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1、第十一章 铸 造,一铸造特点、应用与工艺过程,11铸造的概念及特点 1.铸造概念： 将液体金属浇注到具有与零件形状相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法称为铸件。 2.铸造的特点： 能够制造各种尺寸和形状复杂的铸件。如设备的箱体、机座。 铸件的形状和尺寸与零件很接近，因而节省了金属材料和加工的工时。精密铸件可省去切削加工，直接用于装配。 各种金属合金都可以用铸造方法制成铸件，特别是有些塑性差的材料，只能用铸造方法制造毛坯。,12 铸造应用范围 铸件的轮廓尺寸可小至几豪米，大至十几米；重量可小至几克，大至数百吨。 各种金属合金都可以用铸造方法制成铸件，如铸铁、铸钢等。,13砂

2、型铸造的生产过程,砂型铸造的生产工序主要包括:制模、配砂、造型、造芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理和检验。,砂型铸造过程,套筒砂型铸造工艺过程示意图,二型砂与芯砂,21型砂、芯砂的性能要求 （1）强度 型砂或芯砂在造型后能承受外力而不致被破坏的能力称为强度。砂型及型芯在搬运、翻转、合箱及浇注金属时，有足够的强度才会保证不破坏、蹋落和胀大。若型、芯砂的强度不好，铸件易产生砂眼、夹砂等缺陷。 （2）透气性 型(芯)砂孔隙透过气体的能力称为透气性。在浇注过程中，铸型与高温金属液接触，水份气化、有机物燃烧及液态金属冷却析出气体，必须通过铸型排出，否则将在铸件内产生气孔或使铸件浇不足。,（3）耐火度 型

3、、芯砂经受高温热作用的能力。耐火度主要取决于砂中的含量，若若耐火度不够，就会在铸件表面或内腔形成一层粘砂层，不但清理困难、影响外观，而且为机械加工增加了困难。 （4）退让性 铸件凝固和冷却过程中产生收缩时，型砂能被压缩、退让的性能称为退让性。型、芯砂退让性不足，会使铸件收缩时受到阻碍，产生内应力、变形和裂纹等缺陷。 （5）可塑性 指型、芯砂在外力作用下变形，去除外力后仍保持变形的能力。可塑性好，型、芯砂柔软易变形，起模和修型时不易破碎和掉落。 除了以上性能的要求外，还有溃散性、发气性、吸湿性等的性能要求。型、芯砂的诸多性能，有时是相互矛盾的，如强度高、塑性好，透气性就可能下降，因此应根据铸造合

4、金的种类，铸件大小、批量、结构等，具体决定型、芯砂的配比。,22型砂与芯砂的组成,由以下四部分组成即：原砂、粘结剂、水和附加物 . 1砂粒 2空隙 3附加物 4粘土膜,1）原砂 主要成份为石英砂，根据来源可分为山砂、河砂和人工砂。石英砂的主要成份为sio2，它的熔点高达1700。 2）粘结剂 用来粘结砂粒的材料称为粘结剂。常用的粘结剂有粘土砂和特殊粘结剂两大类. 3）附加物 为了改善型、芯砂的某些性能而加入的材料称为附加物。如加入煤粉以降低铸件表面、内腔的粗糙度；加入木屑以提高型、芯砂的退让性和透气性。,23型砂与芯砂的配制,配制过程是在混砂机中进行的。常用的是碾轮式混砂机,三手工造型方法,3

5、1手工造型工具,32手工造型方法,1.整模造型 ： 特点是:模样是整体结构，最大截面在模样一端且是平面；分型面多为平面，操作造型简单，适用于形状简单的铸件，如盘、盖类。,1.整模造型,2.分模造型,特点: 将木模沿外形的最大截面分成两半，并用定位销钉定位。,2.分模造型,2.分模造型,3.活块模造型,特点:模样上可拆卸或活动的部分叫活块。,4.挖砂造型,如果铸件的外形轮廓为曲面或阶梯面，其最大截面亦是曲面，由于条件所限，模型不便分成两半时，常采用挖砂造型。,挖砂造型生产的铸件有一定批量时，为了避免每型挖砂，可采用假箱造型。 特点是：先预制好一半型，其上承托模样，用其造下型，然后在此下型上再造上

6、型。开始预制的半型不用来浇注，故称假箱。,5.假箱造型,用三个砂箱制造铸型的过程称为三箱造型。,6.刮板造型,对有些旋转体或等截面形状的铸件，当产量小，属单件或小批量生产时，为了节省模样费用，缩短模样制造时间，可以采用刮板造型。刮板是一块和铸件截面形状相适应的木板。,7.刮板造型,四型芯的制造,41型芯的作用 型芯的主要作用是形成铸件的内腔，有时也形成铸件局部外形。,42制芯方法,1.放芯骨 砂芯中放入芯骨，以提高强度。 2.开通气道 砂芯中必须作出贯通的通气道，以提高砂芯的透气性。 3.刷涂料 大部分的砂芯表面要刷一层涂料，以提高耐高温性能，防止铸件粘砂。 4.烘干 砂芯烘干后，强度和透气性

7、均能提高。,4型芯的制造,五浇注系统,51浇注系统的组成与分类 浇注系统通常由四部分组成，包括外浇口、直浇口、横浇口和内浇口。,52 外浇口,又称浇口杯。它的作用是承接从浇包中倒出来的液态金属，减轻金属液流对铸型的冲击，使金属液平稳流入直浇口。其形状分漏斗形和池形两种。,53直浇口,直浇口是垂直的通道，断面多为圆形，利用直浇口的高度产生一定的静压力，使金属液产生充填压力。直浇口越高，产生的冲填力越大。一般直浇口要高出型腔最高处100-200mm。,54横浇口,横浇口是水平通道，可将液体金属导入内浇口。简单小铸件有时可省去不用。横浇口的截面形状多为梯形，其作用是分配金属流入内浇口，阻止熔渣进入型

8、腔内。为了挡渣，横浇口必须开在内浇口上面。,55内浇口,内浇口是金属液直接流入型腔的通道，它与铸件直接相连，可以控制金属液流入型腔的速度和方向。它影响铸件内部的温度分布，对铸件质量有较大影响。为了利于挡渣和防止冲刷型芯或铸型壁，内浇口倾斜方向与横浇口中液体金属流动方向的夹角大于90度；另外，内浇口不要正对型芯，以免冲坏砂芯。,六冒口,61 冒口的作用 从金属液浇入铸型到获得铸件，发生体积收缩，若留在铸件中，就产生了缩孔、缩松铸造缺陷。铸造生产中，防止缩孔、缩松缺陷的有效措施是放置冒口。 冒口的主要作用是补缩，此外，还有出气和集渣的作用。,62 冒口放置位置,(1) 冒口应尽量放在铸件被补缩部位

9、上部或最后凝固的地方。 (2) 冒口应尽量放在铸件最高最厚的地方，以便利用金属液的自重力进行补缩。 (3) 冒口应尽可能不阻碍铸件的收缩。 (4) 冒口最好布置在铸件需要机械加工的表面上，以减少精整铸件的工时。,63 冒口的常见形状及应用,七零件、铸件及模样的主要区别,模样、型腔、铸件和零件之间的关系 在铸造生产中，用模样制得型腔，将金属液浇入型腔冷却凝固后获得铸件，铸件经切削加工最后成为零件。因此，模样、型腔、铸件和零件四者之间在形状和尺寸上有着必然的联系（见下表）。,八落砂与清理,落砂 从砂型中取出铸件的工作称为落砂。 清理 落砂后的铸件必须经过清理工序，才能使铸件外表面达到要求。 清理工

10、作主要包括下列内容: 1.切除浇冒口 铸铁件可用铁锤敲掉浇冒口；铸钢件要用气割切除；有色合金铸件则用锯割切除。 2.清除砂芯 铸件内腔的砂芯和芯骨可用手工、震动出芯机或水力清砂装置去除。 3.清除粘砂 铸件表面往往粘结着一层被烧焦的砂子，需要清除干净。,造型方法的选择,由于铸件的形状各种各样，为了满足不同铸件的造型要求，造型方法也有多种形式。不同的造型方法适用于不同的铸件，使用哪种造型方法，不仅要考虑各个铸件的具体结构情况，还要考虑工厂设备情况、人员技术水平、产量等综合进行选择。对于一个铸件其造型方法可能不是唯一的，可能有几个造型方案可以选择，要从保证铸件质量、方便造型、生产效率高、生产准备简

11、单等方面综合考虑最后确定。,九.熔 炼,铸造要将液体金属浇注到铸型型腔中，因此金属的熔炼也是铸造的一个重要工序，金属液的质量也直接影响铸件的质量。通过此讲解，了解常用的铸铁、铸钢、铸铜和铸铝熔炼设备-冲天炉、中频炉、电阻炉的构造与原理。,9.1冲天炉,冲天炉的构造,1出铁口 2出渣口 3前炉 4过桥 5风口 6底焦 7金属料 8层焦 9火花罩 10烟囱 11加料口 12加料台 13热风管 14热风胆 15进风口 16热风 17风带 18炉缸 19炉底门,（2） 冲天炉的炉料,冲天炉熔炼用的炉料,金属炉料,燃 料,熔 剂,金属料包括生铁、回炉铁、废钢和铁合金等。 冲天炉熔炼多用焦炭作燃料。通常焦

12、炭的加入量一般为金属料的18112，这一数值称为焦铁比。 熔剂主要起稀释熔渣的作用。在炉料中加入石灰石等矿石,（3）熔炼操作,1）备料 炉料的质量及块度大小对熔化质量有很大影响。 2）修炉 用耐火材料将炉身及前炉内壁损坏的地方修好，关闭炉底门，用型砂填实炉底，炉底面应向过道方向倾斜57。 3）烘干、点火 修炉后应烘干炉壁。 4）加底焦 从加料口先加入1/2的底焦，烧着后再加入剩余的底焦，并从加料口测量剩余底焦高度。,（4）熔炼操作,5）加料 每批炉料按熔剂、金属炉料、层焦的次序加入，直到加料口下沿为止。 6）熔炼 先打开风口放出co气体，待炉料预热15-30分钟后，鼓风，半分钟后关闭风口。 7

13、）出铁、出渣 半小时左右可出第一包铁水，经炉前检验合格后即可浇注。出炉的铁水温度约为1250-1350左右。 8）停风、打炉 当剩下的砂型不多时就停止加料，到炉料熔化将近完毕时停风。,中频炉的构造,9.2 中频炉,3 电阻炉,电阻炉的构造,质量分析,铸造过程工序繁多，影响铸件质量的因素很多，型砂质量、造型方法、工艺选择、人员技术水平、原材料质量、金属熔炼以及落砂、清理等，都影响铸件的质量，只有分析出产生质量的原因，才能采取措施，提高质量。,常见铸造缺陷产生原因和预防措施 1缩孔的产生及预防措施 缩孔的产生 铸件在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部位出现空洞，称为缩

14、孔。容积大而集中的孔洞称为缩孔；细小而分散的孔洞称缩松。,缩孔的预防措施,在实际生产中，铸件的合金成分、铸型结构形式都是确定的，这就需要采取合理的工艺措施来防止缩孔和缩松的发生。 1）顺序凝固 铸件的顺序凝固原则，是采用各种措施保证铸件结构上的各部分，按照远离冒口的部分先凝固，然后朝冒口方向顺序地凝固进行。 2）浇注系统的引入位置及浇注工艺 3）冒口、补贴和冷铁的作用,2气孔的产生及预防措施,气孔气体在金属液结壳之前未及时逸出，在铸件内生成的孔洞类缺陷。 气孔特征：气孔的内壁光滑，明亮或带有轻微的氧化色。,2气孔的产生及预防措施,气孔危害：会减小其有效承载面积，且在气孔周围会引起应力集中而降低铸件的抗冲击性和抗疲劳性。会降低铸件的致密性，致使某些要求承受水压试验的铸件报废。气孔对铸件的耐腐蚀性和耐热性也有不良的影响。 防止气孔的产生：降低金属液中的含气量，增大砂型的透气性，以及在型腔的最高处增设出气冒口等。,3夹砂的产生及预防措施,