12第十二章 铸造.ppt

1,第十二章铸造,第一节铸造概述铸造，就是将金属熔化后注入预先造好的铸型当中，凝固后获得一定形状和性能铸件的成型方法。与其它加工方法相比，铸造具有以下几方面特点：1.适应性强2.3.铸件力学性能较差,2,根据造型材料及工艺方法的不同，铸造可分为砂型铸造和特种铸造两大类。砂型铸造属于普通的铸造方法，应用较广。特种铸造是指除砂型铸造以外的其它铸造方法，包括金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造等等。,3,将砂子、粘结剂等，按一定比例混合均匀，使其具有一定的强度和可塑性，这种为造型而配制的砂子称为型砂。以型砂为造型材料，借助模样及工艺装备（砂箱）来制造铸型的铸造方法称为砂型铸造,第二节砂型铸造,4,套筒的砂型铸造过程：,5,一、造型1.造型材料型砂和芯砂由原砂、粘土、粘结剂、水及其它附加物混制而成。型砂（芯砂）应具备的性能。良好的成型性透气性退让性足够的强度和耐火性,6,型砂的组成,7,2.造型用工艺装备造型用工艺装备主要包括砂箱、模样、芯盒及浇、冒口系统等。模样多用来形成铸型型腔（含芯座部分），浇注后形成铸件的外部轮廓，但模样尺寸要比铸件的轮廓尺寸大一些，大出的部分就是铸件的收缩量；芯盒是用来制作砂芯的，砂芯多用来形成铸件的内腔或局部复杂表面。,8,2、造型方法,造型：用造型材料及模样制造铸型的过程。浇注后，形成铸件的外轮廓。（一）手工造型单件、小批量生产（二）机器造型中、小件大批量生产,9,（一）手工造型紧砂与起模是由人来完成。特点：造型操作灵活，工装简单，但劳动强度大，生产率低，常用于单件和小批量生产。,10,整模造型,11,分模造型,12,活块造型,活块造型,用外砂芯作出活块,13,挖砂造型,手轮的挖砂造型,14,刮板造型,带轮的刮板造型,导向刮板造型,15,三箱造型,带轮的三箱造型,用外砂芯将三箱改为两箱,16,（二）机器造型,机器造型是将填砂、紧实和起模等主要工序实现了机械化，并组成生产流水线。机器造型生产率高，铸型质量好，铸件质量高，适用于中小型铸件的大批量生产。机器造型.mpg,造型生产线示意图,造型生产线,17,机器造型方法一,1、振压造型工作原理,机器造型方法：振压造型、高压造型、抛砂造型。,a)填砂b)振实c)压实d)起模,18,机器造型方法二,2、多触头高压造型,3、抛砂造型抛砂造型.rm4、射砂挤压造型.rm,19,（三）造芯,用造芯材料制造型芯的过程称为造芯。作用一：形成铸件的内腔;作用二:简化模型的外形，以制造出铸件上的台、槽以及尺寸较大的孔。型芯采用的材料比型砂要好造芯方法也分手工造芯和机器造芯,20,二、熔炼1）铸铁熔炼：熔炼设备有冲天炉和感应炉等。原料有金属料、燃料和熔剂。2）铸钢熔炼：常用的设备有三相电弧炉和感应炉。原料包括金属料、氧化剂、还原剂和造渣剂。3）有色金属熔炼：多用坩埚炉熔炼。要加覆盖剂。,21,三、浇注1）控制浇注温度2）控制浇注速度3）浇注时不允许有断流，故金属液量不足时不应浇注。四、落砂、清理落砂将浇注成形后的铸件从型砂和砂箱中分离出来的工序。清理去除浇口、冒口、飞边、毛刺以及表面粘砂的工序,22,第三节零件结构的铸造工艺性分析,铸件的结构工艺性，是指所设计的零件在满足使用性能的前提下，铸造成形的可行性和经济性，即铸造成形的难易程度。良好的铸件结构性应与金属的铸造性能和铸造工艺相适应。,大批量生产时，铸件的结构应便于采用机器造型；单件、小批量生产时，则应使所设计的铸件尽可能适应现有生产条件。,23,一、从避免铸造缺陷方法,铸件的壁厚且均匀,结构圆角,壁间大角度连接,24,交叉接头交错接头环状接头,圆角过渡倾斜过渡复合过渡,25,大平面倾斜结构,防变形铸件结构,对称结构,加强肋结构,自由收缩结构,弯曲轮辐,奇数轮辐,26,二、从简化铸造工艺方面,悬臂支架,以垛代砂芯,闭式结构开式结构,凸缘外伸凸缘内伸,27,避免使用活块,未延伸凸台延伸凸台,结构斜度,28,第四节铸造工艺设计,铸造工艺图包括：,铸件的浇注位置铸型分型面铸造工艺参数,支座的零件图、铸造工艺图、模样图及合型图,29,一分型面及浇注位置的选择,铸件的重要加工面应朝下或位于侧面；铸件的大平面应朝下；铸件的薄壁部分应朝下或处于侧面以免产生浇不到、冷隔等缺陷。；铸件厚大部分应放在上部或侧面。,浇注位置浇注时铸型分型面所在的位置。分型面铸型组元间的结合面。,浇注位置的选择原则：,30,1）分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化模具制造和造型工艺。,分型面的选择原则：,31,（2）尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。,32,（3）应尽量减少型芯的数量。,轮形铸件在批量不大的生产条件下，多采用三箱造型；,33,二、铸造工艺参数的确定,机械加工余量和最小铸出孔；起模斜度；铸造收缩率；型芯头设计。,垂直芯头水平芯头,铸件收缩率：,34,（1）加工余量指为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时预先增加而在机械加工时切去的金属层厚度。零件上需要加工的表面，应需有适当的加工余量。铸件加工余量的大小取决于铸件的材料、铸造方法、铸件尺寸与复杂程度、生产批量、加工面与基准面的距离及加工面在铸型中的位置、加工精度要求等。灰铸铁件较铸钢件线收缩率小、熔点低，铸件表面较光洁、平整，故其加工余量小，铸钢件因浇注温度高、表面粗糙、变形大、其加工余量应比铸铁件大；非铁合金铸件表面光洁、且材料昂贵、加工余量应比铸铁件小；铸件的尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，铁件的尺寸误差也愈大，故余量也应随之加大；,35,大量生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小；反之，手工造型误差大，余量应加大；此外，浇注时朝上的表面，因产生缺陷的机率大，其加工余量应比底面和侧面大。加工余量的具体数值应根据加工余量国家标准和铸准配套使用选取铸件上的孔与槽铸件上的孔与槽小孔、精孔不铸。,36,（2）起模斜度（拔模斜度）为使模样容易从铸型中取出或型芯自芯盒中脱出，平行于起模方向在模样或芯盒壁上的斜度称为起模斜度。凡垂直于分型面（分盒面）的没有结构斜度的壁均应设起模斜度。起模斜度的大小，应根据模壁测量面高度、模样材料及造型方法确定。,37,(3)芯头指模样上的突出部分，在型内形成芯座并放置芯头。或指型芯的外伸部分，不形成铸件轮廓，只是落入芯座内，用以定位和支承型芯。,38,三、铸造工艺图,39,第四节铸件常见缺陷常见的铸件缺陷有以下几种：气孔、缩孔、缩松、砂眼、错型、偏芯、裂纹、冷隔、粘砂、浇不足等。,40,第五节金属的铸造性能,铸造性能，主要是指金属在铸造成型过程中，获得组织致密、外形准确、无内外缺陷铸件的能力。简单地讲，铸造性能就是金属对铸造成型过程的适应能力，它主要包括流动性和收缩性两个指标，此外还有吸气性、偏析性、氧化性等。,41,一、流动性流动性就是指金属的充型能力，即在正常生产条件下，液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。金属的流动性好，就容易获得形状完整的铸件；反之，则容易产生冷隔、浇不足等铸造缺陷。,42,影响金属流动性的因素主要有以下几个方面：1.金属自身的性质纯金属和共晶成分的合金流动性比较好。这是因为，纯金属和共晶成分的合金都是在恒温下结晶的，结晶时有结晶潜热释放，它能使金属在较长时间内保持较好的充型能力；非共晶成分的合金流动性较差，而且结晶温度范围越大，其流动性相对就越差。,43,2.铸型的性质铸型的阻力大小影响金属液的流动性。铸型的导热、蓄热能力也是影响金属液流动性的重要因素。3.浇注条件（1）浇注温度浇注温度高，金属液的粘度低，液态保持时间也较长，流动性就好。（2）充型压头（即直浇道高度）充型压头越高，金属液在流动方向上所受的压力就越大，充型能力就越强。（3）浇注系统的结构结构越复杂金属的流动阻力就越大，其充型能力就越低。,44,二、收缩性收缩性，是指金属从液态凝固并冷却至室温过程中产生的尺寸和体积减小的现象，它包括液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。其中，液态收缩和凝固收缩表现为体积的减小；固态收缩则表现为铸件轮廓尺寸的变化。缩孔、缩松等铸造缺陷主要是由液态收缩和凝固收缩造成的。变形、开裂等铸造缺陷主要是由固态收缩造成的。铸件收缩性越小，越容易获得形状和尺寸接近于铸型的铸件，反之则容易产生铸造缺陷。影响金属收缩性的因素有以下几个方面：,45,1.化学成分金属的收缩性属于金属本身的物理性质，每种金属材料都有其固定的收缩率2.浇注温度金属液浇注温度越高，与室温的温差就越大，液态收缩量也就越大；3.铸型结构和铸型条件铸型结构越复杂，铸型材料的退让性越差，对铸件收缩的阻力越大，收缩量相对较小。,46,第六节特种铸造,砂型铸造以外的铸造方法统称为特种铸造。常用的特种铸造方法有：金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造等。,47,一、金属型铸造,金属型的结构可分为：水平分型式、垂直分型式及复合分型式等。金属型一般用铸铁、铸钢；铸件的内腔可用金属型芯或砂芯来形成。,金属型铸造是在重力作用下将液态金属浇入金属铸型的成形方法。,水平分型式,垂直分型式,48,铸造铝活塞的金属型及金属型芯,铰链开合式金属型组合式金属型芯,49,50,金属型优点：一型多铸，生产效率高铸件尺寸精度高，表面质量好(IT1214,Ra6.312.5)铸件冷却快，组织致密，机械性能好,金属型缺点：金属型成本高没有退让性，不宜生产形状复杂的铸件,金属型铸造主要用于铜、铝、镁等有色金属铸件的大批量生产。如内燃机活塞、汽缸盖、油泵壳体、轴瓦、轴套等。,51,二、压力铸造,压力铸造是将液态金属在高压作用下快速压入金属铸型中，并在压力下结晶，以获得铸件的方法。,压铸工艺过程：,a)注入金属b)压铸c)抽芯d)顶出铸件,52,卧式压铸机,53,常见的压铸件,54,压力铸造的特点：,铸件的尺寸精度高（IT812,Ra3.20.4）铸件的强度和表面硬度都较高生产效率高（一般为50150次/小时）铸件表皮下有气孔，不能多余量加工和热处理设备投资大，压铸型制造成本高，适宜大量生产,压力铸造主要用于铝合金、锌合金和铜合金铸件。压铸件广泛应用与汽车、仪器仪表、计算机、医疗器械等制造业，如发动机汽缸体、汽缸盖、仪表和照相机的壳体与支架、管接头、齿轮等。,55,三、离心铸造,离心铸造是将金属液浇入旋转的铸型中，使其在离心力作用下成形并凝固的铸造方法。,a)垂直轴线b)水平轴线,56,卧式离心铸造机,57,铸铁管的离心铸造,58,离心铸造,59,离心铸造的特点：,铸件组织致密，机械性能好不用型芯和浇注系统，简化生产，节约金属金属液的充型能力强，便于流动性差的合金及薄壁铸件便于制造双金属结构铸件易产生偏析，内孔不准确且内表面粗糙,离心铸造是铸铁管、气缸套、铜套、双金属轴承的主要生产方法，铸件最大可达十多吨。此外，在耐热钢辊道、特殊钢的无缝管坯、造纸机干燥滚筒等生产中得到应用。,60,四、熔模铸造,模铸造是在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化后，将模样熔去制成中空型壳，经浇注而获得铸件的成形方法。,熔模铸造工艺过程：制造熔模、制模组、上涂料（及