金属工艺学--热加工工艺基础02(共52页).ppt

1、冶金与材料工程学院冶金与材料工程学院LJHCQUST金属热加工工艺金属热加工工艺 金属液态凝固成形铸造金属液态凝固成形铸造 金属固态塑性成形锻压金属固态塑性成形锻压 金属连接成形焊接金属连接成形焊接热加工工艺热加工工艺手工造型 机器造型 熔模铸造金属型铸造压力铸造低压铸造离心铸造消失模铸造铸造铸造砂型铸造特种铸造 砂型铸造工艺上一般不受铸件的形状、大小及复杂砂型铸造工艺上一般不受铸件的形状、大小及复杂程度的限制，应用最为广泛，目前我国砂型铸件约占全程度的限制，应用最为广泛，目前我国砂型铸件约占全部铸件总量部铸件总量的的80%以上以上。第二节第二节 砂型铸造工艺砂型铸造工艺砂型铸造根本工艺过程制

2、作模样配制型砂制作芯盒制作芯砂砂型铸型凝固、落砂、清理、检验凝固、落砂、清理、检验铸件型芯烘干烘干造型造型下下芯芯浇浇注注液态金属选配炉料熔炼熔炼造芯造芯砂型铸造概念砂型铸造概念 用型砂紧实成型的铸造方法称为砂型铸造。用型砂紧实成型的铸造方法称为砂型铸造。第二节第二节 砂型铸造工艺砂型铸造工艺砂型铸造工艺实例砂型铸造工艺实例轴轴承承砂砂型型铸铸造造工工艺艺轴轴套套砂砂型型铸铸造造工工艺艺砂型铸造工艺实例砂型铸造工艺实例砂型铸造特点砂型铸造特点 砂型铸造是应用最广泛砂型铸造是应用最广泛的一种铸造方法，一般不受的一种铸造方法，一般不受零件形状、大小及复杂程度零件形状、大小及复杂程度限制。限制。 型

3、砂及芯砂是制造铸型和型芯的造型材料型砂及芯砂是制造铸型和型芯的造型材料, ,它主要由它主要由原砂、粘结剂、附加物和水混制而成。原砂、粘结剂、附加物和水混制而成。 铸造工艺图：在零件图上用各种工艺符号及参铸造工艺图：在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形，是指导铸造生产的根本数表示出铸造工艺方案的图形，是指导铸造生产的根本工艺文件。工艺文件。特点特点： 工艺适应性强工艺适应性强 铸件尺寸精度低铸件尺寸精度低 生产率低、劳动条件差生产率低、劳动条件差第二节第二节 砂型铸造工艺砂型铸造工艺* * 铸造工艺图铸造工艺图铸造工艺图一般包铸造工艺图一般包括有：浇注位置、括有：浇注位置、分型

4、面、芯子的数分型面、芯子的数量、形状、尺寸及量、形状、尺寸及固定方法、加工余固定方法、加工余量、浇注系统、拔量、浇注系统、拔模斜度、冒口、冷模斜度、冒口、冷铁尺寸及布置等。铁尺寸及布置等。 第二节第二节 砂型铸造工艺砂型铸造工艺 用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。造型是用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。造型是砂型铸造的最根本工序，通常分为手工造型和机器造型两大类。砂型铸造的最根本工序，通常分为手工造型和机器造型两大类。一手工造型一手工造型手工造型是全部用手工或手开工具完成的造型工序。手工造型操作灵活、手工造型是全部用手工或手开工具完成的造型工序。手工造型操作

5、灵活、适应性广、工艺装备简单、本钱低，但其铸件质量差、生产率低、劳动适应性广、工艺装备简单、本钱低，但其铸件质量差、生产率低、劳动强度大、技术水平要求高，所以手工造型主要用于单件小批生产，特别强度大、技术水平要求高，所以手工造型主要用于单件小批生产，特别是重型和形状复杂的铸件。是重型和形状复杂的铸件。1. 手工造型方法分类手工造型方法分类根据砂型的不同特征，手工造型方法可分为：两箱造型、三箱造型、地根据砂型的不同特征，手工造型方法可分为：两箱造型、三箱造型、地坑造型等；根据模样的不同特征，手工造型方法可分为：整模造型、分坑造型等；根据模样的不同特征，手工造型方法可分为：整模造型、分模造型、挖砂

6、造型、假箱造型、刮板造型等。模造型、挖砂造型、假箱造型、刮板造型等。2. 各种手工造型方法的主要特征及其适用范围各种手工造型方法的主要特征及其适用范围* * 造型方法的选择造型方法的选择两箱造型两箱造型 是造型的最根本方法，铸型由是造型的最根本方法，铸型由成对的上型和下型构成，操作简单。适用成对的上型和下型构成，操作简单。适用于各种生产批量和各种大小的铸件。于各种生产批量和各种大小的铸件。两箱造型造型方法的选择造型方法的选择三箱造型三箱造型 铸型由上、中、下三型构成。中型高度需铸型由上、中、下三型构成。中型高度需与铸件两个分型面的间距相适应。三箱造型操作费工。与铸件两个分型面的间距相适应。三箱

7、造型操作费工。主要适用于具有两个分型面的单件、小批生产的铸件。主要适用于具有两个分型面的单件、小批生产的铸件。三箱造型造型方法的选择造型方法的选择地坑造型地坑造型 利用车间地面砂床作为铸型的下利用车间地面砂床作为铸型的下箱，仅用或不用上箱即可造型，因而减少了箱，仅用或不用上箱即可造型，因而减少了造砂箱的费用和时间，但造型费工、生产率造砂箱的费用和时间，但造型费工、生产率低，要求工人技术水平高。适用于砂箱缺乏，低，要求工人技术水平高。适用于砂箱缺乏，或生产要求不高的中、大型铸件，如砂箱、或生产要求不高的中、大型铸件，如砂箱、压铁、炉栅、芯骨等。压铁、炉栅、芯骨等。 地坑造型造型方法的选择造型方法

8、的选择挖砂造型挖砂造型 模样是整体的，但铸件分型面为曲面。为模样是整体的，但铸件分型面为曲面。为便于起模，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂、其造型便于起模，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂、其造型费工、生产率低，工人技术水平要求高。用于分型面不费工、生产率低，工人技术水平要求高。用于分型面不是平面的单件、小批生产铸件。是平面的单件、小批生产铸件。 挖砂造型造型方法的选择造型方法的选择刮板造型刮板造型 用刮板代替实体模样造型，它用刮板代替实体模样造型，它可降低模样本钱，节约木材，缩短生产可降低模样本钱，节约木材，缩短生产周期。但生产率低，工人技术水平要求周期。但生产率低，工人技术水平要求高。用于有等

9、载面或回转体的大、中型高。用于有等载面或回转体的大、中型铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、弯头等。弯头等。刮板造型造型方法的选择造型方法的选择二机器造型二机器造型机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、砂操作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、外表质量好、加工余量小，但需要专用设备，外表质量好、加工余量小，但需要专用设备，投资较大，适合大批量生产。投资较大，适合大批量生产。1. 机器造型方法分类机器造型方法分类常用的机器造型方法有：压实紧实、高压紧常用的机器造型方法有：压实紧实、高压

10、紧实、震击紧实、震压紧实、微震紧实、抛砂实、震击紧实、震压紧实、微震紧实、抛砂紧实、射压紧实、射砂紧实等。紧实、射压紧实、射砂紧实等。2. 各种机器造型方法的主要特征及其适用范各种机器造型方法的主要特征及其适用范围围造型方法的选择造型方法的选择压实紧实压实紧实 单纯借助压单纯借助压力紧实砂型，机器结构简力紧实砂型，机器结构简单、噪声小，生产率高，单、噪声小，生产率高，消耗动力少，型砂的紧实消耗动力少，型砂的紧实度沿砂箱高度方向分布不度沿砂箱高度方向分布不均匀，上下紧实度相差很均匀，上下紧实度相差很大。主要适用于成批生产大。主要适用于成批生产高度小于高度小于200mm薄而小的薄而小的铸件。铸件。

11、压实紧实造型方法的选择造型方法的选择高压紧实高压紧实 主要采用主要采用较高压实比压一般较高压实比压一般在在0.7-1.5 MPa压压实砂型。砂型紧实度实砂型。砂型紧实度高，铸件尺寸精度高，高，铸件尺寸精度高，外表粗糙度外表粗糙度Ra值小，值小，废品率低，生产率高、废品率低，生产率高、噪声低、灰尘小、易噪声低、灰尘小、易于机械化、自动化、于机械化、自动化、但机器结构复杂、制但机器结构复杂、制造本钱高。主要适用造本钱高。主要适用于需大量生产的中、于需大量生产的中、小型铸件，如汽车、小型铸件，如汽车、机械车辆、缝纫机等机械车辆、缝纫机等产品较为单一的制造产品较为单一的制造业。业。高压紧实造型方法的选

12、择造型方法的选择震压紧实震压紧实 经过经过屡次震击后再屡次震击后再压实砂型。该压实砂型。该方法生产率高，方法生产率高，能量消耗少，能量消耗少，机械磨损少，机械磨损少，砂型坚实度较砂型坚实度较均匀，但噪声均匀，但噪声大。广泛用于大。广泛用于成批生产中、成批生产中、小型铸件。小型铸件。 震压紧实造型方法的选择造型方法的选择射压紧实射压紧实 使压使压缩空气骤然膨胀，缩空气骤然膨胀，将型砂射入砂箱将型砂射入砂箱进行填砂和坚实，进行填砂和坚实，然后再进行压实。然后再进行压实。该方法生产率高，该方法生产率高，坚实度均匀，砂坚实度均匀，砂型型腔尺寸精确、型型腔尺寸精确、外表光滑、工人外表光滑、工人劳动强度低

13、、易劳动强度低、易于自动化、但造于自动化、但造型机调整维修复型机调整维修复杂。主要适用于杂。主要适用于大批量生产的形大批量生产的形状简单的中、小状简单的中、小型铸件。型铸件。 射压紧实射砂紧实射砂紧实 利用压缩空气利用压缩空气将型芯砂高速射入砂将型芯砂高速射入砂箱或芯盒而进行紧实。填箱或芯盒而进行紧实。填砂、紧实两个工序同时完砂、紧实两个工序同时完成，故生产率高，但用于成，故生产率高，但用于造型，其坚实度不高、需造型，其坚实度不高、需进行辅助压实。广泛用于进行辅助压实。广泛用于制芯、并开始用于造型。制芯、并开始用于造型。 造型方法的选择造型方法的选择机器造型的实质机器造型的实质机器造型的特点机

14、器造型的特点将填砂、紧实、和起模等将填砂、紧实、和起模等 主要工序实现机械化主要工序实现机械化生产效率高，产品质量稳定生产效率高，产品质量稳定造型方法的选择造型方法的选择机器造型的生产特点机器造型的生产特点 机器造型的工艺特点机器造型的工艺特点 根本形式模板两箱造型机无法造出中型，根本形式模板两箱造型机无法造出中型，不能进行三箱造型；不能进行三箱造型；运用环芯代替三箱。运用环芯代替三箱。造型方法的选择造型方法的选择适宜机器造型的工艺方案浇注位置与分型面是铸造工艺图中的重要内容。浇注位置与分型面是铸造工艺图中的重要内容。一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择 所谓浇注位置是指浇注时

15、铸件在铸型中所所谓浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置；分型面那么是指两半铸型相互接触处的位置；分型面那么是指两半铸型相互接触的外表。的外表。 浇注位置和分型面的选择二者密切相关。浇注位置和分型面的选择二者密切相关。通常情况下，分型面的选择取决于浇注位置的通常情况下，分型面的选择取决于浇注位置的选择。对于浇注位置的选择，其总体原那么是选择。对于浇注位置的选择，其总体原那么是既要保证铸件质量防止各种缺陷，又要简既要保证铸件质量防止各种缺陷，又要简化造型工艺。化造型工艺。浇注位置选择原那么浇注位置选择原那么1. 重要加工面等应朝下或位于侧面；重要加工面等应朝下或位于侧面；浇注位置浇注位置是指浇

16、注是指浇注时铸件在时铸件在铸型中所铸型中所处的位置处的位置铸件的重要加工面机床导轨面应朝下保证卷筒周围质量均匀一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择2. 大平面应朝下；大平面应朝下； 铸件的大平面尽可能朝下或采用倾斜浇注。铸型的上外表除了容易产生砂眼、气孔、夹渣外，大平面还常产生夹砂缺陷。同时也有利于排气、减小金属液对铸型的冲刷力。一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择3. 大面积薄壁置于铸型下部或垂直、倾斜，有利于液大面积薄壁置于铸型下部或垂直、倾斜，有利于液态合金的充型，防止浇缺乏、冷隔等缺陷；态合金的充型，防止浇缺乏、冷隔等缺陷；大平面倾斜大平面位于铸型底部一

17、、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择4. 容易形成缩孔的铸件如铸钢、球墨铸铁，浇容易形成缩孔的铸件如铸钢、球墨铸铁，浇注时应把厚大的部位放在分型面附近的上部或侧注时应把厚大的部位放在分型面附近的上部或侧面，以便安放冒口，实现顺序凝固，进行补缩。面，以便安放冒口，实现顺序凝固，进行补缩。一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择分型面选择原那么分型面选择原那么分型面是指两半铸型相互接触的外表。除了实型铸造法外，都要选择分型面。1. 为便于起模，简化造型工艺，分型面一般选为便于起模，简化造型工艺，分型面一般选在铸件的最大截面处，同时考虑分型面形状和在铸件的最大截面处，同时考

18、虑分型面形状和数目等。数目等。一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择保证模样能从型腔中顺利取出，分型面设在铸件保证模样能从型腔中顺利取出，分型面设在铸件最大截面处。最大截面处。一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择保证模样能从型腔中顺利取出，分型面设在铸件保证模样能从型腔中顺利取出，分型面设在铸件最大截面处。最大截面处。一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择应尽量使用平直分型面，以简化模型制造及造型应尽量使用平直分型面，以简化模型制造及造型工艺，防止挖砂。工艺，防止挖砂。 水平分型面，便于造型操作，适宜批量生产。挖砂造型费时、费工，尽量防止。单件生产可

19、用此法。一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择应尽量较少分型面数量。应尽量较少分型面数量。分型面少容易保证铸件精度，并可简化造型工艺。绳轮铸件分型面少容易保证铸件精度，并可简化造型工艺。绳轮铸件大批量生产时，为便于机器造型，可按大批量生产时，为便于机器造型，可按(a)分型方案，采用环分型方案，采用环状型芯，将二个分型面减少为一个分型面。单件生产时采用状型芯，将二个分型面减少为一个分型面。单件生产时采用手工造型，为减少工装的制造，可采用手工造型，为减少工装的制造，可采用(b)分型方案。分型方案。 三三通通分分型型面面确确实实定定方

20、案方案1 四箱造型四箱造型一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择应尽量较少分型面数量。应尽量较少分型面数量。方案方案2 三箱造型三箱造型一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择三三通通分分型型面面确确实实定定应尽量较少分型面数量。应尽量较少分型面数量。方案方案3 两箱造型两箱造型一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择三三通通分分型型面面确确实实定定应尽量较少分型面数量。应尽量较少分型面数量。支架的分型方案支架的分型方案方案方案四个凸台需四个凸台需用四个活块用四个活块方案方案避免活块避免活块A处处少许挖砂少许挖砂 2应防止不必要的型芯和活块，以简化造型工艺

21、。应防止不必要的型芯和活块，以简化造型工艺。一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择选用方案I分型，上下两内腔均采用型芯。假设选用方案II分型，属于整模造型，上下两内腔均可有砂剁成形，省掉了型芯，简化工艺。底座的分型方案底座的分型方案一、浇注位置和分型面的选择一、浇注位置和分型面的选择 3尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱，便于尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱，便于造型、合型，同时便于保证铸件精度。造型、合型，同时便于保证铸件精度。方案a整模造型，铸件精度高，大批量生产的合理方案方案b容易产生错箱影响铸件精度，小批量可考虑床身的分型方案床身的分型方案一、浇注位置和分型面的选择一、浇注

22、位置和分型面的选择铸造工艺参数确实定铸造工艺参数确实定机械加工余量机械加工余量收缩率收缩率起模斜度起模斜度铸造圆角铸造圆角型芯及型芯头型芯及型芯头铸造工艺参数铸造工艺参数二、工艺参数的选择二、工艺参数的选择1、收缩率、收缩率铸件在凝固以及冷却过程中会发生收缩而造成各局部铸件在凝固以及冷却过程中会发生收缩而造成各局部体积和尺寸缩小。为了使铸件的实际尺寸符合图样要体积和尺寸缩小。为了使铸件的实际尺寸符合图样要求，在制作模样和芯盒时，模样和芯盒的制造尺寸应求，在制作模样和芯盒时，模样和芯盒的制造尺寸应比铸件放大一个该合金的收缩量。比铸件放大一个该合金的收缩量。合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸

23、件的结合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结构、尺寸等因素。构、尺寸等因素。灰灰铸铁铸铁的铸造收缩率一般为的铸造收缩率一般为0.7%1.0%，铸钢铸钢的铸造的铸造收缩率为收缩率为1.3%2.0%，铝合金铝合金的为的为0.8%1.2%，锡青锡青铜铜为为1.2%1.4%。二、工艺参数的选择二、工艺参数的选择2、机械加工余量、机械加工余量机械加工余量：为保证铸件加工外表的尺寸以及零件机械加工余量：为保证铸件加工外表的尺寸以及零件精度，在铸件工艺设计时预先增加而在机械加工时切精度，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。去的金属层厚度。机械加工余量数值的大小与生产批量、合金种类

24、、铸机械加工余量数值的大小与生产批量、合金种类、铸件大小、加工面与基准面的距离及加工面在浇注时的件大小、加工面与基准面的距离及加工面在浇注时的位置等因素有关。过大费时费料，过小容易因残留黑位置等因素有关。过大费时费料，过小容易因残留黑皮而报废或因铸件外表过硬加速工具磨损。皮而报废或因铸件外表过硬加速工具磨损。机械加工余量的具体数值应参照国家标准，根据加工机械加工余量的具体数值应参照国家标准，根据加工余量等级余量等级MA和铸件尺寸公差等级和铸件尺寸公差等级CT配套使配套使用选取。用选取。二、工艺参数的选择二、工艺参数的选择 为了造型和制芯时便于起模，以免损坏砂型和型芯，在为了造型和制芯时便于起模

25、，以免损坏砂型和型芯，在模样、砂芯的起模方向垂直于分型面方向必须留有一定模样、砂芯的起模方向垂直于分型面方向必须留有一定的斜度，称为起模斜度。的斜度，称为起模斜度。起模斜度大小：起模斜度大小：应根据模壁应根据模壁高度、模样材料及造型方法高度、模样材料及造型方法综合确定。一般综合确定。一般为为153。模壁越高，斜度越小；机器模壁越高，斜度越小；机器造型比手工造型小。另外，造型比手工造型小。另外，为便于型砂从内腔中取出，为便于型砂从内腔中取出，铸孔的内壁起模斜度应比外铸孔的内壁起模斜度应比外壁大，通常为壁大，通常为3 10。二、工艺参数的选择二、工艺参数的选择3、起模斜度拔模斜度、起模斜度拔模斜度4、最小铸出孔、最小铸出孔孔的铸出：要考虑铸出的可能性、必要性、和经济性。孔的铸出：要考虑铸出的可能性、必要性、和经济性。一般大孔用下芯的方式铸出，而小孔那么用