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1、汽车制造工艺汽车制造工艺第六章第六章 零件毛坯制造工艺零件毛坯制造工艺主要内容主要内容第一节第一节 砂型铸造砂型铸造第二节第二节 钢模铸造钢模铸造第三节第三节 压力铸造压力铸造第四节第四节 精密铸造精密铸造第五节第五节 模锻模锻第六节第六节 辊锻辊锻第一节：砂型铸造第一节：砂型铸造定义：用型芯砂制作铸型，将熔融金属定义：用型芯砂制作铸型，将熔融金属注入铸型，待其冷却、凝固后，经落砂取出注入铸型，待其冷却、凝固后，经落砂取出铸件的方法。铸件的方法。特点：可生产尺寸、重量、复杂程度不同的特点：可生产尺寸、重量、复杂程度不同的铸件，且生产率高、原材料来源广、成本相铸件，且生产率高、原材料来源广、成本
2、相对低廉，应用最广泛的一种毛坯制造方法。对低廉，应用最广泛的一种毛坯制造方法。第一节：砂型铸造第一节：砂型铸造一、一、砂型铸造工艺过程砂型铸造工艺过程一、一、砂型铸造工艺过程砂型铸造工艺过程例：齿轮毛坯的砂型铸造过程例：齿轮毛坯的砂型铸造过程 一、一、砂型铸造工艺过程砂型铸造工艺过程1、造型与制芯、造型与制芯造型是用型砂和模型制造铸型的过程，是砂型造型是用型砂和模型制造铸型的过程，是砂型铸造中最基本的工序。铸造中最基本的工序。按紧实型砂的方法，造型方法可分为手工造型按紧实型砂的方法，造型方法可分为手工造型和机器造型两大类。和机器造型两大类。手工造型手工造型手工造型是用手工或手开工作的方法进行紧
3、砂、起手工造型是用手工或手开工作的方法进行紧砂、起模的造型方法。其操作灵活，大小铸件均可采用。模的造型方法。其操作灵活，大小铸件均可采用。特点：生产率低，对工人技术水平要求较高，铸件特点：生产率低，对工人技术水平要求较高，铸件的尺寸精度及外表质量较差，但在实际生产中仍是的尺寸精度及外表质量较差，但在实际生产中仍是难以完全取代的重要工艺方法。难以完全取代的重要工艺方法。手工造型主要用于单件、小批量生产，有时也可用手工造型主要用于单件、小批量生产，有时也可用于较大批量的生产。于较大批量的生产。手工造型的方式有很多，常见的有整模造型、两箱手工造型的方式有很多，常见的有整模造型、两箱分模造型、三箱分模
4、造型、挖砂造型、活块造型等。分模造型、三箱分模造型、挖砂造型、活块造型等。手工造型手工造型整模造型整模造型手工造型手工造型两箱分模造型两箱分模造型手工造型手工造型三箱分模造型三箱分模造型手工造型手工造型挖砂造型挖砂造型手工造型手工造型挖砂造型：假箱造型挖砂造型：假箱造型 手工造型手工造型活块造型活块造型机器造型机器造型机器造型是将紧砂、起模两个造型工序全部机器造型是将紧砂、起模两个造型工序全部或者局部实现机械化，现代化铸造车间大批或者局部实现机械化，现代化铸造车间大批量生产的基本方式。它可以大大提高生产率，量生产的基本方式。它可以大大提高生产率，质量稳定，铸件尺寸精确，外表光洁，加工质量稳定，
5、铸件尺寸精确，外表光洁，加工余量小。余量小。根据紧砂、起模方式的不同，有各种不同种根据紧砂、起模方式的不同，有各种不同种类的造型机。类的造型机。当机器造型配以机械化的型砂处理、浇注及当机器造型配以机械化的型砂处理、浇注及落砂工序，即可组成现代化的铸造生产线。落砂工序，即可组成现代化的铸造生产线。机器造型机器造型紧砂方法紧砂方法 类别类别原理原理主要特点和适用范围主要特点和适用范围震压造型震压造型先以机械震击紧实型砂，再用较低的先以机械震击紧实型砂，再用较低的压力压力0.15MPa0.4MPa压实压实设备结构简单设备结构简单,造价低造价低,效率较高，紧实度较均匀；但紧效率较高，紧实度较均匀；但紧
6、实度较低实度较低,噪声大。适用于成批大量生产中、小型铸件。噪声大。适用于成批大量生产中、小型铸件。微震压实微震压实造型造型在高频率、小振幅振动下，利用型砂在高频率、小振幅振动下，利用型砂的惯性紧实作用并同时或随后加压紧的惯性紧实作用并同时或随后加压紧实型砂。实型砂。型砂紧实度较高且均匀，频率较高，能适应各种形状的型砂紧实度较高且均匀，频率较高，能适应各种形状的铸件，对地基要求较低；但机器微震局部磨损较快，噪铸件，对地基要求较低；但机器微震局部磨损较快，噪声较小。适用于成批大量生产中、小型铸件。声较小。适用于成批大量生产中、小型铸件。抛砂造型抛砂造型利用离心力抛出型砂，使型砂在惯性利用离心力抛出
7、型砂，使型砂在惯性作用下完成填砂和紧实。作用下完成填砂和紧实。砂型紧实度较均匀，不要求专用模板和砂箱，噪声小，砂型紧实度较均匀，不要求专用模板和砂箱，噪声小，但生产效率低，操作技术要求高。适用于单件小批量生但生产效率低，操作技术要求高。适用于单件小批量生产中、大型铸件。产中、大型铸件。气冲造型气冲造型用蒸汽或压缩空气瞬间膨胀所产生的用蒸汽或压缩空气瞬间膨胀所产生的压力波紧实型砂。压力波紧实型砂。砂型紧实度高，铸件精度高；设备结构较简单，易维修砂型紧实度高，铸件精度高；设备结构较简单，易维修且能耗低，敲落砂少，噪声小，适用于成批、大量生产且能耗低，敲落砂少，噪声小，适用于成批、大量生产中、小型铸
8、件，尤其形状较复杂的铸件。中、小型铸件，尤其形状较复杂的铸件。负压造型负压造型型砂不含黏结剂，被密封于砂箱与塑型砂不含黏结剂，被密封于砂箱与塑料膜之间，抽真空使干砂紧实。料膜之间，抽真空使干砂紧实。设备投资较少；铸件精度高、外表光滑；落砂方便，旧设备投资较少；铸件精度高、外表光滑；落砂方便，旧砂处理简便；能耗和环境污染较小。但生产效率较低。砂处理简便；能耗和环境污染较小。但生产效率较低。形状复杂覆膜较困难。适用于单件、小批量生产形状不形状复杂覆膜较困难。适用于单件、小批量生产形状不太复杂的铸件。太复杂的铸件。多触头高多触头高压造型压造型用许多小触头压实砂型，同时还进行用许多小触头压实砂型，同时
9、还进行微震。微震。砂型紧实，铸件质量好，生产率高劳动条件好，但设备砂型紧实，铸件质量好，生产率高劳动条件好，但设备复杂，适用于大批量生产的铸件。复杂，适用于大批量生产的铸件。机器造型机器造型起模方法起模方法 造型机大都装有起模机构，为了起模动作平稳，造型机大都装有起模机构，为了起模动作平稳，没有冲击，所以动力绝大多数采用液压或气压。起没有冲击，所以动力绝大多数采用液压或气压。起模方法分为顶箱、漏模和翻转三种。模方法分为顶箱、漏模和翻转三种。制芯制芯制作型芯的工艺过程称为制芯。当制作空心制作型芯的工艺过程称为制芯。当制作空心铸件或铸件的外壁内凹，或铸件具有阻碍起模铸件或铸件的外壁内凹，或铸件具有
10、阻碍起模的外凸时，经常需要制芯。型芯可以手工制造，的外凸时，经常需要制芯。型芯可以手工制造，也可机器制造，形状复杂的型芯可分块制造，也可机器制造，形状复杂的型芯可分块制造，黏合成形。为了提高型芯的刚度和强度，需在黏合成形。为了提高型芯的刚度和强度，需在型芯中放芯骨；为了提高型芯的透气性，需在型芯中放芯骨；为了提高型芯的透气性，需在型芯的内部制作通气孔；为了提高型芯的退让型芯的内部制作通气孔；为了提高型芯的退让性，型芯可以做成空心或在芯骨上缠草绳；为性，型芯可以做成空心或在芯骨上缠草绳；为了提高型芯的强度和透气性，一般型芯需烘干了提高型芯的强度和透气性，一般型芯需烘干使用。使用。一、一、砂型铸造
11、工艺过程砂型铸造工艺过程2.浇注系统浇注系统定义：为了使液态金属流入铸型型腔所开的一定义：为了使液态金属流入铸型型腔所开的一系列通道。系列通道。作用是保证液态金属均匀，平稳地流入并充满作用是保证液态金属均匀，平稳地流入并充满型腔，以防止冲坏型腔；防止熔渣、砂粒或其型腔，以防止冲坏型腔；防止熔渣、砂粒或其他杂质进入型腔；调节铸件的凝固顺序或补给他杂质进入型腔；调节铸件的凝固顺序或补给金属液冷凝收缩时所需的液态金属。金属液冷凝收缩时所需的液态金属。浇注系统是铸型的重要组成分，假设设计不合浇注系统是铸型的重要组成分，假设设计不合理，铸件易产生冲砂、砂眼、浇缺乏等缺陷。理，铸件易产生冲砂、砂眼、浇缺乏
12、等缺陷。浇注系统浇注系统一、一、砂型铸造工艺过程砂型铸造工艺过程3.合型、熔炼与浇注合型、熔炼与浇注合型合型 将铸型的各个组元上型、下型、砂芯、浇口将铸型的各个组元上型、下型、砂芯、浇口盆等组成一个完整铸型的过程称为合型。合型时应盆等组成一个完整铸型的过程称为合型。合型时应检查铸型型腔是否清洁，型芯的安装是否准确牢固，检查铸型型腔是否清洁，型芯的安装是否准确牢固，砂箱的定位是否准确、牢固。砂箱的定位是否准确、牢固。熔炼熔炼 通过加热使金属由固态变为液态，并通过冶金通过加热使金属由固态变为液态，并通过冶金反响去除金属中的杂质，使其温度和成分到达规定要反响去除金属中的杂质，使其温度和成分到达规定要
13、求的操作过程称为熔炼。求的操作过程称为熔炼。浇注浇注 将金属液从浇包注入铸型的操作过程，称为浇将金属液从浇包注入铸型的操作过程，称为浇注。假设浇注温度过高，金属液吸气多，液体收缩大，注。假设浇注温度过高，金属液吸气多，液体收缩大，铸件容易产生气孔、缩孔、黏砂等缺陷。假设浇注温铸件容易产生气孔、缩孔、黏砂等缺陷。假设浇注温度过低，金属液流动性差，铸件易产生浇缺乏、冷隔度过低，金属液流动性差，铸件易产生浇缺乏、冷隔等缺陷。等缺陷。一、一、砂型铸造工艺过程砂型铸造工艺过程4.落砂、清理与检验落砂、清理与检验落砂落砂 用手工或机械使铸件与型砂芯砂、砂箱分开的操用手工或机械使铸件与型砂芯砂、砂箱分开的操
14、作过程称为落砂。浇注后，必须经过充分的凝固和冷却才能落作过程称为落砂。浇注后，必须经过充分的凝固和冷却才能落砂。假设落砂过早，铸件的冷速过快，使铸铁表层出现白口组砂。假设落砂过早，铸件的冷速过快，使铸铁表层出现白口组织，导致切削困难；假设落砂过晚，由于收缩应力大，使铸件织，导致切削困难；假设落砂过晚，由于收缩应力大，使铸件产生裂纹，且生产率低。产生裂纹，且生产率低。清理清理 落砂后，用机械切割，铁锤敲击，气割等方法去除外落砂后，用机械切割，铁锤敲击，气割等方法去除外表黏砂、型砂芯砂、多余金属浇口、冒口、飞翅和氧化表黏砂、型砂芯砂、多余金属浇口、冒口、飞翅和氧化皮等操作过程称为清理。皮等操作过程
15、称为清理。检验检验 可通过眼睛观察或借助尖嘴锤找出铸件的外表缺可通过眼睛观察或借助尖嘴锤找出铸件的外表缺陷，如气孔、砂眼、黏砂、缩孔、浇缺乏、冷隔。对于铸件内陷，如气孔、砂眼、黏砂、缩孔、浇缺乏、冷隔。对于铸件内部缺陷可进行耐压试验、超声波探伤等。部缺陷可进行耐压试验、超声波探伤等。第一节：砂型铸造第一节：砂型铸造二、零件结构的铸造工艺性二、零件结构的铸造工艺性 铸件的生产不仅需要采用合理的、先进的铸件的生产不仅需要采用合理的、先进的铸造工艺和设备，而且还要求铸件的结构尽可铸造工艺和设备，而且还要求铸件的结构尽可能适合铸造生产的要求。铸件的结构是否合理，能适合铸造生产的要求。铸件的结构是否合理
16、，对于铸件的质量、成本和铸造生产率都有很大对于铸件的质量、成本和铸造生产率都有很大的影响。铸件结构不仅要保证铸件的力学性能的影响。铸件结构不仅要保证铸件的力学性能和使用性能要求，还必须考虑合金的铸造性能和使用性能要求，还必须考虑合金的铸造性能以及制模、造型、造芯、合型、铸件清理等各以及制模、造型、造芯、合型、铸件清理等各个工艺环节，应力求简单、保证质量、节省材个工艺环节，应力求简单、保证质量、节省材料、提高生产率和降低成本。料、提高生产率和降低成本。第一节：砂型铸造第一节：砂型铸造三、铸造工艺设计三、铸造工艺设计 1.浇注位置浇注位置浇注时，铸件在铸型中所处的位置称为浇注位置。浇注位置确浇注时
17、，铸件在铸型中所处的位置称为浇注位置。浇注位置确实定应遵循以下基本原则：实定应遵循以下基本原则：铸件重要外表应朝下或处于侧面。浇注时液态合金中的气体、夹渣、铸件重要外表应朝下或处于侧面。浇注时液态合金中的气体、夹渣、砂粒等易上浮，使铸件上部缺陷增多，组织也不如下部致密。砂粒等易上浮，使铸件上部缺陷增多，组织也不如下部致密。铸件的大平面应朝下。型腔上外表长时间被合金烘烤，易拱起或开铸件的大平面应朝下。型腔上外表长时间被合金烘烤，易拱起或开裂，造成夹砂等缺陷。裂，造成夹砂等缺陷。铸件薄而大的平面应放在型腔的下部、侧面或倾斜的位置，以利于铸件薄而大的平面应放在型腔的下部、侧面或倾斜的位置，以利于液态
18、合金充填铸型防止产生浇缺乏、冷隔等缺陷。液态合金充填铸型防止产生浇缺乏、冷隔等缺陷。铸件较厚的局部浇注时应放在型腔的上部或侧面，以便安放冒口，铸件较厚的局部浇注时应放在型腔的上部或侧面，以便安放冒口，使铸件自下而上顺序凝固，以利于补缩，防止缩孔缺陷。使铸件自下而上顺序凝固，以利于补缩，防止缩孔缺陷。确定浇注位置时应尽量减少型芯的数量，有利于型芯的安装、固定、确定浇注位置时应尽量减少型芯的数量，有利于型芯的安装、固定、检查和排气，防止使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯。检查和排气，防止使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯。三、铸造工艺设计三、铸造工艺设计2.分型面分型面分型面是指上、下铸型之间接合面，确定原则如下
19、：分型面是指上、下铸型之间接合面，确定原则如下：分型面应选择在铸件的最大截面处，能保证模样从型腔中分型面应选择在铸件的最大截面处，能保证模样从型腔中顺利取出。顺利取出。尽量使分型面为平直面，且数量只有一个，以便简化造型，尽量使分型面为平直面，且数量只有一个，以便简化造型，减少错箱等缺陷，保证铸件质量，提高生产率。减少错箱等缺陷，保证铸件质量，提高生产率。尽可能将铸件的全部或大局部置于同一砂型内，以防止错尽可能将铸件的全部或大局部置于同一砂型内，以防止错箱和产生较大的隙缝与毛剌。箱和产生较大的隙缝与毛剌。分型面的选择应有利于下芯、合箱，使型芯安放稳固，便分型面的选择应有利于下芯、合箱，使型芯安放
20、稳固，便于检查型腔尺寸。于检查型腔尺寸。分型面的选择应尽量减少型芯及活块的数量，尽量使型腔分型面的选择应尽量减少型芯及活块的数量，尽量使型腔及主要型芯位于下箱。及主要型芯位于下箱。三、铸造工艺设计三、铸造工艺设计3.工艺参数工艺参数加工余量加工余量 是指在切削加工是从铸件上切去的金属层厚度。因是指在切削加工是从铸件上切去的金属层厚度。因此，制造模样和芯盒时，应在铸件需要加工的外表上留出加工此，制造模样和芯盒时，应在铸件需要加工的外表上留出加工余量。余量。起模斜度起模斜度 是指为使模样容易从砂型或型芯自芯盒中脱出，平是指为使模样容易从砂型或型芯自芯盒中脱出，平行于起模方向在模样或芯盒壁上所增加的
21、斜度。起模斜度通常行于起模方向在模样或芯盒壁上所增加的斜度。起模斜度通常是是13，模样或型芯的高度越高，起模斜度取值越小。，模样或型芯的高度越高，起模斜度取值越小。铸造圆角铸造圆角 是在设计铸件和制造模样时，相交壁的交角要做成是在设计铸件和制造模样时，相交壁的交角要做成圆弧过渡。铸造圆角半径一般为圆弧过渡。铸造圆角半径一般为310mm。收缩率收缩率 铸件在冷却时要产生收缩，因此模样的外尺寸应比铸铸件在冷却时要产生收缩，因此模样的外尺寸应比铸件大，其数值取决于铸件线收缩率。收缩率与铸造合金种类、件大，其数值取决于铸件线收缩率。收缩率与铸造合金种类、铸件结构和铸型种类等因素有关。铸件结构和铸型种类
22、等因素有关。第一节：砂型铸造第一节：砂型铸造四、铸件热处理四、铸件热处理1、灰铸铁件热处理、灰铸铁件热处理1时效时效 用以消除剩余应力、提高尺寸稳定性等，用以消除剩余应力、提高尺寸稳定性等，时效方法有自然时效、热时效以及振动时效等，时效时效方法有自然时效、热时效以及振动时效等，时效处理时必须严格控制炉温及时间，注意铸件堆放方法，处理时必须严格控制炉温及时间，注意铸件堆放方法，以免产生新的应力。以免产生新的应力。2退火退火 目的是降低硬度以及消除由于工艺控制不目的是降低硬度以及消除由于工艺控制不当而产生的自口组织，改善切削加工性。当而产生的自口组织，改善切削加工性。3外表热处理外表热处理 耐磨灰
23、铸铁件，如缸套等，采取外耐磨灰铸铁件，如缸套等，采取外表淬火工艺，使工作外表具有耐磨的马氏体组织，内表淬火工艺，使工作外表具有耐磨的马氏体组织，内部仍保持良好的韧性。对于缸筒或缸套也有的采用激部仍保持良好的韧性。对于缸筒或缸套也有的采用激光淬火工艺的。光淬火工艺的。四、铸件热处理四、铸件热处理2.球墨铸铁件热处理球墨铸铁件热处理1退火退火 根据铸件原始组织不同，又分为低温退火和高温退根据铸件原始组织不同，又分为低温退火和高温退火。假设原始组织中碳化物及磷共晶太多时，可采用高温退火火。假设原始组织中碳化物及磷共晶太多时，可采用高温退火+低温退火两阶段退火工艺。低温退火两阶段退火工艺。2正火正火
24、当铸态珠光体含量达不到产品要求的当铸态珠光体含量达不到产品要求的80%90%时，时，可采取正火工艺。为减少正火形成的内应力，对复杂件应再进可采取正火工艺。为减少正火形成的内应力，对复杂件应再进行回火处理。行回火处理。3等温淬火等温淬火 等温淬火是获得奥贝球墨铸铁的关键工序。等温淬火是获得奥贝球墨铸铁的关键工序。4外表高频淬火外表高频淬火 外表要求耐磨的铸件，如曲轴、凸轮轴等。外表要求耐磨的铸件，如曲轴、凸轮轴等。往往在加工后对轴颈外表进行高频淬火，使其外表具有耐磨的往往在加工后对轴颈外表进行高频淬火，使其外表具有耐磨的马氏体组织，心部仍保持具有强韧性能的球墨铸件组织。马氏体组织，心部仍保持具有
25、强韧性能的球墨铸件组织。四、铸件热处理四、铸件热处理3.可锻铸铁热处理可锻铸铁热处理黑心可锻铸铁的石墨化退火一般分五个阶段，即升温，第一阶黑心可锻铸铁的石墨化退火一般分五个阶段，即升温，第一阶段石墨化段石墨化920960，中间冷却，第二阶段石墨化，中间冷却，第二阶段石墨化650750，出炉冷却，最终得到铁素休基体和团絮状石，出炉冷却，最终得到铁素休基体和团絮状石墨组织。珠光体可锻铸铁则是在石墨化后，再进行空淬或液悴墨组织。珠光体可锻铸铁则是在石墨化后，再进行空淬或液悴并回火。白心可锻铸铁件则是在强氧化性介质中氧化脱碳退火，并回火。白心可锻铸铁件则是在强氧化性介质中氧化脱碳退火，小断面小断面6m
26、m铸件，主要组织为铁素体，无退火碳。大断铸件，主要组织为铁素体，无退火碳。大断面铸件则外层为铁索休，中间为铁素体面铸件则外层为铁索休，中间为铁素体+珠光体，心部还存在珠光体，心部还存在退火碳组织。退火碳组织。4.冷硬铸铁件热处理冷硬铸铁件热处理对汽车凸轮轴、气门挺杆等铸件，一般仅进行消除内应力退火。对汽车凸轮轴、气门挺杆等铸件，一般仅进行消除内应力退火。5.铸钢件热处理铸钢件热处理汽车常用的碳钢铸件，形状复杂且易变形与开裂的铸件采用退汽车常用的碳钢铸件，形状复杂且易变形与开裂的铸件采用退火处理。形状不复杂，壁厚不大的铸件可采用正火处理，厚大火处理。形状不复杂，壁厚不大的铸件可采用正火处理，厚大
27、铸件则可采用正火铸件则可采用正火+回火工艺，以提高其力学性能。回火工艺，以提高其力学性能。四、铸件热处理四、铸件热处理6.有色金属和合金铸件的热处理有色金属和合金铸件的热处理铝合金铸件热处理铝合金铸件热处理铝合金铸件热处理，要根据具体情况决定，例如对压铸铝铸件，铝合金铸件热处理，要根据具体情况决定，例如对压铸铝铸件，由于内部存在气孔、气泡、缩松等，而表层却较致密，因此一由于内部存在气孔、气泡、缩松等，而表层却较致密，因此一般不进行热处理，以免破坏外表致密层；而对金属型生产的缸般不进行热处理，以免破坏外表致密层；而对金属型生产的缸盖等铸件，为提高其硬度和强度，可采用淬火盖等铸件，为提高其硬度和强
28、度，可采用淬火+回火处理。回火处理。2镁合金铸件热处理镁合金铸件热处理镁合金铸件为提高力学性能，降低铸造应力等也进行热处理。镁合金铸件为提高力学性能，降低铸造应力等也进行热处理。为提高力学性能而进行固溶处理，但其前提是合金元素在淬火为提高力学性能而进行固溶处理，但其前提是合金元素在淬火时可以固溶，然后经时效可以析出。固溶处理加热温度根据铝时可以固溶，然后经时效可以析出。固溶处理加热温度根据铝合金成分不同而不同，例如合金成分不同而不同，例如ZMgAl8Zn铝合金，加热温度为铝合金，加热温度为4155，保温时间，保温时间612h.而后进行空冷淬火，人工时效的加而后进行空冷淬火，人工时效的加热温度为
29、热温度为2005，保温，保温1216h，镁合金铸件热处理加热温，镁合金铸件热处理加热温度超过度超过400，则需采，则需采CO2等保护性气体，防止铸件外表氧化。等保护性气体，防止铸件外表氧化。四、铸件热处理四、铸件热处理3锌合金铸件热处理锌合金铸件热处理1稳定化处理稳定化处理因铸造锌合金中的固相脱溶分解及共析转变，容易受到冷却速因铸造锌合金中的固相脱溶分解及共析转变，容易受到冷却速度和铜、镁等的作用而被抑制，铸态下的组织不稳定，随后会度和铜、镁等的作用而被抑制，铸态下的组织不稳定，随后会因组织缓慢时效而影响铸件尺寸和性能。在低温因组织缓慢时效而影响铸件尺寸和性能。在低温100以下以下下进行稳定化
30、处理则可加速组织转化，而使尺寸及性能稳定。下进行稳定化处理则可加速组织转化，而使尺寸及性能稳定。2均匀化处理均匀化处理可改善枝晶偏析，并得到细片状共析组织，以提高塑性。均匀可改善枝晶偏析，并得到细片状共析组织，以提高塑性。均匀化处理温度一般为化处理温度一般为320400，保温，保温58h。4铜合金铸件的热处理铜合金铸件的热处理对于结构较复杂的铸件，常采用退火处理以防止铸件在使用中对于结构较复杂的铸件，常采用退火处理以防止铸件在使用中尺寸不稳定及变形，退火加热温度为尺寸不稳定及变形，退火加热温度为250300，保温，保温1.52.5h。而后空冷。而后空冷。第一节：砂型铸造第一节：砂型铸造五、铸件
31、质量控制五、铸件质量控制 铸造生产工序多，易使铸件产生各种缺陷，铸造生产工序多，易使铸件产生各种缺陷，为提高质量，降低废品率，首先应正确判断铸为提高质量，降低废品率，首先应正确判断铸件缺陷类别，并分析产生的原因，采取相应措件缺陷类别，并分析产生的原因，采取相应措施。施。常见铸件缺陷及其原因常见铸件缺陷及其原因 序号缺陷定义主要原因1气孔主要为圆形、椭圆形等形状的孔洞，内壁较光滑，通常不露出铸件外表，大孔常孤立存在，小孔则成群出现。型砂含水过多或起模、修型时刷水太多；砂型紧实度过大或透气性差；型芯排气道堵塞或型芯未烘干；金属液溶气太多；浇泩系统不合理。充型或浇注速度过快，气体排不出；铸件结构不合
32、理，不利于排气等。2缩孔形状极不规则、孔壁粗糙并带有枝状晶的孔洞，常出现在铸件最后凝固的部位或厚壁处浇注系统和冒口位置不当；补缩不良；铸件结构不合理；浇注温度过高或铁液成分不对，吸收太大等3缩松铸件断面上出现的分散而细小的缩孔，有时借助放大镜才能发现原因与缩孔相同4砂眼铸件内部或外外表带有砂粒的孔洞型砂或芯砂强度低；型腔内局部砂未紧实；铸型被破坏，型砂卷入金属液等。5冷裂铸件凝固后在较低温度下形成的裂纹，呈长条形且宽度均匀。裂口常穿过晶粒延伸到整个断面应力过大；含磷过高；铸件设计不合理；铸件各局部冷速不均等6热裂断面严重氧化，无金属光泽，裂口沿晶粒边界产生和开展，外形曲折而不规则的裂纹铸件设计
33、不合理，壁的厚薄相差较大；合金含硫量高；收缩不均；砂型或型芯退让性差；浇注系统和冒口设置不合理；金属液过热度大；应力大等7夹砂结疤简称夹砂是指铸件外表产生的疤片状金属突起物。其外表粗糙，边缘锐利，有一小局部金属和铸件本体相连，疤片状突起物与铸件之间有砂层。砂型烘烤过度，使面部砂层开裂或翘起；砂型局部温度太高，粘土过多；砂型紧实度不均匀，强度和透气性不好；铸件设计不合理等。8机械粘砂也称渗透粘砂是指铸件的局部或全部外表上，粘附着一层砂粒和金属的机械混合物。去除粘砂层时可以看到金属光泽。型砂耐火度不好，砂粒太粗；型腔未刷涂料或刷得太薄；浇注温度太高；型砂紧实度不够等。9冷隔在铸件上穿透或不穿透，边
34、缘圆角状的缝隙。冷隔常出现在远离浇注系统的宽大外表或薄壁处、金属液集合处、激冷部位冷铁、芯撑等。浇注温度过低；充型速度太慢或浇注时发生中断；流动性不好；浇道截面太小或位置不当；铸件设计不合理等。10浇不到铸件残缺或轮廓不完整或可能完整但边角圆且光亮。浇不到常出现在远离浇注系统的部位及薄壁处，其浇注系统是充满的。与产生冷隔的原因相同11错型由于合型时错位，铸件的一局部与另一局部在分型面处相互错开。合型时上、下型未对准或造型时上、下模未对准；定位销磨损等12偏芯由于型芯在金属液作用下漂浮移动，使铸件内孔位置偏错、形状和尺寸不符合铸件图要求的缺陷。型芯变形或放置时偏位；型芯尺寸不准或安置不牢；浇道位
35、置不合理，金属液冲偏了型芯等。第二节：钢模铸造第二节：钢模铸造将液态金属浇注入耐热钢制成的铸型而获得将液态金属浇注入耐热钢制成的铸型而获得铸件的方法，称为钢模铸造，属于金属型铸铸件的方法，称为钢模铸造，属于金属型铸造的一种。造的一种。垂直分型式的钢模铸造垂直分型式的钢模铸造 活动半型活动半型固定半型固定半型底座底座定定位位销销第二节：钢模铸造第二节：钢模铸造一、钢模铸造的工艺要求一、钢模铸造的工艺要求1.金属型的预热金属型的预热金属型在开始浇注前，应该先预热预热温度即工作温度因合金的种类、铸件结构和大小有金属型在开始浇注前，应该先预热预热温度即工作温度因合金的种类、铸件结构和大小有所不同，可通
36、过试验确定。一般情况下，金属型的预热温度不低于所不同，可通过试验确定。一般情况下，金属型的预热温度不低于150。2.金属型的浇注温度金属型的浇注温度金属型的浇注温度，一般比砂型铸造时高，可根据合金种类，如化学成分、铸件大小和壁厚，金属型的浇注温度，一般比砂型铸造时高，可根据合金种类，如化学成分、铸件大小和壁厚，通过试验确定。也可以参考相关手册确定。通过试验确定。也可以参考相关手册确定。3.铸件出型和抽芯时间铸件出型和抽芯时间金属型芯在铸件中停留时间越长，由于铸件收缩产生的抱紧型芯的力就越大，所需要抽芯力也金属型芯在铸件中停留时间越长，由于铸件收缩产生的抱紧型芯的力就越大，所需要抽芯力也越大，而
37、且型壁温度升高，需要更多冷却时间，降低生产率。越大，而且型壁温度升高，需要更多冷却时间，降低生产率。当铸件冷却到塑性变形温度范当铸件冷却到塑性变形温度范围并有足够的强度时是抽芯最好的时机，最适宜的铸件出型与抽芯时间，一般用试验方法确定。围并有足够的强度时是抽芯最好的时机，最适宜的铸件出型与抽芯时间，一般用试验方法确定。4.金属型工作温度的调节金属型工作温度的调节要保证金属型铸件的质量稳定，生产正常，首先要使金属型在生产过程中温度变化恒定，因此要保证金属型铸件的质量稳定，生产正常，首先要使金属型在生产过程中温度变化恒定，因此在浇注过程中常用强制冷却的方法。冷却的方式一般有风冷、间接水冷和直接水冷
38、。在浇注过程中常用强制冷却的方法。冷却的方式一般有风冷、间接水冷和直接水冷。5.金属型的涂料金属型的涂料在金属型的工作外表喷刷涂料的作用是调节铸件的冷却速度，保护金属型，防止高温金属也对在金属型的工作外表喷刷涂料的作用是调节铸件的冷却速度，保护金属型，防止高温金属也对型壁的冲蚀和热击，并利用涂料层蓄气排气。型壁的冲蚀和热击，并利用涂料层蓄气排气。第二节：钢模铸造第二节：钢模铸造二、钢模铸造特点和应用范围二、钢模铸造特点和应用范围1.铸型材料的热导率和热容量大，冷却速度快，铸件组织致密，力学性能铸型材料的热导率和热容量大，冷却速度快，铸件组织致密，力学性能比砂型铸件高比砂型铸件高15%左右；但又
39、使金属液较快地丧失流动性，降低了充填左右；但又使金属液较快地丧失流动性，降低了充填铸型的能力。铸型的能力。2.能获得较高尺寸精度和较低外表粗糙度值的铸件，铸件质量稳定性好，能获得较高尺寸精度和较低外表粗糙度值的铸件，铸件质量稳定性好，废品率低，工艺出品率高。废品率低，工艺出品率高。3.减小了粉尘和有害气体的污染，改善了劳动环境。减小了粉尘和有害气体的污染，改善了劳动环境。4.易于实现机械化、自动化，生产效率高，技术容易掌握，便于生产管理。易于实现机械化、自动化，生产效率高，技术容易掌握，便于生产管理。5.铸型制造周期长、成本高、工艺要求严格，易出现大量同一缺陷的废品。铸型制造周期长、成本高、工
40、艺要求严格，易出现大量同一缺陷的废品。6.退让性差，铸件凝固时易产生裂纹和变形，故铸件应尽早从型腔中取出，退让性差，铸件凝固时易产生裂纹和变形，故铸件应尽早从型腔中取出，且不宜生产性状太复杂的铸件。且不宜生产性状太复杂的铸件。7.受铸型材料熔点的限制，熔点高的合金不适宜用钢模铸造。受铸型材料熔点的限制，熔点高的合金不适宜用钢模铸造。8.常见缺陷有气孔、缩孔、缩松、裂纹、冷隔等。常见缺陷有气孔、缩孔、缩松、裂纹、冷隔等。第三节：压力铸造第三节：压力铸造一、压力铸造工艺过程及原理一、压力铸造工艺过程及原理一、压力铸造工艺过程及原理一、压力铸造工艺过程及原理卧式冷压室压铸机工作原理图卧式冷压室压铸机
41、工作原理图 一、压力铸造工艺过程及原理一、压力铸造工艺过程及原理压铸过程中压力的变化曲线压铸过程中压力的变化曲线 慢速封孔阶段慢速封孔阶段充填阶段充填阶段增压阶段增压阶段保压阶段保压阶段第三节：压力铸造第三节：压力铸造二、压力铸造的特点及应用范围二、压力铸造的特点及应用范围高压、高速充型是压力铸造区别于其他铸造方法的重要特征。高压、高速充型是压力铸造区别于其他铸造方法的重要特征。生产效率高，压铸时可实现全自动循环，适于大批量生产；生产效率高，压铸时可实现全自动循环，适于大批量生产；压力铸造能压铸出形状简单和复杂的各种铸件；压力铸造能压铸出形状简单和复杂的各种铸件；压铸产品尺寸精度高，外表粗糙度
42、值小；压铸产品尺寸精度高，外表粗糙度值小；产品互换性好；产品互换性好；压铸件组织致密，具有较高的强度和硬度；压铸件组织致密，具有较高的强度和硬度；轮廓清晰，可在外表铸出清晰地文字及图案；轮廓清晰，可在外表铸出清晰地文字及图案；材料利用率高；材料利用率高；压铸可制作零件组合，代替局部装配，经济效益高；压铸可制作零件组合，代替局部装配，经济效益高；压铸机费用高，压力铸造成本昂贵、工艺准备时间长，因此压铸机费用高，压力铸造成本昂贵、工艺准备时间长，因此不适宜单件、小批量生产；不适合压铸高熔点合金，如钢、不适宜单件、小批量生产；不适合压铸高熔点合金，如钢、铸铁等；压铸件内部常有气孔、缩孔和缩松等缺陷，
43、不宜进铸铁等；压铸件内部常有气孔、缩孔和缩松等缺陷，不宜进行热处理和过多的切削加工。行热处理和过多的切削加工。第四节：精密铸造第四节：精密铸造 精密铸造，又称为精密铸造，又称为“熔模铸造，它是用易熔熔模铸造，它是用易熔材料制成精确光洁的模样材料制成精确光洁的模样易熔模，再在易熔模易熔模，再在易熔模上涂敷多层耐火材料，或浇灌耐高温的陶瓷浆料，上涂敷多层耐火材料，或浇灌耐高温的陶瓷浆料，硬化枯燥后再将铸型中的易熔模熔化排出即成铸型，硬化枯燥后再将铸型中的易熔模熔化排出即成铸型，留下的中空铸型经焙烧后即可浇入熔融金属生产出留下的中空铸型经焙烧后即可浇入熔融金属生产出铸件。由于熔模广泛采用蜡质材料来制
44、造，故这种铸件。由于熔模广泛采用蜡质材料来制造，故这种方法又称为方法又称为“失蜡铸造。失蜡铸造。一、精密铸造的工艺过程一、精密铸造的工艺过程精密铸造工艺过程包括制造蜡模、制出耐火型壳、精密铸造工艺过程包括制造蜡模、制出耐火型壳、造型和浇注等。造型和浇注等。一、精密铸造的工艺过程一、精密铸造的工艺过程第四节：精密铸造第四节：精密铸造二、精密铸造的特点及应用范围二、精密铸造的特点及应用范围精密铸造的铸件精度高，外表质量好，尺寸精度可达精密铸造的铸件精度高，外表质量好，尺寸精度可达IT4IT11，外表粗糙度，外表粗糙度Ra12.51.6m，可实现少削和无削加工，可实现少削和无削加工，熔模铸件无分型面
45、；铸造合金种类不受限制，尤其适用于那熔模铸件无分型面；铸造合金种类不受限制，尤其适用于那些高熔点的难以切削加工的合金，如耐热合金、不锈钢等；些高熔点的难以切削加工的合金，如耐热合金、不锈钢等；生产批不受限制，既可以成批大量，又可单件小批量生产；生产批不受限制，既可以成批大量，又可单件小批量生产；可制造形状复杂铸件，最小壁厚可达可制造形状复杂铸件，最小壁厚可达0.3mm，最小铸出孔直，最小铸出孔直径达径达0.5mm。但其工序繁杂，生产周期长，生产成本高，而。但其工序繁杂，生产周期长，生产成本高，而且因熔模易变形，型壳强度不高，故熔模铸件的质量一般不且因熔模易变形，型壳强度不高，故熔模铸件的质量一
46、般不超过超过25kg。精密铸造适用于生产形状复杂、精度要求较高或难以进行切精密铸造适用于生产形状复杂、精度要求较高或难以进行切削加工的小型零件。削加工的小型零件。第五节：模锻第五节：模锻一、模锻设备与工艺过程一、模锻设备与工艺过程模锻设备有模锻锤、平锻机、曲柄压力机、摩擦压模锻设备有模锻锤、平锻机、曲柄压力机、摩擦压力机、模锻水压机等多种，其中模锻锤应用最广泛。力机、模锻水压机等多种，其中模锻锤应用最广泛。模锻锤的砧座比自由锻的砧座大得多，而且砧座与模锻锤的砧座比自由锻的砧座大得多，而且砧座与锤身连成一个封闭的整体，锤头与导轨之间的配合锤身连成一个封闭的整体，锤头与导轨之间的配合也比自由锻精密
47、，锤头的运动精度高，锤击是能够也比自由锻精密，锤头的运动精度高，锤击是能够保证上下模对准。保证上下模对准。模锻时上模和下模分别安装在锤头下端和砧座上的模锻时上模和下模分别安装在锤头下端和砧座上的燕尾槽内，用楔形铁对准和紧固。燕尾槽内，用楔形铁对准和紧固。第五节：模锻第五节：模锻图图6-21 单模膛模锻工作示意图单模膛模锻工作示意图1-砧座砧座 2-楔铁楔铁 3-模座模座 4-楔铁楔铁 5-下模下模 6-坯料坯料 7-上模上模 8-楔铁楔铁9-锤头锤头 10-坯料坯料 11-带飞边的锻件带飞边的锻件12-切下的飞边切下的飞边 13-成形锻件成形锻件第五节：模锻第五节：模锻图图6-22 多模膛锻模
48、及锻件成形过程多模膛锻模及锻件成形过程1-锻件锻件2-零件图零件图3-延伸模膛延伸模膛4-滚压模膛滚压模膛5-终锻模膛终锻模膛6-预锻模膛预锻模膛7-弯曲模膛弯曲模膛8-坯料坯料9-延伸坯料延伸坯料10-滚压坯料滚压坯料11-弯曲坯料弯曲坯料12-预锻坯料预锻坯料13-带飞边锻件带飞边锻件 第五节：模锻第五节：模锻二、二、模锻的特点与应用模锻的特点与应用与自由锻相比，模锻有如下特点：与自由锻相比，模锻有如下特点：生产效率高。自由锻时，金属的变形是在上、下两个砧块生产效率高。自由锻时，金属的变形是在上、下两个砧块间进行的，难以控制。模锻时，金属的变形是在模膛内间进行的，难以控制。模锻时，金属的变
49、形是在模膛内进行，故能较快获得所需的形状；进行，故能较快获得所需的形状；锻件尺寸精确，加工余量小；锻件尺寸精确，加工余量小；可以锻造出形状复杂的锻件，它们如用自由锻来生产，在可以锻造出形状复杂的锻件，它们如用自由锻来生产，在必须加大量工艺余块以简化形状。必须加大量工艺余块以简化形状。模锻生产比自由锻生产节省金属材料，减少切削加工量，模锻生产比自由锻生产节省金属材料，减少切削加工量，降低零件成本。降低零件成本。但是模锻生产由于受模锻设备吨位的限制，模锻件质量不但是模锻生产由于受模锻设备吨位的限制，模锻件质量不能太大，一般在能太大，一般在150kg以下。又由于制造锻模成本很高，以下。又由于制造锻模
50、成本很高，所以它适合于小批和单件生产。因此模锻生产适合于小所以它适合于小批和单件生产。因此模锻生产适合于小型锻件的大批量生产。型锻件的大批量生产。第五节：模锻第五节：模锻三、锻件缺陷的形成及预防三、锻件缺陷的形成及预防1、加热时产生的缺陷、加热时产生的缺陷1氧化。金属坯料一般在加热时与炉中氧化性气体发生反响生成氧化物的现象。严格控制炉氧化。金属坯料一般在加热时与炉中氧化性气体发生反响生成氧化物的现象。严格控制炉温、快速加热、向炉内送入复原气体温、快速加热、向炉内送入复原气体CO、H2、采用真空中加热是减少氧化的有利措施。、采用真空中加热是减少氧化的有利措施。2脱碳。加热时坯料表层的碳与氧等介质