金工实习——金属铸造

1、金工实习金工实习 金属铸造成型作品“天宫一号天宫一号”航天器对接机构航天器对接机构本课要点 了解铸造生产的特点和工艺过程 熟悉基本造型的方法以及选用的原则 掌握各种造型方法的特点及应用范围 针对不同铸件，正确判断分型面的位置，并选用合理的造型方法前言 铸造产品永乐大钟永乐大钟编钟编钟前言 铸造产品发动机发动机汽缸缸体汽缸缸体第一节 概述铸造是将金属加热熔炼后，浇注到有型砂的铸型中，待其冷却凝固后获得一定形状、性能铸件的一种生产工艺方法。铸件一般作为毛坯件，需经过切削加工才可成为零件。因此，铸造位于生产工艺中的第一道工序成型工序。此外，铸造还离不开模样、型腔的支持。一 铸造定义第一节 概述一 铸

2、造定义名词解释：1.成型工序将原料制成特定形状、并留有合适加工余量的过程。2.铸型由造型材料制成的内部空间组合体。3.模样模拟所需铸件的形状、大小，并制成型腔的工艺装备。4.型腔是在铸型中由造型材料所围成的空腔部分。第一节 概述一 铸造定义名词解释：5.零件由毛坯件经过切屑加工后得到的金属件。6.砂芯又称型芯，是为了获得铸件内孔及复杂外形，用芯砂制成的工艺装备。其安放在型腔内部。7.芯盒用于制作砂芯或其它耐火材料的专门的制作设备。第一节 概述二 铸造的相关材料1.铸造成型材料用于制作模样、型腔等相关成型用的材料。例如：型砂、陶瓷、耐热金属等等。型砂型砂陶瓷陶瓷第一节 概述二 铸造的相关材料2.

3、金属原料用于制作铸件的原料。例如：铸铁、铸钢、有色金属铜铝等等。 金工实习用的是铸铝。金工实习用的是铸铝。铝合金的熔点在500左右，但其加热温度为800。 第一节 概述二 铸造的相关材料铸铝加热圈铸铝加热圈铸钢件铸钢件第一节 概述三 铸造的生产方法1.砂型铸造将型砂锤紧并制成型腔，最终用重力浇注的铸造方法。2.特种铸造除了砂型铸造以外的铸造方法。 铸铁、铸钢和大多的有色金属铸件都用砂型铸造生产。因此，砂型铸造是应用最普遍、最基本的铸造方法。第一节 概述三 铸造的生产方法砂型铸造砂型铸造低压铸造低压铸造第一节 概述四 铸造特点优点: 1.不计铸件的结构,重量和尺寸。 2.产量无限制,可单件也可成

4、批生产。 3.成本低,应用广泛。缺点: 1.与锻压相比,机械性能较差。 2.人工劳动条件差。 3.废品率高,回收率也高.课间休息第二节 型(芯)砂一 型(芯)砂的组成1.原砂2.粘结剂3.水4.附加物型砂是制造砂型的原材料，而芯砂是制备型芯的原材料。第二节 型(芯)砂1.原砂应用最广的是石英砂，其含有85%-97%的SiO2。其颗粒呈圆形，大小由20号筛网挑选。2.粘结剂用来粘结砂粒。常用的有粘土、水玻璃、桐油、合脂等。实训中心用的普通粘土普通粘土。3.水在型砂中起到湿润粘土、使其产生粘结能力的作用。水分的加入必须合情合理，量要适当量要适当。4.附加物改善型(芯)砂某些性能。例如：煤粉、锯木屑

5、可增强型(芯)砂的透气性透气性、退让性退让性。圆形石英砂圆形石英砂第二节 型(芯)砂二 型(芯)砂的性能1.耐高温能抵抗住熔融的金属液，并且不发生软化、烧结、熔化的能力。2.足够的耐用性可反复只用，能保持原有性能原有性能、并制作不同铸件的能力。3.一定的退让性又称遇让性，是指型砂能够在外力作用外力作用下，自我收缩自我收缩体积的能力。第二节 型(芯)砂二 型(芯)砂的性能4.良好的透气性型腔中有空气，浇注金属液时，能及时排出气体排出气体的能力。5.适当的强度型砂在外力作用外力作用下，抗变形、不破坏的能力。第二节 型(芯)砂二 型(芯)砂的性能砂箱砂型模样中心线红色线圈四周强度高，四周要紧密。蓝色

6、线圈中间透气好，中间要松软。第二节 型(芯)砂三 型(芯)砂的配制配料加入顺序：新砂新砂、粘结剂粘结剂、筛去杂质的旧砂旧砂、水水以及附加剂附加剂。配料比例：以原砂原砂体积为基准。加入20%新砂新砂、80%旧砂旧砂、另加8%10%粘土粘土、4%8%水水、2%6%煤粉煤粉。碾轮式混砂机碾轮式混砂机第三节 砂型铸造一 砂型铸造过程制作模样制作芯盒配制型砂配制芯砂造型造型芯烘干消除气孔消除气孔合箱金属熔化浇注20分钟后落箱清理检验合格入库第三节 砂型铸造一 砂型铸造过程第三节 砂型铸造二 手工造型过程造型造型是铸造生产中很重要的工序，其分为手工造手工造型型和机器造型机器造型。由于手工造型手工造型设备简

7、单、灵活适应性强，故适合单件、小批量的生产。而目前，学生适合的砂型铸造大多采用手工造型手工造型的方法。那么，手工造型手工造型的过程分为以下几个步骤：第三节 砂型铸造二 手工造型过程模样平板砂箱安放模样填砂紧实砂箱准备扎气孔做合型号开型起模合型修型开设浇冒口第三节 砂型铸造三 劳动工具1.造型工具2.修型工具第三节 砂型铸造四 手工造型方法1.整模造型：当零件的最大截面在端部，并选它作分型面，将模样做成整体的整模两箱造型。整模造型的型腔全在一个砂箱里，能避免错箱错箱等缺陷，铸件形状、尺寸精度较高。模样制造和造型都较简单，多用于最大截面在端部的、形状简单的铸件生产。第三节 砂型铸造齿轮坯整模两箱造

8、型齿轮坯整模两箱造型 四 手工造型方法第三节 砂型铸造四 手工造型方法2.分模造型：分模造型的分型面就是分模面，其模样模样是分模。在上下两个砂箱内，对模样上下两半分别进行造型，并最终合为一体。分模造型若砂箱定位不准，夹持不牢，易产生错箱，影响铸件精度，铸件沿分型面分型面还会产生披缝；影响铸件表面质量，清理也费时。 第三节 砂型铸造四 手工造型方法分模两箱造型分模两箱造型 第三节 砂型铸造四 手工造型方法3.挖砂造型：当铸件的最大截面不在端部，且模样又不便分成两半时，常采用挖砂造型。 挖砂造型时，要将下砂型中阻碍起模阻碍起模的砂挖掉，以便起模。由于要准确挖出分型面，操作较麻烦，要求操作技术水平较

9、高，故这种方法只适用于单件单件或小批生产或小批生产。 第三节 砂型铸造四 手工造型方法挖砂造型挖砂造型 第三节 砂型铸造四 手工造型方法4.活块造型：当铸件侧面有局部凸起局部凸起阻碍起模时，可将此凸起部分做成能与模样本体分开的活动块。起模时，先把模样主体起出，然后再取出活块。活块造型时必须将活块下面的型砂捣紧型砂捣紧，以免起模时该部分型砂塌落型砂塌落，同时要避免撞紧活块，造成起模困难。活块造型主要用于单件或小批量生产单件或小批量生产带有突出部分的铸件。 第三节 砂型铸造四 手工造型方法活块造型过程活块造型过程 第三节 砂型铸造四 手工造型方法5.刮板造型：是用与铸件断面形状相适应的刮刮板板代替

10、模样的造型方法。造型时，刮板绕固定轴回转，将型腔刮出 。刮板造型方法可节省制模工时及材料，但操作麻烦，要求较高操作技术，生产率低，多用于单件或小批量生产较大回转体铸件较大回转体铸件，如飞轮、圆环等。 第三节 砂型铸造四 手工造型方法带轮铸件的刮板造型过程带轮铸件的刮板造型过程 第三节 砂型铸造四 手工造型方法6.三箱造型：用三个砂箱制造铸型的过程称为三箱造型。有些铸件如两端截面尺寸大于中间截断时，需要用三个砂箱，从两个方向两个方向分别起模。 三箱造型其模样模样必须是分开的，以便于从中型内起出模样；中型上、下两面都是分型面分型面，且中箱高度应与中型的模样高度相近；造型过程操作较复杂，生产率较低，

11、易产生错箱缺陷，只适于单件小批量单件小批量生产生产。 第三节 砂型铸造四 手工造型方法槽轮铸件的三箱造型槽轮铸件的三箱造型 第三节 砂型铸造五 机器造型方法机器造型的实质是用机器代替手工紧砂紧砂和起模起模。造型机的种类很多，目前常用震压式造型机震压式造型机等。 上图为震压紧砂过程和震压式造型机第三节 砂型铸造五 机器造型方法造型机上大都装有起模装置起模装置，常用的有顶箱起模、落模起模、漏模起模和翻转落箱起模等四种。左图为机器造型的起模方法a图为顶箱起模b图为落箱起模a a图图b b图图第四节 特种铸造一 金属型铸造金属型铸造又称硬模铸造硬模铸造，以铸铁或碳钢等高熔点金属铸型金属铸型来替代砂型砂

12、型，并将低熔点的金属液浇入该铸型中，以获得金属铸件的一种铸造方法。金属型铸造的特点： 1.机械性能好，寿命长； 2.可反复使用，生产率高；3.铸件精度高，性能好;4.缺乏透气性和退让性； 5.复杂铸件易有缺陷； 6.加工复杂，成本高。金属型铸造用于中小型有色金属铸件的批量生产。第四节 特种铸造一 金属型铸造铝活塞铝活塞铜合金铜合金第四节 特种铸造二 熔模铸造熔模铸造又称失蜡铸造失蜡铸造，以易熔材料(蜡或塑料等)制成精确的可溶性模型(蜡模蜡模)，在其表面覆盖上耐火材料，随后熔化蜡模蜡模，就变成有空腔的耐火外壳，最终金属液浇入空腔。熔模铸造的特点： 1.铸件精度高，无需加工； 2.可生产复杂类的铸

13、件； 3.生产工序繁多，周期长； 4.铸件大小有一定限制。熔模铸造用于高熔点金属以及难以加工的铸件，并有精密铸造之说。第四节 特种铸造二 熔模铸造第四节 特种铸造二 熔模铸造第四节 特种铸造三 压力铸造压力铸造又称压铸铸造，是在高压高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型(压铸模具)型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。 压力铸造的特点： 1.铸件组织精密，强度高； 2.可生产薄类复杂铸件； 3. 生产率高，易于自动化；4.铸件易有气孔 ； 5.压铸设备造价高。压力铸造用于有色金属薄壁类的铸件，并可实现少切屑、无切屑的成型方法。第四节 特种铸造三 压力铸造压力铸造机压力铸造机

14、第四节 特种铸造四 离心铸造离心铸造是将液态金属浇入旋转的铸型铸型里，在离心力作用下充满铸型铸型，并凝固成铸件的铸造方法。按照铸型的旋转轴方向不同，离心铸造机分为卧式、立式和倾斜式3种。 离心铸造的特点： 1.铸件组织精密，性能好； 2.无需型芯、浇注系统； 3. 金属利用率高； 4.铸件表面质量差 。离心铸造用于制造中空圆形铸件，如管道、轴套等。第四节 特种铸造四 离心铸造立式离心机立式离心机第四节 特种铸造五 陶瓷铸造陶瓷铸造是在熔模铸造的基础上发展的一种新工艺。该方法是利用较纯、热稳较高的耐火材料作为造型材料，并在催化剂的作用下，烧成空腔的耐火外壳。陶瓷铸造的特点： 1.铸件精度高，光洁

15、度高； 2.用于大型精密化铸件； 3.生产准备周期短 ； 4.造型材料昂贵 ； 5.生产工艺难于自动化。第四节 特种铸造五 陶瓷铸造第四节 特种铸造六 磁型铸造磁型铸造类似于砂型铸造砂型铸造，是以铁丸代替型砂型砂、以泡沫塑料代替模样模样，通电后产生电磁场并将铁丸吸固，随后浇注金属液并成型成型，待铸件凝固后断电 ，磁场消失，铁丸松散，取出铸件的方法。 磁型铸造减少了造型材料的损耗，但需要通电，消耗一定的电能。它适用于汽车零部件的成型工艺。第五节 模样、芯盒模样与芯盒是专门用于制作型腔、型芯的工艺装备，它们通常是用木材、金属、塑料等材料制成的。而学生实习时常用的为木模木模和金属模金属模。模样与芯盒

16、的制作，从形状方面，必须以零件图上的尺寸为依据；从工艺制作方面，要考虑到其铸造工艺内腔结构的复杂性复杂性、特殊性特殊性。因此，关于模样、芯盒应考虑一下几个因素：分型面分型面、起模斜度起模斜度、加工余量加工余量、芯头与芯座芯头与芯座、收收缩量缩量以及铸件圆角铸件圆角。第五节 模样、芯盒分型面第五节 模样、芯盒一 分型面分型面是指砂箱、芯盒的分界面、配合面。分型面选取的原则： 1. 考虑是否方便造型、起模； 2.其位置应尽力在一个砂型中； 3.保证尺寸精度、减少毛边； 4.优先选取模样的外表面(平面优先)。第五节 模样、芯盒二 起模斜度起模斜度是为了方便顺利地取出模样，而在模样垂直的表面上附加的一

17、定倾斜度。一般起模斜度为0.5度-1度。起模斜度起模斜度第五节 模样、芯盒三 加工余量加工余量是由于铸件作为毛坯件，为下一道切屑工序，预先提供足够多的余量。而加工余量的多少，取决于零件的加工要求、数量、大小以及材料等相关因素。四 收缩量收缩量是指金属液体冷却凝固后体积有一定的收缩，所以其模样要预留放大量，即收缩量。一般情况下，铸铁的收缩率收缩率为1%，铸钢的为2%，铸铝的为铸铝的为1.5%1.5%。第五节 模样、芯盒A指所需的零件B指该零件所需的预留量第五节 模样、芯盒五 芯头与芯座芯头与芯座需用型芯型芯造型时，模样上应相应地作出支撑、固定型芯型芯的部位。一般而言，型芯座要比型芯头稍大些。芯座

18、产品第五节 模样、芯盒六 铸件圆角铸件圆角由于铸件在冷却时，夹角处容易应力集中，产生缩孔、开裂等缺陷。故此，在修型时，夹角处应制成圆角，以避免应力的集中。第六节 浇注系统一 浇注系统的定义及作用浇注系统：为了使熔融的金属液能够顺利进入型腔型腔而在铸型铸型中开挖的通道。由于模样模样不同、分型面分型面不同，故此浇注系统的组成及其部件的作用也不同。第六节 浇注系统减速箱上盖一 浇注系统的定义及作用图中红色部分红色部分为该铸件的浇注系统第六节 浇注系统一 浇注系统的定义及作用第六节 浇注系统一 浇注系统的定义及作用浇注系统的作用： 1.使金属液平稳进入型腔，避免冲坏型芯型芯、型壁。 2.防止金属液中熔

19、渣、杂质、砂粒进入型型腔腔。 3.调节铸件各部的冷却凝固顺序及其内部组织的紧密。4.控制金属液的流速和方向。第六节 浇注系统一 浇注系统的定义及作用直浇口横浇口冒口法兰盘集渣包内浇口第六节 浇注系统二 典型浇注系统的组成及作用典型浇注系统一般由外浇口外浇口、直浇口直浇口、横浇横浇口口和内浇口内浇口构成（也称为外浇道外浇道、直浇道直浇道等）。1.外浇口：外浇口：因其形似漏斗又称浇口杯。2.直浇口：直浇口：连接外浇口外浇口和横浇口横浇口的圆锥形垂直通道。3.横浇口：横浇口：将金属液引入内浇口内浇口的水平通道，其横截面多为梯形。4.内浇口：内浇口：直接与型腔相连的通道，截面形状多为扁梯形或三角形。第

20、六节 浇注系统二 典型浇注系统的组成及作用第六节 浇注系统各浇口的作用：1.外浇口：外浇口：主要是引导金属液平稳流入、缓解金属液的冲击力。2.直浇口：直浇口：改变了金属液的流动速度和改善了液体金属的充型能力。3.横浇口：横浇口：将流入的金属液减速、合理地分配到各内浇口内浇口，并起一定阻挡熔渣的作用。4.内浇口：内浇口：控制金属液的流速和方向，调节铸件各部的冷却速度，还需考虑最后清理时的方便。二 典型浇注系统的组成及作用第六节 浇注系统三 冒口第六节 浇注系统三 冒口冒口：为了及时补给铸件凝固收缩时所需要的金属液而增设的补缩部分。冒口的分类：明冒口明冒口和暗冒口暗冒口。冒口的位置：1. 最远离浇

21、口、最先冷却的地方；2. 模样最厚、补缩量最大的地方。第六节 浇注系统三 冒口第六节 浇注系统三 冒口冒口的作用：1. 排出型腔内部气体；2. 去除金属液中部分熔渣；3. 补充因金属冷却时所产生的收缩量；4. 可用于观察铸型内部是否浇满；5. 能减少金属消耗，充分保证铸件质量。第六节 浇注系统四 冷铁冷铁：为了加快铸件局局部的冷却速度部的冷却速度、减少缩孔等缺陷，而在铸型或型芯中事先安放的固体金属物。冷铁的分类：外冷铁外冷铁和内冷铁内冷铁。第七节 合金的熔炼一 熔炼设备熔炼设备：主要有中频的感应电炉中频的感应电炉、冲冲天炉天炉。由于冲天炉工艺落后和环境污染等原因现已逐步被感应电炉取代。目前，实

22、训中心所用的为能熔化铝熔化铝的坩埚炉，属于感应电炉感应电炉系列。第七节 合金的熔炼一 熔炼设备1.1.冲天炉：冲天炉：是铸造生产中熔化铸铁的重要设备，将铸铁块熔化成铁水后浇注到砂型中待冷却后开箱而得到铸件。冲天炉冲天炉是一种竖式圆筒形熔炼炉，分为前炉和后炉。因其炉顶开口向上，故称冲天炉冲天炉。 出炉口第七节 合金的熔炼一 熔炼设备2.2.感应电炉：感应电炉：第七节 合金的熔炼二 炉料（以冲天炉为例）冲天炉炉料分三类：1.1.金属原料：金属原料：新生铁、回炉旧铸铁、废钢、铁合金等等。2.2.燃料：燃料：主要有焦炭、煤粉。3.3.熔剂：熔剂：石灰石、萤石。第八节 落砂、清理一 落砂落砂：刚取出的铸件由于生产因素，表面会覆盖一层型砂。这层型砂的粘结强度粘结强度不高，但仍需处理掉。这个过程称为落砂。学生金工实习时，由手工完成这一过程；但在一线生产中，常用震动落砂机进行机械落砂。第八节 落砂、清理二 清理铸件清理：主要是清除型芯、芯铁，切除浇口、冒口，去毛刺，清理铸件表面异物及粘砂等等。铸件清理方法有机械方法机械方法