铸造基础知识简介
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
铸造基础知识简介
----孔庆雨
1.个人从事多年铸造工作的感受 1.个人从事多年铸造工作的感受 2.铸铁介绍 2.铸铁介绍 3.DISA线的铸造生产 3.DISA线的铸造生产 4.DISA线生产铸件质量控制 4.DISA线生产铸件质量控制
1
铸铁介绍
工业上的铸铁是一种以铁、碳、硅为基础的 复杂多元合金，其碳的质量分数在2.0-4.0的范围 复杂多元合金，其碳的质量分数在2.0-4.0的范围 内变动。除碳硅以外，铸铁中还存在锰、磷、硫 等元素。为了改善铸铁的某些性能，还经常有目 的的向铸铁中加入不同种类和数量的合金元素， 形成各种类型的合金铸铁。 铸铁可以按使用性能、断口特征或成分特征 进行分类，较为方便的是分为以下八大类：
22
各类铸造线的特点
• 有箱线：适宜铸件较重、型腔复杂的批量
生产。如汽车发动机的缸体、缸盖生产。 • 无箱水平线：适宜形状较复杂件的批量生 产。优点：易补缩、易下芯；缺点：效率 较垂直线低，铸件错边量大。 • 无箱垂直线：适宜形状较为简单小铸件的 大批量生产。优点：效率高、尺寸精度高。 缺点：生产复杂件较水平线为困难。
33
铸造过程质量控制（3 铸造过程质量控制（3）
• 造型过程中的质量控制
1.射砂压力 1.射砂压力 2.挤压压力 2.挤压压力 3.合型压力 3.合型压力 4.铸型块厚度 4.铸型块厚度 5.下芯机准备 5.下芯机准备
34
铸造过程质量控制（ 铸造过程质量控制（4）
• 浇注过程中的质量控制
1.浇注温度测定 1.浇注温度测定 2.浇注速度 2.浇注速度 3.孕育量调整 3.孕育量调整 4.铁水化学成分检测 4.铁水化学成分检测 5.球化率测定（残余镁量+ 5.球化率测定（残余镁量+快速金相） 6.在线硬度检测 6.在线硬度检测 7.铸件缺陷检查（抛丸检查） 7.铸件缺陷检查（抛丸检查）
28
造型机造型------浇注机浇注 造型机造型------浇注机浇注 造型速度300型 造型速度300型/小时
• 浇注过程中
1.铁水温度检测 1.铁水温度检测 2.化学成分复检 2.化学成分复检 3.球铁球化衰退检查 3.球铁球化衰退检查 （快速金相分析） 4.铸件硬度检查 4.铸件硬度检查
29
9
D型石墨是在碳当量低、成核条件差、初析奥氏 型石墨是在碳当量低、成核条件差、 体多、冷却速度快，过冷度大的条件下产生。 体多、冷却速度快，过冷度大的条件下产生。
10
Ｅ型石墨是碳当量较低，亚共晶程度大，但冷 型石墨是碳当量较低，亚共晶程度大， 却速度较慢，石墨核心不太多， 却速度较慢，石墨核心不太多，共晶凝固时液 体的数量已很少， 体的数量已很少，故呈方向性分布
15
腐蚀前的球铁金相
16
腐蚀后的球铁金相
17
腐蚀前的灰铸铁
18
腐蚀后的灰铸铁
19
DISA铸造工艺过程 DISA铸造工艺过程
20
铸造流程简介
材料: 生铁、废钢、焦炭、合金、新砂、煤粉 等.
10
来料检验
拒收
NG
20
60
混砂
☆
冲天炉、电炉配料
NG
30
70
性能测试
合金添加
40
80
造型 ☆
放砂或空型 NG
• 型砂混制过程中的质量控制
1.湿压强度 1.湿压强度 2.水份 2.水份 3.紧实率 3.紧实率 4.透气性 4.透气性 5.有效膨润土含量 5.有效膨润土含量 6.烧灼减量 6.烧灼减量 7.型砂温度 7.型砂温度
32
铸造过程质量控制（ 铸造过程质量控制（2）
• 铁水熔化过程中的质量控制
1.原材料进厂检验：生铁、废钢等 1.原材料进厂检验：生铁、废钢等 2.炉料配比：生铁+废钢+回炉料+ 2.炉料配比：生铁+废钢+回炉料+铁合金 3.熔化后铁水的化学成分：碳、硅、锰、磷、 3.熔化后铁水的化学成分：碳、硅、锰、磷、 硫、铜、锡、钛、钒、铝、镁……. 硫、铜、锡、钛、钒、铝、镁……. 4.熔化温度 4.熔化温度 5.出铁温度 5.出铁温度 6.球化反应 6.球化反应
*基体解释：铁素体=碳在α铁中的固溶体 基体解释：铁素体=碳在α 珠光体=铁素体+ 珠光体=铁素体+渗碳体
3
铁碳平衡图
4
• 铸件结构的影响 • 冷却速度的影响 • 化学成分的影响 • 铁液的过热和高温静置的影响 • 孕育的影响 • 气体的影响 • 炉料遗传性的影响
5
灰铸铁的石墨形态
6
A型石墨是在石墨成核能力强，冷却速度较慢，共晶 转变在很小的过冷度条件下生成，分布较为均匀。
2
1.灰铸铁： 1.灰铸铁： 2.球墨铸铁 2.球墨铸铁 3.蠕墨铸铁 3.蠕墨铸铁 4.可锻铸铁 4.可锻铸铁 5.抗磨铸铁 5.抗磨铸铁 6.冷硬铸铁 6.冷硬铸铁
： ： ： ： ：
7.耐热铸铁 ： 7.耐热铸铁 8.耐腐蚀铸铁： 8.耐腐蚀铸铁：
基体+片状石墨 基体+ 基体+球状石墨 基体+ 基体+蠕虫状石墨 基体+ 基体+团絮状石墨 基体+ 基体+不同类型渗碳体 基体+ 外层：基体+渗碳体： 外层：基体+ 内层：基体+ 内层：基体+不同类型石墨 基体+片状或球状石墨 基体+ 基体+片状或球状石墨 基体+
23
造 型 过 程 示 意
24
丹麦DISA无箱射压造型机 丹麦DISA无箱射压造型机
（DISA已成为业内垂直分型的代名词） DISA已成为业内垂直分型的代名词
25
DISA造型机工作原理 DISA造型机工作原理
26
型砂制备
• 新砂（工业砂）
+旧砂（回用砂） +陶土（膨润土） +煤粉 +淀粉 +水------------混合 ------------混合 • 湿强度、水份、 紧实率等检测---进入 紧实率等检测---进入 造型机料斗
11
Ｆ型石墨是过共晶成分快冷时形成的初生石墨， 型石墨是过共晶成分快冷时形成的初生石墨， 出现在截面尺寸很小，冷却速度非常快， 出现在截面尺寸很小，冷却速度非常快，如单体 铸造的活塞环中常出现Ｆ型石墨。（很少见） 。（很少见 铸造的活塞环中常出现Ｆ型石墨。（很少见）
12
关于石墨形态的结论
• A型石墨为最常见的石墨，也是我们希望得到的。 • B型石墨应避免其出现。 • C型石墨在一般的铸件上是不可能出现的，因为常
DISA 线工艺布置图
30
DISA造型生产线生产程序 DISA造型生产线生产程序
31
铸造过程质量控制（ 铸造过程质量控制（1）
• 造型材料的质量控制
1.新砂：耐火度、含泥量、粒度、杂质含量、角形系数等 1.新砂：耐火度、含泥量、粒度、杂质含量、角形系数等 2.膨润土：水份、胶质价、膨润价、吸蓝量 2.膨润土：水份、胶质价、膨润价、吸蓝量 3.煤粉：挥发份、胶渣特征、水份、含硫量 3.煤粉：挥发份、胶渣特征、水份、含硫量 4.旧砂（回用砂）：温度、残余水份、烧灼减量、含泥量 4.旧砂（回用砂）：温度、残余水份、烧灼减量、含泥量
规铸件达不到这种高碳当量。 • F型石墨也是很少见到的。 • E型石墨的方向性，决定了其铸件强度低。 • D型石墨对基体的割裂作用小。铸件强度不低。
13
灰铸铁的基体特征
14
球墨铸铁：石墨在铸铁中呈球状，减小了应力集中 球墨铸铁：石墨在铸铁中呈球状， 效应，从而提高了铸铁的强度。 效应，从而提高了铸铁的强度。
27
铁水熔化
• 生铁+废钢+回炉料+硅铁+锰铁+其它合金 生铁+废钢+回炉料+硅铁+锰铁+
---熔化 ---熔化 ---取样 ---取样 ---化学成分分析 ---化学成分分析 （碳硅当量分析 、光谱分析） ---调整化学成分 ---调整化学成分 ---调整铁水温度 ---调整铁水温度 ---铁水出炉 ---铁水出炉 ---注入浇注机 ---注入浇注机
7
B型石墨是在碳硅含量较高、冷却速度较大时产生。中心 型石墨是在碳硅含量较高、冷却速度较大时产生。 外围是A 开始时过冷大，成核条件差， 是D型，外围是A型，开始时过冷大，成核条件差，先析 后期放出结晶潜热，过冷度小，形成Ａ 出D型，后期放出结晶潜热，过冷度小，形成Ａ型。
8
Ｃ型石墨是过共晶成分、慢冷时形成的初生石墨。 型石墨是过共晶成分、慢冷时形成的初生石墨。 粗大、平wenku.baidu.com、板状、只有分叉而不弯曲） （粗大、平直、板状、只有分叉而不弯曲）
熔炼
有效型
成分调整
50 85
下 芯 (V/NV)
90
电炉内
☆
浇注 ☆ 隔离废弃 ☆
回 铁 水 温 度 NG
NG
100
过程性能测试 隔离回炉 NG
110
抛丸、打磨
120
外观检查
回炉
NG
130 防锈处理，包装
发货
21
铸造生产线的种类
• 有箱造型线：
1.静压造型：新东、KW、HWS、 1.静压造型：新东、KW、HWS、 2.气冲造型：BMD、GF、 2.气冲造型：BMD、GF、 • 无箱造型线： 1.垂直线：DISA KOYO、LORAMENDI、 1.垂直线：DISA 、KOYO、LORAMENDI、 维尔、科萌 2.水平线：亨特、东久、新东、光洋、迪砂、 2.水平线：亨特、东久、新东、光洋、迪砂、 华佩、ABM 华佩、ABM
36
35
铸造过程质量控制（ 铸造过程质量控制（5）
• 铸件机械性能检测
1.硬度抽检 1.硬度抽检 ---硬度计 ---硬度计 2.抗拉强度（本体或单铸试棒）---万能试验机 2.抗拉强度（本体或单铸试棒）---万能试验机 3.延伸率、屈服强度（球铁） ---万能试验机 3.延伸率、屈服强度（球铁） ---万能试验机 • 铸件金相检查 1.石墨形态 1.石墨形态 ---金相显微镜 ---金相显微镜 2.基体组织 2.基体组织 ---金相显微镜 ---金相显微镜 • 铸件出厂前检查 1.尺寸检查 1.尺寸检查 ---检具、测量、三坐标 ---检具、测量、三坐标 2.外观缺陷检查 2.外观缺陷检查 ---目视 ---目视 3.抽样加工检查 3.抽样加工检查 ---切割、机械、X ---切割、机械、X光
----孔庆雨
1.个人从事多年铸造工作的感受 1.个人从事多年铸造工作的感受 2.铸铁介绍 2.铸铁介绍 3.DISA线的铸造生产 3.DISA线的铸造生产 4.DISA线生产铸件质量控制 4.DISA线生产铸件质量控制
1
铸铁介绍
工业上的铸铁是一种以铁、碳、硅为基础的 复杂多元合金，其碳的质量分数在2.0-4.0的范围 复杂多元合金，其碳的质量分数在2.0-4.0的范围 内变动。除碳硅以外，铸铁中还存在锰、磷、硫 等元素。为了改善铸铁的某些性能，还经常有目 的的向铸铁中加入不同种类和数量的合金元素， 形成各种类型的合金铸铁。 铸铁可以按使用性能、断口特征或成分特征 进行分类，较为方便的是分为以下八大类：
22
各类铸造线的特点
• 有箱线：适宜铸件较重、型腔复杂的批量
生产。如汽车发动机的缸体、缸盖生产。 • 无箱水平线：适宜形状较复杂件的批量生 产。优点：易补缩、易下芯；缺点：效率 较垂直线低，铸件错边量大。 • 无箱垂直线：适宜形状较为简单小铸件的 大批量生产。优点：效率高、尺寸精度高。 缺点：生产复杂件较水平线为困难。
33
铸造过程质量控制（3 铸造过程质量控制（3）
• 造型过程中的质量控制
1.射砂压力 1.射砂压力 2.挤压压力 2.挤压压力 3.合型压力 3.合型压力 4.铸型块厚度 4.铸型块厚度 5.下芯机准备 5.下芯机准备
34
铸造过程质量控制（ 铸造过程质量控制（4）
• 浇注过程中的质量控制
1.浇注温度测定 1.浇注温度测定 2.浇注速度 2.浇注速度 3.孕育量调整 3.孕育量调整 4.铁水化学成分检测 4.铁水化学成分检测 5.球化率测定（残余镁量+ 5.球化率测定（残余镁量+快速金相） 6.在线硬度检测 6.在线硬度检测 7.铸件缺陷检查（抛丸检查） 7.铸件缺陷检查（抛丸检查）
28
造型机造型------浇注机浇注 造型机造型------浇注机浇注 造型速度300型 造型速度300型/小时
• 浇注过程中
1.铁水温度检测 1.铁水温度检测 2.化学成分复检 2.化学成分复检 3.球铁球化衰退检查 3.球铁球化衰退检查 （快速金相分析） 4.铸件硬度检查 4.铸件硬度检查
29
9
D型石墨是在碳当量低、成核条件差、初析奥氏 型石墨是在碳当量低、成核条件差、 体多、冷却速度快，过冷度大的条件下产生。 体多、冷却速度快，过冷度大的条件下产生。
10
Ｅ型石墨是碳当量较低，亚共晶程度大，但冷 型石墨是碳当量较低，亚共晶程度大， 却速度较慢，石墨核心不太多， 却速度较慢，石墨核心不太多，共晶凝固时液 体的数量已很少， 体的数量已很少，故呈方向性分布
15
腐蚀前的球铁金相
16
腐蚀后的球铁金相
17
腐蚀前的灰铸铁
18
腐蚀后的灰铸铁
19
DISA铸造工艺过程 DISA铸造工艺过程
20
铸造流程简介
材料: 生铁、废钢、焦炭、合金、新砂、煤粉 等.
10
来料检验
拒收
NG
20
60
混砂
☆
冲天炉、电炉配料
NG
30
70
性能测试
合金添加
40
80
造型 ☆
放砂或空型 NG
• 型砂混制过程中的质量控制
1.湿压强度 1.湿压强度 2.水份 2.水份 3.紧实率 3.紧实率 4.透气性 4.透气性 5.有效膨润土含量 5.有效膨润土含量 6.烧灼减量 6.烧灼减量 7.型砂温度 7.型砂温度
32
铸造过程质量控制（ 铸造过程质量控制（2）
• 铁水熔化过程中的质量控制
1.原材料进厂检验：生铁、废钢等 1.原材料进厂检验：生铁、废钢等 2.炉料配比：生铁+废钢+回炉料+ 2.炉料配比：生铁+废钢+回炉料+铁合金 3.熔化后铁水的化学成分：碳、硅、锰、磷、 3.熔化后铁水的化学成分：碳、硅、锰、磷、 硫、铜、锡、钛、钒、铝、镁……. 硫、铜、锡、钛、钒、铝、镁……. 4.熔化温度 4.熔化温度 5.出铁温度 5.出铁温度 6.球化反应 6.球化反应
*基体解释：铁素体=碳在α铁中的固溶体 基体解释：铁素体=碳在α 珠光体=铁素体+ 珠光体=铁素体+渗碳体
3
铁碳平衡图
4
• 铸件结构的影响 • 冷却速度的影响 • 化学成分的影响 • 铁液的过热和高温静置的影响 • 孕育的影响 • 气体的影响 • 炉料遗传性的影响
5
灰铸铁的石墨形态
6
A型石墨是在石墨成核能力强，冷却速度较慢，共晶 转变在很小的过冷度条件下生成，分布较为均匀。
2
1.灰铸铁： 1.灰铸铁： 2.球墨铸铁 2.球墨铸铁 3.蠕墨铸铁 3.蠕墨铸铁 4.可锻铸铁 4.可锻铸铁 5.抗磨铸铁 5.抗磨铸铁 6.冷硬铸铁 6.冷硬铸铁
： ： ： ： ：
7.耐热铸铁 ： 7.耐热铸铁 8.耐腐蚀铸铁： 8.耐腐蚀铸铁：
基体+片状石墨 基体+ 基体+球状石墨 基体+ 基体+蠕虫状石墨 基体+ 基体+团絮状石墨 基体+ 基体+不同类型渗碳体 基体+ 外层：基体+渗碳体： 外层：基体+ 内层：基体+ 内层：基体+不同类型石墨 基体+片状或球状石墨 基体+ 基体+片状或球状石墨 基体+
23
造 型 过 程 示 意
24
丹麦DISA无箱射压造型机 丹麦DISA无箱射压造型机
（DISA已成为业内垂直分型的代名词） DISA已成为业内垂直分型的代名词
25
DISA造型机工作原理 DISA造型机工作原理
26
型砂制备
• 新砂（工业砂）
+旧砂（回用砂） +陶土（膨润土） +煤粉 +淀粉 +水------------混合 ------------混合 • 湿强度、水份、 紧实率等检测---进入 紧实率等检测---进入 造型机料斗
11
Ｆ型石墨是过共晶成分快冷时形成的初生石墨， 型石墨是过共晶成分快冷时形成的初生石墨， 出现在截面尺寸很小，冷却速度非常快， 出现在截面尺寸很小，冷却速度非常快，如单体 铸造的活塞环中常出现Ｆ型石墨。（很少见） 。（很少见 铸造的活塞环中常出现Ｆ型石墨。（很少见）
12
关于石墨形态的结论
• A型石墨为最常见的石墨，也是我们希望得到的。 • B型石墨应避免其出现。 • C型石墨在一般的铸件上是不可能出现的，因为常
DISA 线工艺布置图
30
DISA造型生产线生产程序 DISA造型生产线生产程序
31
铸造过程质量控制（ 铸造过程质量控制（1）
• 造型材料的质量控制
1.新砂：耐火度、含泥量、粒度、杂质含量、角形系数等 1.新砂：耐火度、含泥量、粒度、杂质含量、角形系数等 2.膨润土：水份、胶质价、膨润价、吸蓝量 2.膨润土：水份、胶质价、膨润价、吸蓝量 3.煤粉：挥发份、胶渣特征、水份、含硫量 3.煤粉：挥发份、胶渣特征、水份、含硫量 4.旧砂（回用砂）：温度、残余水份、烧灼减量、含泥量 4.旧砂（回用砂）：温度、残余水份、烧灼减量、含泥量
规铸件达不到这种高碳当量。 • F型石墨也是很少见到的。 • E型石墨的方向性，决定了其铸件强度低。 • D型石墨对基体的割裂作用小。铸件强度不低。
13
灰铸铁的基体特征
14
球墨铸铁：石墨在铸铁中呈球状，减小了应力集中 球墨铸铁：石墨在铸铁中呈球状， 效应，从而提高了铸铁的强度。 效应，从而提高了铸铁的强度。
27
铁水熔化
• 生铁+废钢+回炉料+硅铁+锰铁+其它合金 生铁+废钢+回炉料+硅铁+锰铁+
---熔化 ---熔化 ---取样 ---取样 ---化学成分分析 ---化学成分分析 （碳硅当量分析 、光谱分析） ---调整化学成分 ---调整化学成分 ---调整铁水温度 ---调整铁水温度 ---铁水出炉 ---铁水出炉 ---注入浇注机 ---注入浇注机
7
B型石墨是在碳硅含量较高、冷却速度较大时产生。中心 型石墨是在碳硅含量较高、冷却速度较大时产生。 外围是A 开始时过冷大，成核条件差， 是D型，外围是A型，开始时过冷大，成核条件差，先析 后期放出结晶潜热，过冷度小，形成Ａ 出D型，后期放出结晶潜热，过冷度小，形成Ａ型。
8
Ｃ型石墨是过共晶成分、慢冷时形成的初生石墨。 型石墨是过共晶成分、慢冷时形成的初生石墨。 粗大、平wenku.baidu.com、板状、只有分叉而不弯曲） （粗大、平直、板状、只有分叉而不弯曲）
熔炼
有效型
成分调整
50 85
下 芯 (V/NV)
90
电炉内
☆
浇注 ☆ 隔离废弃 ☆
回 铁 水 温 度 NG
NG
100
过程性能测试 隔离回炉 NG
110
抛丸、打磨
120
外观检查
回炉
NG
130 防锈处理，包装
发货
21
铸造生产线的种类
• 有箱造型线：
1.静压造型：新东、KW、HWS、 1.静压造型：新东、KW、HWS、 2.气冲造型：BMD、GF、 2.气冲造型：BMD、GF、 • 无箱造型线： 1.垂直线：DISA KOYO、LORAMENDI、 1.垂直线：DISA 、KOYO、LORAMENDI、 维尔、科萌 2.水平线：亨特、东久、新东、光洋、迪砂、 2.水平线：亨特、东久、新东、光洋、迪砂、 华佩、ABM 华佩、ABM
36
35
铸造过程质量控制（ 铸造过程质量控制（5）
• 铸件机械性能检测
1.硬度抽检 1.硬度抽检 ---硬度计 ---硬度计 2.抗拉强度（本体或单铸试棒）---万能试验机 2.抗拉强度（本体或单铸试棒）---万能试验机 3.延伸率、屈服强度（球铁） ---万能试验机 3.延伸率、屈服强度（球铁） ---万能试验机 • 铸件金相检查 1.石墨形态 1.石墨形态 ---金相显微镜 ---金相显微镜 2.基体组织 2.基体组织 ---金相显微镜 ---金相显微镜 • 铸件出厂前检查 1.尺寸检查 1.尺寸检查 ---检具、测量、三坐标 ---检具、测量、三坐标 2.外观缺陷检查 2.外观缺陷检查 ---目视 ---目视 3.抽样加工检查 3.抽样加工检查 ---切割、机械、X ---切割、机械、X光