第二章 铸造生产

1、第二章 铸造生产,1 铸造生产,一 铸造生产的实质,1、实质：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，冷凝后得到所需形状和性能铸件的成形方法。,2、主要工作：,熔炼金属；,制做铸型；,浇注。,二 铸造生产的特点,1、能生产形状极复杂的铸件，特别是具有复杂内腔的零件毛坯； 如复杂的箱体，内燃机的机体、缸盖，机床床身等。,沧州铁狮子：高5.4m，长6. 5m，重40吨,高22m，42臂，重120吨。,2、适应性广（或工艺灵活性大）；,各种金属：铸铁铸钢以及各种有色金属,各种形状、尺寸（0.5mm1m壁厚）、重量（几克几百吨）。,3、成本低；原材料来源广，价格便宜，设备投资少。,4、机械性能差，特

2、别是冲击韧性低于同种锻件，铸件笨重；,5、工序多，且难于精确控制，质量不稳，废品率高；,6、劳动条件差：高温、高粉尘、高的劳动强度。,三 铸造生产的应用,除受力复杂（受拉力、冲击力较大）要求高的重要件外，均可使用铸件。,2 铸造方法,铸造方法可分为砂型铸造和特种铸造两大类。,1 制作砂型,2 熔炼金属,3 浇注,4 落砂,5 清理,6 检验,特点：成本低、适应范围广、生产率较低、铸件质量较差。,生产过程：,一 砂型铸造,（一 ） 金属型铸造,1、实质：将液体金属浇入金属铸型以获得铸件的工艺过程。,对传统砂型铸造造型材料的改革。,（永久型铸造）,2、特点：生产率高；铸件质量好； 难铸薄壁件；铸型

3、成本高；,3、用途： 大批量生产有色金属件。如铝合金的活塞等。,造型材料、造型方法、浇注方法：与砂型铸造不同,二 特种铸造,（二 ） 压力铸造,在高压（505000MPa）下，快速将液态或半液态金属压入金属型中，以得到铸件。是对砂型铸造造型材料和浇注方法的改革。,1、工艺过程：压力铸造是在压铸机上进行的。,2、生产特点： 具备金属型铸造的特点，但可生产薄壁件； 生产率极高，每八小时可压铸30007000次； 内部常有气孔，不能进行热处理的过量切削加工； 设备复杂、昂贵。,3、用途：大批量生产有色金属件，特别是薄壁件，如仪表的外壳。,（三） 离心铸造,1、工艺过程：将液体金属浇入高速旋转的铸型中

4、，使金属在离心力的作用 下充填铸型和结晶。,2、特点：,铸件质量比较好； 中空结构可不用型芯和浇注系统，简化生产过程，节约金属； 便于生产双金属结构； 铸件内易产生偏析，内孔不准确，内表面缺陷多。,3、用途：主要用于生产一些管、套类铸件，如下水道管等。,（四 ）熔模铸造,1、工艺过程：,2、特点：,可铸出精度高、形状复杂的铸件； 适用于各种铸造合金； 适合各种批量； 工序长，生产周期 415 天，成本高。,3、用途：,要求精度高，且不便于进行切削加工的零件，如发动机的叶片。 高合金钢（ZGMn13）。 多用于小型零件，一般不超过25公斤。,母模,压型,压制蜡模,组模,结壳,熔模 焙烧 浇注,3

5、 合金的铸造性能,合金的铸造性能是表示合金在铸造生产中所表现出来的工艺性能。,一 合金的流动性和充型能力,（一）合金的流动性,1 概念：,液体金属本身的流动能力。,2 流动性的影响因素：,a 合金的种类,b 合金的化学成分和结晶特征：,c 合金的物理性能：,纯金属和共晶成分的金属流动性最好；结晶温度范围越宽，流动性越差,粘度、结晶潜热、导热系数等,流动性好,（二）合金的充型能力,1 充型能力：,合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状正确的优质铸件的能力。,2 充型能力的影响因素：,流动性；浇注条件；铸型条件；铸件结构。,流动性对充型能力的影响最大，流动性越好，充型能力越强；,浇注条件对充型能力有着决

6、定性的影响：,浇注温度：,温度 充型能力,适宜的浇注温度：铸铁 12301380 铸钢 15201620 铝合金 680780 ,充型压力（直浇道高度）：,提高充型压力或增加直浇道高度可有效地提高充型能力。,直浇道高度应大于200mm。,浇注系统结构：,浇注系统越复杂，流动阻力越大，充型能力下降。,铸型条件对充型能力有着显著的影响；,铸型材料的导热性；,铸型的温度；,铸型中的气体。,铸件结构对充型能力有着相当的影响。,3 提高充型能力的措施：,设计铸件时，尽量选用流动性好的合金；,提高浇注温度，加高直浇道，扩大内浇口截面积；,烘干铸型，增大出气口；,改进铸件结构。,液态收缩：,凝固收缩：,固态

7、收缩：,从浇注温度冷却到开始凝固温度的收缩。,此阶段的收缩通常用体积收缩率来表示。,从凝固开始温度冷却到凝固结束温度的收缩。,凝固收缩通常也用体积收缩率来表示。,从凝固终了冷却到室温的收缩。,固态收缩通常用线收缩率来表示：,灰铸铁的收缩最小，而铸钢和白口铁的收缩最大。,二 铸造合金的收缩,（一） 概念：,铸件在凝固和冷却的过程中，其体积和尺寸减小的现象。,（二）收缩的三个阶段：,（三）收缩对铸件质量的影响,1 铸件中的缩孔,a 产生原因：,合金的液态收缩、凝固收缩得不到液态金属的补充。,b 缩孔的部位 ：铸件中厚大的部位（热节）靠近上表面。,c 缩孔的防止方法：,加冒口、,工艺上采用顺序凝固原

8、则。,加冷铁，,2 铸件中的缩松,3 铸造应力：,铸件凝固后仍处于高温，在以后的冷却收缩过程中如受到阻碍，其内部将产生应力，这个内应力叫做铸造内应力。,铸造内应力可分为两类：热应力和机械应力。,（1）热应力,热应力产生的原因：,铸件壁厚不均，冷却速度不一致，收缩不同步且互相阻碍。,（2）机械应力,铸件的收缩受到铸型和型芯的 阻碍而产生的应力。,热应力性质：,厚：拉应力；薄：压应力。,（3）应力、变形和裂纹的防止措施：,铸件设计尽量使壁厚均匀；,去应力退火。,增加型（芯）砂的退让性；,采用反变形法,尽量减小铸造应力；,限制有害元素的含量，如钢铁中的S、P含量。,变形,应力的危害： b铸件开裂； 引起变形。,4 零件结构的铸造 工艺性,一 铸件结构的合理性,1、铸件应有合理的壁厚：,太薄：浇不足、冷隔；,太厚：晶粒粗大，机械性能下降。,HT件壁厚大于5mm ，不应超过25mm； ZG8mm，临界壁厚40mm。,2、壁厚力求均匀：避免金属堆积，