东农大机械制造课件01铸造

董欣东北农业大学工程学院第一篇铸造23451

将熔化的金属浇注到与零件形状相适应的铸型中，冷却凝固后获得毛坯或零件的方法。用铸造方法制造的毛坯统称为铸件。铸造返回1.大力发展和提高铸件精度的各种工艺。2.努力发展铸造生产过程中的机械化、自动化。3.推广采用铸造新工艺、新设备和新材料。1.能够制造形状复杂、特别是具有复杂内腔的铸件。2.适应性广。（材料、尺寸、重量、壁厚）3.铸件与机械零件的形状、尺寸很接近，因而节省了金属材料加工工时；精密铸件可以省去机械加工，直接用于装配。4.铸件成本低，生产周期短；既适于单间小批生产，又适于大量生产。5.用同种金属材料制成的零件，铸件的机械性能不如锻件。6.铸件质量不够稳定，废品率高。1.能够制造形状复杂、特别是具有复杂内腔的铸件。2.适应性广。（材料、尺寸、重量、壁厚）3.铸件与机械零件的形状、尺寸很接近，因而节省了金属材料加工工时；精密铸件可以省去机械加工，直接用于装配。4.铸件成本低，生产周期短；既适于单间小批生产，又适于大量生产。5.用同种金属材料制成的零件，铸件的机械性能不如锻件。1.能够制造形状复杂、特别是具有复杂内腔的铸件。2.适应性广。（材料、尺寸、重量、壁厚）3.铸件与机械零件的形状、尺寸很接近，因而节省了金属材料加工工时；精密铸件可以省去机械加工，直接用于装配。4.铸件成本低，生产周期短；既适于单间小批生产，又适于大量生产。5.用同种金属材料制成的零件，铸件的机械性能不如锻件。6.铸件质量不够稳定，废品率高。7.工人劳动强度大，劳动条件差。

铸造生产的特点及其在国民经济中的地位铸造工艺分类铸造生产技术发展趋势

按铸型的特点分

砂型铸造特种铸造返回1.能够制造形状复杂、特别是具有复杂内腔的铸件。2.适应性广。（材料、尺寸、重量、壁厚）3.铸件与机械零件的形状、尺寸很接近，因而节省了金属材料加工工时；精密铸件可以省去机械加工，直接用于装配。4.铸件成本低，生产周期短；既适于单间小批生产，又适于大量生产。1.能够制造形状复杂、特别是具有复杂内腔的铸件。2.适应性广。（材料、尺寸、重量、壁厚）3.铸件与机械零件的形状、尺寸很接近，因而节省了金属材料加工工时；精密铸件可以省去机械加工，直接用于装配。1.能够制造形状复杂、特别是具有复杂内腔的铸件。2.适应性广。（材料、尺寸、重量、壁厚）1.能够制造形状复杂、特别是具有复杂内腔的铸件。1.1各种造型方法的选择第一章砂型铸造工艺1.2铸造工艺设计返回砂型铸造砂型铸造工艺过程造型造芯制芯盒制模型合箱浇注落砂交检备型砂备芯砂是指铸型是由砂型和砂芯组成的，它适用于各种形状、大小及各种合金铸件的生产。熔化金属准备炉料返回清理二.造型基本原则概述返回三.各种造型方法的比较、运用一.造型方法1.手工造型2.机器造型1.铸型与铸件相互转变概念2.分型面概念3.型芯概念1.1各种造型方法的选择L、D相差不大单件

整模造型L较大的超过D单件小批

分模造型D很小、L较大单件

挖砂造型D很小、L较大较大产量

假箱造型L、D均很大单件

地坑造型例：圆柱体铸件

LD返回

返回1.2铸造工艺设计一.铸造工艺图二.浇注位置确定原则三.分型面的选择四.工艺参数的确定五.综合工艺举例一.铸造工艺图1.定义返回2.作用3.设计程序制造模型、模板芯盒等工装生产准备验收的依据

利用各种工艺符号把制造模型、铸型所需资料直接用红、蓝铅笔描绘在零件图上的图样。

产品零件的技术条件和结构工艺性分析选择铸造及造型方法确定浇注位置和分型面选用工艺参数确定浇、冒口、冷铁和铸筋型芯设计二.浇注位置确定原则返回什么是铸件的浇注位置？2.铸件的大面应朝下，以免形成夹砂和夹杂缺陷。3.应保证铸件能充满。4.应有利于实现顺序凝固。1.铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。5.应减少型芯数量，便于型芯固定排气。上中中下上中中下上下上下指浇注时，铸件在铸型中所处的位置。关键着眼于—铸件的质量1.应尽量使铸件全部或大部分置于同一半型内，易于保证精度。三.分型面的选择返回2.应尽量减少分型面的数目。4.便于下芯、合箱、检查型腔尺寸；5.不使砂箱过高。上下上下（Ⅰ）（Ⅱ）上下上下上下ⅠⅡ3.分型面应尽量选用平面；分型面—是指两半铸型相互接触的表面，除了实型铸造法以外，都要选择分型面。上下四.工艺参数的确定1.机加余量返回2.铸件斜度（拔模斜度）3.铸造园角4.铸件收缩率5.型芯头6.最小铸出孔和槽指切削加工时要从铸件表面切去的金属层厚度。模型、芯盒在起模或取芯方向的工作面作出的一定斜度。在铸件上没有结构斜度的垂直于分型面的表面应用。可由增加、加减、减少铸件壁厚来实现。

铸件相交壁的交角用园弧过渡所形成的角度。大小—（1/3~1/5）铸件壁厚目的—防止铸件交角处产生裂纹；铸型不会出现易损坏的夹角。

为保证铸件尺寸，模型尺寸应比铸增大一个收缩量，按线收缩率计算。

K=（L模—L件）/L件（100%）

作用—支撑、固定型芯分为—垂直型芯水平型芯从质量、节约两方面考虑；较大孔、槽应铸出；较小孔、槽或者铸件壁很厚，则不宜铸孔。五.综合工艺举例例：吸水阀上盖零件，材料为HT150，小批量，砂型铸造成形；按你认为的最好的浇注位置和分型方案绘出铸造工艺图，并指出造型方法。（表示出加工余量、拔模斜度、铸造园角和型芯轮廓，浇注系统只表示位置不表示尺寸）返回返回

方案一：重要加工表面侧立，易于保证质量；型芯放倒，因此下芯方便，利于检查，且型芯稳定；但易错箱，铸件的技术要求不宜满足。

方案二：

满足整个铸件置于一箱中，避免了错箱可能，且有一重要加工面在底部；型芯小头在下不稳定，易于造成铸件尺寸偏差，影响铸件质量.结论——由于是小批量生产，采用手工造型，方案三。有三种方案

方案三：具备方案二的优点，而且由于型芯安放稳定，故能保证铸件尺寸精度，且由于重要加工面朝下，因此能够保证铸件质量.

第二章铸造工艺基础2.1合金的流动性2.2合金的收缩性返回一.合金的流动性二.影响合金流动性的因素三.提高流动性的方法返回1.化学成分

共晶成分合金流动性好其它成分合金流动性差1.化学成分2.浇注温度1.化学成分2.浇注温度3.铸型的充填条件1.提高浇注温度2.提高充填能力3.设出气冒口流动性—浇注时，液态合金充填铸型的能力。流动性对铸件质量的影响测定流动性的方法—以螺旋形试样的长度来衡量。试验得知—灰口铸铁、硅黄铜的流动性最好铝合金次之铸钢的流动性最差2.1合金的流动性一.合金的收缩性及影响因素2.影响合金收缩的因素

化学成分浇注温度铸件结构及铸型条件返回1.合金的收缩何谓合金的收缩？

铸造合金从浇注凝固直至冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称收缩。

液态收缩—从浇注温度冷却到凝固开始温度的收缩。凝固收缩—从凝固开始温度冷却到凝固终止温度的收缩。固态收缩—从凝固终止温度冷却到室温的收缩。2.2合金的收缩性

液态合金在铸型内凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩，体积缩减，若其收缩得不到补足，铸件最后凝固的部分将形成一些孔洞，按着孔洞的大小和分布，可将其分为缩孔和缩松。

集中在铸件上部或最后凝固的部位容积较大的孔洞。缩松分散在铸件某区域内的细小缩孔。二.铸件中的缩孔与缩松1.缩孔和缩松的形成返回缩松存在危害防止办法缩孔和缩松部位的确定缺陷

结论2.缩孔和缩松的防止返回冒口冷铁

铸件机械性能下降；缩松会使铸件因渗漏报废。

设冒口冷铁

画凝固等温线内切圆法。

成本提高；铸件变形、裂纹倾向增大。主要用于必须补缩的场合铸件在凝固以后继续冷却到室温的固态收缩过程中，若收缩受到阻碍，便在铸件内部产生应力称为铸造内应力。

铸造内应力是铸件产生变形、裂纹的主要原因

返回

1.铸造内应力三.铸造内应力、变形与裂纹形成

防止办法——（1）.尽量使其壁厚均匀（2）.采用同时凝固原则ⅡⅠⅡ++_+_

由于铸件壁厚不均匀，冷却时各部分冷却速度不同，铸件各部分收缩不一致而引起。

塑性状态固态金属在再结晶温度以上较高温度时处于塑性状态，在较小的应力下就可发生塑性变形，变形后应力自行消失。

弹性状态

在再结晶温度以下呈弹性状态在力作用下，金属发生弹性变形，变形后应力继续存在。结论

只有当铸件厚薄部分均进入弹性状态时，铸件内部才会产生热应力。

厚壁受拉应力薄壁受压应力热应力的形成返回—机械应力的形成形成

主要是由于铸件收缩时受到铸型或型芯的阻碍而形成。消除办法铸件落砂清理后，障碍消除，机械应力便基本消除。返回

2.铸件的变形与防止（1）.铸件的变形（2）.防止办法设计上—

壁厚均匀一致形状对称

铸造工艺上—同时凝固原则反变形设拉筋时效处理由内应力引起变形方向—厚壁受拉—内凹薄壁受压—外凸返回铸件裂纹返回当铸造内应力大于合金强度极限，铸件产生裂纹热裂纹冷裂纹减少铸造内应力，降低合金脆性。裂纹种类防止办法

3.铸件裂纹及防止

3.1铸铁件的生产3.3有色金属合金铸件的生产3.2铸钢件的生产返回第三章常用合金铸件的生产一.铸铁的分类

按碳在铸铁中存在形式不同分——

1.白口铸铁2.灰口铸铁3.球墨铸铁4.可锻铸铁一.铸铁的分类

3.1铸铁件的生产返回1.白口铸铁特点（1）.C全部以渗碳体形式存在（2）.断口呈银白色（3）.硬而脆，难以加工用途——炼钢原料；制可锻铸铁毛坯

返回特点

（1）.C全部或大部分以片状石墨形式存在（2）.断口呈灰色（3）.普通灰口铸铁的组织是在金属基体中分布着粗大的片状石墨分类2.灰口铸铁铁素体灰口铸铁铁素体+石墨珠光体、铁素体灰口铸铁珠光体+铁素体+石墨珠光体灰口铸铁珠光体+石墨牌号——以机械性能来表示最低抗拉强度灰口铸铁HTXXX孕育铸铁返回铁素体球墨铸铁（铁素体+石墨）珠光体球墨铸铁（珠光体+石墨）向出炉铁水中加入球化剂和孕育剂而得到的球状石墨铸铁，其中C大部或全部以球状石墨形式存在。

分类3.球墨铸铁牌号球墨铸铁

最低抗拉强度最低延伸率QTXXX—XX返回其中C大部或全部呈团絮状石墨形式存在分类用途

制形状复杂、承受冲击载荷的薄壁工件4.可锻铸铁黑心可锻铸铁

KTHXXX—XX珠光体可锻铸铁KTZXXX—XX白心可锻铸铁返回高碳相金属基体夹杂物

石墨渗碳体铁素体铁素体＋珠光体珠光体高碳相金属基体铸铁的基本组织和特性脆、软、强度差

脆、硬、强度差韧性好强度差韧性差强度好夹杂物铸铁中可能出现的基本组织返回抗拉强度低（120~250MPa)

抗压强度与钢相近（600~800MPa)3.石墨对铸铁使用性能的有利作用二.石墨对铸铁性能的影响1.对机械性能的影响2.对工艺性能的影响具有良好的减震性具有良好的耐磨性具有良好的缺口敏感性

不能锻造和冲压可焊性较差铸造性能优良切削加工性能好二.石墨对铸铁性能的影响返回铸铁中的碳以石墨形式析出的过程2.影响石墨化的因素1.什么是铸铁石墨化？化学成分Ｃ、Ｓｉ—促进石墨化元素Ｓ、Ｍｎ—阻碍石墨化元素Ｐ—不显著，可提高铸铁的流动性冷却速度三.铸铁石墨化及影响石墨化的因素返回第四章铸件结构设计

4.1铸件结构与铸造工艺的关系4.3铸件结构与铸造方法的关系4.2铸件结构与合金铸造性能的关系返回指铸件的外形、内腔、壁厚、壁与壁的连接形式、加强筋、凸台、耳子等.

铸件结构设计要保证——

（１）.工作性能和机械性能要求（２）.铸造工艺的要求（３）.合金铸造性能的要求什么是铸件结构？返回一.应使铸件结构具有

最少的分型面

（外形简、少分型）二.应尽量避免使用不必要的型芯和活块

（减型芯、少活块)4.1铸件结构与铸造工艺的关系返回三.凡垂直于分型面的非加工表面应具有适当的结构斜度

（垂直面、设斜度）四.考虑下芯方便，安装可靠五.去出不必要的园角返回一.合理设计铸件壁厚

1.铸件壁厚在满足强度、刚度的前提下，壁越薄越好（壁宜薄）2.铸件壁厚>最小壁厚3.厚大截面的强度并不与其截面面积成正比，壁厚要适当；4.2铸件结构与合金铸造性能的关系返回三.铸件壁的连接要合理铸件壁的转角处要有结构园角（接连处，应平园）应尽量避免交叉和锐角

（壁交处，去锐角）二.铸件壁厚应尽可能均匀

（且均匀）三.铸件壁的连接要合理铸件壁的转角处要有结构园角（接连处，应平园）应尽量避免交叉和锐角

（壁交处，去锐角）三.铸件壁的连接要合理铸件壁的转角处要有结构园角（接连处，应平园）应尽量避免交叉和锐角

（壁交处，去锐角）返回四.避免铸件收缩受阻五.应尽量避免有过大水平面的铸件

（水平面，不过大）返回第五章特种铸造5.1熔模铸造5.4离心铸造5.3压力铸造5.2金属型铸造返回一.产生概述二.方法三.特点

1.铸件的尺寸和表面质量高2.能提