汽车制造工艺—铸造.ppt

1、铸 造,主讲教师 梅建伟 电 话628) 邮 箱 ,铸造,1.1 概述 1.2 铸造方式 1.3 铸造工艺 1.4 质量控制,第 1 章 铸造,铸造,1. 机械制造工艺的定义,铸造,1.1 概述,机械制造工艺是将各种原材料通过改变其形状、尺寸、性能或相对位置，使之成为成品或半成品的方法和过程。机械制造工艺是机械制造业的一项重要基础技术。 机械制造工艺流程是由原材料和能源的提供、毛坯和零件成形、机械加工、材料改性与处理、装配与包装、质量检测与控制等多个工艺环节组成。,机械制造工艺按其功能的不同可分为三个阶段： 零件毛坯的成形准备阶段，包括原材料切割、焊接、铸造、锻压加工

2、成形等； 机械切削加工阶段，包括车削、钻削、铣削、刨削、镗削、磨削加工等； 表面改性处理阶段，包括热处理、电镀、化学镀、热喷涂、涂装等。,铸造,在现代机械制造工艺中，上述阶段的划分逐渐变得模糊、交叉，甚至合而为一.,2、铸造定义,铸造,铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入 铸型，凝固后获得一定形状和性能的铸件的成型方法。,1) 是机械零件毛坯或成品零件热加工的一种重要工艺方法。,2) 用铸造方法制造的毛坯或零件称为铸件。,3) 普通铸件尺寸精度不高、表面粗糙，须切削加工才成为零件,是制造复杂结构金属件的最灵活、最经济的成形方法，是目 前零件毛坯生产的主要方法。,6,3、铸造优缺点,铸造,

3、优点： 1）可以生产出形状复杂，特别是具有复杂内腔的零 件毛坯，如各种箱体、床身、机架等。2）铸造生产的适应性广，工艺灵活性大。工业上常 用的金属材料均可用来进行铸造，铸件的重量可 由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm到1m左右。3）铸造用原材料大都来源广泛，价格低廉，并可直 接利用废机件，故铸件成本较低。,缺点： 1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩 松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别 是冲击韧度低于同种材料的锻件。2）铸件质量不够稳定。,7,4、应用,铸造,8,汽缸体、汽缸盖、曲轴、凸轮轴,汽车典型铸件举例,铸造,9,铸造,10,1.2 铸造方式,铸造,1.砂型铸造,用型砂

4、紧实成型的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造是应用最广泛的一种铸造方法，其主要工序包括：制造模样，制备造型材料、造型、造芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理与检验等。,砂型在取出铸件后便损坏，故称为一次铸型。砂型浇注的铸件约占铸件总产量的90左右。,1) 手工造型,手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序,砂型不同：两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型、组芯造型,11,特点：操作灵活、适应性广、工艺装备简单、成本低，但其铸件质量差、生产率低、劳动强度大、技术水平要求高,模样不同：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型。,2) 机器造型,机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂

5、操 作的造型工序。,造型方法有：压实紧实、高压紧实、震击紧实、震 压紧实、微震紧实、抛砂紧实、射压紧实、射砂紧实。,特点：铸件尺寸精确、表面质量好、加工余量小，但 需要专用设备，投资较大，适合大批量生产。,铸造,12,2.特种铸造,分类：熔模铸造、消失模（实型）铸造、金属型铸 造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、电 磁铸造、爆炸成型等。,铸造,以金属模取代砂型模，可使铸件尺寸精确，表面光 洁，内部致密，铸件可实少切削或无切削加工。,每一种特种铸造方法都有其自身的特点，应用场合都 有一定的局限性，一般仅适用于中小型铸件的生产，除熔 模铸造适用于铸钢件外，大多数特种铸造方法仅局限于有 色

6、合金铸件。,3清洁(绿色)铸造技术,清洁铸造技术的主要内容有： 1)采用洁净的能源:如以铸造焦代替冶金焦；以少粉尘、少熔渣的感应电炉熔化代替冲天炉熔化，以减轻在熔炼过程对空气的污染。 2)采用无砂和少砂的特种铸造工艺:如压力铸造、金属型铸造、金属型覆砂铸造、挤压铸造等，改善操作者工作环境。 3)使用清洁无毒的工艺材料:如研究使用无毒无味的变质剂、精炼剂、粘结剂，用湿型砂无毒无污染粉料光洁剂代替煤粉等。,铸造,4)采用高溃散性型砂工艺: 如树脂砂、改性酯硬化水玻璃砂工艺。 5)研究开发多种废弃物的再生和综合利用技术: 如铸造旧砂的再生回收技术、熔炼炉渣的处理和综合利用技术。 6)研制开发铸造机器

7、人或机械手: 以代替工人在恶劣条件下工作。,铸造,15,1.3 铸造工艺,铸造工艺主要包括:造型与制芯、熔化、铸造、热处理、落砂处理；实际加工中，从实际用途出发，注意汽车铸件的质量，对铸造工艺的特殊要求。,2、汽车铸件的质量要求 铸件形状复杂、尺寸精度高、采用薄壁铸件、材质稳定、要求足够的耐压性和抗压性。,3、铸造技术 造型技术、熔炼技术、材质选择以及铸造方法上进行特殊处理。,铸造,1、铸件工艺性要求 铸件结构的合理性、对铸造方法要有适应性,16,1) 铸件应有合理的壁厚,2) 铸件壁厚应力求均匀,1、铸件结构的合理性,3) 铸件壁的联接形式要合理,4) 尽量避免过大的水平面,5) 避免冷却收

8、缩受阻和有利于减小变形,2、铸件结构的工艺性,1) 铸件的外形设计：少的分型面、尽量使分型面垂直、避免外部侧凹、结构上要有斜度,2) 铸件的内腔设计：少用型芯、型芯安放稳固、排气容易、清砂方便、避免封闭空腔,铸造,返回,17,造型技术：可通过真空吸砂、气流吹砂、气动压实、液动挤压和气冲等工艺手段获得高紧实率铸型（或高 速高压造型机）,熔化技术：采用感应炉，或者冲天炉与低频感应炉相结合的双联熔化方式。,铸造技术：结合材料、应用场合、生产规模以及各种铸造方法本身的特点，选用合适的铸造技术。,铸造,18,铸造,19,熔模铸造基本工艺过程,20,1.4 质量控制,1、影响铸件质量的主要因素,铸造,铸造

9、方案、造型、熔化、浇注、后处理等每一个过程都可能影响到铸件的质量,1）铸造方案是影响铸造缺陷和经济性的重要因素，根据材料、壁厚、形状、铸造方法选择；,2、控制因素,2）型砂配比、砂粒度对铸件的尺寸精度和表面粗糙度有重要影响；,3）砂型硬度和含水量与气孔和缩孔有密切影响；,21,4）熔化与浇注条件、铁水成分也是影响铸件质量的重要因素；,3、质量控制,1）外观检查,2）尺寸检查,3）材料检查,4）耐压防漏检查,5）无损探伤检查,22,两箱造型,最基本的造型方法，铸型由成对的上型和下型构成，操作简单。适用于各种生产批量和各种大小的铸件。,23,三箱造型,由上、中、下三型构成。中型高度需与铸件两个分型

10、面的间距相适应。三箱造型操作费工，主要适用于具有两个分型面的单件、小批生产的铸件。,24,利用车间地面砂床作为铸型的下箱。 大铸件需在砂床下面铺焦炭，埋上出气管，以便浇注时引气。 地坑造型仅用或不用上箱即可造型，减少了造砂箱的费用和时间，但造型费工、生产率低，要求工人技术水平高。 适用于砂箱不足，或生产要求不高的中、大型铸件。,地坑造型,25,组芯造型（壳型铸造）,是用若干块砂芯组合成铸型，而无需砂箱。可提高铸件的精度，但成本高。适用于大批量生产形状复杂的铸件。,26,模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸型内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大截面在一端，且为平面的铸

11、件。,整模造型,27,挖砂造型,整体模样，分型面为曲面。为便于起模，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂、其造型费工、生产率低，工人技术水平要求高。用于分型面不是平面的单件、小批生产铸件。,28,分模造型,将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内，造型简单省工。常用于最大截面在中部的铸件。,29,刮板造型,用刮板代替实体模样造型，降低模样成本，节约木材，缩短生产周期。生产率低，工人技术水平要求高。 用于有等截面或回转体的大、中型铸件的单件、小批生产，如带轮、铸管、弯头等。,铸造,返回,30,压实紧实机,31,冲击紧实机,32,震击压实造型机,33,气动多触头内力压实 微震造型机,34,半

12、自动气动微震压实造型机,35,气动微振压实造型铸造生产线,铸造,返回,36,熔模铸造设备射制蜡模设备,37,熔模铸造设备注蜡机,38,熔模铸造设备单工位注蜡机,39,熔模铸造设备双工位免缸注蜡机,40,熔模铸造设备摇臂式注蜡机,41,熔模铸造设备50t单工位注蜡机,42,熔模铸造设备常规淋砂、浮砂、沾浆机,43,熔模铸造设备滚筒式淋砂机,44,熔模铸造设备 机械手专用淋砂机,45,熔模铸造设备提升式淋砂机,46,熔模铸造设备矩形浮砂机,47,熔模铸造设备大型沾浆、浮砂机,48,熔模铸造设备快速配浆机,49,熔模铸造设备沾浆机械臂（机器人）,50,熔模铸造设备调温式沾浆机,51,熔模铸造设备脱蜡

13、釜-800,52,熔模铸造设备全自动脱蜡釜-1200,53,熔模铸造设备蜡脱水桶与静置桶,54,熔模铸造设备煤气发生器焙烧炉,55,熔模铸造设备燃煤焙烧炉,56,熔模铸造设备英式真空炉,57,熔模铸造设备恒温恒湿机,58,熔模铸造设备恒温恒湿机,59,熔模铸造设备双头浇口磨光机,60,熔模铸造设备模壳自动线,61,熔模铸造设备模壳自动线,62,熔模铸造设备制壳自动线,63,熔模铸造的主要特点及适用范围,1）铸件的精度和表面质量较高，尺寸公差等级可达IT14-IT11，表面粗糙度Ra值可达12.5mm-1.6mm。 2）适用于各种合金铸件。 3）可制造形状较复杂的铸件，铸出孔的最小直径为0.5m

14、m，最小壁厚可达0.3mm。 4）工艺过程较复杂，生产同期长，制造费用和消耗的材料费用较高，多用于小型零件（从几十克到几千克），一般不超过25kg。,64,熔模铸造产品,65,熔模铸造产品,66,熔模铸造产品,67,熔模铸造产品,68,熔模铸造产品,69,金属型铸造,概念：把液体金属浇入用金属制成的铸型内，而获得铸件的方法称为金属型铸造。由于金属型可重复使用，故又称为永久型。 为保证使用寿命，制造金属型的材料具备如下的性能： 高的耐热性和导热性，反复受热不变形，不破坏； 一定的强度、韧性及耐磨性； 好的切削加工性能。 金属型材料一般选用铸铁、碳素钢或低合金钢。,70,金属型铸造的工艺过程：,金

15、属型预热：预热温度通过试验来确定，一般不低于150。 刷涂料：金属型表面应喷刷一层耐火涂料（厚0.30.4mm），以保护型壁表面，免受金属液的直接冲蚀和热击。 浇注：金属型的导热能力强，浇注温度应比砂型铸造高2030。铝合金680740，铸铁13001370，锡青铜11001150，薄壁小件取上限，厚壁大件取下限。 开型时间：要根据不同的铸件选用合适的开型时间，具体数值需通过试验来确定。,71,金属型铸造的特点和应用范围,1）金属型铸件冷却快，组织致密，力学性能高。 2）铸件的精度和表面质量较高 3）浇冒口尺寸较小，液体金属耗量减少，一般可节约1530%。 4）不用砂或少用砂。 主要缺点：金属

16、型无透气和退让性，铸件冷却速度大，容易产生浇不到、冷隔、裂纹等缺陷。 应用范围：大批量生产形状简单的有色金属铸件，如铝活塞、汽缸体、汽缸盖、泵体、水泵叶轮、铜合金轴瓦、轴套等。,72,金属型铸造金相组织,73,金属型示意图,74,金属型重力铸造机,75,金属型低压铸造机,76,镁合金金属型铸件,77,金属型铸造产品铝合金,78,金属型铸造产品铝合金,79,金属型铸造产品铜铸件,80,金属型铸造产品,81,压力铸造,概念： 将熔融金属液在高压下快速压入铸型，并在压力凝 固，而获得铸件的方法称为压力铸造，简称压铸。 常用压射压力为51500MPa，充填速度约550m/s，充 填时间很短，约0.01

17、0.2s。 应用范围： 主要用于大批量生产低熔点的有色合金（如铝、镁、锌合金）中、小型铸件，在汽车、航空、仪表、电子电器等部门获得广泛应用。,82,压力铸造的优点：,1）压铸件尺寸精度高，表面质量好，尺寸公差等级可达CT47，表面粗糙度达Ra1.612.5m，有时可达0.8m，一般不需机加工即可直接使用。 2）压力铸造在快速、高压下成型，可压铸出形状复杂、轮廓清晰的薄壁精密铸件，铝合金铸件最小壁厚可达0.5 mm，最小孔径0.7 mm。 3）铸件组织致密，力学性能好，其抗拉强度比砂型铸件提高2540%，但伸长率有所降低。 4）生产率高，劳动条件好。,83,压力铸造的缺点,1）压铸时，高速液流会

18、包住大量空气，凝固后在铸件表皮下形成许多气孔，故压铸件不宜进行较多余量的切削加工，以免气孔外露。 2）压铸黑色金属时，压铸型寿命很低，困难较大。 3）设备投资大，生产准备周期长。,84,压力铸机分类,按照压室是否浸入坩埚炉中分为： 热室压铸机和冷室式压铸机 冷室式压铸机按照压射活塞工作方式分为： 立式和卧式压铸机； 立式也有热室和冷室,85,热室和冷室,86,立式压铸机,87,立式压铸机冷室,88,立式压铸机冷室,89,立式压铸机热室,90,卧式压铸原理,91,卧式压铸机,92,卧式压铸机,93,卧式压铸机,94,卧式压铸机,95,卧式压铸机,96,卧式压铸机,97,卧式压铸机,98,压铸产品

19、摩托车类,99,压铸产品汽车类,100,压铸产品汽车类,101,压铸产品其他,102,压铸产品镁合金,103,压铸产品镁合金,104,压铸产品锌合金,105,压铸产品锌合金,106,压铸产品锌合金,107,压铸产品铝锌合金,108,压铸产品铝合金,109,压铸产品铝合金,110,压铸产品铝合金,111,压铸产品铝合金,112,离心铸造,名词解释： 是将液体金属浇入高速旋转的铸型中，使其在离心力作用下凝固成形的铸造方法。 应用范围： 广泛用于生产管、套类铸件，如铸铁管、铜套、汽缸套、双金属轧辊、滚筒、耐热钢管道、特殊钢无缝钢管毛坯等。,113,离心铸造的特点,1）铸件在离心力作用下结晶，组织致密

20、，无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，力学性能好。 2）铸造圆形中空铸件时，可省去型芯和浇注系统，简化了工艺，节约了金属。 3）便于制造双金属铸件，如钢套镶铸铜衬，其结合面牢固、耐磨，可节约铜合金。 4）离心铸造内表面粗糙，尺寸不易控制，需要增加加工余量来保证铸件质量，且不适宜生产易偏析的合金。,114,离心铸造示意图,a)立式离心铸造 b)立式离心浇注成形铸件 c)卧式离心铸造,1，16浇包 2，14铸型 3，13液体金属 4带轮和带 5旋转轴 6铸件 7电动机 8浇注系统 9型腔 10型芯 11上型 12下型 15浇注槽 17端盖,115,卧式离心铸机,116,卧式离心铸机,117,卧式离心铸

21、机,118,卧式离心铸机,119,立式离心铸机,120,离心铸造铸铁件,121,成型离心铸造铸铁件,122,离心铸造铸件,123,铝青铜离心铸件,124,离心铸造球墨铸铁管连续铸造,125,离心铸造双金属管,126,陶瓷型铸造是指用陶瓷质耐火材料制成铸型而获得铸件的方法。,特点：陶瓷型的材料与熔模铸造的壳型相似，铸件精度和表面质量与熔模铸造相当； 适合于高熔点、难加工材料的铸造； 与熔模铸造相比，铸件大小 基本不受限制，工艺简单、投资少、生产周期短。 缺点：陶瓷型铸造原材料价格贵，不适宜于铸造大批量、形状复杂的铸件，且生产工艺过程难以实现自 动化和机械化。 应用：适于制造小批量、较大尺寸精密铸件，多用于模具的生产（如金属型、压铸模、塑料模、锻模等），还用于生产喷嘴、阀体、齿轮、钻探用钻头、开凿隧道用刀具等。,127,陶瓷型铸造工艺过程,（a）模样 （b）砂套造型 （c）灌桨 （d）喷烧 （e）合型 （f)铸件,128,陶瓷型铸造工艺过程,1