5-铸造结构工艺性及特种铸造(第3周)
《工程材料与热处理》(适用中职生源)
《工程材料与热处理》课程标准课程名称:工程材料与热处理课程性质:专业基础课学分:3.5计划学时:60适用专业:机械设计与制造1.前言1.1课程性质工程材料与热处理机制专业学生必修的一门专业基础课。
是一门应用性和综合性很强的课程,使学生通过理论教学,获得常用机械工程材料、金属热加工和热处理的基本知识,为学习后续课程及形成综合职业能力打下必要的基础。
1.2设计思路本课程根据机械行业技术专业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求选择课程内容,从“任务与职业能力”分析出发,设定职业能力培养目标。
通过绪论\金属材料力学性能、纯金属与合金的晶体结构与结晶、铁碳合金相图、钢的热处理、常用钢材及选用、铸铁、非铁金属材料、非金属材料、铸造成型工艺、锻压成形工艺、焊接成形工艺、机械零件的毛坯成形综合选材等十三个任务的学习,让学生在了解金属材料特性,各毛培成形工艺过程的基础上,初步形成合理选择零件材料及毛坯加工成形方法的能力,培养学生解决实际问题的能力。
在课程实施过程中,充分利用课程特征,加大学生工程体验的教学设计,激发学生的主体意识和学习兴趣。
2.课程目标2.1总体目标学习并掌握常用材料特性和用途、掌握常用材料的热处理方法与作用和用途,使学生能合理选择材料和进行合理的热处理,从而培养适合专业发展需要的专门人才。
2.2具体目标2.2.1能力目标:1.具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力;2.初步具有选择钢材热处理方法的能力;3.初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。
2.2.2知识目标:1.以铁碳合金的成分组织温度性能为主线,了解四者的相互关系和变化规律的基础知识,初步具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力;2.了解钢材在实际加热和冷却时内部组织的变化及其对钢材性能的影响,了解各种热处理方法的目的、工艺和应用,初步具有选择钢材热处理方法的能力;3.了解毛坯的成形方法和基本工艺过程,初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。
3 特种铸造
表2-9 浇注过程各阶段参数的变化
加压过程的各个阶段
参 数 O-A 升液阶段 A-B 充型阶段 B-C 增压阶段 C-D 保压阶段 D-E 卸压阶段
时间τ /s 压力p/MPa
速度v /MPa/s
τ
1
τ
2
τ
3
τ
4
τ 0
5
p1=H1ρ μ
p2=H2ρ μ
p3(根据工艺)
p4(根据工艺)
-
v1
p1
表2-10 低压铸造应用范围举例
应用的合金 应用的铸型 应用的产品 铝合金、铜合金、铸铁、球铁、铸钢 砂型、金属型、壳型、石膏型、石墨型 汽车、拖拉机、船舶、摩托车、汽油机、机车车辆、医疗机械、仪表等
应用的零件 举例
铝合金铸件:消毒缸、曲轴箱壳、气缸盖、活塞、飞轮、轮毂、座架、气缸体、叶轮等 铜合金铸件:螺旋浆、轴瓦、铜套、铜泵体等 铸铁件:柴油机缸套、球铁曲轴等 铸钢件:曲拐
2、工艺措施
表面喷刷涂料。 预热。预热温度200-350C。 及时开型。
3.特点
(1)优点: 可“一型多铸”,便于实现机械化和自动化生产, 可大大提高生产率; 铸件精度(IT16~12,CT6)和表面质量 (Ra12.5~6.3mm),比砂型铸造显著提高; 冷却速度快,铸件晶粒较细,力学性能提高。 劳动条件显著改善。 (2)缺点: 成本高,周期长; 易出现浇不足、冷隔、裂纹等缺陷; 铸件的形状、尺寸有一定的限制。尺寸限制在 300mm,重量8kg以下。
2 特点
(1)优点 1. 补缩条件好,铸件组织致密,力学性能好; 2. 可省去型芯浇注冒口。 (2)缺点 1. 对铸件形状有特殊要求; 2. 易形成密度偏析; 3. 铸件内孔表面较粗糙,聚有熔渣,其尺寸不易 正确控制; 4. 不适于小批量。
第五章铸造工艺基础
第五章铸造第二篇铸造工艺基础教学内容合金的铸造性能、流动性、收缩性、偏析性;铸件的常见缺陷分析及防止;常见合金铸件的生产;砂型铸造工艺基础;几种典型的特种铸造工艺方法;铸件结构与铸造工艺及合金铸造性能的关系。
目的与要求要求了解合金流动性和收缩的概念、影响因素及其对铸件质量的影响,为铸件设计,选材和制订铸造工艺提供理论基础。
常用合金铸件的生产,要求了解灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、铸钢、铜、铝及其合金铸件的生产特点。
砂型铸造要求掌握制定铸造工艺图的基本原则,主要工艺参数的选择原则,分析典型铸件图例,并为今后解决实际问题打好基础。
掌握铸造工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求。
特种铸造重点了解金属型铸造、熔模铸造、压力铸造和离心铸造基本知识。
‘第一节液态合金的充型充型:液态合金填充铸型的过程。
充型能力:液态金充满铸型型腔,获得形状完整、轮廓清晰健全的铸件的能力。
影响充型能力的主要因素是合金的流动性、浇注条件、铸型填充条件和铸件结构。
一、合金的流动性1.流动性的概念流动性:液态态合金本身的流动能力。
流动性好,易于浇出轮廓清晰,薄而复杂的铸件。
流动性好,有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮,排除。
流动性好,易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行补缩。
2.流动性的测定方法以螺旋形试件的长度来测定:如图5-1影响合金流动性的因素:合金成分结金温度范围浇注温度充型压力图5—3所示为铁碳合金的流动性与含碳量的关系。
由图可见,亚共晶铸铁随含碳量增加,结晶间隔减小,流动性提高。
愈接近共晶成分,愈容易铸造。
二、浇注条件浇注温度浇注温度对合金的充型能力有着决定性影响。
浇注温度愈高,液态金属所含的热量较多,粘度下降,在相同的冷却条件下,合金在铸型中保持流动的时间长。
但是,浇注温度过高会使金属液体的吸气量和总收缩量增大,铸件容易生产气孔、缩孔、缩松、粘砂、粗晶等缺陷,故在保证充型能力足够的前提下,浇注温度不易过高。
对于形状复杂的薄壁铸件,为避免产生冷隔和浇不足等缺陷,浇注温度以略高些为宜。
铸造种类和特点
/index.php?ed ition-view-1795-0#3重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺,也称浇铸。
广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造,泥模铸造等;窄义的重力铸造专指金属型浇铸。
学习目标1)了解铸造的分类、特点、应用。
2)理解合金的铸造性能及对铸件质量的影响,常用铸造合金的铸造性能。
3)了解砂型铸造的工艺过程及工艺要点(分型面、浇注位置、工艺参数等的正确选择),会画简单铸件的铸造工艺简图。
4)了解其他常用特种铸造方法的特点及应用、铸造技术发展趋势。
5)初步具备合理选择典型铸件的铸造方法、分析铸件结构工艺性,具有铸件质量与成本分析的初步能力。
铸造是毛坯或零件成形的主要方法之一。
本章主要介绍铸造成形的基础理论知识;砂型铸造与常用特种铸造工艺方法、特点、应用;铸造工艺设计要点、铸件的结构等内容。
铸件第一节铸造基本知识回目录一、概述【铸造】是指将熔化后的金属液浇入铸型中,待凝固、冷却后获得具有一定形状和性能铸件的成形方法。
铸造具有如下特点:(1)对铸件形状和尺寸的适应性强。
它可以生产各种形状、各种尺寸的毛坯,特别适宜制造具有复杂内腔的零件。
铸件的尺寸可小至几毫米,大至几十米;质量(重量)从几克至数百吨。
(2)对材料的适应性强。
可适应大多数金属材料的成形,对不宜锻压和焊接的材料,铸造具有独特的优点。
(3)铸件成本低。
这是由于铸造原材料来源丰富,铸件的形状接近于零件,可减少切削加工量,从而降低铸造成本。
因此铸造是毛坯生产最主要的方法之一,如按重量计,机床中 60%~80%、汽车中50%~60%采用铸件。
但由于铸造工艺环节多,易产生多种铸造缺陷,且一般铸件的晶粒粗,力学性能不如锻件。
因此铸件一般不适宜制作受力复杂和受力大的重要零件,而主要用于受力不大或受简单静载荷(特别适合于受压应力)的零件,如箱体、床身、支架、机座等。
铸造分为砂型铸造和特种铸造两大类。
砂型铸造是以型砂为主要造型材料制备铸型的铸造工艺方法,它具有适应性广、生产准备简单、成本低廉等优点,是应用最广的铸造方法;特种铸造是除砂型铸造以外其它铸造方法的总称,常用的特种铸造方法有金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造、实型铸造等。
铸件结构工艺性-
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§1-6 特种铸造
一、熔模铸造
1、定义:是在易熔模样表面包覆数层耐 火涂料,待其硬化干燥后,将模样熔去 而制成型壳,经浇注而获得铸件的一种 方法。
2、熔模铸造的工艺过程 如图所示
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3、熔模铸造的结构特点
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等。重量从几克~50k金属液浇入旋转的铸型中, 在离心力作用下,成形并凝固的铸造方法。 可用金属型,也可用砂型,适合铸造中空 铸件,又能铸造成形铸件。
2、离心铸造机:分为立式和卧式二大类, 如图所示。立式离心铸机的铸型绕垂直轴 旋转,生产高度小于直径的圆环类铸件 (注意有二个缺点:上薄下厚和内表面气 体及夹杂多);卧式铸机绕水平轴旋转, 主要生产长度大于直径的管、套类铸件。
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(1)金属型预热
(2)刷涂料
(3)浇注
(4)开型时间
4、金属型铸造的特点及应用范
围
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金属型铸造的优点:
(1)铸型冷却快,组织致密,机械性 能高。
(2)铸件的精度和表面质量较高尺寸 公差为IT11-IT14,表面粗糙度Ra值可达 12.5~6.3μm。
(3)浇冒口尺寸较小节约金属。
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离心铸机示意图
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3、离心铸造的特点
离心铸造的优点:
(1)铸件组织致密,无缩孔、缩松、气 孔、夹渣等缺陷。这些均集中在内表面。
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三、压力铸造
1、定义:将熔融 金属以高速压射 入金属型内并在 压力下结晶。 2、压铸机和 压铸工艺过程
特种铸造
图 2-44 铸造铝活塞简图
型 6 1 芯 , 分 2 块 金左 属右 型半 芯型 ;; 7 3 , 8 底 型 销; 孔 4 金, 属 5 , — —
— —
图2—44为铸造铝活塞金属型典型结 构简图,由图可见,它是垂直分型和水平 分型相结合的复合结构,其左、右两半型 用铰链相联接,以开、合铸型。由于铝活 塞内腔存有销孔内凸台,整体型芯无法抽 出,故采用组合金属型芯。浇注之后,先 抽出5,然后再取 出4和6。
二、金属型的铸造工艺
1.喷刷涂料
2.金属型应保持一定的工作温度
3.适合的出型时间
1.喷刷涂料
金属型的型腔和金属型芯表面必须 喷刷涂料。涂料可分衬料和表面涂料两 种,前者以耐火材料为主,厚度为 0.2—1.0mm;后者为可燃物质(如灯 烟、油类),每次浇注喷涂一次,以产生 隔热气膜。
2.金属型应保持一定的工作温度
它是将熔炼好的金属液注入密封的电阻坩埚 炉内保温。铸型安置在密封盖上,垂直的升液管 使金属液与朝下的浇口相通。铸型为水平分型, 金属型在浇注前必须预热,并喷刷涂料。压铸时, 先锁紧上半型,向坩埚室缓慢地通人压缩空气, 于是金属液经升液管压人铸型。待铸型被填满后, 才 使气压上升到规定的工作压力,并保持适当 的时间,使合金在压力下结晶。然后,撤除液面 上的压力,使尚未凝固的金属液在重力作用下流 回坩埚。最后,开启铸型、取出铸件。由于低压 铸造时浇口兼起补缩作用,浇口应开在铸件厚壁 处,而浇口的截面积也必须足够大。
4.焙烧和浇注
(1)焙烧 为了进一步去除型壳中的水分、残蜡 及其它杂质,在金属浇注之前,必须将型壳送 人加热炉内加热到800—1000℃进行焙烧。通 过焙烧,型壳强度增高,型腔更为干净。为防 止浇注时型壳发生变形或破裂,常在焙烧之前 将型壳置于铁箱之中,周围填砂(图中g)。若型 壳强度已够,则可不必填砂。 (2)浇注 为提高合金的充型能力,防止浇不足和 冷隔缺陷,要在焙烧出炉后趁热(600的基本方式
特种铸造
或暗灰色粗晶粒,则球化不良或未球化。随白口宽度
增大σb上升,δ下降。浇温越高三角试块内陷越大。
观察金相组织及并测试力学性能验证。
• 思考题: • • • • • 1. 铸造的实质是什么,具有哪些优缺点,适 用范围如何? 2. 合金铸造性能的衡量指标和易生铸造缺陷? 3. 如何划分和改变铸件的凝固方式? 4.简述砂型铸造的基本工艺过程。 5. 什么是特种铸造,与砂型铸造相比有何特 点?
• • • • • • 带有抽气箱的模具上有透气孔直接与抽气室相连; 用0.10~0.20mm EVA 塑料薄膜在烘膜器加热软化; 模具真空使软化的塑料薄膜紧密贴覆; 将负压砂箱放置在模具上; 砂箱充干砂,震动紧实; 砂型顶覆层密封薄膜,将浇口盆与上型直浇道相连,下型只 需要在覆膜前将砂子刮平; • 对砂箱抽真空,使干砂得到紧实,同时释放模具抽气室的真 空,并通入压缩空气反吹,将砂型与模具分开; • 同样方法,生产下型。将上型与下型合型,准备浇注; • 浇注过程中继续对砂型抽真空。铸件冷却后,去除真空,铸 件直接落下,干砂可再生循环使用。
第四节 几种常用金属材料的铸造法制备技术 • 铸造技术是现在工业生产中最常用和最重
要的金属合金铸锭和铸件的制备方法,下面通
过几种重要的金属结构材料的制备进一步了解
材料的铸造法制备过程及工艺。
• 一.铸造铝合金ZL 104的制备
• ZL104为可热处理强化的铝-硅-镁系铸造 铝合金。具优良铸造工艺性能和气密性,强度 高。但有形成针孔倾向,熔炼工艺较复杂。适 砂型或金属型铸造复杂薄壁件,也可压力铸造,
振动法、金相法和热分析法等,这些方法虽然
在理论上具有一定的先进性,但都不如传统的
铸造工艺学(课本)
铸造⼯艺学(课本)⽬录第⼀章铸造⼯艺设计概论 (1)第⼀节铸造⼯艺设计的概念、设计依据、内容及程序 (1)第⼆节铸造⼯艺设计与经济指标和环境保护的关系 (3)第⼆章铸造⼯艺⽅案的确定 (4)第⼀节零件结构的铸造⼯艺性 (4)第⼆节造型、造芯⽅法的选择 (4)第三节浇注位置的确定 (6)第四节分型⾯的选择 (8)第三章砂芯设计及铸造⼯艺设计参数 (10)第⼀节砂芯设计 (10)第⼆节铸造⼯艺设计参数 (12)第四章浇注系统设计 (17)第⼀节液态⾦属在浇注系统基本组元中的流动 (17)第⼆节浇注系统的基本类型及选择 (21)第三节计算阻流截⾯的⽔⼒学公式 (25)第四节铸铁件浇注系统设计与计算 (28)第五节其他合⾦铸件浇注系统的特点 (32)第六节⾦属过滤技术 (35)第五章冒⼝、冷铁和铸肋 (37)第⼀节冒⼝的种类及补缩原理 (37)第⼆节铸钢件冒⼝的设计与计算 (39)第三节铸铁件实⽤冒⼝的设计 (44)第四节提⾼通⽤冒⼝补缩效率的措施和特种冒⼝ (53)第五节冷铁 (56)第六节铸肋 (59)第⼀章铸造⼯艺设计概论第⼀节铸造⼯艺设计的概念、设计依据、内容及程序⼀、概念现代科学技术的发展,要求⾦属铸件具有⾼的⼒学性能、尺⼨精度和低的表⾯粗糙度值;要求具有某些特殊性能,如耐热、耐蚀、耐磨等,同时还要求⽣产周期短,成本低。
因此,铸件在⽣产之前,⾸先应进⾏铸造⼯艺设计,使铸件的整个⼯艺过程都能实现科学操作,才能有效地控制铸件的形成过程,达到优质⾼产的效果。
铸造⼯艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、⽣产批量和⽣产条件等,确定铸造⽅案和⼯艺参数,绘制铸造⼯艺图,编制⼯艺卡等技术⽂件的过程。
铸造⼯艺设计的有关⽂件,是⽣产准备、管理和铸件验收的依据,并⽤于直接指导⽣产操作。
因此,铸造⼯艺设计的好坏,对铸件品质、⽣产率和成本起着重要作⽤。
⼆、设计依据在进⾏铸造⼯艺设计前,设计者应掌握⽣产任务和要求,熟悉⼯⼚和车间的⽣产条件,这些是铸造⼯艺设计的基本依据。
铸造知识PPT课件
尺寸精度和表面粗糙度控制方法
尺寸精度控制方法
采用高精度的造型和制芯设备;加强模样和芯盒的制造精度 ;严格控制型砂和芯砂的性能等。
表面粗糙度控制方法
选用细粒度的型砂和芯砂;提高铸型的表面光洁度;优化浇 注系统设计,减少铁液对型壁的冲刷等。
05
特种铸造技术简介
压力铸造(压铸)
定义
压力铸造是利用高压将熔融金属压入金属模具中, 并在压力下快速凝固成型的铸造方法。
冷铁应用
02
在铸件厚大部位放置冷铁,以加快该部位的冷却速度,实现顺
序凝固,防止缩孔和裂纹缺陷。
其他辅助措施
03
根据铸件特点和生产要求,还可采用其他辅助措施,如设置出
气孔、加强型芯的固定和排气等。
04
常见铸造缺陷及防止措施
气孔、夹杂等内部缺陷产生原因及防止方法
气孔产生原因
型砂水分过多或过少;造型操作不当; 浇注系统设计不合理;熔炼过程控制不
准备原材料
选择符合要求的金属原材 料,并进行必要的预处理。
铸造工艺过程
熔炼金属
将金属原材料按照一定比 例配料,通过熔炼设备将 其熔化,获得符合要求的 液态金属。
制造模具
根据铸件的结构和尺寸, 设计并制造相应的模具, 包括型腔、型芯、浇口、 冒口等部分。
浇注
将液态金属倒入模具中, 注意控制浇注温度、速度 和压力等参数。
智能化生产
应用机器人、自动化生产线等智能化设备,实现铸造生产的自动化、 柔性化和智能化,提高生产效率和产品质量。
数字化检测
采用三维扫描、无损检测等数字化检测技术,实现铸件质量的快速、 准确检测,提高产品质量和生产效率。
绿色、环保、可持续发展理念在铸造中体现
特种铸造简介
特种铸造特种铸造:铸型用砂较少或不用砂、采用特殊工艺装备进行铸造的方法,如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造和实型铸造等。
特点:特种铸造具有铸件精度和表面质量高、铸件内在性能好、原材料消耗低、工作环境好等优点。
但铸件的结构、形状、尺寸、重量、材料种类往往受到一定限制。
一、熔模铸造(失蜡铸造)(一)熔模铸造的工艺过程1.制造蜡模蜡模材料常用50%石蜡和50%硬脂酸配制而成。
如图1-34a 所示。
为提高生产率,常把数个蜡模熔焊在蜡棒上,成为蜡模组,如图1-34b 所示。
2.制造型壳在蜡模组表面浸挂一层以水玻璃和石英粉配制的涂料,然后在上面撒一层较细的硅砂,并放入固化剂(如氯化铵水溶液等)中硬化。
使蜡模组外面形成由多层耐火材料组成的坚硬型壳(一般为4~10层),型壳的总厚度为5~7mm,如图1-34c所示。
3.熔化蜡模(脱蜡)通常将带有蜡模组的型壳放在80~90℃的热水中,使蜡料熔化后从浇注系统中流出。
4.型壳的焙烧把脱蜡后的型壳放入加热炉中,加热到800~950℃,保温0.5~2h,烧去型壳内的残蜡和水分,并使型壳强度进一步提高。
5.浇注将型壳从焙烧炉中取出后,周围堆放干砂,加固型壳,然后趁热(600~700℃)浇入合金液,并凝固冷却。
6.脱壳和清理用人工或机械方法去掉型壳、切除浇冒口,清理后即得铸件。
(二)熔摸铸造铸件的结构工艺性熔摸铸造铸件的结构,除应满足一般铸造工艺的要求外,还具有其特殊性:1.铸孔不能太小和太深否则涂料和砂粒很难进入腊模的空洞内,只有采用陶瓷芯或石英玻璃管芯,工艺复杂,清理困难。
一般铸孔应大于2mm.。
2.铸件壁厚不可太薄一般为2~8mm。
3.铸件的壁厚应尽量均匀熔摸铸造工艺一般不用冷铁,少用冒口,多用直浇口直接补缩,故不能有分散的热节。
(三)熔模铸造的特点和应用熔模铸造的特点是:(1)铸件精度高、表面质量好,是少、无切削加工工艺的重要方法之一,其尺寸精度可达IT11~IT14,表面粗糙度为Ra12.5~1.6μm。
机械制造基础 第1章-03特种铸造
离心铸造主要用于大批生产铸铁管、气缸套、铜套、双金属 轴承、无缝钢来自毛坯、造纸机滚筒、细薄成形铸件等。
§1-3 特种铸造 五、熔模铸造
1.熔模铸造的工艺过程 将液态金属浇入由蜡模熔失后形成的中空型壳中,从而获得精密 铸件的方法,称为熔模铸造或失蜡铸造。
§1-3 特种铸造 二、压力铸造
将液态金属高速压人铸型,使其在压力下结晶而获得铸件的方法 1. 压力铸造工艺过程
压型必须用合金工具钢来制造,并要进行严格的热处理。压型工 作时应保持120~280度的工作温度,并定期喷刷涂料。
§1-3 特种铸造 2.压力铸造的特点及应用范围
(1)生产率高,生产过程易于机械化和自动化。
低熔点合金铸件。
三、挤压铸造
挤压铸造也称“液态模锻”,是对进入 挤压模内的液态金属施加较高的机械压 力,使其凝固成为铸件的铸造方法。
1. 挤压铸造的工艺过程
挤压铸造
挤压铸造与压力铸造的主要区别是:
挤压铸造 压力铸造
充型速度(m/s ) 凝固过程
0.1~0.4 15~100
压力下结晶并产生 塑性变形
② 原材料价贵,铸件成本高。
主要用来生产形状复杂、精度要求较高或难以切削加工的小型 合金铸件。在航空、船舶、汽车、机床、仪表、刀具和兵器等行 业得到了广泛应用。
§1-3 特种铸造 六、消失模铸造
用泡沫塑料模样造 型后,不取出模样、 直接浇注,使模样气 化消失而形成铸件的 方法,称为消失模铸 造。
1. 负压消失模铸 造工艺过程
机械制造技术基础
第1章 铸造工艺
华中科技大学机械学院
机械制造技术基础
第1章 铸造工艺
材料成型复习题及答案
2—1 判断题(正确的画O,错误的画×)1.浇注温度是影响铸造合金充型能力和铸件质量的重要因素.提高浇注温度有利于获得形状完整、轮廓清晰、薄而复杂的铸件.因此,浇注温度越高越好. (×)2.合金收缩经历三个阶段。
其中,液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因,而固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因. (O)3.结晶温度范围的大小对合金结晶过程有重要影响。
铸造生产都希望采用结晶温度范围小的合金或共晶成分合金,原因是这些合金的流动性好,且易形成集中缩孔,从而可以通过设置冒口,将缩孔转移到冒口中,得到合格的铸件. (O)4.为了防止铸件产生裂纹,在零件设计时,力求壁厚均匀;在合金成分上应严格限制钢和铸铁中的硫、磷含量;在工艺上应提高型砂及型芯砂的退让性。
(O)5.铸造合金的充型能力主要取决于合金的流动性、浇注条件和铸型性质.所以当合金的成分和铸件结构一定时;控制合金充型能力的唯一因素是浇注温度。
(×)6.铸造合金在冷却过程中产生的收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩.共晶成分合金由于在恒温下凝固,即开始凝固温度等于凝固终止温度,结晶温度范围为零。
因此,共晶成分合金不产生凝固收缩,只产生液态收缩和固态收缩,具有很好的铸造性能。
(×)7.气孔是气体在铸件内形成的孔洞.气孔不仅降低了铸件的力学性能,而且还降低了铸件的气密性。
(O)8.采用顺序凝固原则,可以防止铸件产生缩孔缺陷,但它也增加了造型的复杂程度,并耗费许多合金液体,同时增大了铸件产生变形、裂纹的倾向. (O)2—2 选择题1.为了防止铸件产生浇不足、冷隔等缺陷,可以采用的措施有( D).A.减弱铸型的冷却能力;B.增加铸型的直浇口高度;C.提高合金的浇注温度;D.A、B和C;E.A和C.2.顺序凝固和同时凝固均有各自的优缺点。
为保证铸件质量,通常顺序凝固适合于( D),而同时凝固适合于(B)。
铸造工艺及对产品设计的要求
4、砂孔、砂眼
特点是孔洞内有型砂。 来源:型腔的散砂(清理不干净), 冲砂(型砂强度不够,或有破损没有修好)。
三、铸造缺陷
5、渣孔(夹渣)
特点是形状不规则,孔洞内有非金属夹杂物。一般位于铸件造型位置 的上边面或死角处。 可分为两类: (1)外生夹渣,(一次)。熔炼、浇注完成以前形成。尺寸大,分布 集中(铁水扒渣不干净,瞬时孕育处理产生的渣,也有涂料,砂等)。 (2)内生夹渣(二次)浇注凝固过程形成,FeS、MnS,QT件多。
c、消失模铸造
二、工艺流程
• 铸造工艺流程简图
二、工艺流程
1、工艺方案
(1) 工艺性审查:通常指零件结构对铸造要求的适应程度。
(2) 生产能力审查:材质、大小、吨位、工装。 (3)最后确定工艺方案、编制工艺图。
铸造工艺规程编制水平的高低,对铸件质量、生产成本和效率起着关键
性的作用。
2、模型制作
制作外模、芯盒(木、金属、塑料)。
12、热处理
热时效 正火
13、入库,或发货
二、工艺流程
复杂热时效曲线
二、工艺流程
•实 例
底 座 零 件 图
二、工艺流程
•实 例
底 座 零 件 工 艺 图
二、工艺流程
•实 例
底 座 模 型
二、工艺流程
•实 例
准 备 造 型
二、工艺流程
•实 例
填 砂 造 下 型
二、工艺流程
•实 例
准 备 造 上 型
方 法。其中铸铁件占70%以上。
C、成本低
铸件在一般机器中占总重40-80%,而成本占25-30%。
铸造工艺----特种铸造
4、浇注
离心铸造时,浇注工艺有其本身的特点,首先由于铸件 的内表面是自由表面,而铸件厚度的控制全由所浇注液体金 属的数量决定,故离心铸造浇注时,对所浇注金属的定量要 求较高。此外由于浇注是在铸型旋转情况下进行的为了尽可 能地消除金属飞溅的现象,要很好控制金属进入铸型时的方 向。 液体金属的定量有重量法、容积法和定自由表面高度 (液体金属厚度)法等。容积法用一定体积的浇包控制所浇 注液体金属的数量,此法较简便,但受金属的温度,熔渣等 影响,定量不太准确,在生产中用的较多。 为尽可能地消 除浇注时金属的飞溅现象,要控制好液体金属进入铸型时的 流动方向。
缺点 1)铸件易产生比重偏析,因此不适合于合金易产生 比重偏析的铸件(如铅青铜),尤其不适合于铸造杂质 比重大于金属液的合金,但近年来,也有利用离心铸 造的这个特点来生产梯度复合材料的情况; 2)铸件内孔直径不准确,内孔表面比较粗糙,质量 较差,加工余量大; 3)用于生产异形铸件时有一定的局限性。
•3)模型组合成簇:
是将自行加工好(或外购)的泡塑模型与浇冒口模型组 合粘结在一起,形成模型簇,这种组合有时在涂料前进行, 有时在涂层制备后埋箱造型时进行。是消失模(实型)铸 造不可缺少的一道工序。
• 4)模型涂层:
实型铸造泡塑模型表面必需涂一层一定厚度的涂料, 形成铸型内壳。其涂层的作用是为了提高EPS模型的强度和 刚度,提高模型表面抗型砂冲刷能力,防止加砂过程中模 型表面破损及振动造型及负压定型时模型的变形,确保铸 件的尺寸精度。 外购的消失模铸造专用涂料,在涂料搅拌机内加水搅 拌,使其得到合适的粘度。搅拌后的涂料放入容器内,用浸、 刷、淋和喷的方法将模型组涂覆。一般涂两遍,使涂层厚 度为0.5 ~ 2mm。据铸件合金种类、结构形状及尺寸大小不 同选定。涂层在40~50℃下烘干。
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1第一章铸造——Founding北京邮电大学自动化学院符合铸造生产的工艺要求技术经济合理铸件结构工艺性分析(影片)2.1 铸件的结构工艺性P.19表1.1-25(一)、铸件外形的设计要求1、铸件的外形应力求简化,造型时便于起模。
(1)避免铸件的外形有侧凹。
如图所示的机床铸件,结构a)的侧凹处在造型时另需两个外型芯来形成。
而结构b)在满足使用要求的前提下,将凹坑一直扩展到底部省去了外型芯,降低了铸件成本。
671、铸件的外形应力求简化,造型时便于起模。
(1)避免铸件的外形有侧凹。
缸体的设计如图所示。
原设计a )的结构有内凹,造型时起模困难,也只能采用外型芯。
而将其改为图b )的结构,则可省去外型芯,简化造型工序。
1、铸件的外形应力求简化,造型时便于起模。
(2)尽可能使分型面为平面,去掉不必要的外圆角。
因为平面分型面可以避免挖砂和假箱造型、生产率高。
如图所示的托架铸件,设计了不必要的外圆角,使造型工序复杂。
去掉外圆角的结构4.3b),便于整模造型。
81、铸件的外形应力求简化,造型时便于起模。
(3)铸件上凸台和筋条的设计,应考虑其结构便于造型。
如图箱体铸件,其原设计的结构a)有凸台,就需要采用活块造型、工艺复杂,且凸台的位置尺寸难于保证;否则采用外型芯来形成会增加铸件成本。
若改为方案b)便于采用机器造型。
9(3)铸件上凸台和筋条的设计,应考虑其结构便于造型。
如图a)、c)所示的铸件凸台的设计,也只能采用活块或外型芯)的结构,可避免活块。
才能起模。
将其改为图b)、d102、铸件的外形应尽可能使铸件的分型面数目最少。
铸件的分型面数目减少,不仅减少砂箱数目、降低造型工时,还可以减少错箱、偏芯等的机会,提高铸件的尺寸精度。
如图为端盖结构的两种设计。
图a)的结构有两个分型面,需采用三箱造型,使选型工序复杂。
若是大批量地生产,只有增设环状型芯才可采用机器造型。
将端盖的结构设为图b)的设计,就只有一个分型面,使造型工序简化。
113、在铸件上设计结构斜度工面上,应设计有结构斜度,如图所示.a)图的结构没有结构斜度,铸造工艺人员应铸造前给出拔模斜度,这样就不必要地增加了铸件的壁厚。
结构斜度的大小,随垂直壁的高度而异。
高度愈小,斜度愈大;内侧面的斜度应大于外侧面的。
具体数值可查表12(二)、铸件内腔的设计1.铸件内腔尽量不用或少用型芯,以简化铸造工艺。
如图4.10为支柱的两种结构设计。
采用方案b)可以省去型芯。
还有如图4.11所示的圆盖铸件内腔的设计方案。
方案b)的内腔设计可以省去型芯,采用自带型芯形成,减少了制芯工序,降低了铸件成本。
13(二)、铸件内腔的设计2.当铸件的内腔较复杂、需用型芯排气顺畅和清理方便。
如图所示,为轴承架内腔的两种设计。
方案a)需要两个型芯,其中较大的型芯呈悬臂状态,需用型芯撑A支承其无芯头的一端;若将轴承架内腔改成方案b),则型芯的稳定性大大提高,而且型芯的排气顺畅、也易于清理。
142.当铸件的内腔较复杂、需用型芯形成时,应考虑好型芯的稳固、排气顺畅和清理方便。
有时一些铸件内腔的结构,虽能满足使用要求,但却不利于型芯的稳定、排气和清理。
如图所示的紫铜风口a)。
从使用出发只需两个通循环水的孔即可,但从铸造工艺的角度看,该型芯只靠这两个芯头来固定、排气和清理显然很困难。
为此在法兰面上增设工艺孔,如图b)所示。
该型芯采用吊芯,通过6个芯头固定在上型盖上,省去了芯撑,改善型芯的稳固性,并使其排气顺畅和清理方便。
152.当铸件的内腔较复杂、需用型芯形成时,应考虑好型芯的稳固、排气顺畅和清理方便。
图a铸件在结构上不需要作出孔,型芯只能用型芯撑支承,型芯的稳定性不够,排气性不好,且铸件清理。
在不影响铸件使用性能的前提下,将其改为图b的结构,在铸件底部增设两个工艺孔,可简化铸造工艺。
若零件不允许有此孔,可在机械加工时用螺钉或柱塞堵死,如为铸钢件可用钢板焊死。
16第二节铸件的结构工艺性及铸件图(三)、铸件壁与壁连接的设计1、设计结构圆角铸件上所有壁的转角处,均应设计结构圆角,以防止形成热节而产生内应力、缩孔、缩松等缺陷。
如图所示。
设计成直角连接,有以下缺点:1)直接连接处会形成铸造合金的聚积,易产生缩孔和缩松缺陷。
2)在铸造合金的凝固过程中,由于柱状晶的方向性,转角处对角线上将形成晶界,此处因集中了许多低熔点的夹杂物,也将成为铸件的薄弱节。
3)铸件在使用过程中,直角内侧易产生应力集中,会降低其有效承载力。
为此,在铸件上壁与壁的垂直连接处,必需设有结构圆角,其大小查表。
17(三)、铸件壁与壁连接的设计2、铸件壁与壁之间应避免锐角连接,是为了减小热节和内应力。
18(三)、铸件设计3、铸件的厚壁与薄壁的连接应逐步过渡,以防止应力集中。
19(三)、铸件壁与壁连接的设计4、铸件壁与壁之间应避免交叉。
对中、小型铸件壁与壁的连接,应设计成交错接头;对大型铸件可采用环状接头20w合理设计铸件的壁厚1)铸件壁厚应适当:若壁厚过小,金属的充型能力差,易产生浇不到、冷隔等缺陷。
若壁厚过大,壁的中心部位晶粒粗大,且易产生缩松等缺陷。
具体数值可到机械设计手册中去查。
2)铸件壁厚应均匀:铸件各部位壁厚应均匀一致,以利于减少热节,防止产生缩孔、缩松、裂纹等缺陷,如图2-2-18所示。
3)内壁厚应小于外壁:铸件内部的肋、壁等,散热条件差,冷却速度较慢,故内壁应比外壁薄,以使整个均匀冷却,从而减少内应力和防止裂纹产生。
21w铸件的结构设计还应考虑到其它一些与合金铸造性能有关的问题:w1、铸件的结构是否使铸件的收缩受阻。
w2、应尽量避免设计过大面积水平面的铸件。
w因为大面积的水平面在充型时不易充满,会产生浇不足和冷隔缺陷。
w3、对于较长易挠曲的梁形铸件,应将其截面设计成对称截面。
w4、铸件上易产生变形或裂纹的部位,设计加强筋结构,可防止其变形。
w5、大件和形状复杂件可采用组合结构。
2223(影片)2.2 铸件图反映铸件实际形状、尺寸和技术要求的图样,称为铸件图,它是用彩色铅笔将浇注位置分型面、加工余量、起模斜度、铸造圆角等绘制在零件图上,并在图旁注出收缩率1、浇注位置分型面1 .铸件的重要加工面应朝下。
----机床导轨面大面积薄壁倾斜25挖砂造型费时、费工,尽水平分型面----便于造型操作,282 .机械加工余量和铸孔加工余量---在铸件上为切削加工而加大的尺寸。
1 . 加工余量的大小取决于铸件尺寸及形状误差的大小。
与铸造方法、合金性质、铸件尺寸等因素有关。
一般情况下,手工造型的误差大于机器造型、铸钢件的误差大于铸铁件、有色金属误差较小。
设计中余量的选择是按GB/T11350---89(铸件的机械加工余量)来确定的。
逐渐增加小孔不铸出,留待机加工。
厚度和深度。
需要时,查手册。
3 .拔模斜度拔模斜度(铸造斜度)----为了便于起模,凡垂直于分型面的立壁,在制造模型时需留出一定的斜度。
用红色线条或全部填红表示。
拔模斜度根据起模难易程度、相应尺寸及壁厚决定。
334 .铸造圆角所谓铸造圆角是指在设计和制造铸件时,壁和壁的交角应做成圆弧过渡。
其目的是防止铸件上壁与壁的交角处产生缩孔和裂纹等缺陷。
铸造圆角的半径值一般为相交两壁平均厚度的1/3~1/2。
用红线表示。
34铸造工艺图中的符号及表示意义36第三节特种铸造一、熔模铸造又称失蜡铸造。
是指用易熔材料(如蜡料)制成模样,在模样上包覆若干层耐火涂料,制成型壳,熔去模样后经高温熔烧即可浇注的铸造方法。
1.熔模铸造的工艺过程(P.21图1.1-48)37曾侯乙尊盘曾候乙尊盘是春秋战国时期最复杂、最精美的青铜器件,1978年在湖北曾侯乙墓中出土。
尊盘通体用陶范浑铸而成,尊足等附件为另行铸造,然后用铅锡合金与尊体焊在一起。
尊颈附饰是由繁复而有序的镂空纹样构成,属于熔模铸件。
由此可知,早在公元前5世纪,失蜡铸造法在中国已有很高的技艺。
38熔模铸造391)蜡模制造用石蜡和硬脂酸各50%的易熔材料做成与铸件形状相同的蜡模及相应的浇注系统;2)焊蜡模组把蜡模与浇注系统焊成蜡模组,在蜡模组上涂挂涂料和硅砂,放入硬化剂(如NHCL水溶液4等)中硬化;403)反复几次涂挂涂料和硅砂并硬化,形成5 ∼10 mm厚的壳。
4)将型壳浸泡在85 ∼ 95℃的热水中,熔去蜡模便获得无分型面的铸型;5)型壳再经烘干并高温焙烧,四周填砂后便可浇注,获得铸件。
41特点及应用:*能达到精密铸造水平(IT11--IT14, Ra12.5--1.6um)加工余量小或实现少、无切削加工。
*可铸形状复杂的薄壁零件(最小壁厚0.3mm) (最小孔径0.5mm)*能生产和主要用于生产合金铸件(高熔点、难熔、耐热、难切削加工的合金)如:耐热合金,不锈钢,磁钢。
*生产批量灵活。
42*工艺复杂,生产周期长,价贵,成本高于砂型铸造;多用于1kg以下的铸件(一般<25kg);如汽车、发动机、手动工具、发动机叶片的铸造。
43二、金属型铸造铸造原理同砂型铸造(P.22.图1.1-19)44特点:*一型多铸、生产率高、成本低,机械化程度高。
*铸件精度高,可实现无切削加工(IT12∼IT14, Ra12.5 ∼ 6.3um)*铸件冷却快(金属型散热快),晶粒细,力学性能好。
*透气性和退让性差,不适合铸造薄壁零件和太复杂零件。
••主要用于中,小型合金铸件大批量生产。
如汽车发动机缸体,活塞,缸盖,泵体等。
45三、压力铸造将熔融的金属在高压下,高速充填入金属型腔,并在压力下凝固而获得铸件的铸造方法。
铸造压力:比压500~15000N/cm2充型时间:约0.01~ 0.2s压射速度:0.5~50m/s设备:压铸机铸型材料:耐热合金钢影片46压力铸造47压铸工艺过程P.23 图1.1-2048特点:•生产率高(几百件/小时);•铸件表面质量高(IT11~IT13, Ra3.2~0.8um)可铸薄壁、小孔、花纹零件;•铸件在压力下结晶、凝固,所以晶粒细、强度高(高于砂型铸造);•投资大,成本高,适用于大批量生产•不适于钢、铸铁等高熔点合金的铸造•虽然表面质量好,内部易产生气孔和缩孔,不宜机械加工,更不宜热处理或在高温下工作49四、离心铸造离心铸造是将液态金属浇入旋转着的铸型中,并在离心力的作用下凝固成形而获得铸件的铸造方法。
特点:1.离心铸造的铸件是在离心力下结晶,内部晶粒组织致密,无缩孔、气孔及夹渣等缺陷,力学性能较好。
2.铸造管形铸件时,可省去型芯和浇注系统,提高金属利用率和简化铸造工艺。
等。
4.铸件内表面质量较粗糙,内孔尺寸不准确,需采用较大的加工余量。
50。