金属的铸造形成工艺.ppt

1,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（2501500r/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（3070MPa)下将液态或半液态合金快速(5100mm/s,t=0.050.2s)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50150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IT1113，表面粗糙度值Ra6316m)。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2530。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（2060kPa）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(IT12IT14，Ra值12.53.2m)，可生产出壁厚为1.52mm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