂。硅（石英）砂；锆砂。 粘结剂。热塑性酚醛树脂，加入量3.56.5。 固化剂。 附加物。常用的附加物如硬脂酸钙，其作用是防止覆膜 砂在存放期间结块；增加覆膜砂的流动性，使 型、芯表面致密；制壳时易于顶出。 (2) 覆膜砂的混制工艺 冷法、温法及热法。 其中热法适合大量制备覆膜砂。,翻斗法 壳型 吹砂法 壳芯 （1）翻斗法,2、壳型（芯）的制造,（2）吹砂法,三、金属型铸造 液态金属在重力作用下注入金属型中成型的方法，称为金属型铸造，由于金属型可重复使用，故又有永久型铸造之称。 1. 金属型的材料及结构 制造金属型的材料应根据浇注的合金选用，一般金属型的材质的熔点应高于浇注液态合金的温度。 浇注锡、锌、镁等低熔点合金，可选用灰铸铁做金属型；浇注铝、铜等合金，要用合金铸铁或钢做金属型。,播放动画,金属型的结构首先必须保证铸件（连同浇注系统、冒口系统）能从金属型中顺利取出。 为适应各种铸件的形状，金属型按分型面的不同可分为整体式、水平分型式、垂直分型式和复合分型式等。,整体式及水平分型式的金属型多用于外形简单的铸件； 垂直分型式的金属型开、合模方便，浇注系统、冒口的开设和铸件的取出均较便利，易于实现机械化，应用较多； 复合分型式金属型用于形状复杂的铸件。,金属型浇注系统多采用底注式或侧注式，防止金属飞溅，产生冷豆影响铸件质量。,金属型用的型芯 金属芯 有色金属铸件中的简单型芯 砂芯 复杂型芯和高熔点铸件,2. 金属型的铸造工艺 砂型的缺点： 砂型只能使用一次，生产率低； 铸件表面粗糙，精度低，加工余量大； 铸件晶粒粗大，内部缺陷较多，机械性能不高； 工艺过程复杂，劳动条件差等。,金属型带来一些新问题,金属型无透气性，易使铸件产生气孔； 金属型导热快，又无退让性，铸件产生浇不到、冷隔、裂纹等缺陷； 金属型的耐热性不如砂型好，在金属液的高温作用下，金属型的型腔易损坏等。,为了保证铸件质量和提高金属型的使用寿命，还必须采取如下措施： （1）加强金属型的排气 （2）在金属型的工作表面上喷刷涂料 （3）预热金属型并控制其温度 （4）及时开型,3. 金属型的铸造特点及适用范围,（1）金属型的优点 金属型可“一型多铸”； 铸件的尺寸兼顾精度和表面粗糙度指标均优于砂型铸造件，铸件的加工余量小； 劳动条件好； （2）金属型铸造的缺点 制造成本高，周期长，不适合单件、小批量生产； 不适合制造形状复杂、薄壁和大型铸件； 用来制造铸钢等高熔点合金铸件时，金属型寿命较短。,四、熔模铸造 熔模铸造是液态金属在重力作用下浇入由蜡模熔失后形成的中空型壳中成型，从而获得精密铸件的方法，又称为失蜡铸造。,播放动画,1. 熔模铸造的基本工艺过程,2. 熔模铸造的特点和适用范围 （1）熔模铸造的优点 1）铸件的精度高(IT1114)，表面光洁（Ra12.51.6m）。 2）可铸出形状复杂的薄壁铸件。 3）铸造合金种类不受限制。 4）生产批量不受限制。,（2）熔模铸造的缺点 1）工序复杂，生产周期长。 2）原材料价贵，铸件成本高。 3）铸件不能太长，否则蜡模易变形，丧失原有精度。,熔模铸造是一种少、无切削的先进的精密成型工艺，它最适合25以下的高熔点、难以切削加工合金铸件的成批大量生产。 目前主要用于航天、飞机、汽轮机、燃气轮机叶片、泵轮、复杂刀具、汽车、拖拉机和机床上的小型精密铸件生产。,精密失蜡铸造法制作93尊小平铜像,失蜡法制作欢乐女神,击球头采用钛在真空成型的熔模中铸造而成,曾侯乙编钟湖北随洲,五、气化模铸造 气化模铸造：（或消失模铸造）用聚苯乙烯发泡的 模样代替木模或金属模，用干砂（或 树脂砂、水玻璃砂等）代替普通型砂 进行造型，并直接将高温液态金属浇 到型中的模样上，使模样燃烧、气化、 消失而形成铸件的方法。,1. 气化模铸造的主要工艺过程 气化模模样的制造模样与浇注系统和冒口的粘接模样涂挂耐火材料和干燥填干砂并振动紧实浇注、落砂、清理。,2、气化模铸造方法分类 用板材粘合 用金属模具加热发泡 3、气化模铸造的特点 是一种少无余量、精密成形的新工艺。 为铸件结构设计提供了充分的自由度。 工序大大简化，对工人的技术要求不高。,3.2 外力作用下的铸造成形,利用液态金属在外力作用下填充型腔而成型。 根据外力的性质不同,离心铸造 压力铸造 低压铸造 挤压铸造,一、离心铸造 离心铸造：将液态金属浇入高速回转的铸型中，使其在离心力作用下充填铸型和凝固形成铸件的工艺。 1、离心铸造的基本类型 （1）立式离心铸造 （2）卧式离心铸造 （3）成型件的离心铸造,（1）立式离心铸造,（2）卧式离心铸造,（3）成型件的离心铸造,2、离心铸造的特点及适用范围 （1）离心铸造的优点 可省去型芯、浇注系统和冒口 补缩条件好，铸件组织致密，力学性能好。 便于浇注“双金属”轴套和轴瓦。 （2）离心铸造不足之处 内孔自由表面粗糙，尺寸误差大，品质差。 不适用于密度偏析大的合金及铝、镁等轻合金。,二、压力铸造 压力铸造（简称压铸）：是在高压作用下，将液态或半液态金属快速压入金属压铸型中，并在压力下凝固而获得铸件的方法。,压铸所用的压力高（3070MPa），充填速度快（5100m/s），充填时间短（0.050.2s）。 压铸区别于其它铸造方法的重要特征：高压高速充型。,DC-1600C 冷室压铸机,热室压铸机,泰力压铸厂,把手,拉手,烛台,相架,（1）压铸机工作原理及应用,压铸机是完成压铸过程的主要设备。 热压室压铸机 冷压室压铸机,根据压室的工作条件不同,热室压铸机与冷室压铸机的区别：仅在于浇注机构不同；热室压铸机的特征是压室与熔炉紧密连成一个整体;冷室压铸机的压室和熔炉是分开的。 两种压铸机的合模机构是一样的。 热室压铸机的压室浸在保温坩埚的液体金属中，压射部件装在坩埚上面。,1）热压室压铸机 主要用来压铸低熔点合金。 如锌（熔点419） 铅(327） 锡（232）,2）冷压室压铸机。 该类压铸机的压室不浸在金属液中，用高压油驱动，其合模力比热压室大。,冷压室压铸机的压室与液态金属的接触时间很短，可适用于压铸熔点较高的一些有色金属，如铜、铝等合金，还可用钢铁金属和半液态金属的压铸。,2. 压力铸造的特点及应用 (1) 优点 生产率高 铸件的精度高， 表面光洁 铸件冷却快， 又是在压力下结晶， 故晶粒小，表层紧实， 铸件的强度、硬度高。 便于采用嵌铸（镶铸）,(2) 缺点 压铸机费用高、压铸型制造成本极高、工艺准备时间长，不适合单件、小批量生产； 不适于铸造高熔点合金； 压铸件内部常存在气孔、缩孔和缩松。 压力铸造应注意的方面 应使铸件壁厚均匀； 压铸件不宜进行热处理或在高温下工作； 不适合制造承受