材料课件铸造讲稿

材料课件铸造讲稿 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

工程材料与材料成型基础（二）教案

第一章铸造

概述

铸造——将液态金属浇注到铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状的毛坯或零件的方法。铸造生产的特点：

优点——零件的形状复杂；工艺灵活；成本较低。

缺点——机械性能较低；精度低；效率低；劳动条件差。

分类：

砂型铸造——90%以上

特种铸造——铸件性能较好，精度低，效率高

我国铸造技术历史悠久，早在三千多年前，青铜器已有应用；二千五百年前，铸铁工具已经相当普遍。泥型、金属型和失蜡型是我国创造的三大铸造技术。

§1-1 金属的铸造性能

合金的铸造性能是表示合金铸造成型获得优质铸件的能力。通常用流动性和收缩性来衡量。

一、合金的流动性

1、流动性概念

流动性——液态合金的充型能力。

流动性好的合金：

易于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件；

有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除；

易于补缩及热裂纹的弥合。

合金的流动性是以螺旋形流动试样的长度来衡量。试样越长，流动性越好。

２、影响合金流动性的因素

a、合金性质方面

纯金属、共晶合金流动性好。（恒温下结晶，凝固层内表面光滑）

亚、过共晶合金流动性差。

（（在一定温度范围内结晶，凝固层内表面粗糙不平））

b、铸型和浇注条件

提高流动性的措施：

提高铸型的透气性，降低导热系数； 确定合理的浇注温度； 提高金属液的压头； 浇注系统结构简单。

C 、铸件结构

铸件壁厚>最小允许壁厚

二、合金的收缩

1、收缩的概念

收缩是铸件中的缩孔、缩松、变形和开裂等缺陷产生的原因。 收缩的三个阶段：

液态收缩

形成缩孔、缩松（体收缩率） 凝固收缩

固态收缩 ——产生变形和裂纹（线收缩率）

几种铁碳合金的体积收缩率

2、铸件的缩孔和缩松 缩孔的形成：

纯金属或共晶成分的合金易形成缩孔。

缩松的形成：

结晶温度范围大的合金易形成缩松。

缩孔和缩松的防止：

定向凝固——在铸件可能出现缩孔的厚大部位，通过增设冒口或冷铁等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，尔后是靠近冒口的部位凝固，冒口本身最后凝固。

结果——使铸件各个部分的凝固收缩均能得到液态金属的补充，而将缩孔转移到冒口之中3、铸造应力

铸造内应力有热应力和机械应力，是铸件产生变形和开裂的基本原因。

热应力的形成——热胀冷缩不均衡

机械应力的形成——收缩受阻

减少和消除应力的措施：

结构上——壁厚均匀，圆角连接，结构对称。

工艺上——同时凝固，去应力退火。

同时凝固和定向凝固比较

定向凝固——用于收缩大或壁厚差距较大，易产生缩孔的合金铸件，如铸钢、铝硅合

金等。定向凝固补缩作用好，铸件致密，但铸件成本高，内应力大。

同时凝固——用于凝固收缩小的灰铸铁。

铸件内应力小，工艺简单，节省金属，组织不致密。

4、铸件的变形

对于厚薄不均匀、截面不对称及具有细长特点的杆件类、板类及轮类等铸件，当残余铸造应力超过铸件材料的屈服强度时，产生翘曲变形。

用反变形法防止箱体、床身导轨的变形。

5、铸件的裂纹

铸钢件热裂纹

（改善型芯的退让性，大的型芯制成中空的或内部填以焦碳）

轮形铸件的冷裂（减少铸件应力，降低合金的脆性）

§1-2 砂型铸造

一、砂型铸造造型方法

套筒的砂型铸造过程：

造型方法：

手工造型——单件、小批量生产

机器造型——中、小件大批量生产

机器造芯——中、小件大批量生产

柔性造型单元——各种形状与批量生产

（一）手工造型

手工造型方法和特点

（二）机器造型

机器造型是将填砂、紧实和起模等主要工序实现了机械化，并组成生产流水线。机器造型生产率高，铸型质量好，铸件质量高，适用于中小型铸件的大批量生产。

机器造型方法：振压造型、高压造型、抛砂造型。

1、振压造型工作原理

a) 填砂 b) 振实 c) 压实 d) 起模

2、多触头高压造型

3、抛砂机

（三）机器造芯

在大批量生产中，常用型芯制作设备是射芯机和壳（吹）芯机。

射芯机工作原理和壳（吹）芯制造原理

（四）柔性制造单元

柔性制造单元通过在造型自动线上加设模板库及模板快换机构等，由计算机集中控制模板的调运与更换、造型机工作参数、铸型质量的检验等。

二、砂型铸造工艺设计

铸造工艺图包括：铸件的浇注位置

铸型分型面

铸造工艺参数

支座的零件图、铸造工艺图、模样图及合型图

（一）浇注位置的选择

浇注位置——浇注时铸件在铸型中的空间位置。

浇注位置的选择原则：

铸件的重要加工面应朝下或位于侧面；

铸件的大平面应朝下；

面积较大的薄壁部分置于铸型下部或侧面；

铸件厚大部分应放在上部或侧面。

（二）铸型分型面的选择

三通的分型方案：

四箱造型、三箱造型、两箱造型

分型面的选择原则：

便于起模，使造型工艺简化；

尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱；

尽量使型腔及主要型芯位于下型。（三）工艺参数的确定

机械加工余量和最小铸出孔；

起模斜度；

铸造收缩率；

型芯头设计。

（四）浇、冒口系统

（五）铸造工艺设计的一般程序

（五）铸造工艺设计的一般程序

（五）实例分析

1、气缸套