金属的铸造成型工艺.ppt
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)。
第三章 金属的铸造成型工艺
第一节 概述 第二节 铸造的工艺基础 第三节 砂型铸造 第四节 特种铸造
第一节 概 述
金属的成形方法可分为铸造、塑性成形（或称压力加 工）、切削加工、焊接和粉末冶金五大类。
铸造是生产金属零件毛坯的主要工艺方法之一，与其 它工艺方法相比，它具有成本低，工艺灵活性大，适合生 产不同材料、形状和重量的铸件，并适合于批量生产。
2、型砂的影响： 1）原砂、粘结剂和稀释剂的成分配比； 型砂
原砂
稀释剂
粘结剂
石
铬
锆
英
铁
英
砂
矿
砂
砂
水
粘
水
树
溶
玻
剂
土
璃
脂
2）原砂的形状、粒度状况
一般认为：粒度在小尺寸范围呈正态分布，有利于
砂型强度的提高，但透气性较差。
➢
工 艺 过 程
特点及应用：
1、不受铸件材质、尺寸、质量和生产批量的限制； 2、属于一次性铸造成形，造型工作量大； 3、铸件精度和表面质量差； 4、砂型铸造缺陷多，废品率高，机械性能较差； 5、设备简单、投资少，价格低廉，应用广泛。
冒系统和安装砂芯的需要。
➢ 确定主要工艺参数：
正确选择收缩量、
机械加工余量和拔模
斜度等。
拔模斜度
➢ 浇注系统的设计：
浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道；通常由浇 口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成。 设计原则：确保液态金属能够平稳 而合理地充满型腔。
➢ 补缩系统的设计：
为消除缩孔和疏松，必须 设置冒口、冷铁等补缩系统。
第四节 特种铸造
为获得高质量、高精度的铸件，提高生产率，人们在 砂型铸造的基础上，创造了多种其它的铸造方法；通常把 这些有别于砂型铸造的其他铸造方法通称为特种铸造。
低压铸造
消失模 铸造
熔模铸造
压力铸造
七
种
常
见
特种铸造
金属型 铸造
的 特 种
铸
造
连续铸造
离心铸造
方 法
金属型铸造：
➢ 定义：金属型铸造是指利用金属材料制成铸型，在重力
V流动↑
➢ 铸件的凝固方式：
充型能力↑
冷隔
未注满
第三节 砂型铸造
砂型铸造是指用砂粒制备铸型来生产铸件的铸造方 法。可追溯到公元前几千年，用石头和金属型做出铜器。
砂型铸造概略图
铸模设计：
➢ 确定浇注位置和分型面： 浇注位置： 指浇注时铸件再铸型中所处的位置。
分型面： 指铸型的分割或装配面。 正确设置浇注位置和分型面是完成造型、取模、设置浇
连续铸造：
➢ 定义：是指将熔融金属连续不断地浇注到被成为结晶
器的特殊容器中，凝固的铸件不断从结晶器的另一端被引 出，从而获得任意长度的等横截面铸件的铸造方法。
离心铸造：
➢ 定义：是指将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使金
属在离心力的作用下充填型腔并凝固成形的铸造方法。
➢ 工艺过程：
➢ 特点和应用：
1、离心力改善了补缩条件，缩孔等缺陷减少； 2、改善金属的流动性，提高了充型能力； 3、简化了中空圆柱形铸件的生产过程； 4、成分偏析严重，尺寸难以控制； 5、特别适于横截面呈圆柱的铸件生产。
作用下将熔融金属浇注到铸型中制造铸件的一种铸造方法， 也称永久型铸造。
➢ 工艺过程：
➢ 特点和应用：
1、可重复使用，生产效率高，劳动条件好，但成本高； 2、铸件精度高，表面粗糙度较低； 3、金属散热性能好，晶粒细化，机械性能好； 4、不透气且无退让性，易造成铸件浇不足或开裂。 5、适于生产大批量有色金属铸件。
低压铸造：
➢ 定义：是指液态金属在低的气体压力作用下从坩埚中
自下而上地充填型腔并凝固而获得铸件的一种铸造方法。
➢ 工艺过程：
低压铸造火车车轮示意图
➢ 特点和应用：
1、充型压力和充型速度易于控制，气孔、夹渣较少； 2、铸型散热快，组织致密，机械性能好； 3、无需冒口设置，金属利用率高； 4、铸件尺寸精度高，表面光洁； 5、适于生产质量要求高的铝镁等有色金属铸件。
ຫໍສະໝຸດ Baidu浇注系统示意图
设计原则： 1、冒口的凝固时间必须大于或等于铸件被补缩部分的凝 固时间。 2、冒口应具有足够大的体积，以保证有足够的金属液补 充铸件内部的体收缩。 3、在铸件凝固时，冒口与被补缩部位之间应有通畅的补 缩通道。 4、为增加铸件局部冷却速度，在铸型局部区域设置激冷 能力强的材料（如铸铁、石墨或铸钢等）作为冷铁。
无切削精密铸件。
➢ 应用实例：航空发动机等轴晶叶片的制备
航空发动机叶片早期采用变形高温合金材料，随着 合金材料强度要求的提高，人们采用合金化的方法来提 高强度，效果明显，但同时也增加了材料的加工难度。
目前，世界各国等轴晶叶片的生产通常利用真空环境 下的熔模铸造来解决这一技术难题。
压力铸造：
➢ 定义：是指将液态或半液态合金浇入压铸机的压室中，
熔模铸造：
➢ 定义：是指利用易熔材料制成模型，并在模型表面粘结
一定厚度的耐火材料，然后将模型熔化而使金属液充满型 腔的一种铸造方法。
➢ 工艺过程：
➢ 特点和应用：
1、铸件尺寸精度高，表面光洁； 2、可铸造形状复杂零件； 3、工艺过程复杂，生产周期长，成本高； 4、适于铸造小尺寸的各类合金铸件，特别是少切削或
使之在高压和高速下充填型腔，并在高压下成形结晶而获 得铸件的一种铸造方法。
➢ 工艺过程：
大型压铸机及压铸模
➢ 特点和应用：
1、浇注时间短，易于机械化、自动化作业； 2、铸型散热快，晶粒细化，耐磨、耐蚀性好； 3、铸件尺寸精度高，表面光洁； 4、凝固速度快，排气困难，易形成疏松和缩孔； 5、模具成本高，铸件尺寸受限； 6、适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。
但它的缺点是公差较大，易产生 内部缺陷。
第二节 铸造的工艺基础
定义：铸造是指将熔融态的金属（或合金）浇注于
特定型腔的铸型中凝固成形的金属材料成形方法。
铸造的基本过程：
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
实质：液态金属（或合金）充填铸型型腔并在其中
凝固和冷却。
砂型铸造概略图
➢ 充型能力：
P充型↑
生产准备：
➢ 模型和芯盒的设计：
模型的内轮廓应该与铸件的外轮廓的形状相一致，并 且在尺寸上比铸件大出一个收缩量。
对于有孔或中空的铸件，需在模腔中放置型芯来获得。 型芯的尺寸设计也要考虑到收缩量的问题。
➢ 型（芯）砂的制备：
技术要求：型（芯）砂具有一定的强度、透气性、退让性 盒溃散性等。 影响因素： 1、造型因素： 主要指砂型 的紧实程度。 （右图表示 了几种常用 的压实型砂 的方法）
第一节 概述 第二节 铸造的工艺基础 第三节 砂型铸造 第四节 特种铸造
第一节 概 述
金属的成形方法可分为铸造、塑性成形（或称压力加 工）、切削加工、焊接和粉末冶金五大类。
铸造是生产金属零件毛坯的主要工艺方法之一，与其 它工艺方法相比，它具有成本低，工艺灵活性大，适合生 产不同材料、形状和重量的铸件，并适合于批量生产。
2、型砂的影响： 1）原砂、粘结剂和稀释剂的成分配比； 型砂
原砂
稀释剂
粘结剂
石
铬
锆
英
铁
英
砂
矿
砂
砂
水
粘
水
树
溶
玻
剂
土
璃
脂
2）原砂的形状、粒度状况
一般认为：粒度在小尺寸范围呈正态分布，有利于
砂型强度的提高，但透气性较差。
➢
工 艺 过 程
特点及应用：
1、不受铸件材质、尺寸、质量和生产批量的限制； 2、属于一次性铸造成形，造型工作量大； 3、铸件精度和表面质量差； 4、砂型铸造缺陷多，废品率高，机械性能较差； 5、设备简单、投资少，价格低廉，应用广泛。
冒系统和安装砂芯的需要。
➢ 确定主要工艺参数：
正确选择收缩量、
机械加工余量和拔模
斜度等。
拔模斜度
➢ 浇注系统的设计：
浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道；通常由浇 口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成。 设计原则：确保液态金属能够平稳 而合理地充满型腔。
➢ 补缩系统的设计：
为消除缩孔和疏松，必须 设置冒口、冷铁等补缩系统。
第四节 特种铸造
为获得高质量、高精度的铸件，提高生产率，人们在 砂型铸造的基础上，创造了多种其它的铸造方法；通常把 这些有别于砂型铸造的其他铸造方法通称为特种铸造。
低压铸造
消失模 铸造
熔模铸造
压力铸造
七
种
常
见
特种铸造
金属型 铸造
的 特 种
铸
造
连续铸造
离心铸造
方 法
金属型铸造：
➢ 定义：金属型铸造是指利用金属材料制成铸型，在重力
V流动↑
➢ 铸件的凝固方式：
充型能力↑
冷隔
未注满
第三节 砂型铸造
砂型铸造是指用砂粒制备铸型来生产铸件的铸造方 法。可追溯到公元前几千年，用石头和金属型做出铜器。
砂型铸造概略图
铸模设计：
➢ 确定浇注位置和分型面： 浇注位置： 指浇注时铸件再铸型中所处的位置。
分型面： 指铸型的分割或装配面。 正确设置浇注位置和分型面是完成造型、取模、设置浇
连续铸造：
➢ 定义：是指将熔融金属连续不断地浇注到被成为结晶
器的特殊容器中，凝固的铸件不断从结晶器的另一端被引 出，从而获得任意长度的等横截面铸件的铸造方法。
离心铸造：
➢ 定义：是指将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使金
属在离心力的作用下充填型腔并凝固成形的铸造方法。
➢ 工艺过程：
➢ 特点和应用：
1、离心力改善了补缩条件，缩孔等缺陷减少； 2、改善金属的流动性，提高了充型能力； 3、简化了中空圆柱形铸件的生产过程； 4、成分偏析严重，尺寸难以控制； 5、特别适于横截面呈圆柱的铸件生产。
作用下将熔融金属浇注到铸型中制造铸件的一种铸造方法， 也称永久型铸造。
➢ 工艺过程：
➢ 特点和应用：
1、可重复使用，生产效率高，劳动条件好，但成本高； 2、铸件精度高，表面粗糙度较低； 3、金属散热性能好，晶粒细化，机械性能好； 4、不透气且无退让性，易造成铸件浇不足或开裂。 5、适于生产大批量有色金属铸件。
低压铸造：
➢ 定义：是指液态金属在低的气体压力作用下从坩埚中
自下而上地充填型腔并凝固而获得铸件的一种铸造方法。
➢ 工艺过程：
低压铸造火车车轮示意图
➢ 特点和应用：
1、充型压力和充型速度易于控制，气孔、夹渣较少； 2、铸型散热快，组织致密，机械性能好； 3、无需冒口设置，金属利用率高； 4、铸件尺寸精度高，表面光洁； 5、适于生产质量要求高的铝镁等有色金属铸件。
ຫໍສະໝຸດ Baidu浇注系统示意图
设计原则： 1、冒口的凝固时间必须大于或等于铸件被补缩部分的凝 固时间。 2、冒口应具有足够大的体积，以保证有足够的金属液补 充铸件内部的体收缩。 3、在铸件凝固时，冒口与被补缩部位之间应有通畅的补 缩通道。 4、为增加铸件局部冷却速度，在铸型局部区域设置激冷 能力强的材料（如铸铁、石墨或铸钢等）作为冷铁。
无切削精密铸件。
➢ 应用实例：航空发动机等轴晶叶片的制备
航空发动机叶片早期采用变形高温合金材料，随着 合金材料强度要求的提高，人们采用合金化的方法来提 高强度，效果明显，但同时也增加了材料的加工难度。
目前，世界各国等轴晶叶片的生产通常利用真空环境 下的熔模铸造来解决这一技术难题。
压力铸造：
➢ 定义：是指将液态或半液态合金浇入压铸机的压室中，
熔模铸造：
➢ 定义：是指利用易熔材料制成模型，并在模型表面粘结
一定厚度的耐火材料，然后将模型熔化而使金属液充满型 腔的一种铸造方法。
➢ 工艺过程：
➢ 特点和应用：
1、铸件尺寸精度高，表面光洁； 2、可铸造形状复杂零件； 3、工艺过程复杂，生产周期长，成本高； 4、适于铸造小尺寸的各类合金铸件，特别是少切削或
使之在高压和高速下充填型腔，并在高压下成形结晶而获 得铸件的一种铸造方法。
➢ 工艺过程：
大型压铸机及压铸模
➢ 特点和应用：
1、浇注时间短，易于机械化、自动化作业； 2、铸型散热快，晶粒细化，耐磨、耐蚀性好； 3、铸件尺寸精度高，表面光洁； 4、凝固速度快，排气困难，易形成疏松和缩孔； 5、模具成本高，铸件尺寸受限； 6、适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。
但它的缺点是公差较大，易产生 内部缺陷。
第二节 铸造的工艺基础
定义：铸造是指将熔融态的金属（或合金）浇注于
特定型腔的铸型中凝固成形的金属材料成形方法。
铸造的基本过程：
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
实质：液态金属（或合金）充填铸型型腔并在其中
凝固和冷却。
砂型铸造概略图
➢ 充型能力：
P充型↑
生产准备：
➢ 模型和芯盒的设计：
模型的内轮廓应该与铸件的外轮廓的形状相一致，并 且在尺寸上比铸件大出一个收缩量。
对于有孔或中空的铸件，需在模腔中放置型芯来获得。 型芯的尺寸设计也要考虑到收缩量的问题。
➢ 型（芯）砂的制备：
技术要求：型（芯）砂具有一定的强度、透气性、退让性 盒溃散性等。 影响因素： 1、造型因素： 主要指砂型 的紧实程度。 （右图表示 了几种常用 的压实型砂 的方法）