第二章 金属型铸造
金属型铸造方法

金属型铸造方法介绍金属型铸造是一种通过将熔融金属注入到预先制造的模具中,然后在冷却后将固态金属铸造件取出的制造方法。
金属型铸造是一个古老而广泛应用的金属加工方法。
本文将详细探讨金属型铸造的方法和过程。
传统金属型铸造方法传统金属型铸造方法是一种常见且经济高效的方法,适用于大批量生产。
下面是其中几种常用的传统金属型铸造方法:1. 砂型铸造砂型铸造是最常见的金属型铸造方法之一。
该方法使用特制的砂模作为模具,通过在模具中注入熔融金属来制造铸件。
砂型铸造相对简单、经济,并且适用于各种金属。
它可以用于制造大型和小型铸件。
砂型铸造的步骤:1.制造模板:首先,根据设计要求制造一个模板,通常使用木材、泡沫等可加工的材料来制作模板。
2.制造砂型:根据模板制造一个砂型。
砂型是由特制砂料混合剂制成的,该混合剂具有一定的黏合性和可塑性,可以复制模板的形状。
3.铸造过程:将熔融金属倒入砂型中,待冷却固化。
4.分离铸件:一旦金属冷却固化,砂型被分离,得到铸造件。
2. 涂层砂型铸造涂层砂型铸造是一种改良的砂型铸造方法,它在传统的砂型铸造基础上添加了一层涂层。
这一层涂层能够减少砂模与金属之间的热冲击,提高铸件的表面质量。
涂层砂型铸造的步骤:1.制造模板:与传统砂型铸造相同。
2.涂层制备:在砂型表面涂覆一层特殊涂层材料,通常是陶瓷材料。
3.涂层烘干:等待涂层材料干燥。
4.砂型制备:与传统砂型铸造相同。
5.铸造过程:与传统砂型铸造相同。
6.分离铸件:与传统砂型铸造相同。
3. 工艺砂型铸造工艺砂型铸造是一种特殊的砂型铸造方法,它使用特殊的砂料和工艺来制造砂型,以提高铸造件的表面质量和尺寸精度。
工艺砂型铸造的步骤:1.制造模板:与传统砂型铸造相同。
2.砂型制备:选择适合的工艺砂料,结合特殊的砂型制备工艺,制作出具有更高密实度和更平整表面的砂型。
3.铸造过程:与传统砂型铸造相同。
4.分离铸件:与传统砂型铸造相同。
其他金属型铸造方法除了传统的金属型铸造方法外,还存在一些其他的金属型铸造方法,这些方法通常用于特殊需求或小批量生产。
金属型铸造

金属型铸造将金属液浇注到金属铸型中,待其冷却后获得铸件的方法叫金属型铸造。
由于金属型能反复使用很多次,又叫永久型铸造。
一、金属型的结构一般的,金属型用铸铁和铸钢制成。
铸件的内腔既可用金属芯、也可用砂芯。
金属型的结构有多种,如水平分型、重直分型及复合分型。
如图2.2所示。
其中垂直分型便于开设内浇口和取出铸件;水平分型多用来生产薄壁轮状铸件;复合分型的上半型是由垂直分型的两半型采用铰链连结而成,下半型为固定不动的水平底板,主要应用于较复杂铸件的铸造。
二、金属型铸造型的工艺特点金属型的导热速度快和无退让性,使铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹及白口等缺陷。
此外,金属型反复经受灼热金属液的冲刷,会降低使用寿命,为此应采用以下辅助工艺措施。
1.预热金属型浇注前预热金属型,可减缓铸型的冷却能力,有利于金属液的充型及铸铁的石墨化过程。
生产铸铁件,金属型预热至250~350℃;生产有色金属件预热至100~250℃。
2.刷涂料为保护金属型和方便排气,通常在金属型表面喷刷耐火涂料层,以免金属型直接受金属液冲蚀和热作用。
因为调整涂料层厚度可以改变铸件各部分的冷却速度,并有利于金属型中的气体排出。
浇注不同的合金,应喷刷不同的涂料。
如铸造铝合金件,应喷刷由氧化锌粉、滑石粉和水玻璃制成的涂料;对灰铸铁件则应采用由石墨粉、滑石粉、耐火粘土粉及桃胶和水组成的涂料。
3.浇注金属型的导热性强,因此采用金属铸型时,合金的浇注温度应比采用砂型高出20~30℃。
一般的,铝合金为680℃~740℃;铸铁为1300℃~1370℃;锡青铜为1100~1150℃。
薄壁件取上限,厚壁件取下限。
铸铁件的壁厚不小于15mm,以防白口组织。
4.开型开型愈晚,铸件在金属型内收缩量愈大,取出采用困难,而且铸件易产生大的内应力和裂纹。
通常铸铁件的出型温度700~950℃,开型时间为浇注后10~60秒。
三、金属型铸造的特点和应用范围与砂型铸造相比,金属型铸造有如下优点:1、复用性好,可“一型多铸”,节省了造型材料和造型工时。
金属型铸造方法

(3)金属型工作温度:取决于浇注合金的种类和牌号、铸 件的结构形状、尺寸大小和壁厚,同时也和合金的浇注温 度有关。过高过低均会产生铸造缺陷。 (4)合金的浇注温度 :受铸件结构、铸型温度、浇注速度 、浇注系统形式和合金种类等因素的影响 。
金属型铸造优点(与砂型铸造比)
(1)由于不需造型,从而节省了型砂的制备和输送以及造型、落砂和 热处理等工序,同样也节省了这些工序所需要的工时及设备。因此, 显著地提高了生产率,改善了劳动条件,减轻了对环境的污染。
图 1一金属型
整体金属型 2一砂芯 8一转轴
图 水平分型金属型 B2。9冠直分型金属型 1一上半型2一砂芯 3—下半型 1一右半型2一左半型3一金属型芯
图 垂直分型金属型 1一右半型 2一左半型 3一金属型芯
金属型的破坏原因
一) 二) 三) 四) 五) 六) 热应力的叠如 热疲劳应力 铸铁生长 氯气侵蚀 金属液的冲剧 铸件的摩擦
二、金属型结构
金属型的结构形式可根据其分型面数、分型面方向和铸型 型体的运动方式等特征,将金属型进行分类。 金属型结构形式的确定取决于:铸件的形状、大小和浇注 位置;分型面的方向和数目;浇注系统和冒口的形式、型 芯的种类和数量;铸造合金种类;铸型中铸件的数量;生 产批量的大小和采用的机械化程度。
三、铸件常见缺陷及防止方法
金属型铸件的常见缺陷有气孔、缩孔及缩松、渣孔、针孔 、裂纹、冷隔等。产生这些缺陷的原因大体上包括金属型 预热温度太低、排气设计不良、涂料本身排气性不佳、金 属液处理不符合要求、金属型设计存在结构或工艺方面的 问题、开模时间或者浇注温度掌握不准确等。应根据出现 的铸件缺陷对症下药,有针对性地解决问题。
第2节 金属型铸造
一、观看金属型铸造机 二、金属型铸 1。金属型铸造原理、特点及热规范的确定 2。金属型结构 3。铸件常见缺陷及防止方法
机械制造基础铸造第二章

机械制造基础
第二章 铸造成型
§2-1.2
金属与合金的铸造性能
液态合金的充型能力
—— 液态 合金充满铸型型 腔,获得形状完 整、轮廓清晰铸 件的能力。 充型能力不足容易出现浇 不足、冷隔缺陷,尤其对 于薄壁铸件
机械制造基础
第二章 铸造成型
影响充型能力的因素:
1. 合金的流动性 ——液态合金本身的流动能力。
(1). 流动性的测试 螺旋形试样法
机械制造基础
第二章 铸造成型
(2). 影响流动性的因素:
合金的种类:
灰口铸铁、硅黄铜流动性最好, 铸钢的流动性最差。 灰口铸铁:l 1000 mm 硅黄铜: l 1000 mm 铸钢: l 200 mm
机械制造基础
第二章 铸造成型
(2)机器造型
指用机器完成全部或至少完成紧砂 操作的造型工序。 1)特点: ①提高了生产率,铸件尺寸精度较高; ②节约金属,降低成本; ③改善了劳动条件; ④设备投资较大。 2)应用:成批、大量生产各类铸件。
机械制造基础
第二章 铸造成型
3)机器造型方法 ①震压造型: 先震击紧实,再用较低的比压(0.15 -0.4MPa )压实。 紧实效果好,噪音大,生产率不够高。 ②微震压实造型: 对型砂压实的同时进行微震。 紧实度高、均匀,生产率高,噪音仍较大。
要预热后再浇注合金液。
(3). 铸型的排气能力,流动阻力,充型能 力,所以铸型要留出气口。
机械制造基础
第二章 铸造成型
2.1.2.2 铸件的收缩 ① 液态收缩阶段
② 凝固收缩阶段 ③ 固态收缩阶段
T ① ② ③
金属型铸造

方法一 喷刷涂料
衬料(耐火材料为主,厚度0.2~1.0mm) 涂 料 表面涂料(可燃物质) 金属型的型腔和金属型芯表面必须喷刷涂料
为了产生隔气膜,每浇注一次喷涂一次涂料
三、金属型应保持一定的工作温度 目的:减缓铸型对浇入金属的激冷作用,减少铸件缺陷,提 高铸型寿命
怎样避免灰铸铁产生 白口组织呢?
采用碳、硅含量高的碳铁液,涂料中应加入硅粉,对 已产生白口组织的铸件,要利用出型时铸件的自身预热即使 进行退火。
三、金属型铸造的特点和适用范围
金属型铸造的优点:可实现一型多铸,便于实现机械化和自 动化,其次铸件的表面精度和质量比砂型铸件要显著提高。 并且铸件因为结晶组织致密,铸件的力学性能得到显著提高。
金属型铸造的缺点:制造成本高、生产周期长,同时铸造 工艺要求严格,否则容易出现浇不到、冷隔、裂纹等缺陷, 而灰铸铁又难以避免白口缺陷,此外铸件的形状和尺寸受 一定限制。
金属型铸造主要用于铜、铝合金中小 铸件的大批生产。
金属型的排气:依靠出气口及分布在分型面上的许多 气槽 推杆机构:为了能在开型过程中将灼热的铸件从型腔中 推出,多数金属型设有推杆机构。
金属型的材料: 金属型一般用铸铁制成,也可采用铸钢 铸件内腔材料:非铁的金属芯或沙芯
由于铝活塞内腔存有销 销孔内凸台整体无法抽出所 以采用组合型属型芯。
二、金属型的铸造工艺
金属型铸造
金属型铸造是将液态金属浇入金属铸 型中,并在重力作用下凝固成形以获得铸 件的方法。由于金属铸型可以反复使用多 次,故有永久型铸型之称。状、尺寸,合金的种 类及生产批量。
整体式 按 分 型 面 分 垂直分式 其中垂直 分式应用 最广
水平分式
复合分式
金属型铸造

第三节 金属型的破坏原因
多次交变热应力→微小裂纹(大于疲劳强度极 限)→裂纹扩大→报废
措施:涂料;磨去微小裂纹。
3. 铸铁生长 原因:铸铁金属型时,浇注高温下,铸铁中珠光体
分解,使铸铁体积增大,称为铸铁生长。因为,生长 部位不均匀,则引起应力,加快热疲劳裂纹的扩展。
4. 氧气侵蚀 高温、热疲劳裂纹氧化,使裂纹进一步扩展。
其塑性变形值
1 1(Ts T1)
1 合金在T1与Ts之间的线收缩率。
当1大于铸件本身在温度T1时的塑性变形极限
时,
0
则会产生热裂。
② 冷裂(原因)
随铸件温度下降到再结晶温度以下的某一温度T2, 则合金处在弹性变形状态,金属型腔或型芯的阻碍收
缩可能在铸件中产生内应力,其值为:
9
第一节 金属型铸件的成形特点
16
第三节 金属型的破坏原因
5. 金属液的冲刷 过程:高温下,金属型强度降低,液体金属的侵蚀的表
面会与铸件粘在一起,取件时破坏金属型表面。压铸时更 明显。措施: 选用适当涂料,合理设计浇注系统。
6. 铸件的摩擦 过程:浇注系统、型芯等处,包紧力引起的摩擦力较大,
易磨损金属型。压铸时,这种破坏较突出。 措施:选择合适涂料,控制好铸型各处工作温度,及时
第三节 金属型的破坏原因
金属型的破坏原因▲
1. 应力的叠加 铸铁件中常有铸造应力,如采用铸铁作为制型材
料,则铸型应经消除应力的充分退火处理。否则铸造 内应力与热应力叠加,易使铸型破坏(出现裂纹)。
2. 热疲劳应力 原因:每浇注一个铸件,金属型型壁就会经受一次
加热和冷却过程,型壁内表面就经受一次交变应力的 作用(加热时为压应力,冷却时为拉应力)。
材料成形技术--第2章 铸造成形

2)设备投资大,生产准备周期长,只适于大量生产。
压力铸造主要用于生产铝、锌、镁等有色合金铸件, 如发动机缸体、缸盖、箱体、支架等。
4. 低压铸造
低压铸造:用较低压力将金属液由铸型底部注入型腔, 并在压力下凝固以获得铸件的方法。 (1).低压铸造的工艺过程 : 低压铸造的工艺过程如图2-26所示,包括如下过程:
续
刮板造型 用刮板代替模样造型。节约木材, 用于等截面或回转体大中 缩短生产周期,生产率低,技术水 型铸件的单件、小批生产 平高,精度较差 两箱造型 最基本的造型方法。各种 铸型由上型和下型构成,各类模样, 铸型,各种批量 操作方便
三箱造型
铸件两端截面尺寸比中间大,必须 主要用于手工造型,具有 有两个分型面 两个分型面的铸件的单件、 小批生产
5. 离心铸造
离心铸造:将金属液浇入高速旋转的铸型中,使其在离心 力作用下成形并凝固的铸造方法。可用金属型也可用砂型
(1).离心铸造的类型 根据铸型旋转轴的空间位置,离心铸造可分为立式 和卧式两大类。 1)立式离心铸造:铸型绕垂直轴旋转,如图2-27a,b所 示。在离心力和重力的共同作用下,内表面为回转抛物 面,因此用于高度小于直径的圆环类或成形铸件。
主要特点如下:
R 1) 铸件 的 精 度 和 表 面质量高 ;尺寸公差 IT11∼IT14, a 12.5∼ Ra 1.6;
2)可制造形状较复杂的铸件; 3)适用于各种合金铸件,尤其是高熔点和难以加工的高 合金钢,如耐热合金、不锈钢、磁钢等。 4)工艺过程较复杂,生产周期长,使加工费和消耗的材 料费较贵,多用于小型零件。 熔模铸造适用于制造形状复杂,难以加工的高熔点合 金及有特殊要求的精密铸件;主要用于汽轮机、燃汽轮机 叶片、切削刀具、仪表元件、汽车、拖拉机及机床等零件 的生产。
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
金属型铸造

金属型铸件设计原则:
1、铸件结构应保证顺利出型;
2、壁厚差不能过大,以免造成各部分温差悬 殊,引起铸件疏松和缩裂; 3、限制金属型最小壁厚,过小易产生冷隔或浇 不足;
金属型铸件允许的最小壁厚,毫米
铝硅合金
2~4
铝镁合金
3~5
铸 铁
2.5~4
2、铸件在金属型的浇注位置
1-铸件;2-金属芯;3-砂芯; 4-浇口
4、浇注系统设计
顶注式浇注过程及温度分布
1-金属型 2-凝固层 3-金属液
底注式浇注过程及温度分布 1-金属型 2-凝固层 3-金属液
侧注式浇注过程及温度分布
5、冒口设计
6、金属型铸件的工艺参数
1、线收缩率
与合金成分、铸件结构,型中受阻情况、出型温度
2、铸造斜度 3、加工余量,一般在0.5~4毫米之间。
涂料的作用
• 调节铸件的冷却速度
• 保护金属型
• 排气
涂料的组成
• 粉状耐火材料-氧化锌、锆砂粉等;
• 粘结剂-水玻璃等; • 溶剂-水 • 特殊附加物 涂料的技术要求:一定的粘度和耐火度:高温时不产生气体; 不与合金发生化学反应
四、金属型铸件的工艺设计
1、铸件结构的工艺性分析
金属型铸件的结构工艺性比较
2、金属型的浇注
金属型浇注主要控制浇注温度和浇注速度
各种合金的浇注温度 ℃ 铝合金 680-740 镁合金 715-740 锡青铜 1100-1150 铸铁 1300-1370
回转浇注示意图
1-平板;2-金属型;3-浇包;4-转轴;
5-支架
3、铸件的出型和抽芯时间
4、金属型工作温度的调节
5、金属型涂料
应用实例
机械制造基础-第2章铸造

浇口 冒口
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院
顶冒口
侧冒口 方案1 (2冒口)
冷铁 方案2 (1冒口、1冷铁)
SHANGHAI UNIVERSITY上海大学机自源自院四、铸造应力、变形和裂纹
★1.铸造应力
①铸件壁厚不均匀,造成冷速不一致,收缩有先有 产 后、有大有小,引起相互阻碍→热应力 生 ②铸型或型芯阻碍铸件自由收缩→收缩应力 (机械应力) 原 因 ③某些合金在铸造过程中由于发生相变而引起的体积 膨胀或收缩,产生相互阻碍→相变应力 *收缩应力是临时的(清砂后消失),而热应力将残留在 铸件内部,称为残余应力,这种应力会在铸件放置过程 中或受到切削加工时通过变形得到部分释放,但不会完 全消除,只有通过去应力退火或自然时效才能消除。
上海大学机自学院
一、熔模铸造
1.铸型特征:薄壳砂型 2.铸件材料:各种合金,尤其是高熔点合金 A.不需分型和取模→形状复杂件 B.铸型精确光洁→精密铸件 3.生产特点 C.蜡模强度不高→中小型件 D.工艺过程繁琐→生产率低 4.应用范围:各种合金、各种批量的形状复杂 铸件的精密铸造。如大模数齿轮 滚刀、叶片、麻花钻等。
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院 例1:将有残余应力的圆柱体铸件进行如下加工, 会如何变形? 车外圆 钻孔 刨去一侧 - ++ ++ ++ ++ ++ -
缩短
伸长
弯曲
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院 例2:下图铸造T形梁内有残余应力,经时效或 去应力退火后将会如何变形?
+ + + + + + + + - - - - - - - - - -
金属型铸造工艺概述PPT(共 91张)

整理得:
q t0 t3 x1 x2 x3
1 2 3
x1 x2 x3 1 2 3
分别为三者的热阻
分析:
q t0 t3 x1 x2 x3
1 2 3
(1)比热流 q 与铸件断面中心温度和金属型表面温度之
差(t0-t3)成正比,而与热阻之和( x1 x2 x3 )成反比.
第二节 金属型铸件成形特点
导热性特点引起的铸件成形特点 没有透气性引起的铸件成形特点 无退让性引起的铸件成形特点
1. 由金属型材料的导热性能所引起的铸件成型特点 金属液浇入型腔,就把热量传递给金属型壁。
型壁有两方面变化 (1)蓄热:把热量积蓄起来,温度升高,发生膨胀 (2)传热:把热量散发到周围介质中去
金属型铸造工艺
Die Casting,Permanent Mold Casting
又称硬模铸造或永久型铸造,古代俗成铁范,是在重 力作用下将高温熔化的液态材料浇注到用金属制作的铸 型型腔中的工艺方法。
概述 金属型铸件成形特点 金属型铸造铸件工艺析 金属型铸造工艺卡片 金属型设计
1 2 3
(2)比热流愈大,铸件冷却强度愈大.
x1
(3)铸件材质、尺寸一经确定,其热阻 1 、t0 即为定值。此
时比热流q的大小就取决于x 2 、x 3 和t3的大小,下面分析它
们对q的影响。
2 3
1.2金属型对传热的影响
x3
1.2.1关于型壁热阻 3 的影响
金属型壁导热系数λ 3愈大,则其热阻愈小,铸件的 冷却速度愈强
假定金属型壁与铸件接触面为F(m2),密度
比热容c3(单位J/kg.℃)型壁温度场平均温度t均℃, 则金属型蓄热量Q可表示为
金属型铸造方法

金属型铸造方法
金属型铸造是一种制造金属件的工艺,它通过将金属熔化后注入铸型中,然后冷却凝固成为所需形状的零件。
这种方法可以生产出高精度、高质量的零件,被广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。
金属型铸造主要分为两种类型:压力铸造和重力铸造。
压力铸造是指
在注入金属液体时施加一定的压力来填充铸型,可以获得更高的密度
和更好的表面质量;而重力铸造则是通过自由流动的方式填充铸型,
适用于较大尺寸和较简单形状的零件。
在金属型铸造中,选择合适的材料也非常重要。
常用的材料包括灰铁、球墨铸铁、钢、不锈钢等。
不同材料具有不同的物理性能和化学性质,需要根据实际需求进行选择。
除了以上基本内容外,以下是一些与金属型铸造相关的细节问题:
1. 铸模设计
一个好的设计可以使得零件更容易制作,并且在使用时具有更好的性能。
在设计铸模时,需要考虑到金属液体的流动性、收缩率、气孔等
因素。
2. 熔炼金属
金属型铸造需要用到熔炼炉来将金属加热至液态。
不同的金属需要不
同的温度和时间来达到合适的熔化状态。
3. 铸造过程控制
铸造过程中需要控制温度、压力、流量等参数,以确保零件质量稳定。
同时,也需要注意安全问题,避免发生意外事故。
4. 后处理
铸造完成后,还需要进行后处理工作,如去除毛刺、打磨表面等。
这
些工作可以提高零件的表面光洁度和精度。
总之,金属型铸造是一种重要的制造工艺,在现代工业中得到了广泛
应用。
通过合理设计和严格控制工艺参数,可以生产出高质量、高精
度的零件,为各行业提供了可靠的支持。
金属型铸造

第一节 金属型铸造工艺
第二章 金属型铸造
2、对涂料性能的要求
➢ 涂料要有足够的耐火度,不致被浇注的金属液熔 化,并且与金属液是不润湿的;
➢ 化学稳定性高,不与液态金属及其氧化物形成易 熔化合物,也不与型壁起化学作用;
➢ 涂料的导热性能在较大的范围内调节,有时要求 导热性高,有时则要求低。
第二章 金属型铸造
(2)影响金属型热流大小的因素 1)型壁热阻x2/λ2的影响
铸型壁厚x2在这种情况下有两种作用: 一是增大热阻的作用,减慢对铸件的冷却;
二是积蓄热量的作用,增强对铸件的冷却。
金属材料工程教研室
第一节 金属型铸造工艺
2)型壁外表面温度的影响
第二章 金属型铸造
降低(如水冷)则通过型壁的比热流q增大, 即可提高铸件的冷却速度。
对手工操作的金属型,合型后,为防止液 体金属进入分型面,采用锁紧机构见图:
金属材料工程教研室
第三节 金属型的设计
七、金属型破坏的原因 1、应力的叠加 2、热应力疲劳
第二章 金属型铸造
金属材料工程教研室
第三节 金属型的设计
3、铸铁的生长 4、氧气侵蚀 5、金属液的冲刷 6、铸件的摩擦
第二章 金属型铸造
3、设排气孔
第二章 金属型铸造
4、设置排气塞
金属材料工程教研室
第三节 金属型的设计
第二章 金属型铸造
金属材料工程教研室
第三节 金属型的设计
第二章 金属型铸造
金属材料工程教研室
第三节 金属型的设计
五、铸件顶出机构的设计
第二章 金属型铸造
金属材料工程教研室
第三节 金属型的设计
第二章 金属型铸造
➢ 而对于矩形分型面大多采用定位销定位。 定位销应设在分型面轮廓之内,其配合公 差如图所示:
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金属型常用铸铁来制造,在铸造毛坯时,一般有内应 力产生。如果该应力没有及时消除而残留在加工后的金属型 内,当开始使用时,受到液体金属的热作用,若两种应力符 号相同,叠加起来,当应力大于金属型某一部位的强度极限 时就出现开裂。
制造时残余应力 + 使用时应力 > 材料强度极限。→ 开裂
件的冷却速度愈强
常用金属材料导热系数λ(w/m. ℃ )
铸铁
铸钢 铸铝 铸铜
39.5
46.4
373.6 390.9
可见,铜铸型比铁铸型冷却速度要大, 所以连铸结晶器用铜结晶器。
1.2.2 型壁厚度 x3 的影响
如果型壁 x3愈大,其热阻愈大,按公式 q愈小,这不符
合实际情况。这是因为在热交换过程中,除了导热外,还兼 有蓄热作用,而公式中却未反应型壁的蓄热能力。
假定金属型壁与铸件接触面为F(m2),密度
比热容c3(单位J/kg.℃) 型壁温度场平均升高温度t均℃,
则金属型蓄热量Q可表示为
Q=F× x 3 × ×c3×t均(J)
可见 x 3 愈大,Q愈大
由于金属型蓄热和导热能 力是相互依赖的
x λ3很大, 的3 增加为其蓄热
量的增加创造了条件,这样型 铸
(2)穿越金属液时,受到初晶或凝固层的阻碍,便留在金属 中成为气孔。
(3)在金属某些局部(拐角、凹坑)处,气体的通路被金属 液阻碍、包围,易产生气阻、浇不足。
图2-1 金属型浇注时,型腔内气体压 力变化示意图
V一型腔内气体的体积 p一型腔内气 体的压力 Σp外压一液体全属、大气 等对型腔内气体的压力
第二章 金属型铸造
第一节 概述
1. 概念—金属型铸造
金属型铸造是将熔融的液体金属浇注到金属模具 中,而获得铸件的铸造方法,也叫铁模铸造或永久 型铸造(使用几百到上万次)。
2. 金属型铸造特点(与砂型比)
优点:
(1)不需造型 节省了型砂制备、输送及造型、落砂、砂处理 等工序。劳动环境改善。
(2)金属型导热性、蓄热性好 铸件组织致密、机械性能高(结晶组织细密、偏 析较少,但气体不易析出),抗拉强度一般可提高 25%)。由于组织致密,形成铸造硬壳,铸件抗蚀性、 硬度也显著提高。
第二节 金属型铸件的成型特点
1.由金属型材料的导热性能所引起的铸件成型特点
金属液浇入型腔,就把热量传递给金属型壁。
型壁有两方面变化 (1)蓄热:把热量积蓄起来,温度升高,发生膨胀 (2)传热:把热量散发到周围介质中去
系统发生的变化 (1)液体金属通过型壁散失热量, 凝固、收缩 (2)铸型获得热量,升高温度产生膨胀
1.2 根据铸造合金种类大小不同,需要预热(工 作)温度不同
铸件
金属型的预热温度参考值
铝合金 镁合金
铸铁
铸铜
温度(℃) 200~300 200~250 250~350 150~300
小薄件取上限,大厚件取下限,最下限150 ℃
1.3 预热方法
(1)喷灯或者煤气火焰预热: 简单方便,但温度不均匀 (2)电阻加热器预热: 大型金属型背面设加热器 (3)加热炉预热:温度均匀,适用于小件
结果在铸件与型壁之间,形成了间隙。 形成了铸件——间隙——金属型散热系统
1.1 金属型传热模型
为使热交换问题讨论简化起见,现 对板型铸件进行分析。
t℃ 4 3 2 1
t0 t1
假定: (1)系统是稳定传热 (2)系统中各组元温度均呈直线分布 (3)在热交换过程中,通过系统中各 组元的比热流(单位时间、单位面积 通过的热量)q都相同
交换分析看,涂料对铸件的冷却十分
重要。其导热性和厚度都可用来调节
t2 t3
x1 x2 x3
铸件的冷却速度。
图2-4 铸件-间隙-金属 型系统的温度分布
(2)保护金属型
1-金属型 2-间隙 3-铸件 4-铸件中心
可保护铸型免受浇注时的热冲击、冲刷和磨损。
实验结果表明:当采用硅藻土涂料,涂层厚度为0.58mm
q 3
x3
t2 t3
w2 m
(3)
图2-4 铸件-间隙-金属 型系统的温度分布
1-金属型 2-间隙 3-铸件 4-铸件中心
λ1、λ2、λ3 分别为铸件、间隙和金属型的导热系数。单位w/m ℃
x1、x2、x3 分别为铸件、间隙和金属型的厚度 。单位m
(1)+(2)+(3) 得:
t0 t1 t1 t2 t2 t3 t0 t3
2.1热裂 铸件温度在合金的再结晶温度以上,合金处于塑性
状态。于是金属型阻碍铸件收缩而使铸件产生塑性变 形。
ε= a1(T缩-T1)
其中a1——在(T 缩-T1)范围内的线收缩率; T缩——铸件合金开始线收缩的温度; T1——凝固到某一时刻铸件的温度
若ε大于铸件本身在该温度下的塑性变形极 限,就出现热裂——有热节时,就在热节处集中 出现裂纹。
(3)铸造质量稳定、废品率低 简化了生产过程,影响铸件质量的因素较少,容 易控制。废品率降低50%
(4)高精度、高光洁度 减少了机加工余量。金属型铸件表面一般无粘砂
层,切削加工效率可进一步提高
(5)劳动生产率高 便于实现机械化,自动化
(6)金属利用率高 加工余量、浇冒口尺寸可以减少,相应提高了金 属利用率,节约了材料,降低了成本,一般可节约 15~30%。
过涂料的蓄气通气能力,将气体排出。
图2-16 涂料层的蓄气和排气示意图 1-金属型 2-型腔 3-金属液流 4-涂料层 5-被阻的气体
4.2 涂料的组成
耐火粉料、粘结剂、悬浮剂、载体 (与砂型涂料类似,只是喷涂、黏度有差别)
第四节 金属型的破坏原因及防止措施
1 破坏原因
金属型的制造费用昂贵,因此,应尽量延长其寿命。分 析其破坏原因。以便采取有力措施。
壁能迅速从间隙吸收大量热量,件凝
从而提高了铸件的冷却速度。
固 时
但当超过一定值时,铸件的冷
间 ,
却速度变化不大,这主要由于 秒
铸型的热传导性能决定了型壁
中离工作表面较远的地方温度
不能升得太高,该处的金属型
壁也就起不到蓄热作用。
金属型厚壁,毫米 1-平板铸件 2-圆柱形铸件
1.3 t3 的影响 在其他条件相同时,t3很小的时候,对冷却速度
2.3防止收缩裂纹的措施
综上所述,由于金属型无退让性,为防止 铸件产生裂纹,并顺利取出型芯和铸件需采用 一些专门的措施:
(1)设计专门抽芯,顶出机构;
(2)尽早拔取铸件,取出型芯;
(3)严重阻碍收缩的孔采用砂 芯;
(4)增大金属型拔模斜度,涂层厚度增大,据 各件不同而定。
3.由金属型无透气性引起的铸件成型特点
3.1 气体来源:
(1)型内气体; (2)铁锈产生; (3)芯和涂料未干
金属型充填时,型腔中原存气体以及涂料等受热 散发 的气体,如果排不出去,就对铸件质量造成不良 影响。
3.2造成缺陷
(1)如果气体压力过高,高过总外压之和,气体就有可能冲 破金属液流束表层,通过内浇口向外逸出,不仅破坏了金属的 继续流动,还会造成强烈氧化。
1300~1370
小薄件取上限;大厚件取下限
铸铜 900~950
2.3浇注速度:(1)先慢,防止飞溅 (2)后快,快充型 (3)再慢,防止金属溢出型外
3、铸件出型和抽芯时间
3.1抽芯晚的危害
(1)铸件在金属型内停留时间愈长,其收缩量就愈大, 由于型腔的阻碍,包紧力愈大,取出铸件愈困难。
(2)铸件在金属型中停留时间过长,型壁温度升高,需 要更多的冷却时间,降低生产率,降低模寿命。
2、 金属型的浇注
金属型浇注,合金的浇注温度和浇注速度必须适当。
2.1浇注原则
由于金属型的特点, 金属型的浇注温度比砂型的高; 金属型的浇注速度比砂型的快 如果浇注温度低,速度慢就会产生浇注不足,冷隔等。
2.2浇注温度:
浇注温度有经验数据
铸件
铝合金
镁合金
铸铁
温度(℃) 680~740
715~740
t2 t3
x1 x2 x3
图2-4 铸件-间隙-金属 型系统的温度分布 1-金属型 2-间隙 3-铸件 4-铸件中心
根据付立叶定律,q值可用下述三式表示:
q
1
x1
t0
t1
w
2
m
t℃ 4 3 2 1
(1) t0 t1
q 2
x2
t1 t2
w2 m
(2)
t2 t3
x1 x2 x3
图2-2 型腔里的“气阻”阻碍铸件成型 1一气阻 2一金属型 3一液体金属 4金属型芯
第三节 金属型铸造工艺
为保证获得优质铸件和延长金属型的使用寿 命,须有严格的铸造工艺。金属型铸造的工艺规 范包括:预热、浇注、出型、涂料等。
1、 金属型的预热 金属型浇注前须经预热
1.1 预热作用: (1)避免浇不足,冷隔缺陷 (2)避 免金属型强烈热冲击,影响金属型寿命
成反比
1 2 3
(2)比热流愈大,铸件冷却强度愈大
(3)铸件材质、尺寸一经确定,其热阻
x1
1
、t0 即为定
值。此时比热流 q的大小就取决于 x2、 x3和t3的大小,
下面分析它们对 的影响。
2 3
1.2金属型对传热的影响
x3
1.2.1关于型壁热阻 3 的影响 金属型壁导热系数λ3愈大,则其热阻愈小,铸
图2-7 铸件和金属型在K1《1,
图2-6 铸件和金属型在K1》1,K2》1
K2《1时的温度分布
时的温度分布
1-全属型 2-间隙 3-铸件 4-铸件中心 1-全属型 2-间隙 3-铸件 4-铸件中心