铸造工艺介绍ppt课件

铸造工艺介绍,2014-08,1,目录,1、铸造简介2、铸造工艺设计介绍3、铸造缺陷分类,浇注位置的选择原则分型面的选择原则铸造工艺参数的确定,2014-8-28,2,铸造简介,铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。被铸物质多为原为固态但加热至液态的金属（例：铜、铁、铝、锡、铅等），而铸模的材料可以是砂、金属甚至陶瓷。因不同要求，使用的方法也会有所不同。,司母戊鼎是世界上罕见的青铜器贵重文物，它是迄今为止所有出土的鼎中最大最重的。鼎重832.84公斤，高133厘米，口长110厘米，宽78厘米，足高46厘米，壁厚6厘米。是商代晚期的青铜器，鼎腹内有铭文“司母戊”三字（或释“后母戊”）。是商王为祭祀其母戊而做。,2014-8-28,3,铸造简介,考工记是中国战国时期记述官营手工业各工种规范和制造工艺的文献。这部著作记述了齐国关于手工业各个工种的设计规范和制造工艺。考工记中记载了六种器物的不同含锡量，称之为“六齐”。,2014-8-28,4,铸造的优缺点,优点：1、可以生产形状复杂的零件，尤其是复杂内腔的毛坯；2、适应性广，工业常用的金属材料均可铸造，从几克到几百吨；3、原材料来源广，价格低廉，如废钢、废件、切屑等；4、铸件的形状尺寸与零件非常接近，减少了切削量，属于无切削加工；5、应用广泛，农业机械中40%70%、机床中70%80%的重量都是铸件。缺点：1、机械性能不如锻件，如组织粗大，缺陷多等；2、砂型铸造中，单件、小批量生产，工人劳动强度大；3、铸件质量不稳定，工序多，影响因素复杂，易产生许多缺陷。,2014-8-28,5,铸件的用途,铸件的用途非常广泛，已运用到五金及整个机械电子行业等，而且其用途正在成不断扩大的趋势。具体用到，建筑，五金，设备，工程机械等大型机械，机床，船舶，航空航天，汽车，机车，电子，计算机，电器，灯具等行业。很多都是普通老百姓整天接触，但不了解的金属物件。,2014-8-28,6,铸造分类,按产品材质分类1、常用铸造黑色金属1.1.灰铸铁1.2.球墨铸铁1.3.可锻铸铁1.4.铸钢2、常用铸造有色金属2.1.黄铜（铜+锌）2.2.锡青铜2.3.无锡青铜2.4.铝合金2.5.锌合金、镁合金等,马踏飞燕又名马超龙雀、铜奔马、马袭乌鸦、鹰（鹞）掠马、马踏飞隼、凌云奔马等，为东汉青铜器，1969年出土于甘肃省武威市雷台汉墓。东汉时期镇守张掖的军事长官张某及其妻合葬墓中出土。,2014-8-28,7,铸造分类,按铸造工艺分类：主要有砂型铸造和特种铸造2大类。1.砂型铸造1.1.湿型(潮模砂)铸造；1.2.干型铸造1.3.树脂自硬砂铸造；1.4.水玻璃自硬砂铸造；1.5.覆膜砂造型铸造。2.特种铸造2.1.精密铸造,又称失蜡铸造,熔模铸造2.2.消失模铸造，又称实型铸造2.3.压铸,又称压力铸造2.4.离心铸造2.5.石膏型铸造2.6.连续铸造2.7.金属型铸造等,2014-8-28,8,铸造分类,1、普通砂型铸造，利用砂作为铸模材料，又称砂铸，翻砂，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类，但并非所有砂均可用以铸造，铸造用砂其耐火度需要满足一定的要求。砂型铸造的好处是成本较低，因为铸模所使用的砂可重复使用；缺点是铸模制作耗时，铸模本身不能被重复使用，须破坏后才能取得成品。1.1砂型（芯）铸造方法包括湿型砂型、树脂自硬砂型、水玻璃砂型、干型和表干型、负压造型。1.2砂芯制造方法是根据砂芯尺寸、形状、生产批量及具体生产条件进行选择的。在生产中，从总体上可分为手工制芯和机器制芯。,2014-8-28,9,铸造分类,2、特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。2.1失蜡铸造法用蜡复制所需要铸造的物件，然后浸入含陶瓷（或硅溶胶）的池中并待乾，使以蜡制的复制品覆上一层陶瓷外膜，一直重复步骤直到外膜足以支持铸造过程(约1/4寸到1/8寸)，然后熔解模型中的蜡，并抽离铸模。对铸模多次加以高温焙烧，增强硬度浇入熔融物质凝固冷却后形成铸件的铸造方法。,2014-8-28,10,铸造分类,2.2消失模铸造法消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的铸造方法。其与V法的区别是：消失模铸造是实型铸造，V法铸造是空腔铸造。2.3压铸,又称压力铸造在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型（压铸模具）型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。2.4离心铸造离心铸造是将液体金属注入高速旋转的铸型内，使金属液在离心力的作用下充满铸型和形成铸件的技术和方法。,2014-8-28,11,铸造分类,2.5石膏型铸造用石膏作为铸型材料制作符合要求的铸型，浇入熔融金属冷却凝固制作铸件的铸造方法。2.6连续铸造将熔融的金属，不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中，凝固（结壳）了的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，它可获得任意长或特定的长度的铸件，如铸管等。2.7金属模铸造法利用熔点较原料高的金属制作铸模，然后将低熔点的熔融物质浇入冷却凝固后形成所需形状和尺寸物体的铸造方法。其中细分为重力铸造法、低压铸造法和高压铸造法。受制于铸模的熔点，可被铸造的金属也有所限制。,2014-8-28,12,铸造工艺设计介绍,浇注位置的选择原则分型面的选择原则铸造工艺参数的确定,2014-8-28,13,铸造工艺方案：选择铸件的浇注位置及分型面型芯的数量、形状及其固定方法确定工艺参数（加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率）浇冒口、冷铁形状、尺寸及其布置,2014-8-28,14,1.浇注位置的选择原则,浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。选择正确与否，对铸件质量影响很大。选择时应考虑以下原则：,2014-8-28,15,铸件的重要加工面应朝下或位于侧面铸件宽大平面应朝下面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上部或侧面应尽量减少型芯的数量要便于安放型芯、固定和排气,浇注位置的选择原则,2014-8-28,16,铸件的重要加工面应朝下或位于侧面,因为铸件上部凝固速度慢，晶粒较粗大，易在铸件上部形成砂眼、气孔、渣孔等缺陷。铸件下部的晶粒细小，组织致密，缺陷少，质量优于上部。如机床床身导轨和铸造锥齿轮的锥面都是主要的工作面，浇注时应朝下。,2014-8-28,17,铸件宽大平面应朝下,因为在浇注过程中，熔融金属对型腔上表面的强烈辐射，容易使上表面型砂急剧地膨胀而拱起或开裂，在铸件表面造成夹砂结疤缺陷.,2014-8-28,18,面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直,将薄壁部分置于铸型上部，易产生浇不足、冷隔等缺陷。改置于铸型于下部后，可避免出现缺陷。,2014-8-28,19,易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上部或侧面,2014-8-28,20,应尽量减少型芯的数量,2014-8-28,21,要便于安放型芯、固定和排气,合理的方案：,不合理的方案：,2014-8-28,22,2.分型面的选择原则,分型面为铸型之间的结合面，对铸件的质量影响很大。选择不当还将使制模、造型、合型、甚至切削加工等工序复杂化，分型面的选择应在保证铸件质量的前提下，使造型工艺尽量简化，节省人力、物力。分型面选择应考虑以下原则：,2014-8-28,23,分型面应选择最大截面处分型面的选择应尽量简化工序分型面应尽量平直基准面放在同一个砂箱中尽量减少分型面使型腔和主要芯位于下箱,分型面的选择原则：,2014-8-28,24,分型面应选择最大截面处,2014-8-28,25,分型面的选择应尽量简化工序,2014-8-28,26,分型面应尽量平直,右图为采用平直分型面的造型图,2014-8-28,27,基准面放在同一个砂箱中,加工基准面放在同一个砂箱中，以避免产生错箱、披缝和毛刺，降低铸件精度和增加清理工作量。,2014-8-28,28,尽量减少分型面,分型面,分箱面,2014-8-28,29,零件、砂芯、木模图,砂芯,2014-8-28,30,使型腔和主要型芯位于下箱,使型腔和主要芯位于下箱，便于下芯、合型和检查型腔尺寸。,2014-8-28,31,3.铸造工艺参数的确定,机械加工余量,2014-8-28,32,铸件尺寸公差,铸件尺寸公差：铸件尺寸允许的变动量。从CT1CT16，分为16个等级，CT1精度最高。一般：用粘土砂手工造型时，单件、小批量生产为CT13CT15级；大批量为CT11CT14级。具体可参照：GBT6414-1999铸件尺寸公差与机械加工余量,2014-8-28,33,为了补偿收缩，模样比铸件图纸尺寸增大的数值称收缩余量。收缩余量的大小与铸件尺寸大小、结构的复杂程度和铸造合金的线收缩率有关，常常以铸件线收缩率表示：(1)定义：指铸件从线收缩开始温度冷却至室温时，线尺寸的相对收缩量。(2）选取：大件、重要件不同部位可选取不同的收缩率；一般件可选取同一收缩率。计算：=(L模-L铸件)/L模X100%通常铸铁的线收缩率为0.7一1.0,线收缩率,2014-8-28,34,加工余量（RMA）,加工余量：铸件为进行机械加工而加大的尺寸。机械加工余量过大：切削加工工作量大，浪费金属材料；过小：易使零件报废。等级：分为10级：分别为A、B、C、D、E、F、G、H、J、K，加工余量值依次增大。不同加工面，加工余量会有所不同，一般情况是上面侧面底面。影响因素：铸件的大小、生产批量、合金种类、铸件复杂程度及加工面在铸型中的位置。具体可参照：GBT6414-1999铸件尺寸公差与机械加工余量,机器造型比手工造型精度高，故加工余量要小一些。,2014-8-28,35,起（拔）模斜度和铸造圆角,起（拔）模斜度：(1）定义：为了起模方便，在平行于起模方向的侧壁加放的一定斜度。(2）选取：对同一件，尽可能选用同一起模斜度；立壁愈高，斜度应越小；内壁的斜度值应大于外壁；机器造型比手工造型斜度小；金属模比木模斜度小。,2014-8-28,36,(3）形式：a）增加壁厚；b）加减壁厚；c）减少壁厚。,通常情况下，拔模斜度取15。,2014-8-28,37,铸造圆角,（1）定义：在铸件设计生产中，将铸件面与面相交处的直角、锐角用圆弧来过渡形成的圆角，称为铸造圆角；有时也会设计成斜面。（2）作用：主要是为了铸件生产时减少应力集中，防止冲砂、裂纹等缺陷。（3）尺寸：一般为邻壁厚度的（1/31/5），未注明铸件圆角半径通常取R3-5mm。,2014-8-28,38,铸造圆角,2014-8-28,39,最小铸出孔与槽,零件上的孔与糟是否铸出，应考虑工艺上的可行性和使用上的必要性。一般说来，较大的孔与槽应铸出，以节约金属、减少切削加工工时，同时可以减小铸件的热节；较小的孔，尤其是位置精度要求高的孔、槽则不必铸出，留待机加工反而更经济。铸件不必铸出的孔、槽。单件、小批：直径或边长4的深孔均不铸。,这里的直径或边长是指已增加了加工余量时的尺寸。,2014-8-28,40,芯头和芯座,（1）芯头：砂芯伸出铸件外面不与金属液接触的部分。（2）芯座：由芯头的模样在铸型中所形成的空腔。（3）作用：定位、固定、排气及清砂。,芯头,芯座,芯头,芯座,2014-8-28,41,注:在铸造工艺设计中还包括了浇（冒）口系统、排气系统、浇注速度、浇注温度、冷却方法等内容，此类设计需要针对工件大小、结构类型、浇注工艺、造型方法、材质要求、质量标准、工件性能等进行系统设计。也就是说，不同的产品此类工艺设计不尽相同。,2014-8-28,42,铸造生产工艺流程示意图,2014-8-28,43,铸造工艺图,注:红色所示为浇注系统和加工余量，蓝色所示为坭芯。,浇口杯,横浇道,内浇道,直浇道,坭芯,坭芯头,2014-8-28,44,铸型装配图,1、浇口杯；2、直浇道；3、内浇道；4、工件型腔；5、坭芯；6、芯骨；7、下砂型；8、下砂箱；9、分型面（分箱面）；10、上砂型；11、上砂箱；12、排气孔；13、排气冒口；14、排气道。,横浇道,坭芯座,坭芯头,2014-8-28,45,铸造缺陷分类,铸件缺陷的分类:铸造缺陷按类型分为八大类52种类,其中:1、多肉类7种；2、孔洞类5种；3、裂纹、冷隔类6种；4、表面类8种；5、残缺类5种；6、形状及重量类6种；7、夹杂类5种；8、性能、成分、组织类10种。,简单的说：铸造缺陷是指铸件表面或内部存在的由铸造过程产生的导致铸件质量(表面和内部)或性能不能满足要求或标准的现象。,2014-8-28,46,常见铸造缺陷,2014-8-28,47,常见铸造缺陷,2014-8-28,48,常见铸造缺陷的修复方法,铸造缺陷如气孔、缩孔、砂眼、粘砂和裂纹等，一直是铸造行业无法避免和难以解决的问题。修复不合格铸件，常规方法主要是打磨、粘补、焊补等。但焊补需要工人有熟练的技术，且耗费很多时间，消耗大量材料。有时受部件材质的影响，焊补会导致损坏加剧，造成部件报废，加大了企业的生产成本。根据铸件的使用性能和质量要求，也可以采用金属修补剂对铜、铁、钢、铝材等铸件进行修复，替代焊补工艺，避免应力损坏，为企业挽回巨大的经济损失。但对多肉类缺陷，采用打磨、加工等方法进行修复。铸造缺陷能否修复，需考虑铸件的使用要求和修复后对铸件性能的影响。,2014-8-28,49,总结,1、铸件生产工艺过程：铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序