(工艺技术)第章铸造工艺设计基础
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。
阀体铸造工艺课程设计
阀体铸造工艺课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解阀体铸造工艺的基本概念,掌握铸造流程中各环节的关键技术参数。
2. 学生能够描述并区分不同类型的铸造缺陷,了解其形成原因及解决办法。
3. 学生掌握阀体铸造所用材料的基本性能及选择原则。
技能目标:1. 学生能够运用CAD软件进行阀体铸造模具的设计,并利用模拟软件对铸造过程进行分析。
2. 学生通过实际操作,掌握铸造过程中的造型、熔炼、浇注等基本技能。
3. 学生能够运用所学知识,解决实际生产中遇到的阀体铸造问题。
情感态度价值观目标:1. 培养学生热爱专业、尊重劳动、勇于创新的精神。
2. 增强学生对铸造工艺的环保意识,关注绿色铸造技术的发展。
3. 培养学生的团队合作精神,提高沟通与协作能力。
本课程针对高年级学生,结合课程性质、学生特点和教学要求,明确以上课程目标。
通过本课程的学习,学生不仅能掌握阀体铸造工艺的基本知识和技能,还能培养良好的职业素养和价值观,为将来的职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容1. 阀体铸造工艺基本概念:阀体的结构特点、铸造工艺流程及其分类。
教材章节:第1章 铸造工艺基础2. 铸造缺陷的形成原因及解决办法:气孔、夹渣、裂纹等常见铸造缺陷。
教材章节:第2章 铸造缺陷与质量控制3. 阀体铸造材料的选择:铸铁、铸钢等材料的性能及适用范围。
教材章节:第3章 铸造材料4. 阀体铸造模具设计:CAD软件在铸造模具设计中的应用,铸造模具结构设计。
教材章节:第4章 铸造模具设计5. 铸造过程模拟与分析:利用模拟软件分析铸造过程中的温度场、应力场等。
教材章节:第5章 铸造过程模拟与优化6. 铸造基本技能训练:造型、熔炼、浇注、冷却、打磨等操作技能。
教材章节:第6章 铸造操作技能7. 绿色铸造与环保:环保型铸造材料、铸造工艺改进等方面的内容。
教材章节:第7章 绿色铸造与可持续发展教学内容按照以上大纲进行安排和进度制定,确保学生能够系统地掌握阀体铸造工艺的相关知识和技能。
铸造工艺课程设计指导书
铸造工艺课程设计指导书§1设计目的与要求1.通过铸造工艺课程设计巩固和加深铸造工艺课程及其它有关基础课程的知识;2.通过课程设计能较系统的掌握铸造工艺及工装的设计方法,锻炼运用铸造工艺手册及其它技术资料的基本技能,以达到培养学生分析和解决铸造生产实际问题的能力;3.通过课程设计使学生进一步提高图纸、文字表达能力;4.为专业课程的学习及以后工作打下基础。
§2设计任务学生要在规定的时间(2周)内,必须完成一个中等复杂程度的零件,采用手工造型的主要铸造技术文件编制工作。
采用CAD出图,铸件需要进行三维建模。
具体任务包括:1.铸件2D零件图一张2.铸造工艺图一张3.芯盒装配图一张4.铸型装配图一张5.设计说明书一份§3设计内容和步骤铸造工艺课程设计总的程序是:根据已下达的课题任务-零件图进行详细的工艺分析后,绘制出铸造工艺图。
然后以工艺图为依据,设计出模样图和芯盒图,然后再绘制铸型装配图(合箱图),最后编写设计说明书。
§3.1按设计步骤分别介绍各项主要内容与注意事项§3.1.1首先了解和熟悉铸造零件图纸通过阅读图纸,应着重了解以下各点:1.了解铸造零件的结构形状及各投影间的关系,建立零件形状的明确完整的立体概念,以保证工艺设计及各项设计制图工作的顺利进行;2.弄清零件图的各项尺寸,并着重记录铸造零件的重量,主要壁厚及最大壁厚,零件最大尺寸(长宽高轮廓尺寸),以供工艺设计使用;3.零件各项公差要求,零件加工位置及零件各项加工要求(包括表面粗糙度),并对加工方法做初步了解;4.零件材质及性能要求,以及图纸上指出的各项特殊技术要求。
§3.1.2了解和分析铸造零件在机器中的位置和作用进一步了解其负载情况及其工作条件,如了解零件所受载荷性质(静载荷,交变载荷,冲击载荷等)和载荷大小,并对受力情况做初步了解。
§3.1.3了解设计任务所要求的生产批量在课程设计中,一般按成批或大量生产进行。
铸造知识(全)汇总
第一章铸造工艺基础§1 液态合金的充型充型: 液态合金填充铸型的过程.充型能力: 液态合金充满铸型型腔,获得形状完整,轮廓清晰的铸件的能力充型能力不足:易产生: 浇不足: 不能得到完整的零件.冷隔:没完整融合缝隙或凹坑, 机械性能下降.一合金的流动性液态金属本身的流动性----合金流动性1 流动性对铸件质量影响1) 流动性好,易于浇出轮廓清晰,薄而复杂的铸件.2) 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.3) 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 测定流动性的方法:以螺旋形试件的长度来测定: 如灰口铁:浇铸温度1300℃试件长1800mm.铸钢: 1600℃100mm3 影响流动性的因素主要是化学成分:1) 纯金属流动性好:一定温度下结晶,凝固层表面平滑,对液流阻力小2) 共晶成分流动性好:恒温凝固,固体层表面光滑,且熔点低,过热度大.3) 非共晶成分流动性差: 结晶在一定温度范围内进行,初生数枝状晶阻碍液流二浇注条件1 浇注温度: t↑合金粘度下降,过热度高. 合金在铸件中保持流动的时间长,∴t↑提高充型能力. 但过高,易产生缩孔,粘砂,气孔等,故不宜过高2 充型压力: 液态合金在流动方向上所受的压力↑充型能力↑如砂形铸造---直浇道,静压力. 压力铸造,离心铸造等充型压力高.三铸型条件1 铸型结构: 若不合理,如壁厚小, 直浇口低, 浇口小等充↓2 铸型导热能力: 导热↑金属降温快,充↓如金属型3 铸型温度: t↑充↑如金属型预热4 铸型中气体: 排气能力↑充↑减少气体来源,提高透气性, 少量气体在铸型与金属液之间形成一层气膜,减少流动阻力,有利于充型.§2 铸件的凝固和收缩铸件的凝固过程如果没有合理的控制,铸件易产生缩孔,缩松一铸件的凝固1 凝固方式:铸件凝固过程中,其断面上一般分为三个区: 1—固相区2—凝固区3—液相区对凝固区影响较大的是凝固区的宽窄,依此划分凝固方式.1) 逐层凝固:纯金属,共晶成分合金在凝固过程中没有凝固区,断面液,固两相由一条界限清楚分开,随温度下降,固相层不断增加,液相层不断减少,直达中心.2) 糊状凝固合金结晶温度范围很宽,在凝固某段时间内,铸件表面不存在固体层,凝固区贯穿整个断面,先糊状,后固化.3) 中间凝固大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间.2 影响铸件凝固方式的因素1) 合金的结晶温度范围范围小: 凝固区窄,愈倾向于逐层凝固如: 砂型铸造, 低碳钢逐层凝固, 高碳钢糊状凝固2) 铸件的温度梯度合金结晶温度范围一定时,凝固区宽度取决于铸件内外层的温度梯度.温度梯度愈小,凝固区愈宽.(内外温差大,冷却快,凝固区窄)二合金的收缩液态合金从浇注温度至凝固冷却到室温的过程中,体积和尺寸减少的现象---.是铸件许多缺陷(缩孔,缩松,裂纹,变形,残余应力)产生的基本原因.1 收缩的几个阶段1) 液态收缩: 从金属液浇入铸型到开始凝固之前. 液态收缩减少的体积与浇注温度质开始凝固的温度的温差成正比.2) 凝固收缩: 从凝固开始到凝固完毕. 同一类合金,凝固温度范围大者,凝固体积收缩率大.如: 35钢,体积收缩率3.0%, 45钢 4.3%3) 固态收缩: 凝固以后到常温. 固态收缩影响铸件尺寸,故用线收缩表示.2 影响收缩的因素1) 化学成分: 铸铁中促进石墨形成的元素增加,收缩减少. 如: 灰口铁C, Si↑,收↓,S↑收↑.因石墨比容大,体积膨胀,抵销部分凝固收缩.2) 浇注温度: 温度↑液态收缩↑3) 铸件结构与铸型条件铸件在铸型中收缩会受铸型和型芯的阻碍.实际收缩小于自由收缩.∴铸型要有好的退让性.3 缩孔形成在铸件最后凝固的地方出现一些空洞,集中—缩孔. 纯金属,共晶成分易产生缩孔*产生缩孔的基本原因: 铸件在凝固冷却期间,金属的液态及凝固受缩之和远远大于固态收缩.4 影响缩孔容积的因素(补充)1) 液态收缩,凝固收缩↑缩孔容积↑2) 凝固期间,固态收缩↑,缩孔容积↓3) 浇注速度↓缩孔容积↓4) 浇注速度↑液态收缩↑易产生缩孔5 缩松的形成由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足,或者,因合金呈糊状凝固,被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补缩所至.1) 宏观缩松肉眼可见,往往出现在缩孔附近,或铸件截面的中心.非共晶成分,结晶范围愈宽,愈易形成缩松.2) 微观缩松凝固过程中,晶粒之间形成微小孔洞---凝固区,先形成的枝晶把金属液分割成许多微小孤立部分,冷凝时收缩,形成晶间微小孔洞. 凝固区愈宽,愈易形成微观缩松,对铸件危害不大,故不列为缺陷,但对气密性,机械性能等要求较高的铸件,则必须设法减少.(先凝固的收缩比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三个收缩,先凝固的有凝,固二个收缩区----这也是形成微观缩松的基本原因.与缩孔形成基本原因类似)6 缩孔,缩松的防止办法基本原则: 制定合理工艺—补缩, 缩松转化成缩孔.顺序凝固: 冒口—补缩同时凝固: 冷铁—厚处. 减小热应力,但心部缩松,故用于收缩小的合金.l 安置冒口,实行顺序凝固,可有效的防止缩孔,但冒口浪费金属,浪费工时,是铸件成本增加.而且,铸件内应力加大,易于产生变形和裂纹.∴主要用于凝固收缩大,结晶间隔小的合金.l 非共晶成分合金,先结晶树枝晶,阻碍金属流动,冒口作用甚小.l 对于结晶温度范围甚宽的合金,由于倾向于糊状凝固,结晶开始之后,发达的树枝状骨状布满整个截面,使冒口补缩道路受阻,因而难避免显微缩松的产生.显然,选用近共晶成分和结晶范围较窄的合金生产铸件是适宜的.§3 铸造内应力,变形和裂纹凝固之后的继续冷却过程中,其固态收缩若受到阻碍,铸件内部就发生内应力,内应力是铸件产生变形和裂纹的基本原因.(有时相变膨胀受阻,负收缩)一内应力形成1 热应力: 铸件厚度不均,冷速不同,收缩不一致产生.塑性状态: 金属在高于再结晶温度以上的固态冷却阶段,受力变形,产生加工硬化,同时发生的再结晶降硬化抵消,内应力自行消失.(简单说,处于屈服状态,受力—变形无应力)弹性状态: 低于再结晶温度,外力作用下,金属发生弹性变形,变形后应力继续存在.举例: a) 凝固开始,粗细处都为塑性状态,无内应力∵两杆冷速不同,细杆快,收缩大,∵受粗杆限制,不能自由收缩,相对被拉长,粗杆相对被压缩,结果两杆等量收缩.b) 细杆冷速大,先进如弹性阶段,而粗杆仍为塑性阶段,随细杆收缩发生塑性收缩,无应力.c) 细杆收缩先停止,粗杆继续收缩,压迫细杆,而细杆又阻止粗杆的收缩,至室温, 粗杆受拉应力(+),(-) 由此可见,各部分的温差越大,热应力也越大,冷却较慢的部分形成拉应力,冷却较快的部分形成压应力.预防方法: 1 壁厚均匀2 同时凝固—薄处设浇口,厚处放冷铁优点: 省冒口,省工,省料缺点: 心部易出现缩孔或缩松,应用于灰铁锡青铜,因灰铁缩孔、缩松倾向小,锡青铜糊状凝固,用顺序凝固也难以有效地消除其显微缩松。
(工艺技术)热加工工艺基础铸造
热加工工艺基础第一章铸造工艺基础1.名词解释充型能力:液态金属充满铸型型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。
缩孔:在铸件上部或最后凝固部位出现的容积较大的孔洞。
缩松:铸件断面上出现的分散、细小的孔洞。
逐层凝固:纯金属或共晶成分合金在凝固过程中不存在固、液相并存的凝固区,故断面上外层的固体和内层的液体由一条界限清楚地分开,随着温度的下降,固体层不断加厚,液体层不断减少直到中心层全部凝固。
糊状凝固:合金的凝固温度范围很宽或铸件断面温度分布曲线较为平坦,其凝固区在某段时间内,液固并存的凝固区贯穿整个铸件断面。
中间凝固:介于逐层凝固和糊状凝固之间的凝固方式。
定向凝固:使铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程。
同时凝固:尽量减少铸件各部位间的温度差使铸件各部位同时冷却凝固。
热裂:凝固后期合金收缩且受到铸型等阻碍产生应力,当应力超过某一温度下合金的强度所产生的裂纹。
冷裂:铸件固态下产生的裂纹。
热应力:由于铸件壁厚不均匀,各部分冷却速度不同,以致在同一时期铸件各部分收缩不一致而产生的应力。
侵入气孔:砂型或砂芯受热产生气体侵入金属液内部在凝固前未析出而产生的气孔反应气孔:合金液与型砂中的水分、冷铁、芯撑之间或合金内部某些元素、化合物之间发生化学反应产生气体而形成的气孔。
·析出气孔:合金在熔炼和浇注过程中接触气体使气体溶解其中,当合金液冷却凝固时,气体来不及析出而形成的气孔。
2.合金的流动性不足易产生哪些缺陷?浇不足,冷隔,气孔,夹渣,缩孔,缩松。
影响合金流动性的主要因素有哪几个方面?合金的种类,合金的成分,温度。
在实际生产中常用什么措施防止浇不足和冷隔缺陷?a.选用黏度小,比热容大,密度大,导热系数小的合金,使合金较长时间保持液态。
b.选用共晶成分或结晶温度范围窄的合金作为铸造合金。
c.选择合理的浇注温度。
3.充型能力与合金的流动性有什么关系?合金的流动性越好,则其充型能力越好。
不同化学成分的合金为何流动性不同?合金的化学成分不同,它们的熔点及结晶温度范围不同,其流动性不同。
电子课件——机械制造工艺基础(第七版) 1第一章 铸造
1 §1—1 概述 2 §1—2 砂型铸造 3 §1—3 特种铸造及铸造新技术
第一章 铸造
§1—1 铸造基础
一、 铸造及其分类
将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型 腔中,凝固后获得具有一定形状、尺寸 和性能的毛坯或零件
砂型铸造
铸 造
特种铸造
熔模铸造 金属型铸造 压力铸造 离心铸造
§第1一—章1 铸铸造造基础
整模两箱造型
§第1—一2章 砂型铸铸造造
模样分成两 部分,分别 制造上型和 下型,型腔 则位于上型 和下型之间
分模两箱造型
§第1—一2章 砂型铸铸造造
2)脱箱造型 在可脱砂箱内造型,合型后浇注前脱去砂箱
§第1—一2章 砂型铸铸造造
3)挖沙造型 下型分型面挖成不平分型面(曲面、非平面)
§第1—一2章 砂型铸铸造造
气动微振压实造型机紧砂
§第1—一2章 砂型铸铸造造
3.造芯
制造型芯的过程称为造芯
手工造芯 机器造芯
芯盒造芯
§第1—一2章 砂型铸铸造造
4.合型
又称合箱,是将铸型的各个组元 组合成一个完整铸型的操作过程
5.熔炼
熔炼是使金属由固态转变为熔融状态的过程
§第1—一2章 砂型铸铸造造
6.浇注
(1)浇注工具
4.铸造圆角
相邻两表面的过渡圆角
§第1—一2章 砂型铸铸造造
5.芯头
在模样上:芯头是模样的凸出部分 在型芯上:芯头是型芯的外伸部分
§第1—一2章 砂型铸铸造造
6.浇注系统
(1)外浇口 (2)直浇道 (3)横浇道 (4)内浇道
7.冒口
§第1—一2章 砂型铸铸造造
三、砂型铸造的工艺过程
1.混砂
(完整word版)铸造工艺课程设计说明书
铸造工艺课程设计说明书目录1 前言 (4)1。
1本设计的意义 (4)1.1.1 本设计的目的 (4)1.1。
2 本设计的意义 (5)1.2本设计的技术要求 (5)1。
3本课题的发展现状 (5)1.4本领域存在的问题 (6)1.5本设计的指导思想 (6)1。
6本设计拟解决的关键问题 (7)2 设计方案 (7)2。
1零件的材质分析 (8)2.2支座工艺设计的内容和要求 (9)2.3造型造芯方法的选择 (11)2。
4浇注位置的选择与分型面的选择 (12)2。
4.1 浇注位置的选择 (12)2.4.2 分型面的确定 (14)2.4.3 砂箱中铸件数目的确定 (15)3 设计说明 (17)3。
1工艺设计参数确定 (17)3。
1.1 最小铸出的孔和槽 (17)3.1.2 铸件的尺寸公差 (18)3。
1.3 机械加工余量 (19)3。
2铸造收缩率 (19)3。
2。
1 起模斜度 (20)3.2。
2 浇注温度和冷却时间 (21)3。
3砂芯设计 (22)3.3。
1 芯头的设计 (22)3。
3。
2 砂芯的定位结构 (23)3。
3.3 芯骨设计 (23)3.3.4 砂芯的排气 (23)3。
4浇注系统及冒口,冷铁,出气孔的设计 (24)3。
4.1 浇注系统的类型和应用范围 (24)3。
4。
2 确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向 (24)3.5决定直浇道的位置和高度 (25)3.5.1 计算内浇道截面积 (25)3.5.2 计算横浇道截面积 (26)3。
5。
3 计算直浇道截面积 (27)3。
5.4 冒口的设计 (27)4 铸造工艺装备设计 (28)4。
1模样的设计 (28)4。
1.1 模样材料的选用 (28)4.1。
2 金属模样尺寸的确定 (29)4。
1。
3 壁厚与加强筋的设计 (29)4。
1。
4 金属模样的技术要求 (29)4.1。
5 金属模样的生产方法 (29)4.2模板的设计 (30)4。
2。
1 模底板材料的选用 (30)4.2。
机械制造基础(金属工艺学) 第二章 铸造
第2章 铸造
01 铸造工艺基础 02 合金铸件的生产工艺 03 砂型铸造 04 特种铸造 05 铸件结构设计
第2章 铸造
铸造工艺特点 1)适合制造形状复杂的毛坯
第2章 铸造
铸造工艺特点 2)毛坯大小不受限制
第2章 铸造
铸造工艺特点 3)材料不受限制(能熔化的金属) 4)生产成本低(原材料来源广泛) 5)应用广泛(历史最久的金属成型方法,40%~80%)
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 1)铸件的重要加工面应朝下或位于侧面
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 2)铸件宽大平面应朝下
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 3)面积较大的薄壁部分应置于铸型下部
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—分型面 分型面:铸型组元之间的结合面或分界面。 分型面影响: 1)铸件质量; 2)生产工序的难易; 3)切削加工的工作量。
2.2.1 铸铁件生产 2)球墨铸铁 由于石墨成球状,它对基体的缩减和割裂作用减至最低限度,球墨
铸铁具有比灰铸铁高的多的力学性能,塑韧性大大提高。
2.2 合金铸件的生产工艺
2.2.1 铸铁件生产 2)球墨铸铁
球墨铸铁的牌号、 性能及用途 QTXXX-X
2.2 合金铸件的生产工艺
2.2.1 铸铁件生产 3)可锻铸铁 将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火,使白口铸铁中的渗碳体
04 特种铸造 05 铸件结构设计
2.3 砂型铸造
铸造工艺
砂型铸造
特种铸造
手工造型 机器造型 金属型铸造 熔模铸造
压力铸造 低压铸造
陶瓷型铸造 离心铸造
2.3 砂型铸造
材料成形技术基础知识点总结
铸造:将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中,冷却后获得逐渐的工艺方法。
1、铸造的实质利用了液体的流动形成。
2、铸造的特点A 适应性大(铸件分量、合金种类、零件形状都不受限制);B 成本低C 工序多,质量不稳定,废品率高D 力学性能较同样材料的锻件差。
力学性能差的原因是:铸造毛胚的晶粒粗大,组织疏松, 成份不均匀3、铸造的应用铸造毛胚主要用于受力较小,形状复杂(特别是腔内复杂)或者简单、分量较大的零件毛胚。
1、铸件的凝固(1)铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程.它由晶核的形成和长大两部份组成。
通常情况下,铸件的结晶有如下特点:A 以非均质形核为主B 以枝状晶方式生长为主.结晶过程中,晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素,因此可通过增加晶核数目来细化晶粒. 晶体生长方式决定了最终的晶体形貌,不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或者混合组织等.(2)铸件的凝固方式逐渐的凝固方式有三种类型:A 逐层凝固B 糊状凝固C 中间凝固2、合金的铸造性能(1)流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力,是合金本身的性能。
它反映了液态金属的充型能力,但液态金属的充型能力除与流动性有关,还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关,是各种因素的综合反映。
生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手:A 选择挨近共晶成份的趋于逐层凝固的合金,它们的流动性好;B 提高浇注温度,延长金属流动时间;C 提高充填能力D 设置出气冒口,减少型内气体,降低金属液流动时阻力。
(2)收缩性A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中.对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有,液固界面泾渭分明,已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充,如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充,就会在该处形成一个集中的缩孔。
适当控制凝固顺序,让铸件按远离冒口部份最先凝固,然后朝冒口方向凝固, 最后才是冒口本身的凝固(即顺序凝固方式) ,就把缩孔转移到最后凝固的部位—- 冒口中去,而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。
材料成形技术1-1.铸造工艺基础
同时凝固
2020/12/10
3、铸件的变形与裂纹
铸造应力大于屈服强度 铸造应力大于抗拉强度
变形 裂纹
2020/12/10
(1)铸件的变形
2020/12/10
防止变形方法
• 设计铸件时壁厚均匀,形状对称。 • 工艺上采取同时凝固。 • 模型制成与铸件变形相反的形状,抵消
铸件变形。 • 时效。
(1)(2)体收缩:从液态到常温体积改 变量。 (3)线收缩:固态合金由高温到常温的 尺寸改变量。 各种合金收缩率及其计算见5、6页。
影响收缩的因素
1)化学成分 碳钢:含碳量增加,凝固收缩增加,固态收
缩略减; 灰铸铁:碳、硅增加,收缩率减小;
硫阻碍石墨化,增加收缩率。 2)浇注温度 3)铸件结构和铸型条件
(1)合金的流动性 ——液态合金的流动能力。
2020/12/10
2020/12/10
决定合金流动性的因素
1)合金的种类 熔点:高熔点合金凝固快,流动性差。 导热率 液体粘度
2020/12/10
2)合金的成分
2020/12/10
3)杂质与含气量
2020/12/10
(2)浇注条件
• 浇注温度 灰铸铁:1200℃~1380℃ 铸钢:1520℃~1620℃ 铝合金:680℃~780℃
合金的液态收缩和凝固收缩越大(铸钢 、白口铁、铝青铜),越容易形成缩孔 。
浇注温度高,液态收缩大,容易形成缩 孔。
结晶温度范围宽的合金,倾向于糊状凝 固,易形成缩松。纯金属和共晶合金倾 向于逐层凝固,易形成集中缩孔。
2020/12/10
(2)缩孔和缩松的防止
2020/12/10
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铸造工艺说明书
箱体的铸造工艺设计摘要随着社会的发展,机动车辆在生产和生活中的越来越广泛。
减速器是机动车辆中的重要部件,其箱体的结构及加工精度直接影响轮毂的正常工作,因此研究箱体的加工方法和工艺的编制是十分必要和有意义的。
本设计是对蜗轮蜗杆减速器箱体进行铸造毛坯工艺设计。
根据零件的使用条件、结构特点、生产批量,结合工厂现有设备等进行铸造工艺分析,确定了铸造方法、造型及造芯方法、凝固原则及浇注位置、分型面、砂箱中铸件数量、砂型数量等,完成了砂芯、浇注系统、冒口及冷铁、相关工装设备等设计。
关键字:砂型铸造,工艺分析,工艺设计,箱体目录前言................................................................. 错误!未定义书签。
第一章铸造工艺设计.. (4)§1.1 零件概述 (4)§1.1.1 零件信息 (4)§1.1.2 技术要求 (4)§1.2 铸造工艺方案的确定 (5)§1.2.1 造型、造芯方法及铸型种类的确定 (5)§1.2.2 浇注位置和分型面的确定 (5)§1.2.3 砂箱中铸件数目的确定......... 错误!未定义书签。
§1.3工艺参数的选择 (7)§1.3.1 铸造收缩率 (8)§1.3.2 机械加工余量 (8)§1.3.3 拔模斜度的确定 (8)§1.3.4 铸造圆角的确定 (8)§1.3.5 最小铸出口 (8)§1.4 浇注系统的设计 (8)§1.4.1 浇注系统的概述 (8)§1.4.2 浇注系统类型的选择 (9)§1.4.3 浇注系统的设计与计算 (10)§1.4.4 出气孔的设计 (10)§1.5 砂芯的设计 (11)§1.5.1 砂芯的概述 (11)§1.5.2 砂芯数量的确定 (11)§1.5.3 芯头的设计 (11)§1.5.4 壳芯的制备 ............................ 错误!未定义书签。
金属工艺学习题答案
第二篇 铸 造
第一章 铸造工艺基础
第二篇 铸 造
第一章 铸造工艺基础
见教材 P48
(5)缩孔和缩松有何不同?为何缩孔比缩松较容易防止?
答:缩孔:呈倒圆锥形,内腔粗糙,是集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的 孔洞。 缩松:呈小圆柱形,内腔光滑,分散在铸件某区域的细小缩孔。
邓文英等 金属工艺学
目 录
第 一 篇 金属材料的基本知识 ......................................................................................... 2
第一章 金属材料的主要性能 ................................................................................... 2
第 2 页 共 30 页
邓文英等 金属工艺学
(3)对于具有力学性能要求的零件,为什么在零件图上通常仅标注其硬度要求,而 极少标注其他力学性能要求?
答:①在零件图上,除了用视图表达出零件的结构形状和用尺寸标明零件的各组成 部分的大小及位置关系外,通常还标注有相关的技术要求。
②零件图上的技术要求一般有以下几个方面的内容:零件的极限与配合要求;零件 的几何公差;零件上各表面的粗糙度;对零件材料的要求和说明;零件的热处理、表面 处理和表面修饰的说明;零件的特殊加工、检查、试验及其它必要的说明;零件上某些 结构的统一要求,如圆角、倒角尺寸等。
第 1 页 共 30 页
第一篇 金属材料的基本知识
第一章 金属材料的主要性能
第 一 篇 金属材料的基本知识 第一章 金属材料的主要性能
《金属工艺学》工程材料及机械制造基础(铸造)
4) 铸件结构: 壁太薄、大水平面,流动困难
§2 铸件的凝固与收缩Freezing and Shrinkage
液态收缩和凝固收缩得不到补偿,将产生缩孔或缩松
1. 铸件的三种凝固方式 the wideness of paste zone
P36 图2-3 (a)逐层凝固 Freezing layer by layer (c)糊状凝固 Paste freezing (b)中间凝固 Middle freezing
2. 铸造合金的收缩 Shrinkage of the Casting Alloys
合金从浇注、凝固、直至冷却到室温,其体积和尺寸缩减 现象(p36)
液态收缩liquid Contraction 体收缩
凝固收缩freezing contraction 体收缩
固态收缩solid contraction 线收缩
Especially for the production of articles with
complicate shape and structure
铸
例如:机箱、阀体、汽缸等
造
各种材料
的
广泛
Suit for almost all kinds of alloy
特
wide-ranging 大小:g~t
白口铸铁→高温退火→石墨呈团絮状 成分:低碳、低硅;2.4~2.8%C,0.4~1.4%Si 适用范围:中压阀门
形状复杂的薄壁小件:大件容易产生麻口 受一定冲击的零件 大批量生产: 单件成本高 牌号KTH300-06
第二篇 铸造 Foundry
什么叫铸造 Casting? (p33) The production of shaped articles by pouring molten metal into the mould
铸造成形技术-铸造工艺设计
①[分型面应选择最大截面处]:
②[分型面的选择应尽量简化工序]:
[ 活块造型三维动画分析] [pro/E活块造型三维动画分析]
[砂芯代替活块三维动画分析] [pro/E砂芯代替活块三维动画分析]
③[分型面应尽量平直]:
右图为采用平直 分型面的造型图
④[基准面放在同一个砂箱中]:
加工基准面放在同一个砂箱中,以避免产生错箱披缝 和毛剌,降低铸件精度和增加清理工作量。
⑤[尽量减少分型面]:
二箱造型动画的动图演示: 观看影像 三箱造型动画的动图演示: 观看影像
材料成型技术基础
铸造成形技术(三)
童幸生 2004年8月
铸造工艺设计
浇注位置的选择原则 分型面的选择原则 铸造工艺参数的确定 铸件三维造型工艺分析
浇注位置的选择原则
铸造工艺设计是根据铸件结构特点、 技术要求、生产批量、生产条件等,确 定铸造方案和工艺参数,绘制图样和标 注符号,编制工艺卡和工艺规范等。其 主要内容包括制订铸件的浇注位置、分 型面、浇注系统,确定加工余量、收缩 率和起模斜度,设计砂芯等。
② [铸件宽大平面应朝下]:
大平面铸件应朝下:这是因为在浇注过程中,熔融金属对型腔上表面的 强烈辐射,容易使上表面型砂急剧地膨胀而拱起或开裂,在铸件表面造成 夹砂结疤缺陷
③ [面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直]:
面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜位置: 如箱盖铸件, 将薄壁部分置于铸型上部,易产生浇不足、冷隔等缺陷。改置于铸型于下 部后,可避免出现缺陷。
泵体铸造工艺课程设计
泵体铸造工艺课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握泵体铸造工艺的基本知识,理解铸造过程中金属流动、冷却凝固等物理现象。
2. 使学生了解泵体铸造中常用的铸造材料、铸造方法及各自的特点和应用范围。
3. 引导学生掌握泵体铸造缺陷的类型、成因及预防措施。
技能目标:1. 培养学生运用CAD软件进行泵体铸造工艺设计的能力。
2. 培养学生根据泵体铸造工艺要求,选择合适的铸造方法和材料的能力。
3. 提高学生分析泵体铸造缺陷,提出改进措施的实际操作能力。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对铸造工艺的兴趣,培养其热爱专业、勇于探索的精神。
2. 培养学生严谨、细致、负责的工作态度,增强团队协作意识。
3. 引导学生关注泵体铸造工艺在国民经济发展中的应用,提高其社会责任感。
课程性质:本课程为专业技术实践课程,注重理论与实践相结合,以培养学生的实际操作能力为主。
学生特点:学生具备一定的机械基础知识,对铸造工艺有一定了解,但实践经验不足。
教学要求:结合学生特点,采用任务驱动、案例教学等方法,注重实践操作,提高学生的专业技能。
同时,关注学生的情感态度价值观培养,使学生在掌握知识技能的同时,形成良好的职业素养。
通过分解课程目标,为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 泵体铸造工艺基本原理:讲解铸造过程中金属流动、冷却凝固等物理现象,使学生理解泵体铸造的基本原理。
教学内容关联教材章节:第1章 铸造工艺基础2. 铸造材料与铸造方法:介绍泵体铸造中常用的铸造材料(如铸铁、铸钢等)及各种铸造方法(如砂型铸造、金属型铸造等),分析各自特点和应用范围。
教学内容关联教材章节:第2章 铸造材料与铸造方法3. 泵体铸造工艺设计:教授学生如何运用CAD软件进行泵体铸造工艺设计,包括铸造工艺参数的选取、铸造工艺图的绘制等。
教学内容关联教材章节:第3章 铸造工艺设计4. 泵体铸造缺陷及其控制:分析泵体铸造过程中常见的缺陷类型、成因及预防措施,提高学生分析和解决问题的能力。
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第1章铸造工艺设计基础§ 1-1零件结构的铸造工艺性分析§ 1-2铸造工艺方案的确定§ 1-3铸造工艺参数的确定§ 1-4砂芯设计铸造生产周期较长,工艺复杂繁多。
为了保证铸件质量,铸造工作者应根据铸件特点,技术条件和生产批量等制订正确的工艺方案,编制合理的铸造工艺流程,在确保铸件质量的前提下,尽可能地降低生产成本和改善生产劳动条件。
本章主要介绍铸造工艺设计的基础知识,使学生掌握设计方法,学会查阅资料,培养分析问题和解决问题的能力。
§ 1-1零件结构的铸造工艺性分析铸造工艺性,是指零件结构既有利于铸造工艺过程的顺利进行,又有利于保证铸件质量。
还可定义为:铸造零件的结构除了应符合机器设备本身的使用性能和机械加工的要求外,还应符合铸造工艺的要求。
这种对铸造工艺过程来说的铸件结构的合理性称为铸件的铸造工艺性。
另定义:铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求,易于保证铸件品质,简化铸造工艺过程和降低成本。
铸造工艺性不好,不仅给铸造生产带来麻烦,不便于操作,还会造成铸件缺陷。
因此,为了简化铸造工艺,确保铸件质量,要求铸件必须具有合理的结构。
一、铸件质量对铸件结构的要求1 .铸件应有合理的壁厚某些铸件缺陷的产生,往往是由于铸件结构设计不合理而造成的。
采用合理的铸件结构,可防止许多缺陷。
每一种铸造合金,都有一个合适的壁厚范围,选择得当,既可保证铸件性能(机械性能)要求,又便于铸造生产。
在确定铸件壁厚时一般应综合考虑以下三个方面:保证铸件达到所需要的强度和刚度;尽可能节约金属;铸造时没有多大困难。
(1 )壁厚应不小于最小壁厚在一定的铸造条件下,铸造合金能充满铸型的最小壁厚称为该铸造合金的最小壁厚。
为了避免铸件的浇不足和冷隔等缺陷,应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。
各种铸造工艺条件下,铸件最小允许壁厚见表7-1〜表7-5表1-1砂型铸造时铸件最小允许壁厚(单位:mm)合金种类铸件最大轮廓尺寸为下列值时/ mm表1-4(2)铸件的临界壁厚在铸件结构设计时,为了充分发挥金属的潜力,节约金属,必须考虑铸造合金的力学性能对铸件壁厚的敏感性。
厚壁铸件容易产生缩孔、缩松、晶粒粗大、偏析和松软等缺陷,从而使铸件的力学性能下降。
从这个方面考虑,各种铸造合金都存在一个临界壁厚。
铸件的壁厚超过临界壁厚后,铸件的力学性能并不按比例地随着铸件壁厚的增加而增加,而是显著下降。
因此,铸件的结构设计应科学地选择壁厚,以节约金属和减轻铸件重量。
在砂型铸造工艺条件下,各种合金铸件的临界壁厚可按最小壁厚的3倍来考虑。
铸件壁厚应随铸件尺寸增大而相应增大,在适宜壁厚的条件下,既方便铸造又能充分发挥材料的力学性能。
表7-5,表7-6给出砂型铸造各种铸造合金的临界壁厚。
(3)铸件的内壁厚度砂型铸造时,铸件内壁散热条件差,即使内壁厚度与外壁厚度相等,但由于它比外壁的凝固速度慢力学性能往往要比外壁低,同时在铸造过程中易在内、外壁交接处产生热应力致使铸件产生裂纹。
对于凝固收缩大的铸造合金还易产生缩孔和缩松,因此铸件的内壁厚度应比外壁厚度薄一些合金类别铸铁铸钢铸铝铸铜铸件内壁比外壁厚度应减少的相对值%10〜2020~3010~2015~20注:铸件内腔尺寸大的取下限对于锻钢制造的轴类零件来说,增大直径便可提高承载能力。
但对铸件来说,随着壁厚的增加,中心部分晶粒粗大,承载能力并不随壁厚增加而成比例地增加。
因此,在设计较厚铸件时,不能把增加壁厚当作提高承载能力的唯一办法。
为了节约金属,减轻铸件重量,可以选择合理的截面形状,如承受弯曲载荷的铸件,可选用“ T型或“工”型截面。
采用加强筋也可减小铸件壁厚。
一般筋厚<内壁厚<外壁厚。
2.铸件壁应合理连接铸件壁厚不均,厚薄相差悬殊,会造成热量集中,冷却不均,不仅易产生缩孔、缩松,而且易产生应力、变形和裂纹。
所以要求铸件壁厚尽量均匀,如图1-2 (a)所示结构中壁厚不均,在厚的部分易形成缩孔,在厚薄连接处易形成裂纹。
改为1-2 ( b)结构后,由于壁厚均匀,即可防止上述缺陷产生。
也可用薄壁加加强筋结构。
加强筋的布置应尽量避免或减少交叉,防止习惯年成热节。
例如钳工划线平台,其筋条布置如图1-3所示。
铸件各部分壁厚不均现象有时不可避免,此时应采用逐渐过渡的方式,避免截面突然变化。
接头断面的类型大致可分为L、V、K、T和十字型五种。
在接头处,凝固速度慢容易产生应力集中、裂纹、变形、缩孔、缩松等缺陷。
在接头形式的选用中,应优选L型接头,以减小与分散热节点及避免交叉连接。
逐渐过渡的形式与尺寸如表7-8所示。
由表可知,壁厚差别不很大时,采用圆弧过渡();壁厚差别很大时,采用L型过渡,在同等情况下,铸钢件的过渡尺寸比铸铁件要大。
两壁相交,其相交和拐弯处要作成圆角。
图1-1铸件内壁的合理结构a, b)不合理c)合理a>图1-2 均匀壁厚避免形成热节举例3 •结构斜度进行铸件设计时,凡顺着拔模方向的不加工表面尽可能带有一定斜度以便于起模,简化工艺。
铸件垂直度越小,斜度越大。
便于操作,图3-1-JD不必要的圆角给铸造带来困准O ,c)不合理b) 4〉合理I-披缝不在转金处2—转金处可能有薄的拽缝虻设计用财舲的力矗进行沧更图31-39砂芯的捣砂面和烘干支承面s直)於芯并为酒決 巧 整馆秒芯。
)甲面拱于廳d )成渺拱干鞍 町砂齡文承衆于J 一铸件 】一弭亍扳9-戒形躬干祥 』一砂聆h>m____區4—3各种不向壁疗的过垃联错•综合以上所述,为了保证铸件质量,铸件的合理结构为:1) 壁厚力求均匀,减小厚大断面,防止形成热节。
办法是将厚大部位挖去一部分;图 7-52) 内壁厚度应小于外壁。
因为内壁冷却慢,适当减薄(图 7-6 )。
A- ac )j^l 冬耗堂町三射冷Y 玄心a —L Q 】a t ?a<A i &+eCAU ifl+u =虫.松 ^4C4*)拄同面上的吐b )直斤禰交的诜吐3)应有利于补缩和实现顺序凝固。
有些铸件铸锭厚度较大或厚度不均。
如果该件所用合金的体积收缩较大,则很容易形成缩孔、缩松。
此时应仔细审查零件结构,尽可能采取顺序凝固方式,让薄壁处先凝,厚壁处后凝,使在厚壁处易于安放冒口补缩,以防止缩孔、缩松。
图7-74)注意防止发生翘曲变形。
细长杆状铸件,大平板铸件,增加加强筋及改变截面形状床身一类的铸件,其截面形状不允许变化,为防止其变形可采用反挠度,即在模样上采取反变形量。
如果既不能设加强筋,又不能该变截面形状,只好采用人工失效方法消除应力减少变形。
5)应避免水平方向出现较大平面。
大平面铸件的上部型砂时间受金属液体烘烤,容易造成夹砂。
解决的办法是倾斜浇注或设计成倾斜壁。
应避免铸件收缩时受到阻碍,否则会造成裂纹,对于收缩大的合金铸件尤其要注意这一点。
(1)设计铸件壁厚时应考虑到合金的流动性;流动性越好的合金,充型能力越强,铸造时就不容易产生浇不足、冷隔等缺陷,因此,能铸出的铸件最小壁厚尺寸也就越小。
(2)铸型型腔的形状与尺寸大小是根据铸件的形状与尺寸决定的。
不同的型腔形状和尺寸对液态金属的流动的阻力,散热情况是不同的,从而会导致液态金属在型腔内的流动与填充情况不同。
因此,铸件结构上应尽量避免突变性的转变、壁厚急剧的变化、细长结构、大的水平面、高度较大的凸台等。
(3 )一个铸件在生产过程中是否出现缩孔、缩松、变形、热裂、冷裂等收缩类铸造缺陷,出现在哪个部位、严重程度如何,都与铸件结构密切相关。
由此可以得出指导铸件结构设计的原则:1)对凝固收缩大,容易产生集中缩孔的合金,如铸钢、球墨铸铁、可锻铸铁、黄铜、无锡青铜、铝硅共晶合金等,倾向于采用顺序凝固方式铸造。
这时在进行铸件结构设计时,应使铸件结构形式有利于顺序凝固。
2)对溶液产生缩松的合金,如锡青铜、磷青铜等采用冒口补缩效果不大,常采用同时凝固方式来使缩松更分散些;对收缩较小的合金,如铸铁更倾向于采用同时凝固方式铸造。
这时铸件的结构应是壁厚均匀,尽量减少金属的聚集与消除热节。
对于一些结构形状复杂的大铸件,也可将其各部分按顺序或同时凝固方式设计。
3)尽量使铸件结构有利于自由收缩,如尽量减少铸件的轮廓尺寸,减少突出部分,必要时可将一个铸件分成几个小铸件,然后用焊接或螺栓连接起来。
4)尽量避免产生应力集中的形状,如不应有尖角、不同壁厚之间的连接要平缓。
5)应考虑到各种铸造方法的工艺过程、凝固特点、铸型和型芯的特点。
尤其市使用金属铸型和型芯的铸造方法。
如金属型铸造、压力铸造,应便于铸件的抽芯和出芯。
二、从生产工艺考虑一简化工艺便于操作一角度对铸件结构提出的要求铸件结构不仅应有利于保证铸件质量,防止和减少铸造缺陷,而且应保证造型、制芯、清理等操作的方便,以利于提高生产率和降低成本。
因此要求铸件要:1 便于起模。
改进妨碍起模的凸台、凸缘,筋板和外表面侧凹。
2减少和简化分型面减少分型面的数目,既可减少砂箱数目,又能提高铸件尺寸精度。
曲面分型,工艺复杂,操作不便(制造模样和造型不方便),应尽量做成平直分型面。
3改进铸件内腔结构,尽量减少砂芯数量4简化清理操作5增加结构斜度铸件最好有结构斜度。
这样不仅起模方便,也提高铸件尺寸精度,甚至减少砂芯数量。
对那些不允许有结构斜度的铸件,在制造模样时,应做出角度很小的拔模斜度。
三、组合铸件有些大而复杂的铸件,受工厂条件限制,无法生产或虽能生产但质量难以保证,可用“一分为二”或“化整为零”。
即分成两个或两个以上的简单铸件,使复杂铸件分成简单件,大件变成小件,铸造完后再用螺栓或焊接方法连接起来。
这样做,不仅简化铸造过程,加工和运输也方便,并使原来无法生产的铸件得以生产。
§ 1-2铸造工艺方案的确定铸造工艺方案包括造型、制芯、铸型种类、浇注位置和分型面等内容。
铸造工艺方案是否先进合理,对获得优质铸件、简化工艺过程、提高生产率、降低成本和改善劳动条件等起着决定作用。
一、造型方法的选择12按砂型紧实方式造型方法分:1)手工造型:砂箱造型,脱箱造型,刮板造型,组芯地坑造型2)机器造型:震击,震压,射压,抛砂,气流紧实等3按模样材料分:金属模造型,塑料模造型,木模造型一般中小型铸件应尽可能选用湿型,不用干型(大批量、机械化);大中型结构复杂、质量要求高的铸件用表面干型或干型;中大的铸型和砂芯可考虑用自硬性铸型,特别是对于大件铸型和砂芯更为合适。
二、浇注位置的确定1 •浇注位置:浇注位置指浇注时铸件在铸型内所处的位置。
分型面:指两半个铸型互相接触的表面。
一般先从保证铸件的质量出发来确定浇注位置,然后从工艺操作出发确定分型面。
2 •选择浇注位置的主要原则浇注位置的选择,决定于合金的种类、铸件结构及轮廓尺寸、铸件表面质量要求以及现有的生产条件。