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1、材料成形技术你现在浏览的是第一页，共81页 液态成形液态成形铸造成形铸造成形 将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后获得毛坯或零件的方法，称为冷却凝固后获得毛坯或零件的方法，称为铸造铸造(casting)。铸造铸造是毛坯或机器零件成形的重要方法之一。是毛坯或机器零件成形的重要方法之一。铸造成形特点铸造成形特点1.优点优点 (1)适应性广泛适应性广泛 铸件材质、大小、形状几乎不受限制。铸件材质、大小、形状几乎不受限制。不宜塑性加工或焊接成形的材料，铸造成形尤具优势。不宜塑性加工或焊接成形的材料，铸造成形尤
2、具优势。(2)可形成形状复杂的零件可形成形状复杂的零件 (3)生产成本较低生产成本较低 铸造用原材料来源广泛，价格低廉。铸造用原材料来源广泛，价格低廉。铸件与最终零件的形状相似，尺寸相近，加工余量小。铸件与最终零件的形状相似，尺寸相近，加工余量小。2.缺点缺点 涉及生产工序较多，过程难以精确控制，涉及生产工序较多，过程难以精确控制，废品率较高；废品率较高；铸件铸件组织疏松，晶粒粗大，铸件某些力学性能较低；组织疏松，晶粒粗大，铸件某些力学性能较低；铸件铸件表面粗糙，尺寸精度不高表面粗糙，尺寸精度不高。工作环境较差，工人。工作环境较差，工人劳动强度大劳动强度大。你现在浏览的是第二页，共81页1 金
3、属液态成形基本原理金属液态成形基本原理铸造性能铸造性能:合金在铸造过程中所表现出来的工艺性能，称为合金的铸造性能。主要合金在铸造过程中所表现出来的工艺性能，称为合金的铸造性能。主要指流动性、收缩性、偏析和吸气性等。指流动性、收缩性、偏析和吸气性等。铸件的质量与合金的铸造性能密切相关。铸件的质量与合金的铸造性能密切相关。1.1 1.1 合金的流动性和充型能力合金的流动性和充型能力1流动性流动性 液态合金本身的流动能力，叫做合金的流动性。液态合金本身的流动能力，叫做合金的流动性。流动性好流动性好的合金，充型能力强，易于获得轮廓清晰、形状复杂的铸件。的合金，充型能力强，易于获得轮廓清晰、形状复杂的铸
4、件。液态金属中的气体和夹杂物易于上浮，利于铸件补缩。液态金属中的气体和夹杂物易于上浮，利于铸件补缩。流动性差流动性差的合金，铸件容易产生浇不足、冷隔、气孔和夹杂缺陷。的合金，铸件容易产生浇不足、冷隔、气孔和夹杂缺陷。液态合金的流动性，通常用液态合金的流动性，通常用螺旋形试样螺旋形试样的长度来衡量。的长度来衡量。浇出的试样愈长，流动性愈好。浇出的试样愈长，流动性愈好。灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，而铸钢最差灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，而铸钢最差.你现在浏览的是第三页，共81页图图1-1 1-1 螺旋形流动性试样示意图螺旋形流动性试样示意图你现在浏览的是第四页，共81页2影响合金流动性的因素影响合金
5、流动性的因素 化学成分对合金流动性的影响最为显著。化学成分对合金流动性的影响最为显著。纯金属和共晶成分的合金金流动性最好：恒温下结晶，固液界面光纯金属和共晶成分的合金金流动性最好：恒温下结晶，固液界面光滑，流动阻力较小。同时，共晶成分合金的凝固温度最低，可获得较大滑，流动阻力较小。同时，共晶成分合金的凝固温度最低，可获得较大的过热度，推迟了合金的凝固，故流动性最好。的过热度，推迟了合金的凝固，故流动性最好。其他成分的合金是在一定温度范围内结晶的，由于初生树枝其他成分的合金是在一定温度范围内结晶的，由于初生树枝状晶体与液体金属两相共存，粗糙的固液界面使合金的流动阻力状晶体与液体金属两相共存，粗糙
6、的固液界面使合金的流动阻力加大，合金的流动性大大下降加大，合金的流动性大大下降.Fe-C合金的流动性与含碳量之间的关系：合金的流动性与含碳量之间的关系：亚共晶铸铁随含碳量增加，结晶温度区间减小，流动性逐渐提高，亚共晶铸铁随含碳量增加，结晶温度区间减小，流动性逐渐提高，越接近共晶成分，合金的流动性愈好越接近共晶成分，合金的流动性愈好.你现在浏览的是第五页，共81页3充型能力充型能力 充型能力是指金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形充型能力是指金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。状准确的铸件的能力。若充型能力不强，则易产生浇不足、冷隔等缺陷，造成废品。若充型能力不强，则易产生浇
7、不足、冷隔等缺陷，造成废品。4影响充型能力的因素影响充型能力的因素1.合金本身流动性合金本身流动性你现在浏览的是第六页，共81页2.工艺因素工艺因素 (1)浇注条件浇注条件 提高合金的提高合金的浇注温度浇注温度和和浇注速度浇注速度，增大，增大静压头高度静压头高度都会使合金的充型能力都会使合金的充型能力提高。提高。但浇注温度太高，将使合金的收缩量增加，吸气增多，氧化严重，铸件会产生但浇注温度太高，将使合金的收缩量增加，吸气增多，氧化严重，铸件会产生严重的粘砂和胀砂缺陷。严重的粘砂和胀砂缺陷。每种合金的浇注温度都在一定的温度范围内：每种合金的浇注温度都在一定的温度范围内：铸钢为铸钢为1520-16
8、20；铸铁为；铸铁为1230-1450；铝合金为；铝合金为680-780。(2)铸型铸型 a.铸型的温度和热物理性能：铸型的温度和热物理性能：铸型温度越低，热容量越大，从合金中吸收并储存热量的能力越强；铸型温度越低，热容量越大，从合金中吸收并储存热量的能力越强；铸型的导热性越好，传导热量的能力越强。合金保持液态的时间越短。铸型的导热性越好，传导热量的能力越强。合金保持液态的时间越短。充型能力下降。充型能力下降。b.铸型的发气量和排气能力：铸型的发气量和排气能力：铸型发气量大、排气能力差，合金流动受阻。铸型发气量大、排气能力差，合金流动受阻。充型能力下降。充型能力下降。C.铸型结构的复杂程度：铸
9、型结构的复杂程度：浇注系统和铸型的结构越复杂，合金充型时的阻力越大。浇注系统和铸型的结构越复杂，合金充型时的阻力越大。充型能力下降。充型能力下降。你现在浏览的是第七页，共81页1.2 铸件的凝固与收缩铸件的凝固与收缩1铸件的凝固方式铸件的凝固方式 凝固过程中的铸件断面一般存在三个区域：固相区、凝固区和液相区。凝固区的宽凝固过程中的铸件断面一般存在三个区域：固相区、凝固区和液相区。凝固区的宽度对铸件质量影响较大。铸件度对铸件质量影响较大。铸件“凝固方式凝固方式”依此区的宽窄来划分：依此区的宽窄来划分：(1)逐层凝固逐层凝固 铸件在凝固过程中铸件在凝固过程中不存在凝固区不存在凝固区，断面上外层的固
10、体和内层的液体由一条界限，断面上外层的固体和内层的液体由一条界限(凝固前沿凝固前沿)清楚地分开。纯金属或共晶成分合金的凝固属此方式。清楚地分开。纯金属或共晶成分合金的凝固属此方式。(2)糊状凝固糊状凝固 如果合金的结晶温度范围很宽，且铸件的温度分布较为平坦，则在凝固的某段时间如果合金的结晶温度范围很宽，且铸件的温度分布较为平坦，则在凝固的某段时间内，铸件表面并内，铸件表面并不存在固体层不存在固体层，而凝固区贯穿整个断面。先呈糊状而后固化。，而凝固区贯穿整个断面。先呈糊状而后固化。(3)中间凝固中间凝固 大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固。大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状
11、凝固之间，称为中间凝固。铸件质量与其凝固方式密切相关：铸件质量与其凝固方式密切相关：逐层凝固逐层凝固时，合金充型能力强，利于防止缩孔和缩松。例时，合金充型能力强，利于防止缩孔和缩松。例灰铸铁灰铸铁、铝硅合金铝硅合金。糊状凝固糊状凝固时，难以获得结晶紧实的铸件。例时，难以获得结晶紧实的铸件。例球墨铸铁球墨铸铁、锡青铜锡青铜、铝铜合金铝铜合金。为获得紧实为获得紧实致密铸件常需采用适当的补缩工艺措施。致密铸件常需采用适当的补缩工艺措施。你现在浏览的是第八页，共81页图图1-2 铸铸件的凝固方式件的凝固方式你现在浏览的是第九页，共81页2铸造合金的收缩铸造合金的收缩 液态合金在凝固和冷却过程中，体积和
12、尺寸减小的现象称为液态合金的液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象称为液态合金的收缩收缩。收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷，影响铸件质量。收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷，影响铸件质量。合金的收缩经历三个阶段合金的收缩经历三个阶段(如图如图1-3):(1)液态收缩液态收缩:从浇注温度到凝固开始温度的收缩。从浇注温度到凝固开始温度的收缩。(2)凝固收缩凝固收缩:从凝固开始温度到凝固终止温度间的收缩从凝固开始温度到凝固终止温度间的收缩.(3)固态收缩固态收缩:从凝固终止温度到室温间的收缩。从凝固终止温度到室温间的收缩。合金的收缩率为上述三个阶段收缩
13、率的总和。合金的收缩率为上述三个阶段收缩率的总和。由于合金的由于合金的液态收缩液态收缩和和凝固收缩凝固收缩体现为合金体现为合金体积体积的缩减，故常用的缩减，故常用体积收缩体积收缩率率来表示；来表示；合金的合金的固态收缩固态收缩不仅引起不仅引起体积体积上的缩减，而且还使铸件在上的缩减，而且还使铸件在尺寸尺寸上缩减，因此上缩减，因此常用常用线收缩率线收缩率来表示。来表示。不同合金的收缩率不同。不同合金的收缩率不同。常用合金中，铸钢的收缩率最大，灰铸铁最小。常用合金中，铸钢的收缩率最大，灰铸铁最小。你现在浏览的是第十页，共81页图图1-3 合金收合金收缩缩的三个的三个阶阶段段你现在浏览的是第十一页，
14、共81页表表1-1 几种几种铁铁碳合金的体碳合金的体积积收收缩缩率率表1.2 常用铸造合金的线收缩率你现在浏览的是第十二页，共81页3缩孔和缩松缩孔和缩松(1)缩孔和缩松的形成缩孔和缩松的形成 液态合金在铸型内冷凝过程中，若液态收缩和凝固收缩所缩减的容液态合金在铸型内冷凝过程中，若液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到及时补充，在铸件的最后凝固部位形成孔洞。据孔洞的大小和分积得不到及时补充，在铸件的最后凝固部位形成孔洞。据孔洞的大小和分布，可分为布，可分为缩孔缩孔和和缩松缩松两类。两类。缩孔：缩孔：集中在铸件上部或最后凝固部位的容积较大的孔洞。集中在铸件上部或最后凝固部位的容积较大的孔洞。呈倒圆
15、锥形。呈倒圆锥形。缩松：缩松：分散于铸件某些区域内的细小缩孔。分散于铸件某些区域内的细小缩孔。缩孔的形成缩孔的形成 逐层凝固合金逐层凝固合金 合金的液态收缩和凝固收缩越大，固态收缩越小，浇注温度越高，铸件的壁合金的液态收缩和凝固收缩越大，固态收缩越小，浇注温度越高，铸件的壁越厚，缩孔的容积就越大。越厚，缩孔的容积就越大。缩松的形成缩松的形成 糊状凝固合金糊状凝固合金 你现在浏览的是第十三页，共81页缩孔动画1缩孔动画2缩孔动画3你现在浏览的是第十四页，共81页1.3 铸造内应力、变形和裂纹铸造内应力、变形和裂纹1铸造应力铸造应力 铸件在凝固之后的继续冷却过程中，若固态收缩受到阻碍，将会在铸件内
16、部铸件在凝固之后的继续冷却过程中，若固态收缩受到阻碍，将会在铸件内部产生应力（产生应力（临时应力临时应力 和和残余应力残余应力），），是铸件产生变形和裂纹的根本原因是铸件产生变形和裂纹的根本原因。（1）热应力：）热应力：因铸件因铸件壁厚不均壁厚不均，各部分，各部分冷速不同冷速不同，同一时期各部分，同一时期各部分收缩不一致收缩不一致。（2）相变应力相变应力 合金在弹性状态下发生合金在弹性状态下发生相变相变引起体积变化而产生的应力。引起体积变化而产生的应力。（3）机械应力：）机械应力：合金的线收缩受到铸型或型芯的合金的线收缩受到铸型或型芯的机械阻碍机械阻碍而形成的内应力。而形成的内应力。机械应力在
17、铸件落砂之后，便自行消除。机械应力在铸件落砂之后，便自行消除。铸造应力是热应力、机械应力和相变应力三者的代数和。铸造应力是热应力、机械应力和相变应力三者的代数和。铸造应力会使铸件产生变形、裂纹，降低承载能力，影响加工精度等。铸造应力会使铸件产生变形、裂纹，降低承载能力，影响加工精度等。应力形成动画应力形成动画你现在浏览的是第十五页，共81页减小应力的措施减小应力的措施 a.在铸造工艺上采取在铸造工艺上采取“同时凝固原则同时凝固原则”。尽量减小铸件各部位间的温度差，使铸件各部位同时冷却凝固。尽量减小铸件各部位间的温度差，使铸件各部位同时冷却凝固。如厚壁处加冷铁，将内浇道设在薄壁处。如厚壁处加冷铁
18、，将内浇道设在薄壁处。适用于：适用于：.凝固收缩小的合金；凝固收缩小的合金；.壁厚均匀、结晶温度范围宽、对致密性要求不高的壁厚均匀、结晶温度范围宽、对致密性要求不高的 铸件。铸件。b.改善铸型和型芯的退让性。改善铸型和型芯的退让性。c.浇注后早开型，可有效减小机械应力。浇注后早开型，可有效减小机械应力。d.将铸件加热到将铸件加热到550650之间保温，进行去应力退火可消除残余之间保温，进行去应力退火可消除残余 应力。应力。你现在浏览的是第十六页，共81页2.铸件的变形铸件的变形存在残留应力的铸件是不稳定的，将自发地通过变形来减缓其内应力，以趋存在残留应力的铸件是不稳定的，将自发地通过变形来减缓
19、其内应力，以趋于稳定。于稳定。防止铸件变形措施防止铸件变形措施:a.铸件设计力求壁厚均匀、形状简单而对称。铸件设计力求壁厚均匀、形状简单而对称。b.对于细而长、大而薄的易变形铸件，可采用对于细而长、大而薄的易变形铸件，可采用“反变形法反变形法”。将模样制成与铸件变形方向相反的形状，待铸体冷却后变形正好与相反的形状将模样制成与铸件变形方向相反的形状，待铸体冷却后变形正好与相反的形状抵消。抵消。C.自然时效处理法。自然时效处理法。将铸件置于露天场地一段时间，使其缓慢地发生变形，从而使内应力得以消除。将铸件置于露天场地一段时间，使其缓慢地发生变形，从而使内应力得以消除。你现在浏览的是第十七页，共81
20、页3铸件的裂纹铸件的裂纹 当铸造内应力超过金属材料的抗拉强度时，铸件便会产生裂纹。当铸造内应力超过金属材料的抗拉强度时，铸件便会产生裂纹。裂纹可分为热裂和冷裂两种：裂纹可分为热裂和冷裂两种：(1)热裂热裂 凝固后期的高温金属强度低，应力超过金属的最大强度便产生热裂。凝固后期的高温金属强度低，应力超过金属的最大强度便产生热裂。影响热裂的主要因素：影响热裂的主要因素：合金性质合金性质 合金结晶温度范围愈宽，凝固收缩量愈大，合金的热裂倾向也愈大。合金结晶温度范围愈宽，凝固收缩量愈大，合金的热裂倾向也愈大。灰铸铁和球墨铸铁凝固收缩小，热裂倾向较小灰铸铁和球墨铸铁凝固收缩小，热裂倾向较小;铸钢、某些铸铝
21、合金、白口铸铁的热裂倾向较大铸钢、某些铸铝合金、白口铸铁的热裂倾向较大.铸型阻力铸型阻力 铸型、型芯的退让性愈好，机械应力愈小，形成热裂的可能性愈小。铸型、型芯的退让性愈好，机械应力愈小，形成热裂的可能性愈小。防止热裂的主要方法防止热裂的主要方法:设计合理的铸件结构；设计合理的铸件结构；改善型砂和芯砂的退让性；改善型砂和芯砂的退让性；严格限制钢和铸铁中硫的含量等严格限制钢和铸铁中硫的含量等;适当增加铸型吃砂量。适当增加铸型吃砂量。你现在浏览的是第十八页，共81页(2)冷裂冷裂 铸件凝固后在较低温度下形成的裂纹叫冷裂。铸件凝固后在较低温度下形成的裂纹叫冷裂。冷裂纹形状特征：冷裂纹形状特征：1.表
22、面光滑，具有金属光泽或呈微氧化色；表面光滑，具有金属光泽或呈微氧化色；2.裂口常穿过晶粒延伸到整个断面，常呈圆滑曲线或直线状；裂口常穿过晶粒延伸到整个断面，常呈圆滑曲线或直线状；3.常出现于：常出现于：（1）脆性大、塑性差的合金：白口铸铁、高碳钢、某些合金钢；）脆性大、塑性差的合金：白口铸铁、高碳钢、某些合金钢；（2）大型复杂铸铁件的应力集中部位。）大型复杂铸铁件的应力集中部位。防止冷裂的主要方法防止冷裂的主要方法:1.减小铸造内应力：减小铸造内应力：（1）铸件壁厚要均匀；）铸件壁厚要均匀；（2）增加型砂和芯砂的退让性。）增加型砂和芯砂的退让性。2.降低合金的脆性：降低合金的脆性：降低钢和铸铁
23、中的含磷量。降低钢和铸铁中的含磷量。你现在浏览的是第十九页，共81页4.合金的偏析合金的偏析 铸件中出现化学成分不均匀的现象称为偏析。铸件中出现化学成分不均匀的现象称为偏析。偏析可分为两大类：偏析可分为两大类：微观偏析微观偏析和和宏观偏析宏观偏析。晶内偏析晶内偏析：晶粒内各部分化学成分不均匀的现象，是微观偏析的一种。：晶粒内各部分化学成分不均匀的现象，是微观偏析的一种。在实际铸造条件下，固溶体的合金的凝固速度较快，原子来不及充分扩散，在实际铸造条件下，固溶体的合金的凝固速度较快，原子来不及充分扩散，枝晶内部的化学成分必然不均匀。枝晶内部的化学成分必然不均匀。把铸件重新加热到高温，经长时间保温，
24、使原子充分扩散。把铸件重新加热到高温，经长时间保温，使原子充分扩散。扩散退火消除晶内偏析扩散退火消除晶内偏析。密度偏析密度偏析：铸件上、下部分化学成分不均匀的现象，是宏观偏析的一种。：铸件上、下部分化学成分不均匀的现象，是宏观偏析的一种。当组成合金元素的密度相差悬殊时，密度小的元素大都集中在铸件上部，密度当组成合金元素的密度相差悬殊时，密度小的元素大都集中在铸件上部，密度大的元素则较多地集中在下部。大的元素则较多地集中在下部。浇注时充分搅拌或加速金属液冷却浇注时充分搅拌或加速金属液冷却 防止密度偏析。防止密度偏析。宏观偏析有很多种，除密度偏析之外，还有正偏析、逆偏析、宏观偏析有很多种，除密度偏
25、析之外，还有正偏析、逆偏析、v形偏析和带形偏析和带状偏析等。状偏析等。你现在浏览的是第二十页，共81页 5.合金的吸气性和氧化性合金的吸气性和氧化性 合金在熔炼和浇注时吸收气体的能力称为合金的合金在熔炼和浇注时吸收气体的能力称为合金的吸气性吸气性。液态时吸收气体多，在凝固时来不及逸出，就会出现气孔、白点等缺陷。液态时吸收气体多，在凝固时来不及逸出，就会出现气孔、白点等缺陷。1)铸件中的气孔铸件中的气孔 按照合金中的气体来源，可将气孔分为以下三类按照合金中的气体来源，可将气孔分为以下三类.(1)析出性气孔析出性气孔 溶解于合金液中的气体在冷凝过程中，因气体溶解度下降而析出，来溶解于合金液中的气体
26、在冷凝过程中，因气体溶解度下降而析出，来 不及排除而形成的气孔，称为析出性气孔。不及排除而形成的气孔，称为析出性气孔。析出性气孔不仅影响合金的力学性能，而且严重影响铸件的气密性。析出性气孔不仅影响合金的力学性能，而且严重影响铸件的气密性。(2)侵入性气孔侵入性气孔 侵入性气孔是砂型表面层聚集的气体侵入合金液中而形成的气孔。侵入性气孔是砂型表面层聚集的气体侵入合金液中而形成的气孔。(3)反应性气孔反应性气孔 浇入铸型中的合金液与铸型材料、芯撑、冷铁所含水分、锈蚀或熔渣之间浇入铸型中的合金液与铸型材料、芯撑、冷铁所含水分、锈蚀或熔渣之间 发生化学反应而产生气体，从而使铸件内形成的气孔，称为反应性气
27、孔。发生化学反应而产生气体，从而使铸件内形成的气孔，称为反应性气孔。你现在浏览的是第二十一页，共81页2)预防气孔的措施预防气孔的措施 降低析出性气孔降低析出性气孔:a.减少合金的吸气性减少合金的吸气性:缩短熔炼时间缩短熔炼时间;在合金液表面加覆盖剂保护或用真空熔炼技术；在合金液表面加覆盖剂保护或用真空熔炼技术；选用烘干过的炉料；选用烘干过的炉料；控制合金液温度，减少合金液的原始含气量。控制合金液温度，减少合金液的原始含气量。b.防止气体析出：防止气体析出：加压冷凝加压冷凝(铝合金在铝合金在4-6个大气压的压力下结晶，可得无气孔件个大气压的压力下结晶，可得无气孔件)。降低反应性气孔降低反应性气
28、孔:冷铁、芯撑等表面不得有锈蚀、油污，并应保持干燥等。冷铁、芯撑等表面不得有锈蚀、油污，并应保持干燥等。降低造型材料中的含水量和对铸型进行烘干等。降低造型材料中的含水量和对铸型进行烘干等。控制侵入性气孔控制侵入性气孔:减小型砂减小型砂(芯砂芯砂)的发气量，增加铸型的排气能力。的发气量，增加铸型的排气能力。你现在浏览的是第二十二页，共81页2 2 铸造方法铸造方法2.1 砂型铸造砂型铸造 砂型铸造是在砂型中生产铸件的方法。砂型铸造是在砂型中生产铸件的方法。型（芯）砂通常是由硅砂、粘结剂、水和附加物按一定的比例混制而成。型（芯）砂通常是由硅砂、粘结剂、水和附加物按一定的比例混制而成。型型(芯芯)砂
29、要具有砂要具有“一强三性一强三性”:一定的强度一定的强度;透气性、耐火性和退让性透气性、耐火性和退让性。砂型铸造是实际生产中应用最广泛的一种铸造方法砂型铸造是实际生产中应用最广泛的一种铸造方法，工艺过程，工艺过程如图如图1-4所示。所示。砂型铸造是传统的铸造方法砂型铸造是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小、批量，它适用于各种形状、大小、批量及各种常用合金铸件的生产。及各种常用合金铸件的生产。掌握砂型铸造技术是合理选择铸造方法和正确设计铸件掌握砂型铸造技术是合理选择铸造方法和正确设计铸件结构的基础。结构的基础。你现在浏览的是第二十三页，共81页图1-4 砂型铸造工艺过程示意图你现在浏览的是第
30、二十四页，共81页砂型铸造工艺砂型铸造工艺动画动画活块造型动画活块造型动画挖砂造型动画假箱造型动画假箱造型动画刮板造型动画1.造型与造芯方法造型与造芯方法 制造砂型的工制造砂型的工艺过艺过程称程称为为造型。造型是砂型造型。造型是砂型铸铸造最基本的工序，通常分造最基本的工序，通常分为为手工造型和机器造型两大手工造型和机器造型两大类类。1)手工造型手工造型 手工造型手工造型时时，填砂、，填砂、紧实紧实和起模都用手工来完成。和起模都用手工来完成。优优点点：操作方便灵活，适操作方便灵活，适应应性性强强，模，模样样生生产产准准备时间备时间短，但生短，但生产产率低，率低，劳动劳动强强度大，度大，铸铸件件质
31、质量不易保量不易保证证。手工造型只适用于手工造型只适用于单单件或小批量生件或小批量生产产。实际实际生生产产中，造型方法的中，造型方法的选择选择具有具有较较大的灵活性，一个大的灵活性，一个铸铸件往往可用多种件往往可用多种方法造型。方法造型。应应根据根据铸铸件的件的结结构特点、形状和尺寸、生构特点、形状和尺寸、生产产批量、使用要求及批量、使用要求及车间车间具体条件等具体条件等进进行分析比行分析比较较，以确定最佳方案。，以确定最佳方案。你现在浏览的是第二十五页，共81页表表1-2 常用手工造型方法的特点及应用范围常用手工造型方法的特点及应用范围你现在浏览的是第二十六页，共81页你现在浏览的是第二十七
32、页，共81页 2)机器造型机器造型 机器造型是用机器来完成填砂、紧实和起模等造型操作过程，是机器造型是用机器来完成填砂、紧实和起模等造型操作过程，是现代化铸造车间的基本造型方法。现代化铸造车间的基本造型方法。与手工造型相比，与手工造型相比，机器造型机器造型可提高生产率和铸型质量，减轻劳动强度。可提高生产率和铸型质量，减轻劳动强度。但设备及工装模具投资较大，生产准备周期较长。但设备及工装模具投资较大，生产准备周期较长。主要用于成批大量生产。主要用于成批大量生产。机器造型按紧实方式的不同，可分为四种基本方式：机器造型按紧实方式的不同，可分为四种基本方式：压实造型压实造型 震压造型震压造型 抛砂造型
33、抛砂造型 射砂造型射砂造型你现在浏览的是第二十八页，共81页表表1-3 机器造型方法的特点及适用范机器造型方法的特点及适用范围围你现在浏览的是第二十九页，共81页机器造型的工艺特点机器造型的工艺特点:（1）采用模底板进行两箱造型。）采用模底板进行两箱造型。模底板是将模样、浇注系统沿分型面与底板联接成一个整体的专用模具。模底板是将模样、浇注系统沿分型面与底板联接成一个整体的专用模具。造型后，底板形成分型面，模样形成铸型空腔。造型后，底板形成分型面，模样形成铸型空腔。机器造型用模底板可分为机器造型用模底板可分为单面模底板和双面模底板单面模底板和双面模底板两种：两种：单面模底板单面模底板用于制造半个
34、铸型，是最为常用的模底板。用于制造半个铸型，是最为常用的模底板。造型时，采用两个配对的单面模底板分别在两台造型机上同时分别造上造型时，采用两个配对的单面模底板分别在两台造型机上同时分别造上型和下型，造好的两个半型依靠定位装置型和下型，造好的两个半型依靠定位装置(如箱锥如箱锥)合型。合型。双面模底板双面模底板仅用于生产小铸件，它是把上、下两个半模及浇注系统仅用于生产小铸件，它是把上、下两个半模及浇注系统固定在同一底板的两侧。固定在同一底板的两侧。上、下型均在同一台造型机上制出，待铸型合型后将砂箱脱除上、下型均在同一台造型机上制出，待铸型合型后将砂箱脱除(即脱即脱箱造型箱造型)，并在浇注之前，在铸
35、型上加套箱，以防错型。，并在浇注之前，在铸型上加套箱，以防错型。（2）机器造型应避免活块：）机器造型应避免活块：取出活块费时，使造型机的生产率大为降低。取出活块费时，使造型机的生产率大为降低。你现在浏览的是第三十页，共81页3)造芯造芯 当制作空心铸件，或铸件的外壁内凹，或铸件具有影响起模的外凸时，当制作空心铸件，或铸件的外壁内凹，或铸件具有影响起模的外凸时，经常要用到型芯，制作型芯的工艺过程称为造芯。经常要用到型芯，制作型芯的工艺过程称为造芯。型芯可用手工制造，也可用机器制造型芯可用手工制造，也可用机器制造 形状复杂的型芯可分块制造，然后粘合成形形状复杂的型芯可分块制造，然后粘合成形 芯砂的
36、组成与配比比型砂要求更严格芯砂的组成与配比比型砂要求更严格 芯子比铸型应具有更高的强度、耐火性与退让性芯子比铸型应具有更高的强度、耐火性与退让性 型芯中放人芯骨型芯中放人芯骨：提高型芯的刚度和强度：提高型芯的刚度和强度 型芯的内部制作通气孔型芯的内部制作通气孔：提高型芯的透气性：提高型芯的透气性 型芯需烘干使用型芯需烘干使用：提高型芯的强度和透气性：提高型芯的强度和透气性砂芯铸造工砂芯铸造工艺动画艺动画你现在浏览的是第三十一页，共81页2.2 特种铸造特种铸造 生产中采用的铸型用砂较少或不用砂，使用特殊工艺装备进行铸造的方法，统生产中采用的铸型用砂较少或不用砂，使用特殊工艺装备进行铸造的方法，
37、统称为特种铸造。称为特种铸造。包括：包括：熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、实型铸造。离心铸造、陶瓷型铸造、实型铸造。特种铸造特点：特种铸造特点：1.铸件精度和表面质量高、内在性能好、原材料消耗低、工作环境好等优铸件精度和表面质量高、内在性能好、原材料消耗低、工作环境好等优点。点。2.每种特种铸造方法均有其优越之处和适用的场合。每种特种铸造方法均有其优越之处和适用的场合。3.铸件的结构、形状、尺寸、重量、材料种类往往受到某些限制。铸件的结构、形状、尺寸、重量、材料种类往往受到某些限制。你现在浏览的是第三十二页，共81页1)
38、1)熔模铸造熔模铸造 熔模熔模铸铸造造是用易熔材料制成模是用易熔材料制成模样样，然后在模，然后在模样样上涂挂耐火材料，上涂挂耐火材料，经经硬化之后，再将模硬化之后，再将模样样熔化排出型外，从而熔化排出型外，从而获获得无分型面的得无分型面的铸铸型。由于型。由于模模样样一般采用蜡一般采用蜡质质材料来制造，故又将熔模材料来制造，故又将熔模铸铸造称造称为为“失蜡失蜡铸铸造造”。1.熔模铸造工艺过程熔模铸造工艺过程 熔模铸造工艺动画2.2.熔模铸造铸件的结构工艺性熔模铸造铸件的结构工艺性 (1)铸孔不能太小和太深铸孔不能太小和太深 一般铸孔应大于一般铸孔应大于2mm (2)铸件壁厚不可太薄铸件壁厚不可太
39、薄 一般为一般为2-8mm (3)铸件的壁厚应尽量均匀铸件的壁厚应尽量均匀 直浇道直接补缩，故不能有分散的热节直浇道直接补缩，故不能有分散的热节你现在浏览的是第三十三页，共81页3 3熔模铸造的特点熔模铸造的特点 (1)铸件精度高、表面质量好，是少、无切削加工工艺的重要方法之一。铸件精度高、表面质量好，是少、无切削加工工艺的重要方法之一。尺寸精度可达尺寸精度可达ITll-ITl4，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ral2.51.6um。(2)可制造形状复杂铸件。可制造形状复杂铸件。最小壁厚可达最小壁厚可达0.3 mm，最小铸出孔径为，最小铸出孔径为0.5mm。可一次铸出由几个零件组合成的复杂部件。可
40、一次铸出由几个零件组合成的复杂部件。(3)铸造合金种类不受限制。铸造合金种类不受限制。对于高熔点和难切削合金，更显其优越性。对于高熔点和难切削合金，更显其优越性。(4)生产批量基本不受限制。生产批量基本不受限制。既可大批量生产，又可单件、小批量生产。既可大批量生产，又可单件、小批量生产。(5)缺点缺点：工序繁杂、生产周期长、成本高。工序繁杂、生产周期长、成本高。受蜡模与型壳强度、刚度限制，铸件不宜太大、太长，受蜡模与型壳强度、刚度限制，铸件不宜太大、太长，G25kg。4.4.熔模铸造的应用：熔模铸造的应用：汽轮机及燃汽轮机的叶片、泵的叶轮；切削刀具；汽轮机及燃汽轮机的叶片、泵的叶轮；切削刀具；
41、飞机、汽车、拖拉机、风动工具和机床上的小型零件。飞机、汽车、拖拉机、风动工具和机床上的小型零件。你现在浏览的是第三十四页，共81页2)2)金属型铸造金属型铸造 金属型铸造是将液态金属浇人金属型内，以获得铸件的铸造方法。金属型铸造是将液态金属浇人金属型内，以获得铸件的铸造方法。因金属型可重复使用，又称因金属型可重复使用，又称永久型铸造永久型铸造。1.金属型的结构金属型的结构 整体式、水平分型式、垂直分型式、复合分型整体式、水平分型式、垂直分型式、复合分型 2.金属型铸造工艺金属型铸造工艺 (1)加强金属型的排气加强金属型的排气 在金属型腔上部设排气引通气塞，分型面上开通气槽在金属型腔上部设排气引
42、通气塞，分型面上开通气槽 (2)表面喷刷涂料表面喷刷涂料 在金属型工作表面喷刷耐火涂料，产生隔热气膜，保护金在金属型工作表面喷刷耐火涂料，产生隔热气膜，保护金 属型，并调节铸件各部分冷却速度，提高铸件质量。属型，并调节铸件各部分冷却速度，提高铸件质量。(3)预热金属型预热金属型 预热温度一般为预热温度一般为200-350，以防金属液冷却过快而造成浇不，以防金属液冷却过快而造成浇不 到、冷隔和气孔等缺陷。到、冷隔和气孔等缺陷。(4)及时开型及时开型 铸件冷凝后，应及时从铸型中取出。通常铸铁件出型温度为铸件冷凝后，应及时从铸型中取出。通常铸铁件出型温度为 780-950 左右，开型时间为左右，开型
43、时间为1060s。金属型铸造工金属型铸造工艺动画艺动画你现在浏览的是第三十五页，共81页 3.金属型铸件的结构工艺性金属型铸件的结构工艺性 (1)铸件结构斜度较大。铸件结构斜度较大。金属型无退让性和溃散性金属型无退让性和溃散性 (2)铸件壁厚要均匀，铸件的壁厚不能过薄。铸件壁厚要均匀，铸件的壁厚不能过薄。铝硅合金件的最小壁厚为铝硅合金件的最小壁厚为2-4mm，铝镁合金为，铝镁合金为35mm，铸铁为，铸铁为2.54mm.(3)铸孔的孔径不能过小、过深，铸孔的孔径不能过小、过深，以便于金属型芯的安放和抽出。以便于金属型芯的安放和抽出。4.金属型铸造的特点金属型铸造的特点 (1)尺寸精度高尺寸精度高
44、(IT12-ITl6)、表面粗糙度小表面粗糙度小(Ral2.5-6.3um)，加工余量小加工余量小。(2)铸件的晶粒细小，力学性能好。铸件的晶粒细小，力学性能好。(3)可实现可实现“一型多铸一型多铸”，提高劳动生产率；，提高劳动生产率；节约造型材料；节约造型材料；减轻环境污染，改善劳动条件。减轻环境污染，改善劳动条件。(4)铸型制造成本高；铸铁件铸型制造成本高；铸铁件表面易产生白口，表面易产生白口，加工困难；加工困难；不适宜高熔点合金的铸造。不适宜高熔点合金的铸造。5.应用应用 主要用于主要用于非铁金属非铁金属（铜合金、铝合金等）铸件的（铜合金、铝合金等）铸件的大批量大批量生产生产；铸铁件的金
45、属型铸造目前有所发展，但尺寸小于铸铁件的金属型铸造目前有所发展，但尺寸小于300mm，G8kg。你现在浏览的是第三十六页，共81页3)3)压力铸造压力铸造 压力铸造压力铸造是将熔融的金属在高压下快速压入金属铸型中，并在压力下是将熔融的金属在高压下快速压入金属铸型中，并在压力下凝固，以获得铸件的方法。凝固，以获得铸件的方法。高压和高速是压铸法的两大特征。高压和高速是压铸法的两大特征。比压约比压约5-50MPa，充填速度为，充填速度为50100ms，充型时间约，充型时间约0.05-0.15s.1.压铸工艺过程压铸工艺过程 2压铸件的结构工艺性压铸件的结构工艺性(1)压铸件上应消除内侧凹，以保证压铸
46、件从压型中顺利取出。压铸件上应消除内侧凹，以保证压铸件从压型中顺利取出。(2)可铸出细小的螺纹、孔、齿和文字等。可铸出细小的螺纹、孔、齿和文字等。(3)采用薄壁并保证壁厚均匀。采用薄壁并保证壁厚均匀。压铸件的适宜壁厚：压铸件的适宜壁厚：锌合金为锌合金为1-4mm，铝合金为，铝合金为1.5-5mm，铜合金为，铜合金为2-5mm.(4)对复杂而无法取芯的铸件或局部有特殊性能对复杂而无法取芯的铸件或局部有特殊性能(如耐磨、导电、导磁和绝如耐磨、导电、导磁和绝 缘等缘等)要求的铸件，可采用要求的铸件，可采用嵌铸法嵌铸法。压力铸造工艺压力铸造工艺动画动画你现在浏览的是第三十七页，共81页3压力铸造的特点
47、压力铸造的特点 (1)压铸件尺寸精度高，表面质量好。压铸件尺寸精度高，表面质量好。(2)可压铸壁薄、形状复杂且具有很小孔和螺纹的铸件，以及镶嵌件。可压铸壁薄、形状复杂且具有很小孔和螺纹的铸件，以及镶嵌件。(3)压铸件的强度和表面硬度较高。压铸件的强度和表面硬度较高。(4)生产率高，可实现半自动化及自动化生产。生产率高，可实现半自动化及自动化生产。(5)压铸的不足之处：压铸的不足之处：a.压铸件皮下易产生气孔压铸件皮下易产生气孔 b.压铸件不能进行热处理，也不宜在高温下工作压铸件不能进行热处理，也不宜在高温下工作 c.厚壁处易产生缩孔和缩松厚壁处易产生缩孔和缩松 d.设备投资大，铸型制造周期长，
48、造价高，不宜小批量生产。设备投资大，铸型制造周期长，造价高，不宜小批量生产。4压力铸造的应用压力铸造的应用 a.用于生产锌合金、铝合金、镁合金和铜合金等铸件。用于生产锌合金、铝合金、镁合金和铜合金等铸件。b.应用于汽车、拖拉机制造业，仪表和电子仪器工业，在农业机应用于汽车、拖拉机制造业，仪表和电子仪器工业，在农业机 械、国防工业、计算机、医疗器械等制造业。械、国防工业、计算机、医疗器械等制造业。你现在浏览的是第三十八页，共81页4)4)低压铸造低压铸造 液体金属在压力液体金属在压力(0.02-0.06Mpa)作用下由下而上充填型腔，以形成铸件的一作用下由下而上充填型腔，以形成铸件的一种方法。种
49、方法。低压铸造是介于重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法。低压铸造是介于重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法。1.低压铸工艺过程低压铸工艺过程 a.喷刷涂料、预热铸型；喷刷涂料、预热铸型；b.向坩埚炉内通人压缩空气，金属液在压力作用下充满型腔；向坩埚炉内通人压缩空气，金属液在压力作用下充满型腔；c.使金属液在压力下结晶；使金属液在压力下结晶；d.待铸件凝固后，使坩埚与大气相通，尚未凝固的金属液在重力待铸件凝固后，使坩埚与大气相通，尚未凝固的金属液在重力 作用下而流回到坩埚中；作用下而流回到坩埚中；e.开型，取出铸件。开型，取出铸件。你现在浏览的是第三十九页，共81页图图15 低压铸造工艺图低压
50、铸造工艺图你现在浏览的是第四十页，共81页2低压铸造的特点低压铸造的特点 (1)浇注压力和速度可调浇注压力和速度可调 适用于不同的铸型，铸造各种合金、各种大小的铸件适用于不同的铸型，铸造各种合金、各种大小的铸件 (2)底注式充型底注式充型 金属液充型平稳，提高了铸件的合格率金属液充型平稳，提高了铸件的合格率 (3)铸件在压力下结晶铸件在压力下结晶 铸件组织致密，轮廓清晰，力学性能高。尤其适于大型薄壁件的铸造铸件组织致密，轮廓清晰，力学性能高。尤其适于大型薄壁件的铸造 (4)金属利用率高金属利用率高 省去补缩冒口省去补缩冒口 (5)劳动强度低，劳动环境好，设备简易，易实现自动化劳动强度低，劳动环