机械基础 第3版 课件19-1-1 铸造

模块八金属加工基础*第十九章金属加工基础金属加工在国民经济中具有至关重要的作用与地位，小到人们日常生活方面，大到国家安全层面都与之密切相关，无论是冰箱、空调、厨具、汽车、高铁的制造，还是飞机、军舰、火箭、航天器的制造都离不开金属加工，某些方面来说金属加工水平的高低可以反映一个国家综合国力的强弱。金属加工主要分为热加工、冷加工和特种加工热加工指全部或局部在高于材料再结晶温度的条件下进行的加工，包括铸造、锻造、焊接、热轧等。冷加工指在低于材料再结晶温度的条件下进行的加工，包括切削加工（车、钻、铣、磨、刨）、冷拉、冲压等。特种加工是利用电能、热能、光能等非传统机械能进行的加工，有3D打印、电火花线切割加工、激光加工等。第一节铸造、锻压、焊接基础*（铸造）【学习目标】1.了解铸造的特点、分类、应用和安全操作规程。2.了解砂型铸造一般工艺过程。一、铸造熔炼金属、制造铸型（芯）并将熔融金属浇入铸型,凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件毛坯的成形方法称为铸造。铸造所获得的金属零件或零件毛坯称为铸件。

铸造的优点有:(1)可以获得外形及内腔复杂的铸件。(2)适用范围广。(3)材料来源广。铸造的缺点：铸件组织疏松，晶粒粗大，内部易产生缩孔、砂眼、裂纹等缺陷以及铸件表面粗糙，尺寸精度低、工作环境差、劳动强度大等问题。1.砂型铸造（1）砂型铸造工艺砂型铸造一般由制作模样（芯盒）、制备型（芯）砂、造型（造芯）、烘干（用于干砂型铸造）、合箱、浇注、落砂、清理、检验等工序组成1)制作模样、芯盒。模样是由木材、金属或其他材料制成，用来形成铸型型腔的工艺装备。芯盒是用来制造砂芯或其他种类耐火材料芯所用的装备，2)制砂。制砂是制备型砂和芯砂的过程，型砂是造型用的混合料，芯砂是造芯用的混合料。3)造型、造芯。造型是用型砂及模样等工艺装备制造砂型的方法和过程，造芯是将芯砂制成符合芯盒形状的砂芯的过程。手工造型又有整模造型、分模造型、刮板造型、地坑造型等多种。4）合箱（型）。合箱是将铸型的各个组元如上型、下型、型芯和浇口盆等组合成一个完整铸型的操作过程。5）熔炼金属。将生铁和少量废钢铁等放入熔炼设备中加热熔化和冶炼成合格的铁水用于浇注。6）浇注。浇注是将熔融金属从浇包注入铸型的操作，其中浇注温度和浇注速度是对铸件质量有影响的两大重要因素。浇注系统：为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道，其作用是保证金属熔液平稳、均匀、连续地充满型腔，防止熔渣、砂粒等进入型腔，调节铸件的凝固顺序，并供给铸件冷凝收缩时所需补充的金属熔液图19-3浇注系统图19-4带冒口的铸件冒口是在铸型内储存供铸件补缩用熔融金属的空腔，除补缩作用外，冒口有时还起排气和集渣的作用。冒口一般设置在铸件的最高、最厚处。7）落砂、清理。落砂是指用手工或机械方法使铸件与型（芯）砂分离的操作。清理是指落砂后从铸件上清除表面粘砂、型砂、多余金属（如浇冒口、飞翅、氧化皮）等过程的总称。8）检验。铸件的检验主要包括对铸件的外观、表面质量、内部缺陷和理化性能的检验（2）砂型铸造的主要缺陷类型示意图特点及检测方法产生原因气孔表面一般比较光滑，主要呈梨形、圆形等，大孔常孤立存在，小孔则成群出现，且很少在铸件表面露出，需通过超声、X光等无损检测的方式进行探测检验铸件内由气体形成的孔洞。产生原因是型砂含水过多，起模和修型时刷水过多，砂型和砂芯透气性差或砂芯通气孔堵塞，砂芯烘干不良，浇注速度太快等缩孔形状不规则、孔壁粗糙并带有技状晶，常出现在铸件最后凝固的部位。零件内部缩孔和气孔一样需通过超声、X光等无损检测的方式进行探测检验缩孔是铸件在凝固过程中，由于补缩不良而产生的孔洞。产生原因是铸件结构不合理，如壁厚相差过大，造成局部收缩过程中得不到足够熔融金属的补充而形成砂眼铸件内部或表面带有砂粒的孔洞。铸件表面的砂眼可以通过肉眼观察检测，内部的砂眼需要用无损检测的方式进行探查产生原因是型砂和芯砂的强度不够或紧实度不足，合箱时铸型局部损坏；浇注系统不合理，冲坏了铸型及浇注速度太快而造成类型示意图特点及检测方法产生原因粘砂粘砂是铸件表面或内腔粘附着一层难于清除的砂粒，从而造成表面粗糙，不易加工。粘砂可以通过检视、触摸零件表面的方式观测和检验产生原因是型砂和芯砂的耐火性不够，浇注温度太高，未刷涂料或涂料太薄等造成冷隔冷隔是指在铸件上穿透或不穿透的、边缘呈圆角状的缝隙，多出现在远离浇口的宽大上表面或薄壁处、金属流汇合处以及冷铁、芯撑等激冷部位，可肉眼观测产生原因是浇注温度太低；浇注速度太慢或浇注过程曾有中断；浇注系统位置开设不当等裂纹铸件表面或内部因发生断裂而形成的条纹状裂缝，大的裂缝可以肉眼观察，小的裂缝需通过专用的仪器检测产生的原因是铸件结构设计不合理，壁厚相差太大，砂型或砂芯的退让性差，落砂过早等浇不足铸件残缺或轮廓不完整，常出现在远离浇口部位及薄壁处产生原因是浇注时金属熔液的量不足，铸件壁太薄，浇注温度太低；浇注速度太慢等2.特种铸造（1）金属型铸造。金属型铸造是在重力作用下将熔融金属浇入金属铸型获得铸件的方法，主要用于有色金属铸件的大批量生产。（2）压力铸造。压力铸造简称压铸，它是将熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固成形的铸造方法。主要用于熔点较低的有色金属铸件的大批量生产。（3）离心铸造。离心铸造是将金属液浇入绕水平、倾斜或立轴旋转的铸型，在离心力作用下凝固成铸件的铸造方法。主要用于空心回转体铸件各种批量的铸造，（4）熔模铸造。熔模铸造又称失蜡铸造，是一种精密铸造的方法。它是用易熔材料如蜡料制成模样，在模样上包覆若干层耐火涂料，制成型壳，熔出模样后经高温焙烧即可浇注的铸造方法。主要用于铸造各种形状复杂、精度要求较高、尺寸较小的零件，特别适用于高熔点金属或难以切削加工的铸件（5）消失模铸造。消失模铸造是用泡沫塑料模制造铸型后不取出模样，浇注金属时模样气化消失获得铸件的铸造方法。3.铸造安全操作规程以人为本，生命至上的理念，2025年国家应急管理部发布《铸造安全规范》安全生产行业标准，标准号AQ7016-2025，（1）操作人员需经专业培训并取得合格证，未经许可不得擅自操作设备。（2）操作人员必须按规定穿戴适宜的个体防护装备，（3）作业前，需检查铸造设备及电气、测量仪表、安全保护装置3.铸造安全操作规程（4）保持工作场地整洁，物品严格按指定区域定置堆放，排列有序，不堵塞安全通道和消防通道。（5）作业过程中严格遵守防尘“五轻”：轻铲、轻倒、轻放、轻扫、轻拌；（6）造型（芯）时叠放砂箱和砂型需整齐、牢固。不能在吊起的砂箱、铸型、砂型（芯）下面修型/芯，且合箱时不能将手伸入或将头探入砂箱中进行修理、观察，合箱卡螺冒要拧紧。3.铸造安全操作规程（7）熔炼金属时严格控制温度和配料比例，不能将与熔融金属接触会发生爆炸的物品投入熔炼炉，（8）熔融金属吊运过程中不能经过人员或危险品上部。（9）砂型铸造浇注前应检查铸型上、下连接是否牢固，周边不能有积水或积油。（10）浇注过程中浇口杯需处于充满状态，严防二次浇注和浇口杯溢流。浇注区域要设置防护围栏和警示牌。3.铸造安全操作规程