飞机制造基础第三章 铸造

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箱造型变为两箱造型。
动 画 ： 变 三 箱 造 型 为 两 箱 造 型
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2. 金属的熔炼和浇注
• 熔炼。 • 浇注。 • 3. 落砂和清理 • 落砂。落砂是指用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的过程。
铸件在砂型中要冷却到一定温度才能落砂。
• 清理。落砂后从铸件上清除浇冒口、型芯、毛刺、表面 粘砂等过程称为清理。灰铸铁件、铸钢件、非铁合金铸 件的浇冒口可分别用敲击、气割、锯割等方式去除。
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砂型铸造生产过程：
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砂型铸造过程简介
1. 造型
用造型材料及模样等工艺装备制造铸型的过 程称为造型。
造型材料：砂型铸造用的造型材料主要指型 砂和芯砂。型砂和芯砂用原砂、粘结剂 （粘土、水玻璃、树脂等）、附加物（煤 粉、木屑等）等按一定比例配制而成。型 （芯）砂应具备下列主要性能：强度、透 气性 、耐火度 、退让性。
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第一节 液态成形基础
2、铸件的应力、变形和裂纹 （1）铸造应力
①热应力 ②机械应力 预防及减少铸造应力的主要方法是采用 “同时凝固”原则，即尽量减小铸件各 部位间的温度差，保证其均匀地冷却， 同时凝固。 （2）铸件的裂纹 ①热裂 ②冷裂 ③铸件的变形
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第一节 液态成形基础
• 金属型铸件的尺寸精度高；金属型排气能力差，无退让性，冷却速度快， 铸铁件易产生白口，故不适宜生产形状复杂的薄壁铸铁件。但铸件晶粒细化， 组织致密，具有较高的力学性能和耐蚀性；一个金属型可使用几百到几万次， 实现了“一型多铸”，便于机械化和自动化生产，提高了生产率；金属型加 工困难，制造和调整周期长，使金属型铸件的形状和尺寸受到限制；另外， 其一次性投资大，生产成本高，故仅适于大批量生产；铸造工艺要求严格， 需根据铸件结构，合理选择金属型温度和金属液的浇注温度；防止铸件产生 冷隔、浇不足、气孔、缩孔、裂纹和白口等缺陷；
第二节 铸造的类型和概念
什么是金属铸造?
金属铸造是将熔化的金属倒入预定成形工件形状的模具中的工艺。 包括： 离心铸造、陶瓷铸造、压铸、熔模铸造、消失模铸造、近净 成Байду номын сангаас铸造、硬模铸造、石膏模铸造、砂模铸造、壳型铸造件等。
什么是离心铸造? 离心铸造是指当液态金属被注入模腔的同时，模具绕着某一轴高速 旋转。模具的外表面是圆柱形的；而成形工件的外表面可以是圆柱 形，也可以是简单的对称形状。离心铸造的工件的内部是空心、圆 柱形的。离心铸造可以成形枪管、转子护环及管。离心铸造成形设 备非常昂贵，然而这种模具通常寿命比较长，比较适用于大批量生 产。
能力。 （3）浇注条件：浇注温度、充型压力 （4）铸件结构
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第一节 液态成形基础
三、铸造性能对铸件质量的 影响 铸造性能对铸件质量的影 响很大。收缩易使铸件产 生缩孔、缩松、变形、应 力和裂纹等缺陷；合金流 动性差，易使铸件产生浇 不足、冷隔等缺陷
1、缩孔和缩松 缩孔和缩松的形成
（2）尽量减少分型面的数目；
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第三节 砂型铸造工艺设计
（3）尽量将铸件全部或大部分， 特别是应使加工面和基准面放在同一砂箱内。合箱时不 会错箱，易清理飞边或毛刺，保证铸件的加工精度。
（4）尽量使型腔和主要型芯位于下箱。
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第三节 砂型铸造工艺设计
三、工艺参数的选择 选择工艺参数的目的是为了绘制出铸造工艺图，以便 指导模型设计、生产准备、铸型制造和铸件检验。 1、绘制铸件图的工艺参数 机械加工余量；铸孔和槽；起模斜度；铸造圆角 2、绘制模型图的工艺参数 收缩余量；型芯头设计；模型结构
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第二节 铸造的类型和概念
• 什么是石膏模铸造? 石膏模由石膏制成。由于铸模时，石膏在模型的周围以液体
形式存在，因此可以铸造形状复杂的工件。石膏模铸造的成型件 表面质量较好，公差小。石膏模铸造常用于成型铝及铜铸件。
什么是壳型铸造?
壳型铸造是在砂中混入塑料粘 结剂，将砂倒在加热的金属模型上 以成形模具壳型。壳型模具分成几 部分根据工件的复杂度来确定。壳 型模具的各个部分被胶合或夹紧在 一起。 壳型铸造生产的工件表面质 量好，公差小。除此之外，壳型铸 造的生产率比传统的砂模铸造更高。 壳型铸造适用于铸造铁、铝合金和 铜合金。
温度）间的收缩。 凝固收缩：从凝固开始温度到凝固终止温度（即固
相线温度）间的收缩。 固态收缩：从凝固终止温度到室温间的收缩。 影响收缩的因素： 化学成分；浇注温度；铸型条件和铸件结构
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第一节 液态成形基础
二、合金的充型能力 液态合金的充型能力：液态合金充满型腔，形成轮
廓清晰、形状完整的铸件的能力。 影响合金充型能力的因素： （1）合金的流动性 （2）铸型条件：铸型材料、铸型温度和铸型排气
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第一节 液态成形基础
（2）缩孔和缩松的防止措施
合理选择铸造合金。例如，共 晶或接近共晶成分的合金，铸 件易形成缩孔而不易形成缩松。 如果冒口设置合理，可以将缩 孔转移到冒口中，从而获得致 密零件。
采用顺序凝固原则，用冒口收缩。 保证铸件各部位按照远离冒口 的部位最先凝固，然后朝冒口 的方向逐步顺序进行，使冒口 最后凝固，这种凝固方式称为 顺序凝固。在远离冒口的厚大 部位放置冷铁，加快该处的冷 却速度，让其先凝固，也可实 现顺序凝固。
什么是近净成型铸造?
近净成型铸造是指把金属铸造成非常接近最终成形件的形状， 铸造出的工件只需少量的机加工，由此它被称作近净成型。
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第二节 铸造的类型和概念
• 什么是硬模铸造?
在重力作用下，把金属液浇入金属铸型中，冷却成形而获得铸件的方法称 为硬模铸造，又称永久型铸造（金属型铸造、铁模铸造、冷硬铸造等）。
当模具冷却下来后，通过撞 击、振动、喷砂、喷高压水或者 化学溶剂使模具材料从铸件上分 离下来。随后，铸件从浇注系统 上取下来。
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第二节 铸造的类型和概念
什么是失模铸造?
失模铸造可以生产形状复杂的工件。该工艺不仅可以成形形 状非常复杂的工件，而且成形后需要的机加工量小。铸造过程中， 首先把泡沫塑料模型加工成所需要工件的形状，该模型被浸入到 含有悬浮的耐火材料的水溶液中，该种耐火材料附着在泡沫模型 表面，形成薄薄的耐热层。随后，砂子被注到模型的周围对薄薄 的耐热层起支撑作用。液态金属被注入模具型腔中，使得泡沫模 型气化，当金属固化后，再从砂型中取出。失模铸的名称就由此 得来。失模铸造可以成形许多不同形状的工件，通常用于该种成 形方式的金属包括铝、铁、钢及镍合金。
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第一节 液态成形基础
一、合金的铸造性能 合金的铸造性能是指合金在铸
造的整个过程中，为获得外形正 确、内部无缺陷的铸件而表现出 来的性能。 1、合金的流动性
合金的流动性通常用“螺旋 形流动性试样的长度来衡量。
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第一节 液态成形基础
2、合金的收缩 液态收缩：从浇注温度到凝固开始温度（即液相线
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第二节 铸造的类型和概念
• 什么是陶瓷模铸造?
陶瓷模的制造和石膏模的制造类似，只是陶瓷模的制造是将 以陶瓷为基体的膏状混合物倒在样件上。陶瓷模具有橡胶似的弹 性从而可以取出零件。与石膏模具相比，陶瓷模铸件可以得到更 平滑的表面、更微细的结构和更好的成形细节。由陶瓷铸造模可 以生产比较小的工件，也可以生产大至几吨的工件，同时可以保 持很小的公差。
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第二节 铸造的类型和概念
•什么是熔模铸造?
用易熔材料（如蜡料及添加 剂等）制成模样，在模样上包覆 多层耐火材料，然后将模样熔去， 制成无分型面的型壳，经高温焙 烧、浇注而获得铸件的方法，称 为熔模铸造。
熔模的铸造工艺过程主要包 括制备压型、蜡模、结壳、脱蜡、 焙烧和浇注等过程。先在具有很 高精度
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第二节 铸造的类型和概念
什么是砂模铸造? 砂模铸造是广泛使用的一种铸造形式。将成
形工件的模型放在砂中，压紧砂形成模具型腔。 模型须在浇铸金属前从模具中取出，因此模具应 根据铸件情况制成两箱造型或多箱造型。模具必 须布置浇铸口，使金属流入型腔。模具保持闭合 直到金属固化。当工件取出时模具被破坏，所以 每个铸件都要做一个新模具。砂模可以用来铸造 铁铸件、青铜铸件、黄铜铸件和铝铸件。 另一 种砂模铸造——湿砂模铸造造价不贵，并且可以 用来生产各种尺寸的工件。湿砂模铸造的表面质 量一般不高并且误差相对较大。铸件需要额外的 机加工。湿砂模铸造用来生产生铁铸件、钢铁铸 件、不锈钢铸件和铜、镁、镍合金铸件。
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第三节 砂型铸造工艺设计
砂型铸造是传统的应用最广泛的铸造方法，它适应 性强，几乎不受铸件材质、尺寸、重量及生产批量 的限制。砂型铸造的铸型为一次性铸型，造型工作 量很大，尤其是手工造型；工人劳动条件差，生产 效率低；对大批量生产采用机器造型。砂型铸造的
铸件精度和表面质量较差， 铸件的毛坯余量较大，而且 由于影响质量的因素很多， 易产生铸造缺陷，质量不稳 定，废品率高，机械性能较 差。尽管砂型铸造存在着许 多缺点，但砂型铸造仍是一
•什么是压铸? 压铸时，液态金属在高压下被注
入模腔内，并一直将该压力保持到金 属固化后。高压压铸非常适合有色金 属的成形，由于该压铸过程是在高压 下完成的，因此可以成形比较复杂的 形状，并且成形后只需要很少的机加 工。锌和铝是在压铸中比较常用的材 料。推荐使用压铸加工的金属包括锌 铝合金、镁合金和铅合金。
四、铸件的气孔 1、减少金属液的含气量；熔炼时使金属液与空气 隔离；对金属液进行除气处理；降低浇注温度等 措施。 2、降低造型材料的发气量；严格控制铸型中的水 分，清除冷铁、型芯撑表面的锈蚀、油污，并保 持干燥等。 3、增加铸型的排气能力；控制型砂的干湿程度和 紧实度，降低浇注速度等。
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• 合型。将铸型的各个部分组合成一个完整铸型 的操作过程称为合型。
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三箱造型的特点是只能手工造型。因此，造型时工艺操作比较麻
烦，只适应于单件小批生产。由于三箱造型的中箱高度与中箱模样
的高度相等，故中箱的通用性较差。并且由于机器造型不能采用三
箱造型，在大批生产时，往往采用外型芯环，从而使槽轮铸件的三
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第三节 砂型铸造工艺设计
2、分型面的选择原则
分型面是指上、下铸型的结合面。对同一铸件来说，可 能有多种分型方案，应根据铸件的结构形状，结合其技 术要求、生产批量和条件，选择最佳方案，以保证铸件 质量，简化工艺。分型面的选择原则是：
（1）分型面应选择在铸件的最大截面处，以便于取模； 且要求其尽量平直，避免挖砂。
造型方法：造型方法可分为手工造型和机器 造型两类。
浇注系统：为使金属液顺利充填型腔而在砂 型中开设的通道，称为浇注系统。浇注系 统通常由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇 道组成。
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• 造芯 ：型芯主要用来形成铸件的内腔。为了简 化某些复杂铸件的造型工艺，型芯也可以用来 形成铸件的外形。型芯通常采用芯盒制造。芯 盒的种类如图2-3所示。
1、手工造型 2、机器造型
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常 用 手 工 造 型 方 法 的 特 点 和 应
用
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常 用 手 工 造 型 方 法 的 特 点 和 应
用
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第三节 砂型铸造工艺设计
二、浇注位置与分型面的选择
1、•浇注。 位置的选择原则 （1••）铸件的重要加工面及主要工作面应朝下或处于侧面。 （2）铸件的宽大平面应朝下。 （3）铸件的薄壁部分朝下或处于侧面。 （4）铸件的厚大部位应朝上。便于安放冒口，实现顺序凝固
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第三节 砂型铸造工艺设计
铸造工艺设计的内容包括选择造型方法、浇注位置和分型面、工艺 参数的确定及浇注系统和冒口的设计等内容。 一、造型方法的选择
造型是砂型铸造的主要工艺过程之一，可分为手工造型 和机器造型。手工造型不需要复杂的造型设备，只需简 单的造型乎扳、砂箱和一些手工造型工具。但手工造型 生产效率低，适合较小批量的生产。机器造型需要造型 设备，投资大；但铸件质量高，便于组织生产流水线， 适于大批量生产。