热加工工艺铸造

热加工工艺铸造第1页，课件共47页，创作于2023年2月气孔的种类气孔侵入性气孔析出性气孔反应性气孔砂型和砂芯在高温浇注时产生的气体侵入金属液内所形成的气孔。多出现在铸件浇注位置的上表面附近金属液高温熔炼时溶解的大量气体在凝固过程中溶解度急剧下降而析出，部分留在铸件内形成析出性气孔。主要是氢气孔，其次是氮气孔；铝合金铸件中最常见，其次是铸钢件，铸铁件偶尔出现金属液与铸型之间发生化学反应而产生的气孔。常分布在铸件皮下1-3mm处，表面加工后就暴露出来，又称皮下气孔，分为氢气孔、氮气孔和一氧化碳气孔第2页，课件共47页，创作于2023年2月气孔的特征气孔侵入性气孔析出性气孔反应性气孔多位于铸件上表面附近，尺寸较大，呈椭圆形或梨形，孔的内表面被氧化大面积分布于铸件断面上，气孔尺寸较小，形状呈团球形或裂纹状多角形铸钢中的皮下气孔多呈细长状，垂直于铸件表面；铸铁中多呈球状或梨状。气孔表面光滑，呈银白色或金属光亮色第3页，课件共47页，创作于2023年2月气孔的预防气孔侵入性气孔析出性气孔反应性气孔减少型砂的水分和砂芯的发气量；增加型砂和砂芯的通气能力；适当提高浇注温度减少金属液原始含气量，对炉料、与金属接触的添加剂、浇注用具等充分烘干；减低铸型水分；熔炼中进行出气处理；铝合金铸件尽量用金属型以提高铸件冷却速度，阻止气体析出尽量减少金属液的含气量；严格控制合金中氧化性较强的元素的用量(如球墨铸铁中的球化剂);严格控制铸型的水分；提高铸型的透气性第4页，课件共47页，创作于2023年2月常用合金铸件的生产铸铁可锻铸铁熔炼铸钢件的热处理铸钢的铸造工艺铸钢的铸造特性铸钢蠕墨铸铁球墨铸铁灰铸铁铸造普通灰铸铁孕育铸铁铸造工艺特点第二节铸件的生产工艺第5页，课件共47页，创作于2023年2月零件图铸造工艺图模样图、芯盒图、铸型装配图制造模样及芯盒混制芯砂预处理造型材料混制型砂造型制芯准备炉料熔炼金属浇注化验落砂、清理检验热处理合格铸件合型烘干铸型烘干芯子铸造的主要工序第6页，课件共47页，创作于2023年2月造型和制芯是砂型铸造最基本的工序。按照紧实型砂和起模的方法，可分为手工造型和机器造型两大类第7页，课件共47页，创作于2023年2月为省却挖砂操作，在造型前特制一个底胎，然后在底胎上造下箱；底胎可多次使用，不参与浇注常用手工造型方法的特点及应用造型方法主要特点适用范围整模造型整体模，平面分型面，型腔在一个砂箱内；造型简单，铸件精度表面质量较好分模造型模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两个砂箱，造型简便假箱造型最大截面位于一端并为平面的简单铸件的单件、小批量生产最大截面在中部，一般为对称性铸件，如套、管、阀类零件单件、小批量生产模样为整体，但分型面不是平面，造型时手工挖去阻碍取模的型砂，生产率低，技术水平高分型面不是平面的铸件的单件、小批量生产分型面不是平面的铸件的成批量生产活块造型铸件上妨碍起模的部分做成活动的，起模时先取出主体部分，再取出活动部分用于妨碍起模部分的铸件的单件、小批量生产挖砂造型手工造型第8页，课件共47页，创作于2023年2月采用活动砂箱造型，合型后脱出砂箱常用手工造型方法的特点及应用(续上表)

造型方法主要特点适用范围用刮板代替模样造型。节约木材，缩短生产周期，生产率低，技术水平高，但精度较差两箱造型铸型由上型和下型构成，适用于各类模样，操作方便三箱造型脱箱造型用于等截面或回转体大中型铸件的单件、小批量生产最基本的造型方法，适用于各种铸型、各种批量铸件两端截面尺寸比中间大，必须有两个分型面主要用于手工造型、具有两个分型面铸件的单件或小批量生产用于小铸件的生产地坑造型在地面砂床中造型，不用砂箱或只用上箱用于要求不高的中、大型铸件的单件或小批量生产刮板造型第9页，课件共47页，创作于2023年2月机器造型机器造型——用机器全部或至少完成紧砂操作的造型生产效率高，劳动条件好，砂型质量好紧实度高而均匀，型腔轮廓清晰，铸件质量好设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长，适于中

小铸件的批量生产机器造型分类震压造型微震压实造型高压造型射压造型空气冲击造型抛砂造型第10页，课件共47页，创作于2023年2月造型生产线造型生产线是将造型机和其它辅机(翻转机、下芯机、合型机、压铁机、落砂机等)按照铸造工艺流程，用运输设备(铸型输送机或辊道)联系起来，组成一套机械化、自动化的铸造生产系统第11页，课件共47页，创作于2023年2月铸造工艺对铸件结构的要求铸件的外形：尽量避免外表面有侧凹尽量使分型面为平面台和肋条等结构应便于起模尽量减少分型面的数目应具有结构斜度

设计的铸件要符合铸造工艺的要求。结构与工艺之间的关系，通常称为结构工艺性铸件的内腔：尽量少用和不用型芯应有足够的芯头使型芯定位牢固、排气通畅和清理方便台和肋条等结构应便于起模第三节砂型铸造工艺方案设计第12页，课件共47页，创作于2023年2月设计的铸件应符合铸造工艺的要求铸造工艺方案包括下列内容：

1）浇注位置的确定

2）分型面的确定

3）铸造工艺参数的确定

4）型芯的设计

5）铸造工艺图的绘制第13页，课件共47页，创作于2023年2月浇注位置是指铸件在型内所处的空间位置。浇注位置对铸件质量及铸造工艺有很大影响浇注位置的确定浇注位置的选择原则：1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。机床床身和锥齿轮，导轨和锥面为重要加工面，应朝下2）铸件宽大平面应朝下，否则易造成夹砂、结疤缺陷3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜位置4）铸件的厚大部分置于上部或侧面，便于安置浇冒口补缩第14页，课件共47页，创作于2023年2月分型面的选择分型面是指分开铸型便于取模的接合面，它决定了铸件在造型时的位置通常造型位置和浇注位置一致分型面对铸件质量及铸造工艺有很大影响。首先，应保证铸件质量要求；其次，应使操作尽量简化；第三，应考虑具体生产条件第15页，课件共47页，创作于2023年2月分型面的选择原则尽量使铸件的重要加工面或大部分加工面、加工基准面放在一个砂型内，减少错箱，提高铸件精度分型面应尽量为平直面应尽量减少型芯和活块的数量使型腔和主要型芯位于下箱，以便于下芯、合型和检查型腔尺寸

第16页，课件共47页，创作于2023年2月铸造工艺参数确定铸造工艺参数是与铸造工艺过程有关的某些工艺数据，包括收缩率、加工余量、拔模斜度、铸造圆角、芯头芯座等，它直接影响模样、芯盒的尺寸和结构，选择不当会影响铸件的精度、生产率和成本第17页，课件共47页，创作于2023年2月铸造收缩率——为补偿收缩，模样比铸件图样尺寸增大的数值。其大小与铸件尺寸大小、结构、壁厚、铸造合金的线收缩率及收缩时受阻碍情况有关，常以铸件线收缩率表示L模－L件铸造收缩率K＝L件×100%L模模样尺寸L件铸件尺寸第18页，课件共47页，创作于2023年2月加工余量——指在铸件表面上留出的准备切削去的金属层厚度。影响加工余量的因素有合金种类、铸造方法、铸件结构、尺寸及加工面在型内的位置等拔模斜度——为便于取模，在平行于出模方向的模样表面上所增加的斜度称拔模斜度，一般用角度或宽度表示。拔模斜度应根据模样高度及造型方法来确定最小铸出孔和槽——较小孔槽一般不铸出第19页，课件共47页，创作于2023年2月型芯设计型芯设计的主要内容包括型芯的数量及形状、芯头结构、下芯顺序等，同时要考虑加强通气芯头是型芯的重要组成部分，起定位和支撑型芯、排除型芯内气体的作用芯头分为垂直芯头和水平芯头两种形式第20页，课件共47页，创作于2023年2月铸造工艺图的绘制分析铸件质量要求、结构特点、生产批量选择造型方法选择浇注位置和分型面确定工艺参数：加工余量、拔模斜度、铸造收缩率、是否铸孔等设计型芯设计浇冒口系统绘制铸造工艺图第21页，课件共47页，创作于2023年2月实际生产中，由于铸铁材料(包括灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁)具有优良的铸造性能，且资源丰富、冶炼方便、价格低廉，铸铁件占液态成形件中相当大的份额铸铁通常是C%=2.5%-4.0%的铁碳合金碳在铁碳合金中的存在形式——渗碳体和石墨根据碳在铁碳合金中的存在形式，铸铁可分为：

灰口铸铁

白口铸铁：碳主要以Fe3C形式存在，断口呈银白色麻口铸铁：碳部分以Fe3C形式存在，部分以石墨形式存在普通灰铁：碳主要以片状石墨形态出现，断口为暗灰色可锻铸铁：碳主要以团絮状石墨形态出现球墨铸铁：石墨大部分或全部呈球状蠕墨铸铁：大部分石墨为蠕虫状第四节常用合金铸件的生产第22页，课件共47页，创作于2023年2月铸铁的优点

良好的铸造性能（如流动性好、收缩小）良好的切削加工性能优良的耐磨性能

良好的吸振缓冲性能

低的缺口敏感性能铸铁中石墨的存在，使铸铁具有铸钢所不具备的性能第23页，课件共47页，创作于2023年2月石墨形态对铸铁性能的影响石墨片越圆整、越细小、分布越均匀，对基体割裂越小第24页，课件共47页，创作于2023年2月铸铁的基体：铁素体灰口铸铁铁素体—珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁碳以石墨形式析出的过程即为铸铁的石墨化。石墨化过程进行的程度不同，会导致得到不同基体的铸铁组织第25页，课件共47页，创作于2023年2月铸铁的凝固过程和石墨化石墨析出的过程称为石墨化一次结晶过程和共晶石墨化：铸铁液从液态转变为固态时的结晶称一次结晶二次结晶过程和共析石墨化：铸铁凝固后在继续冷却的过程中发生的组织转变称为二次结晶——奥氏体中固溶碳随温度下降不断析出，沉积在原有共晶石墨上——铸铁冷却到共析转变温度以下时，奥氏体发生共析转变一次结晶决定石墨形态、分布特征和大小；二次结晶决定铸铁的基体组织第26页，课件共47页，创作于2023年2月影响铸铁石墨化的因素铸铁的石墨化程度决定了铸铁的组织和性能，因而影响石墨化的因素就是影响铸铁性能的因素影响石墨化的主要因素：

1）化学成分：C、Si、P是促进石墨化元素；Mn、S是

反石墨化元素

2）冷却速度：减小冷却速度可以促进石墨化，反之

则阻止石墨化

3）铸件壁厚：铸件厚则冷却速度慢，促进石墨化，

反之则阻碍石墨化第27页，课件共47页，创作于2023年2月影响石墨化的因素——化学成分把各元素按其对石墨化影响的程度折算成碳的相当含量，其总和称为碳当量：CE＝C＋1／3(Si+P)化学成分：C%、Si%越高，越容易石墨化第28页，课件共47页，创作于2023年2月减小冷却速度可以促进石墨化，易得到粗大的石墨片和铁素体基体增大冷却速度则阻碍石墨化，此时只有部分碳以细石墨片析出，而另一部分碳则以渗碳体析出，得到珠光体基体影响石墨化的因素——冷却速度第29页，课件共47页，创作于2023年2月影响石墨化的因素——铸件壁厚第30页，课件共47页，创作于2023年2月在钢的基体上分布着不同形态的石墨，而石墨的形态、大小和分布直接影响铸铁的性能灰口铸铁灰铸铁的组织性能特点：铸造性能和机加工性能良好减磨性能好减震性能好缺口敏感性小力学性能较差一、灰铸铁的生产第31页，课件共47页，创作于2023年2月灰铸铁的牌号：HT100、HT150、HT200、HT225、HT250、HT275、HT300和HT350共八个牌号HT——灰铁数字表示标准试样测得的最小抗拉强度值/MPa

第32页，课件共47页，创作于2023年2月灰铸铁的分类普通灰铸铁：铁水不经任何处理，如HT100和HT150，也称低强度灰铸铁，主要缺点是壁厚敏感性较大孕育铸铁：铁水需经孕育处理，如HT200及其以上牌号，也称高强度灰铸铁，壁厚敏感性很小，同一截面上机械性能的齐一性较好第33页，课件共47页，创作于2023年2月提高和改善灰口铸铁机械性能的途径改善基体组织改变石墨形态、数量、大小和分布孕育处理是提高和改善灰口铸铁机械性能行之有效的方法。常用的孕育剂是含Si量为75%的硅铁灰口铸铁孕育处理方法将熔炼出的铁水在浇铸前加入质量分数为0.25~0.60%的孕育剂，孕育剂在铁水中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化作用显著提高，从而得到在细珠光体上均匀分布着细片状石墨的组织第34页，课件共47页，创作于2023年2月第35页，课件共47页，创作于2023年2月第36页，课件共47页，创作于2023年2月球化剂：金属镁或稀土镁

孕育剂：含Si量为75%或95%的硅铁向高温铁水中加入一定量的球化剂和孕育剂，直接得到球状石墨的铸造合金，即球墨铸铁二、球墨铸铁的生产第37页，课件共47页，创作于2023年2月球墨铸铁组织和性能特点：石墨呈球状，对基体的割裂作用降至最低，其强度、塑性和韧性大为提高球墨铸铁牌号：QT350-22、QT400-18、QT400-15、QT700-2、QT900-2等10个牌号“QT”表示“球铁”第一组数字400为最低抗拉强度400MPa，第二组数字18为最低延伸率18%第38页，课件共47页，创作于2023年2月球墨铸铁的分类珠光体球墨铸铁：基体组织中P占80%以上，典型牌号是QT600-3、QT700-2、QT800-2三个牌号铁素体球墨铸铁：基体组织中F占80%以上，典型牌号是QT400-18、QT450-10，其抗拉强度比珠光体球墨铸铁低，但塑性和韧性高，其机械性能优于可锻铸铁混合基体球墨铸铁：如QT500-7、QT550-5，有较好的强度和韧性的配合第39页，课件共47页，创作于2023年2月球墨铸铁主要特点石墨成球状，对基体的割裂作用降到最低，力学性能比灰铸铁有显著提高可通过热处理改善金属基体，进一步提高性能，此点与灰铸铁不同球墨铸铁较灰铸铁易产生缩孔、缩松、皮下气孔、夹渣等缺陷石墨析出时发生膨胀，应适当提高铸型刚度第40页，课件共47页，创作于2023年2月球墨铸铁的生产严格控制化学成分较高的出铁温度球化处理：往铁水中加入球化剂，使石墨成球状孕育处理：促进石墨化，消除白口倾向和细化石墨球球墨铸铁的热处理：主要有退火、正火、调质和等温

淬火等第41页，课件共47页，创作于2023年2月球墨铸铁件生产应注意问题控制原铁液化学成分，与一般灰铸铁基本相同；具有高C、高Si、中Mn、低S、低P特点较高的铁