工艺技术_金属铸造形成的工艺过程

1 第二节外力作用下的铸造成形靠外力充填型腔的形成工艺 离心铸造压力铸造低压铸造挤压铸造 2 一 离心铸造 1 立式离心铸造 铸型绕垂直轴旋转 铸件内表面呈抛物线形 用来铸造高度小于直径的盘 环类或成形铸件 定义 将液态合金浇入高速旋转 250 1500r min 的铸型 使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶 这种铸造方法称作离心铸造 1 离心铸造的基本方式 3 4 2 卧式离心铸造 铸型绕水平轴旋转 铸件壁厚均匀 应用广泛 主要用来生产长度较大的套筒及管类铸件 如铜衬套 铸铁缸套 水管 5 离心式实型铸造 3 成形件的离心铸造 6 1 利用自由表面生产圆筒形或环形铸件时 可省去型芯和浇注系统 因而省工 省料 降低了铸件成本 2 在离心力的作用下 铸件呈由外向内的定向凝固 而气体和熔渣因密度较金属小 则向铸件内腔 即自由表面 移动而排除 故铸件极少有缩孔 缩松 气孔 夹渣等缺陷 铸件致密度高 故力学性能较好 3 便于制造双金属铸件 如可在钢套上镶铸薄层铜材 用这种方法制出的滑动轴承较整体铜轴承节省铜料 降低了成本 优点 2 离心铸造的特点和适用范围 7 缺点 1 依靠自由表面所形成的内孔尺寸偏差大 而且内表面粗糙 若需切削加工 必须加大余量 2 不适于密度偏析大的合金及轻合金铸件 如铅青铜 铝合金 镁合金等 3 因需要专用设备的投资 故不适于单件 小批生产 8 3 离心铸造应用范围 61 用离心铸造法生产产量很大的铸件有以下几种 1 铁管 世界上每年球墨铸铁管件总产量的近一半是用离心铸造法生产的 2 柴油发动机和汽油发动机的气缸套 3 各种类型的铜套 4 双金属钢背铜套 各种合金的轴瓦 5 造纸机滚筒 用离心铸造法生产质量及经济效益显著的铸件有 1 双金属铸铁轧辊 2 加热炉底耐热钢辊道 3 特殊钢无缝钢管毛坯 4 刹车鼓 活塞环毛坯 铜合金蜗轮毛坯等 5 异型铸件如叶轮 金属假牙 小型阀门等 几乎一切铸造合金都可以用于离心铸造生产 铸件的最小内径可为8mm 最大直径达2600mm 最大长度为8m 铸件的重量可为数克至数十吨 9 二 压力铸造 定义 在高压 30 70MPa 下将液态或半液态合金快速 5 100mm s t 0 05 0 2s 地压入金属铸型中 并在压力下凝固 以获得铸件的方法 压铸机按其工作原理结构形式分为 冷压式压铸机 有卧式 立式 全立式 压铸机热压式 有普通热室 卧式热室 压铸机 10 1 压力机工作原理及应用 1 热压室压铸机 热室压铸机的压室与合金熔化炉联成一体 压室浸在保温坩埚的液体金属中 压射机构装在坩埚上面 用机械机构或压缩空气所产生的压力进行压铸 图3 23为热室压铸机工作原理示意图 11 冷室压铸机的压室和熔炉是分开的 压铸时要从保温炉中舀取金属液倒入压室内 再进行压铸 2 冷压室压铸机 12 冷压室卧式压铸 目前应用最多 1 注入金属先闭合压型 将勺内金属液通过压室上的注液孔向压室内注入 图a 2 压铸压射冲头向前推进 金属液被压人压型中 图b 13 冷压室卧式压铸 目前应用最多 3 取出铸件 铸件凝固之后 抽芯机构将型腔两侧型芯同时抽出 动型左移开型 铸件则借冲头的前伸动作离开压室 此后 在动型继续打开过程中 由于顶杆停止了左移 铸件在顶杆的作用下被顶出动型 图d 14 压铸机主要由压射机构和合型机构所组成 压射机构的作用是将金属液压入型腔 合型机构用于开合压型 并在压射金属时顶住动型 以防金属液自分型面喷出 15 2 压力铸造的特点和适用范围 压铸的生产率较其它铸造方法均高 生产能力为50 150次 h 最高可达500次 h 铸件的精度及表面质量较其它铸造方法均高 尺寸精度IT11 13 表面粗糙度值Ra6 3 1 6 m 通常 不经机械加工即可使用 铸件的强度和硬度都较高 因为铸件的冷却速度快 又是在压力下结晶 其表层结晶细密 如抗拉强度比砂型铸造提高25 30 可压铸形状复杂的薄壁件 或直接铸出小孔 螺纹 齿轮等 参见表3 1 这是由于压型精密 在高压下浇注 极大地提高了合金充型能力所致 便于采用嵌铸法 生产中间镶嵌其他金属的铸件 优点 16 1 压铸设备投资大 制造压型费用高 周期长 只有在大量生产条件下经济上才合算 2 压铸高熔点合金 如铜 钢 铸铁 时 压型寿命很低 难以适应 3 由于压铸的速度极高 型腔内气体很难排除 厚壁处的收缩也很难补缩 致使铸件内部常有气孔和缩松 4 由于上述气孔是在高压下形成的 热处理加热时孔内气体膨胀将导致铸件表面起泡 所以压铸件不能用热处理方法来提高性能 缺点 17 2007金工教研室 机械制造基础 压铸镶嵌件 18 适用范围 目前 压力铸造已在汽车 拖拉机 航空 兵器 仪表 电器 计算机 轻纺机械 日用品等制造业得到了广泛应用 如气缸体 箱体 化油器 喇叭外壳等铝 镁 锌合金铸件生产 19 三 低压铸造 低压铸造是介于一般重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法 1 铸造原理和工艺过程浇注时金属液在低压 20 60kPa 作用下 由下而上地填充铸型型腔 并在压力下凝固而形成铸件的一种工艺方法 低压铸造的工艺过程如图2 47所示 20 5 16 20094 30PM 低压铸造主要用于铝合金铸件的大批量生产 如轮毂 汽缸体 缸盖 活塞 曲轴箱 曲轴等铸件的生产 低压铸造的特点及适用范围 1 浇注时的压力和速度便于调节 故可适应各种不同的铸型 如金属型 砂型 熔模型壳等 同时 其充型平稳 对铸型的冲刷力小 气体较易排除 2 便于实现顺序凝固 以防止缩孔和缩松 尤能有效地克服铝合金的针孔缺陷 3 铸件的表面质量高于金属型 IT12 IT14 Ra值12 5 3 2 m 可生产出壁厚为1 5 2mm的薄壁铸件 4 由于不用冒口 金属的利用率可提高到90 98 此外 其设备费用远较压铸低 21 四 挤压铸造 挤压铸造 用铸型的一部分直接挤压金属液 使金属在压力作用下成形 凝固而获得零件或毛坯的方法 又称液态模锻 1 挤压铸造的原理及工艺过程 挤压铸造原理如图所示 铸型中浇入金属液 上型向下运动挤压金属液而成形 挤压铸造的压力和速度较低 无涡流飞溅现象 成形时伴有局部塑性变形 铸件致密无气孔 挤压铸造多采用金属型 挤压的工艺过程包括铸型准备 浇注 合型加压 完成等过程 如大型薄壁铝合金铸件的挤压工艺过程如图3 28所示 22 2 挤压铸造的特点及应用范围 挤压铸造与压力铸造 低压铸造都是利用压力作用使铸件成形而获得致密铸件 其特点如下 1 挤压铸件的尺寸精度和表面质量高 尺寸公差IT11 IT13 Ra6 3 1 6 2 无需开设浇冒口 金属利用率高 3 适应性强 大多数合金都可采用挤压铸造 4 工艺简单 节省能源和劳力 易于实现机械化和自动化 生产率比金属型高1倍 挤压铸造主要用于生产强度较高 气密性好的铸件及薄板类铸件 如阀体 活塞 机架 铸铁锅等 铸造方法的选择 常见铸造缺陷的名称 特征以及产生的主要原因 25 27 28 29 30 套管的分模造型 31 32 3