铸造方法课件

1、铸造方法,1,1.2 铸造方法,铸造方法,2,分类,铸造方法,砂型铸造,特种铸造Special Casting 熔模铸造 Fusible Pattern Molding 金属型铸造 Permanent Mold Casting 压力铸造 Pressure Die Casting 低压铸造 Low Pressure Die Casting 离心铸造 Centrifugal Casting 实型铸造 Evaporative Pattern Casting,铸造方法,3,铸造方法的选择,我国和世界范围内，大部分铸件（约为铸件总产量的6070）是应用砂型铸造方法生产的。,分类,铸造方法,4,1.2.1

2、 砂型铸造,砂型铸造：将熔融金属浇入砂质铸型中，待冷却凝固后，取出铸件的铸造方法，是应用最广泛的铸造方法。,优良的透气性,耐热性,退让性,再利用性,套筒铸件的砂型铸造示意图,原材料来源广泛，价格低廉。,铸造方法,5,1.2.1 砂型铸造,铸型的组成,铸型的组成,分型面,铸造方法,6,1.2.1 砂型铸造,液态成形（砂型铸造）工艺流程,铸造方法,7,1.2.1 砂型铸造,粘土砂型 化学自硬砂 水玻璃砂型 有机粘结剂（合成树脂）砂型,砂型类型,铸造方法,8,1.2.1 砂型铸造,粘土砂型,砂型的基本结构组成： 原砂（硅质砂）沙粒细小则有利于增强型（芯）砂的强度，但其透气性较差，耐火性低。铸钢砂较粗

3、，铸铁砂较细，有色金属铸造更细一些。 粘土（膨润土、普通粘土；芯砂用桐油、树脂等作为粘接剂） 水（水分过少，砂型强度低，易破碎；过多，型砂湿度大，强度、透气性均下降，造型时易粘模，浇注时会产生大量的气体。）,铸造方法,9,1.2.1 砂型铸造,附加物（煤粉、淀粉等） 涂料,为了提高铸件的表面质量和防止铸件表面粘砂，铸型型腔和芯砂外表面常刷上涂料（blacking）。 铸铁件为石墨粉加水，铸钢件以石英粉作为涂料。涂料中加入少量黏土增加黏性。 在湿砂型的型腔撒一层干石墨粉，称为扑料。,铸造方法,10,1.2.1 砂型铸造,湿型用于铝合金与镁合金、中小件（几kg-几百kg) 干型用于对质量要求高、结

4、构复杂的中、大件(几百kg-几百t，被化学硬化砂型取代) 表面干型烘干一定深度(1520mm)，常用于生产中、大型铝合金铸件和铸铁件,粘土砂型的类别,按造型时的情况可分为 面砂 Facing sand 背砂 Backing sand, filler sand 单一砂 Unit sand,铸造方法,11,1.2.1 砂型铸造,粘土型砂的循环使用（单一砂）,铸造方法,12,1.2.1 砂型铸造,湿型砂型（铸件产量占砂型铸造的60%70%）,湿型砂型,铸造方法,13,1.2.1 砂型铸造,型砂和芯砂的主要性能,(1)强度 (2)透气性 透气性太高粘砂缺陷 透气性太低 气孔缺陷 (3)耐火性 (4)退

5、让性 (5)流动性、韧性和起模性、可塑性,铸造方法,14,1.2.1 砂型铸造,1 强度,型砂标准试样在外力作用下遭到破坏时的应力值(MPa) 影响因素：原砂粒度形状；含水量；混砂工艺；紧实度,铸造方法,15,1.2.1 砂型铸造,2 透气性,紧实的砂型能让气体通过而逸出的能力。,影响因素有： 1. 冒口和出气口 2. 砂粒大小、粒度、形状 3. 含泥量,4. 粘结剂种类和加入量 5. 砂型紧实度,侵入性气孔,析出性气孔,铸造方法,16,1.2.1 砂型铸造,3 耐火性,型砂和型芯在高温熔融金属的作用下，不软化、不熔化的性质。加入少量煤粉可增加型砂的耐火性。,膨胀缺陷：又称抗夹砂和结疤性能，湿

6、型铸造特有。包括夹砂结疤和鼠尾、毛刺等。,铸造方法,17,1.2.1 砂型铸造,加入煤粉防止机械粘砂的原理 在铁液高温作用下煤粉产生大量还原性气体，防止金属被氧化；同时在砂型中形成正压力，使金属液难以渗透加入砂型。 煤粉在高温下生成光泽的亮碳物质，覆盖于砂型表面，阻止了铁液与砂型的反应和渗入。,铸造方法,18,1.2.1 砂型铸造,4 退让性,铸件凝固时体积要缩小，型砂与芯砂随铸件收缩而被压缩的性能称为退让性。 退让性好的型砂和砂芯不会阻碍铸件的收缩，使铸件避免产生裂纹，减少应力。 加入少量木屑可以增加型砂的退让性。,铸造方法,19,1.2.1 砂型铸造,5 流动性、韧性和起模性、可塑性,流动

7、性：流动性好型砂易于形成紧实均匀的、轮廓清晰、表面光洁的型腔。 韧性：型砂抵抗外力破坏的性能，韧性差型砂在起模使易损坏，导致造型效率低。 可塑性：砂型在外力作用下变形，当外力去处后保持原来形状的能力。可塑性好的型砂造型、起模、修型方便，所得的铸件质量好；,铸造方法,20,1.2.1 砂型铸造,模样与芯盒,模样（Pattern）：用来获得铸件外部形状。 芯盒（Core box）：用以造出芯砂以获得铸件的内腔。 模样和芯盒的材料有木材、铝合金和塑料等。,模样的要求： （1）选择合适的分型面（便于造型） （2）斜度（便于起模） （3）铸造圆角 （4）加工余量和收缩量 （5）芯头（内腔）,铸造方法,2

8、1,1.2.1 砂型铸造,浇注系统,形状多为漏斗形，浇注时应保持充满,提供液态静压力，产生充填能力,分配熔融金属进入内浇道，挡渣,控制熔融金属的速度和方向，不宜正对芯砂。,铸造方法,22,1.2.1 砂型铸造,造型和造芯方法,手工造型 机器造型,压实造型 震压造型 抛砂造型 射砂造型，气流冲击,铸造方法,23,1.2.1 砂型铸造,手工造型,填砂、紧砂和起模都用手工和手动工具完成。常用手工造型方法见表1.2.1,优点：操作方便，适应性强，准备时间短。 缺点：生产率低，劳动强度大，铸件质量不稳定。 适用于单件小批量生产。,铸造方法,24,1.2.1 砂型铸造,铸造方法,25,1.2.1 砂型铸造

9、,大型铸件的干砂型铸造（地坑造型）,卡车6缸汽缸体造型流水线,铸造方法,26,1.2.1 砂型铸造,铸造方法,27,1.2.1 砂型铸造,机器造型,用机器来完成填砂、紧砂和起模等造型操作，是现代化铸造车间的基本造型方法。,1）特点： 提高了生产率和铸型质量； 减轻劳动强度； 改善了劳动条件； 设备投资较大，生产周期长。 2）应用：成批、大量生产各类铸件。,注意：采用模底板进行两箱造型，不能进行三箱造型； 尽量避免活块。,铸造方法,28,1.2.1 砂型铸造,压实法,铸造方法,29,1.2.1 砂型铸造,震压造型（动画）,铸造方法,30,1.2.1 砂型铸造,抛砂造型 利用离心力抛出型砂，完成填

10、砂和紧实。紧实度均匀，噪音小；但生产率低。,射砂紧实（多用于造芯）,铸造方法,31,1.2.1 砂型铸造,射压造型流水线,铸造方法,32,1.2.1 砂型铸造,气流冲击紧实,1.一次压缩空气室 2.二次压缩空气室 3.快开阀盘 4.砂箱 5.垫板,气流冲击造型机的原理,铸造方法,33,1.2.1 砂型铸造,气流冲击造型机,铸造方法,34,1.2.1 砂型铸造,制芯,汽车排气管砂芯,气缸筒砂芯,三通管砂芯,注意事项：一般芯子用黏土砂，要求较高的用桐油砂、合脂砂和树脂砂；使用新砂；适当添加锯木屑增加透气性和退让性；放入芯骨提高强度，小芯子用铁丝，中大型用铸铁浇注或用钢筋焊接。,铸造方法,35,水玻

11、璃砂型(芯),1.2.1 砂型铸造,水玻璃别名泡花碱，一般指钠水玻璃。其化学通式为: Na2OmSiO2nH2O。 SiO2/Na2O之摩尔比值称模数，用M表示。铸造中使用的水玻璃的模数通常为2M4。 水玻璃的SiO2与Na2O的质量比称为硅碱比,但西方某些国家习惯上也将钠水玻璃的硅碱比称为模数。,水玻璃的浓度是指它的水溶液中含有Na2OmSiO2的质量分数。调整水玻璃浓度只需通过加热脱水或增水即能实现。,铸造方法,36,1.2.1 砂型铸造,盖罩法吹CO2硬化,水玻璃砂及砂型的制造工艺,铸造方法,37,砂型的烘干、合型、浇注及清理,1.2.1 砂型铸造,砂型(芯)的烘干 1）表面烘干：表面烘

12、干的方法主要有喷灯火焰烘干、移动式焦碳炉或煤气炉烘干、红外线辐射烘干以及高频干燥炉烘干和微波技术烘干。 2）整体烘干：周期式烘干炉有台车室式烘干炉和抽屉式烘干炉。连续式烘干炉用在批量生产的铸造车间，这种烘干炉有卧式和立式两种，后者占地面积小。,铸造方法,38,1.2.1 砂型铸造,合型 合型就是把砂型和砂芯按要求组合为铸型的过程。 一般步骤： 1）全面检查、清扫、修理所有的砂型和砂芯 2）依次将砂芯装入砂型，严格检查 3）仔细清除型内散砂，全面检查下芯质量，在分型面上沿型腔外围放上一圈泥条或石棉绳，保证合箱后分型面密合，避免液态金属从分型面间隙流出。 4）放上压铁或用螺栓、金属卡子固紧铸型。放

13、好浇口杯、冒口圈，在分型面四周接缝处抹上砂泥，防止跑火。最后全面清理场地，以便安全方便地浇注。,铸造方法,39,1.2.1 砂型铸造,浇注 浇注前的准备工作 了解浇注合金的种类、牌号、待浇注铸型的数量和估算所需金属液的重量；检查浇包的修理质量、烘干预热情况及其运输与倾转机构的灵活性和可靠性；熟悉各种铸型在车间所处的位置，以便确定浇注次序；检查冒口、冒口圈的安放及铸型的紧固情况；清理浇注场地，确保浇注安全。,2) 浇注工艺 为了获得合格铸件，必须控制浇注温度、浇注速度，严格遵守浇注操作规程。,铸造方法,40,1.2.1 砂型铸造,铸件的落砂、清理及后处理 1、铸件的落砂 铸件凝固冷却到一定温度后

14、，把铸件从砂箱中取出，去掉铸件表面及内腔中的型砂和芯砂，落砂通常分为人工落砂和机械落砂两种。清除砂芯的方法：水力清砂除芯和水爆清砂除芯,2、铸件的清理 为了提高铸件表面质量，还需进一步对铸件进行清理，切除浇冒口，打磨毛刺并进行吹砂。铸件的表面清理方法： 手工清理， 滚筒清理， 喷、抛丸清理,3、铸件表面处理,铸造方法,41,1.熔模铸造 也称失蜡铸造。先制蜡模，再在其上包覆耐火涂料层固化，熔出蜡模制成型壳，烘干后浇注。,1.2.2 特种铸造,模料种类：低温模料（低于60 ），中温模料（60120），高温模料（高于120 ）。,铸造方法,42,熔模铸造工艺过程,1.2.2 特种铸造,铸造方法,4

15、3,型壳的制造 制造型壳用的材料 耐火材料石英、刚玉和硅酸铝耐火材料； 粘结剂硅酸溶胶（H2SiO3）.,悬挂式制壳生产线,1.2.2 特种铸造,铸造方法,44,熔模铸造特点 铸件精度高、表面质量好，少、无切削。 可铸出形状复杂、不便分型的铸件，最小壁厚（0.3mm）与最小铸出孔径(最小孔径0.5mm)小。 外形和内腔形状几乎不受限制 合金种类不受限。 生产批量基本不受限。 工序繁杂，周期长，成本高。 铸件重量一般限于25kg以下。,1.2.2 特种铸造,铸造方法,45,熔模铸造应用 生产高精度、形状复杂的小型铸件，如汽轮机叶片、叶轮、切削刀具及飞机、汽车、风动工具、机床的小零件。,1.2.2

16、 特种铸造,铸造方法,46,熔铸件结构要求 便于从压型中取出蜡模和型芯。 避免过大平面以防变形，若必须有，可在其上开设工艺孔或增加工艺肋。 避免过小、过深的孔（大于2mm）与过薄的壁厚（28mm）。 壁厚均匀，尽可能实现向直浇口的定向凝固（不用冷铁，少用冒口，多用直浇道直接补缩）。,1.2.2 特种铸造,铸造方法,47,2.金属型铸造 将液体金属在重力作用下浇入金属铸型，以获得铸件的方法。,1.2.2 特种铸造,铸造方法,48,金属型铸造工艺措施 金属型导热快，无退让性和透气性，铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹、白口等缺陷，需采取以下工艺措施： 铸型上开设排气通道 铸型工作面喷刷涂料 预热铸型（2

17、00350） 及时开型780950 ， 开型时间：1060s,1.2.2 特种铸造,铸造方法,49,金属型铸造特点 铸件精度高，表面粗糙度低，加工余量小。 铸件晶粒细,力学性能好。 一型多铸。 金属型成本高，不宜单件小批生产，不宜大型、复杂形状、薄壁及高熔点铸件。,1.2.2 特种铸造,铸造方法,50,金属型铸造的应用 主要用于形状较简单的铜、铝合金等有色金属铸件的大批量生产，如铝活塞、汽缸体、汽缸盖，铜轴瓦、轴套等。,1.2.2 特种铸造,铸造方法,51,金属型铸造的铸件结构要求 要保证顺利出型、抽芯，结构斜度较大。 铸件壁厚要均匀，防止出现缩松和缩孔；壁厚不能过薄。 铸孔不能过小、过深，尽

18、量采用金属芯。,金型件结构工艺性,1.2.2 特种铸造,铸造方法,52,3. 压力铸造（动画） 简称压铸，是将熔融金属在高压、高速条件下充型，并在压力下凝固成形获得铸件，需要压铸机和金属型。高压（3070MPa），高速（5100m/s），充填时间（0.050.15s）。,1.2.2 特种铸造,压铸机,铸造方法,53,冷室压铸机,压室与保温炉分开 用于大型厚壁铸件的生产,（a)浇入液态金属； （b)加压； （c)顶出铸件,1-顶杆 2-金属铸型 3-加压活塞 4-铸件,1.2.2 特种铸造,铸造方法,54,热室压铸,压室和保温炉一体 适于小型薄壁件生产,a-浇口 b-动模 c-定模 d-浇注缸

19、e-加压活塞 f-压室 g-保压浇壶 h-坩埚 i-加热炉 k-通道 l-压铸机 m-喷嘴,1.2.2 特种铸造,铸造方法,55,压铸特点 铸件精度高，表面质量好，无需机加工，互换性好。 可压铸薄壁、复杂形状、具小孔和螺纹的铸件。可压铸镶嵌件。 压铸件的强度和表面硬度高。 生产率高，可实现半自动化和自动化。 设备投资大，压铸型成本高，不宜单件小批生产，且压铸件尺寸受限。 压铸件易产生皮下气孔（不能进行热处理或高温使用），且易产生缩孔、缩松。不宜用于钢、铸铁等高熔点金属。,1.2.2 特种铸造,铸造方法,56,压铸应用 主要用于铝、锌等有色合金铸件的大批量生产，在汽车、摩托车、仪表、电子仪器等行

20、业应用广泛，制造均匀薄壁、形状复杂的壳体类零件，如发动机气缸体、缸盖、电动机壳体、变速箱箱体、支架、仪表及照相机壳体等。,1.2.2 特种铸造,铸造方法,57,压力铸造结构要求 尽量消除内侧凹，以便于取件及抽芯。 尽可能采用薄壁并壁厚均匀。Zn合金14mm，铝合金1.55mm，铜合金25mm 对细小螺纹、孔、齿、文字有一定限制。 复杂件或特殊局部可利用嵌铸法。,压铸件结构工艺性,1.2.2 特种铸造,铸造方法,58,4. 低压铸造（动画） 液体金属在较低压力下，由下而上充填型腔，并在压力下凝固形成铸件。压力低（0.020.06MPa），介于重力铸造和压力铸造之间。,1.2.2 特种铸造,铸造方

21、法,59,低压铸造特点 压力和速度可调。 底注充型，铸件气密性好，缺陷少，合格率高。 组织致密，轮廓清晰、表面光洁、力学性能高，适宜大薄壁件。 省去冒口，金属利用率高（9098%）。 工艺易控制，适于各种铸型、合金、尺寸。 设备简单，劳动条件好，易自动化。,1.2.2 特种铸造,铸造方法,60,低压铸造应用 主要用于高质量铝合金铸件的生产，如汽车发动机缸体、缸盖、曲轴箱、铝活塞、叶轮、轮毂等。还可用于铸造各种铜合金铸件（如螺旋桨等）以及小型球墨铸铁曲轴等。,1.2.2 特种铸造,铸造方法,61,5. 离心铸造（动画） 熔融金属浇入旋转铸型中，在离心力作用下充型凝固，获得铸件。根据铸件大小确定转

22、速，通常2501500r/min。,1.2.2 特种铸造,立式离心铸造,卧式离心铸造,铸造方法,62,离心铸生产,铸型旋转 浇入金属液，冷却凝固 铸型停转 开型、取件,1.2.2 特种铸造,铸造方法,63,离心铸特点 铸出中空铸件无需型芯 可以提高金属液充填铸型能力 改善补缩条件。 无浇注系统和冒口，节约金属。 便于铸造“双金属”铸件。 铸件内表面粗糙，质量差，且易产生比重偏析缺陷。(图) 铸件孔径不易控制。,离心铸件内表面,1.2.2 特种铸造,铸造方法,64,离心铸造应用 大批量生产管、套类铸件，如铸铁管、汽缸套、铜套、双金属钢背铜套、特殊钢的无缝管坯、双金属轧辊、加热炉辊道、造纸机滚筒等。,1.2.2 特种铸造,铸造方法,65,6. 陶瓷型铸造 将液态金属在重力作用下注入陶瓷型中形成铸件的方法。类似于砂型铸造。型腔表面有一层致密的陶瓷。 砂型铸造和熔模铸造基础上发展的一种精密铸造方法。可节约昂贵的陶瓷材料和提高铸型的透气性。,1.2.2 特种铸造,铸造方法,66,陶瓷型特点 尺寸精度和表面粗糙度与熔模铸造相近 大小不受限制 在单件和小批量生产中，投资少，生产周期短 不适合大批量、质量轻、形状复杂铸件的生产，难以实现机械化和自动化 主要用于生产厚大的精密铸件,1.2.2 特种铸造