铸造工艺及对产品设计的要求
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)。
细小缩孔。可分为宏观、微观两种。 位置：整个断面，或轴线处。 与金属属性（凝固属性）、冶炼质量以及铸型刚度有关。 其中QT较多。
4、砂孔、砂眼
特点是孔洞内有型砂。 来源：型腔的散砂（清理不干净）， 冲砂（型砂强度不够，或有破损没有修好）。
三、铸造缺陷
5、渣孔（夹渣）
特点是形状不规则，孔洞内有非金属夹杂物。一般位于铸件造型位置 的上边面或死角处。 可分为两类： （1）外生夹渣，（一次）。熔炼、浇注完成以前形成。尺寸大，分布 集中（铁水扒渣不干净，瞬时孕育处理产生的渣，也有涂料，砂等）。 （2）内生夹渣（二次）浇注凝固过程形成，FeS、MnS，QT件多。
c、消失模铸造
二、工艺流程
• 铸造工艺流程简图
二、工艺流程
1、工艺方案
（1） 工艺性审查：通常指零件结构对铸造要求的适应程度。
（2） 生产能力审查：材质、大小、吨位、工装。 （3）最后确定工艺方案、编制工艺图。
铸造工艺规程编制水平的高低，对铸件质量、生产成本和效率起着关键
性的作用。
2、模型制作
制作外模、芯盒（木、金属、塑料)。
12、热处理
热时效 正火
13、入库，或发货
二、工艺流程
复杂热时效曲线
二、工艺流程
•实 例
底 座 零 件 图
二、工艺流程
•实 例
底 座 零 件 工 艺 图
二、工艺流程
•实 例
底 座 模 型
二、工艺流程
•实 例
准 备 造 型
二、工艺流程
•实 例
填 砂 造 下 型
二、工艺流程
•实 例
准 备 造 上 型
方 法。其中铸铁件占70%以上。
C、成本低
铸件在一般机器中占总重40-80%，而成本占25-30%。
其原因：批量，易于实现机械化生产；可利用大量废旧金属；比锻件劳动消耗 小、尺寸精度
高，加工余量小，可节约加工工时和金属。
D、良好的使用性能
铸件比焊接件刚度大，变形小——机床精度高。 其减震、耐磨性能均好。
一、概 况
2、设备工装
（1）造型设备
（2）砂处理设备 （3）熔炼设备 （4）铸件清理设备 （5）热处理设备 （6）铸造工装
一、概 况
3、生产能力
（1）年生产能力 （2）铸件吨位 （3）铸件轮廓尺寸 （4）铸件材质
一、概 况
4、主要生产方法
（1）砂型铸造 a、树脂砂造型 b、潮模砂造型
（2）特种铸造 a、离心铸造 b、金属型铸造
二、工艺流程
3、造型
是形成基本外轮廓形状的过程。包括填砂、起模、修型等过程。
按机械化程度分：
A、手工造型
整个造型过程是由手工来完成， 适用范围：单件、小批量，尤其大型复杂件 特点：技术操作要求高，劳动强度大，效率低，质量不稳定
B、 机器造型
全部或至少由机器完成填砂操作过程 优点：对工人技术操作要求低，劳动强度小，效率高，
尺寸精度高，铸件质量好、稳定。 缺点：设备工装费用高，生产准备时间长，仅适用于单分型面两箱造型，尺
寸、复杂程度不高的铸件。
二、工艺流程
3、造型
我公司铸造属于手工造型 主要有以下三种方法
A、整体（分开）模造型
* 用模型形成铸件外轮廓形状
B、组芯造型
* 用砂芯形成铸件外轮廓形状
C、劈箱造型
* 用砂箱列皮形成铸件外轮廓形状
二、工艺流程
4、制芯
砂芯的基本作用：
A、是形成铸件的内部形状或铸孔（主要作用） B、形成铸件外部形状。如组芯，活块。
方法有：手工，机器两类。其特点与造型相类。
造型、制芯所用造型材料 主要有黏土砂，水玻璃砂，树脂砂，合脂砂等。 原砂：石英砂，锆英砂、镁橄榄石、铝矾土。 涂料 ： 有水基、淳基、快干涂料，烘干方法。
性等有关。
8、变形
铸件收缩不均匀产生。残余应力，薄壁压，厚壁拉；圆形，表面压， 中间拉。结果厚处变形向外凸出。
四、对产品设计的要求
• 概述
一个好的零件设计一定要达到两个“满足”：
(1) 满足设计要求
指零件的功用性——设计目的，零件的使用功能 。采用何结构，材 质达到何目的。
(2) 满足生产要求
A、能够制造（在当前技术、装备条件下，能够制造，否则再好的 设 计也是空中楼搁）
四、对产品设计的要求
数控机床床身实例
四、对产品设计的要求
二、材质的选用
一般根据抗拉强度和硬度来选用。在满足设计要求的情况下尽量选 用低牌号的材质（目的：成本低，易于加工）
例外项：
1、厚大件优先选用QT，以减小缩孔倾向，如JE31-1250的调节螺杆。 2、有油压、气压要求的中小件应选用HT300。而不应选QT。如LS42500A的阀体要耐44Mpa油压，则应选用HT300。
铸造工艺及对产品设计要求
铸造公司
2010-10
目录
一、概况 二、工艺流程 三、铸造缺陷 四、铸造工艺对产品设计的要求
一、概 况
1 、概述
（1）铸造
铸造就是将液态金属合金注入具有一定形状的铸型中，经冷却成型而得到金属制品的过程。这种金 属制品称为铸件。
可粗分为两类：砂型铸造，特种铸造（金属型、压铸、离心铸造、消失模铸造等）
四、对产品设计的要求
2、均匀壁厚
力求壁厚尽量均匀。如果无法避免壁厚差异，则必须要有平滑过 度。 防止热节，减小应力及最终残余应力，裂纹现象的发生。 高牌号的HT、ZG件必须要注意。
3、内壁薄于外壁
受散热条件影响，为均匀收缩、减小应力，内壁（主要是筋板）一 般是外壁的80%左右，如30，25，20。
砂型铸造 是以型砂为造型材料的铸造方法。是应用最广的一种造型方法。占铸件总产量的8090%。
（2）铸造生产的特点及优点：
A、适用范围广
实例视频
不受零件尺寸大小、壁厚、复杂程度等因素的限制。厚薄0.1mm-1m,长度几个 毫
米到十几米，重量从几克到几百吨。四缸柴油机缸体等
B、合金种类多，
包括HT、QT、ZG、Cu、AL、Zn、Mg、TI等合金。是脆性金属唯一可行的制作
二、工艺流程
•实 例
填 砂 造 上 型
二、工艺流程
•实 例
开 箱 取 出 模 型
二、工艺流程
•实 例
下 芯 、 合 箱
二、工艺流程
•实 例
开 箱 后ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ零 件
加强印象
三、铸造缺陷
1、气孔
形状：圆形、椭圆形，表面光滑 种类： （1）侵入性 （铸型、砂芯水份等气体在浇注出气不通畅，
浇注不平稳等原因进入到金属内部而产生） （2）析出性（液态金属内部的气体由于溶解度下降而产生） （3）反应性（金属与铸型，或内部元素之间发生化学反应产生），—
—薄壁件易产生皮下气孔--针孔。如：FeO+C---Fe+CO
金属浇注温度低是一个重要问题。
2、缩孔
形状：不规则，表面粗糙。原因：铸件在充型完毕后有三种收缩： 液态、凝固、固态。如果凝固收缩得不到金属液的有效补充就形成 缩孔。
铸件壁厚不均匀最易形成缩孔。 位置：铸件热结，或最后凝固处
三、铸造缺陷
3、缩松
实例
要注意根据工艺加收缩率，铸铁件取1%。
（1） 铸造收缩率是指铸件在凝固冷却过程中因产生线收缩而造成铸件实际尺 寸与模样尺寸之间的缩小率。
（2）铸造收缩率计算 ε＝(Ｌ－Ｌ1)/Ｌ×１００％
式中 Ｌ=模样尺寸；Ｌ1=铸件尺寸。 （3）铸造收缩率的大小主要取决于合金成分、铸件结构和大小以及砂型砂芯
的的退让性、浇口系统结构等因素。
二、工艺流程
10、检查
（1）表面清理状况检查，不合乎要求重新清理。 （2）尺寸检查 （3）形状检查（多、缺肉的检查） （4）明显缺陷检查：气孔、缩孔、缺肉、裂纹的
检查
二、工艺流程
11、缺陷处理
孔洞类，缺肉类，多肉
采用措施：不加工不重要面，用腻子、环氧树脂修补 重要面、加工面用 气、电焊补 有冷焊、热焊两种方法。 热焊预热500-550，缓冷，重要复杂件需700-800退火。
（1）能源利用率高，冲天炉热效率50-60%，过热热效率7%；感应电炉过热 热效率60%
（2）均匀成分，提高质量
二、工艺流程
7、浇注
（1）计算重量: 注意金属密度： 7.2-7.5 kg/m3
（2）控制浇注温度：
温度太高：组织粗大，易产生缩孔、皮下气孔、裂纹、粘砂缺陷； 温度太低：易出现浇不足，渣气孔等缺陷。 一般控制在1300-1370之间。
（3）控制浇注时间（快浇，要平稳） （4）防跑火措施，保证安全。
二、工艺流程
8、保温
根据铸件的吨位大小、结构复杂程度严格控制保温时间。 目的：减小裂纹和内应力倾向。
9、开箱清理
（1）落砂（震动落砂机） （2）浇冒口去除（手工、机械切割、氧气电弧切割） （3）内部砂芯、芯骨清除 （4）表面清理：抛丸、打砂、砂轮。
B、易于制造 （工艺性问题，零件结构问题——优化结构设计） C、经济性（降低制造成本，达到经济效益的最大化；结构，材质， 零件通用性三个方面）
四、对产品设计的要求
一、优化铸件结构设计：
1、选用合适的壁厚
太小——浇不足，冷隔，裂纹——甚至报废 太大——组织粗大，缩孔，缩松——降低机械性能 壁厚为10-20，能达到预期强度，当壁厚为150-300，HT200—120， HT250—150，HT300—180MP 不能简单的以增加壁厚的方法来提高铸件的强度， 采用加强筋可减小壁厚(可减轻重量，因而降低成本) HT，QT件的壁厚，理想的情况大件是30-50，中小件10-25mm
四、对产品设计的要求
4、合理的圆角过度
为防止应力集中而导致的裂纹的产生。圆角大小要与壁厚有关。
5、合理开设铸造工艺孔
A、内部孔（作用：支撑、连接、固定、通气、清砂） B、外部孔（作用：出气、清砂、防漂芯、减少芯撑使用量） 轴承支座（可取消芯撑）
6、最小铸出孔
砂型铸造一般中小件30-50，太小粘砂、清理困难，打刀。 外露铸出孔要与壁厚相适应，一般取D>H。内部筋板的孔一般是壁 厚的几倍以上。
谢谢大家
6、粘砂
分为机械粘砂，化学粘砂两类。 因素：（1）铸件结构（内尖角处易产生）、（2）涂料耐火度（骨料 成分）、（3）涂刷厚度、（4）型砂紧实度、（5）浇注温度
三、铸造缺陷
7、裂纹
铸件冷却收缩受阻碍产生应力，此时应力大于此时的抗拉强度时， 产生裂纹。轻者焊补，严重者报废。
因素：与铸件材质，合金质量（夹杂物多），造型方法，型砂退让
二、工艺流程
5、配模
包括下芯，合箱，紧箱，压箱，浇口箱放置，冒口圈放置。
6、金属熔炼
铸铁熔炼的基本任务是提供成分和温度符合要求，非金属夹杂物与 气体含量少的优质铁液。
A、材质表示方法 如：ZG270-480，HT300，QT700-2，MTCrMoCu30.
B、熔炼方法 冲天炉：应用广，成本低，效率高，操作不易控制，质量不稳定 电炉：感应电炉、电弧炉 双联熔炼： 优点
4、砂孔、砂眼
特点是孔洞内有型砂。 来源：型腔的散砂（清理不干净）， 冲砂（型砂强度不够，或有破损没有修好）。
三、铸造缺陷
5、渣孔（夹渣）
特点是形状不规则，孔洞内有非金属夹杂物。一般位于铸件造型位置 的上边面或死角处。 可分为两类： （1）外生夹渣，（一次）。熔炼、浇注完成以前形成。尺寸大，分布 集中（铁水扒渣不干净，瞬时孕育处理产生的渣，也有涂料，砂等）。 （2）内生夹渣（二次）浇注凝固过程形成，FeS、MnS，QT件多。
c、消失模铸造
二、工艺流程
• 铸造工艺流程简图
二、工艺流程
1、工艺方案
（1） 工艺性审查：通常指零件结构对铸造要求的适应程度。
（2） 生产能力审查：材质、大小、吨位、工装。 （3）最后确定工艺方案、编制工艺图。
铸造工艺规程编制水平的高低，对铸件质量、生产成本和效率起着关键
性的作用。
2、模型制作
制作外模、芯盒（木、金属、塑料)。
12、热处理
热时效 正火
13、入库，或发货
二、工艺流程
复杂热时效曲线
二、工艺流程
•实 例
底 座 零 件 图
二、工艺流程
•实 例
底 座 零 件 工 艺 图
二、工艺流程
•实 例
底 座 模 型
二、工艺流程
•实 例
准 备 造 型
二、工艺流程
•实 例
填 砂 造 下 型
二、工艺流程
•实 例
准 备 造 上 型
方 法。其中铸铁件占70%以上。
C、成本低
铸件在一般机器中占总重40-80%，而成本占25-30%。
其原因：批量，易于实现机械化生产；可利用大量废旧金属；比锻件劳动消耗 小、尺寸精度
高，加工余量小，可节约加工工时和金属。
D、良好的使用性能
铸件比焊接件刚度大，变形小——机床精度高。 其减震、耐磨性能均好。
一、概 况
2、设备工装
（1）造型设备
（2）砂处理设备 （3）熔炼设备 （4）铸件清理设备 （5）热处理设备 （6）铸造工装
一、概 况
3、生产能力
（1）年生产能力 （2）铸件吨位 （3）铸件轮廓尺寸 （4）铸件材质
一、概 况
4、主要生产方法
（1）砂型铸造 a、树脂砂造型 b、潮模砂造型
（2）特种铸造 a、离心铸造 b、金属型铸造
二、工艺流程
3、造型
是形成基本外轮廓形状的过程。包括填砂、起模、修型等过程。
按机械化程度分：
A、手工造型
整个造型过程是由手工来完成， 适用范围：单件、小批量，尤其大型复杂件 特点：技术操作要求高，劳动强度大，效率低，质量不稳定
B、 机器造型
全部或至少由机器完成填砂操作过程 优点：对工人技术操作要求低，劳动强度小，效率高，
尺寸精度高，铸件质量好、稳定。 缺点：设备工装费用高，生产准备时间长，仅适用于单分型面两箱造型，尺
寸、复杂程度不高的铸件。
二、工艺流程
3、造型
我公司铸造属于手工造型 主要有以下三种方法
A、整体（分开）模造型
* 用模型形成铸件外轮廓形状
B、组芯造型
* 用砂芯形成铸件外轮廓形状
C、劈箱造型
* 用砂箱列皮形成铸件外轮廓形状
二、工艺流程
4、制芯
砂芯的基本作用：
A、是形成铸件的内部形状或铸孔（主要作用） B、形成铸件外部形状。如组芯，活块。
方法有：手工，机器两类。其特点与造型相类。
造型、制芯所用造型材料 主要有黏土砂，水玻璃砂，树脂砂，合脂砂等。 原砂：石英砂，锆英砂、镁橄榄石、铝矾土。 涂料 ： 有水基、淳基、快干涂料，烘干方法。
性等有关。
8、变形
铸件收缩不均匀产生。残余应力，薄壁压，厚壁拉；圆形，表面压， 中间拉。结果厚处变形向外凸出。
四、对产品设计的要求
• 概述
一个好的零件设计一定要达到两个“满足”：
(1) 满足设计要求
指零件的功用性——设计目的，零件的使用功能 。采用何结构，材 质达到何目的。
(2) 满足生产要求
A、能够制造（在当前技术、装备条件下，能够制造，否则再好的 设 计也是空中楼搁）
四、对产品设计的要求
数控机床床身实例
四、对产品设计的要求
二、材质的选用
一般根据抗拉强度和硬度来选用。在满足设计要求的情况下尽量选 用低牌号的材质（目的：成本低，易于加工）
例外项：
1、厚大件优先选用QT，以减小缩孔倾向，如JE31-1250的调节螺杆。 2、有油压、气压要求的中小件应选用HT300。而不应选QT。如LS42500A的阀体要耐44Mpa油压，则应选用HT300。
铸造工艺及对产品设计要求
铸造公司
2010-10
目录
一、概况 二、工艺流程 三、铸造缺陷 四、铸造工艺对产品设计的要求
一、概 况
1 、概述
（1）铸造
铸造就是将液态金属合金注入具有一定形状的铸型中，经冷却成型而得到金属制品的过程。这种金 属制品称为铸件。
可粗分为两类：砂型铸造，特种铸造（金属型、压铸、离心铸造、消失模铸造等）
四、对产品设计的要求
2、均匀壁厚
力求壁厚尽量均匀。如果无法避免壁厚差异，则必须要有平滑过 度。 防止热节，减小应力及最终残余应力，裂纹现象的发生。 高牌号的HT、ZG件必须要注意。
3、内壁薄于外壁
受散热条件影响，为均匀收缩、减小应力，内壁（主要是筋板）一 般是外壁的80%左右，如30，25，20。
砂型铸造 是以型砂为造型材料的铸造方法。是应用最广的一种造型方法。占铸件总产量的8090%。
（2）铸造生产的特点及优点：
A、适用范围广
实例视频
不受零件尺寸大小、壁厚、复杂程度等因素的限制。厚薄0.1mm-1m,长度几个 毫
米到十几米，重量从几克到几百吨。四缸柴油机缸体等
B、合金种类多，
包括HT、QT、ZG、Cu、AL、Zn、Mg、TI等合金。是脆性金属唯一可行的制作
二、工艺流程
•实 例
填 砂 造 上 型
二、工艺流程
•实 例
开 箱 取 出 模 型
二、工艺流程
•实 例
下 芯 、 合 箱
二、工艺流程
•实 例
开 箱 后ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ零 件
加强印象
三、铸造缺陷
1、气孔
形状：圆形、椭圆形，表面光滑 种类： （1）侵入性 （铸型、砂芯水份等气体在浇注出气不通畅，
浇注不平稳等原因进入到金属内部而产生） （2）析出性（液态金属内部的气体由于溶解度下降而产生） （3）反应性（金属与铸型，或内部元素之间发生化学反应产生），—
—薄壁件易产生皮下气孔--针孔。如：FeO+C---Fe+CO
金属浇注温度低是一个重要问题。
2、缩孔
形状：不规则，表面粗糙。原因：铸件在充型完毕后有三种收缩： 液态、凝固、固态。如果凝固收缩得不到金属液的有效补充就形成 缩孔。
铸件壁厚不均匀最易形成缩孔。 位置：铸件热结，或最后凝固处
三、铸造缺陷
3、缩松
实例
要注意根据工艺加收缩率，铸铁件取1%。
（1） 铸造收缩率是指铸件在凝固冷却过程中因产生线收缩而造成铸件实际尺 寸与模样尺寸之间的缩小率。
（2）铸造收缩率计算 ε＝(Ｌ－Ｌ1)/Ｌ×１００％
式中 Ｌ=模样尺寸；Ｌ1=铸件尺寸。 （3）铸造收缩率的大小主要取决于合金成分、铸件结构和大小以及砂型砂芯
的的退让性、浇口系统结构等因素。
二、工艺流程
10、检查
（1）表面清理状况检查，不合乎要求重新清理。 （2）尺寸检查 （3）形状检查（多、缺肉的检查） （4）明显缺陷检查：气孔、缩孔、缺肉、裂纹的
检查
二、工艺流程
11、缺陷处理
孔洞类，缺肉类，多肉
采用措施：不加工不重要面，用腻子、环氧树脂修补 重要面、加工面用 气、电焊补 有冷焊、热焊两种方法。 热焊预热500-550，缓冷，重要复杂件需700-800退火。
（1）能源利用率高，冲天炉热效率50-60%，过热热效率7%；感应电炉过热 热效率60%
（2）均匀成分，提高质量
二、工艺流程
7、浇注
（1）计算重量: 注意金属密度： 7.2-7.5 kg/m3
（2）控制浇注温度：
温度太高：组织粗大，易产生缩孔、皮下气孔、裂纹、粘砂缺陷； 温度太低：易出现浇不足，渣气孔等缺陷。 一般控制在1300-1370之间。
（3）控制浇注时间（快浇，要平稳） （4）防跑火措施，保证安全。
二、工艺流程
8、保温
根据铸件的吨位大小、结构复杂程度严格控制保温时间。 目的：减小裂纹和内应力倾向。
9、开箱清理
（1）落砂（震动落砂机） （2）浇冒口去除（手工、机械切割、氧气电弧切割） （3）内部砂芯、芯骨清除 （4）表面清理：抛丸、打砂、砂轮。
B、易于制造 （工艺性问题，零件结构问题——优化结构设计） C、经济性（降低制造成本，达到经济效益的最大化；结构，材质， 零件通用性三个方面）
四、对产品设计的要求
一、优化铸件结构设计：
1、选用合适的壁厚
太小——浇不足，冷隔，裂纹——甚至报废 太大——组织粗大，缩孔，缩松——降低机械性能 壁厚为10-20，能达到预期强度，当壁厚为150-300，HT200—120， HT250—150，HT300—180MP 不能简单的以增加壁厚的方法来提高铸件的强度， 采用加强筋可减小壁厚(可减轻重量，因而降低成本) HT，QT件的壁厚，理想的情况大件是30-50，中小件10-25mm
四、对产品设计的要求
4、合理的圆角过度
为防止应力集中而导致的裂纹的产生。圆角大小要与壁厚有关。
5、合理开设铸造工艺孔
A、内部孔（作用：支撑、连接、固定、通气、清砂） B、外部孔（作用：出气、清砂、防漂芯、减少芯撑使用量） 轴承支座（可取消芯撑）
6、最小铸出孔
砂型铸造一般中小件30-50，太小粘砂、清理困难，打刀。 外露铸出孔要与壁厚相适应，一般取D>H。内部筋板的孔一般是壁 厚的几倍以上。
谢谢大家
6、粘砂
分为机械粘砂，化学粘砂两类。 因素：（1）铸件结构（内尖角处易产生）、（2）涂料耐火度（骨料 成分）、（3）涂刷厚度、（4）型砂紧实度、（5）浇注温度
三、铸造缺陷
7、裂纹
铸件冷却收缩受阻碍产生应力，此时应力大于此时的抗拉强度时， 产生裂纹。轻者焊补，严重者报废。
因素：与铸件材质，合金质量（夹杂物多），造型方法，型砂退让
二、工艺流程
5、配模
包括下芯，合箱，紧箱，压箱，浇口箱放置，冒口圈放置。
6、金属熔炼
铸铁熔炼的基本任务是提供成分和温度符合要求，非金属夹杂物与 气体含量少的优质铁液。
A、材质表示方法 如：ZG270-480，HT300，QT700-2，MTCrMoCu30.
B、熔炼方法 冲天炉：应用广，成本低，效率高，操作不易控制，质量不稳定 电炉：感应电炉、电弧炉 双联熔炼： 优点