铸造成型上(工程材料课件)

1、第十章 铸造成形铸造：铸造： 将液体金属浇铸到具有与零件形状相适应将液体金属浇铸到具有与零件形状相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固后，获得毛坯或的铸型空腔中，待其冷却凝固后，获得毛坯或零件的工艺方法。零件的工艺方法。 铸造基本工艺过程：铸造基本工艺过程：（1）金属的熔化）金属的熔化熔化金属的种类和熔化设备熔化金属的种类和熔化设备（3）液体金属浇铸）液体金属浇铸普通浇铸、真空浇铸、压力浇铸普通浇铸、真空浇铸、压力浇铸（2）铸型）铸型砂型、金属型、石膏型、陶瓷型、泥型等砂型、金属型、石膏型、陶瓷型、泥型等（4）凝固）凝固自由凝固、压力凝固、离心凝固自由凝固、压力凝固、离心凝固铸造成形工艺特征 造形物

2、质是液体造形物质是液体液体具有流动性液体具有流动性液体本无形液体本无形水随器而安水随器而安铸造生产在工业生产中的地位及优缺点铸造生产在工业生产中的地位及优缺点 地位地位 铸造生产是机器制造业的基础。铸造生产是机器制造业的基础。 铸件是各种机器的重要组成部分，一铸件是各种机器的重要组成部分，一般般 说铸件的重量占整机重量的说铸件的重量占整机重量的4090。铸造生产的优点：铸造生产的优点： 铸造可生产形状复杂，特别是具有复杂内铸造可生产形状复杂，特别是具有复杂内腔的零件如箱体，缸体。腔的零件如箱体，缸体。 铸造生产的适应性强。铸造生产的适应性强。 铸造生产的成本低。铸造生产的成本低。 铸造生产的零

3、件其尺寸、形状可以做到与铸造生产的零件其尺寸、形状可以做到与零件最接近，从而减少机械加工的切削量，节零件最接近，从而减少机械加工的切削量，节约金属材料和加工工时。约金属材料和加工工时。 铸造生产的缺点铸造生产的缺点： 铸造生产的产品其机械性能较差。如铸钢铸造生产的产品其机械性能较差。如铸钢45的抗拉强度为的抗拉强度为580Mpa，而锻钢，而锻钢45的抗拉强的抗拉强度为度为 610Mpa。 铸造生产的质量不稳定。生产过程工序多铸造生产的质量不稳定。生产过程工序多工艺复杂，对工人的技术要求高。工艺复杂，对工人的技术要求高。 铸造生产的零件表面质量不高尤其是砂型铸造生产的零件表面质量不高尤其是砂型铸

4、造。铸造。 铸造生产的劳动强度大，生产环境差。铸造生产的劳动强度大，生产环境差。第一节第一节 铸造成形理论基础铸造成形理论基础 合金的铸造性能是表示合金铸造成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。型获得优质铸件的能力。通常用流动性和收缩性来衡量。通常用流动性和收缩性来衡量。一、液态合金的流动性与充型能力一、液态合金的流动性与充型能力1、合金的流动性、合金的流动性流动性流动性液态合金的流动能力。液态合金的流动能力。 合金的流动性是以螺旋形流动试样的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。长度来衡量。试样越长，流动性越好。 相同浇注条件下，合金的流动性越好，

5、相同浇注条件下，合金的流动性越好，所浇出的试件越长。所浇出的试件越长。常用合金的流动性（砂型，试样截面常用合金的流动性（砂型，试样截面88mm）合金种类合金种类铸型种类铸型种类浇注温度浇注温度（）螺旋线长度（螺旋线长度（mmmm）铸铁铸铁C+Si=6.2%C+Si=6.2% C+Si=5.9% C+Si=5.9% C+Si=5.2% C+Si=5.2% C+Si=4.2% C+Si=4.2%砂型砂型砂型砂型砂型砂型砂型砂型1300130013001300180013001000600铸钢铸钢C=0.4%C=0.4%砂型砂型砂型砂型16001640100200铝硅合金（铝硅明）铝硅合金（铝硅明）

6、镁合金（含镁合金（含AlAl及及ZnZn）锡青铜（锡青铜（Sn=10%,Zn=2%Sn=10%,Zn=2%）硅黄铜（硅黄铜（Si=1.5Si=1.54.5%4.5%）金属型金属型（300）砂型砂型砂型砂型砂型砂型680720700104011007008004006004201000灰铸铁、灰铸铁、硅黄铜流动性硅黄铜流动性最好最好铝合金次之铝合金次之铸钢流动性最差铸钢流动性最差重要结论：重要结论：合合金金性性质质方方面面影响合金流动性的因素影响合金流动性的因素 纯金属、共晶合金纯金属、共晶合金流动性好。恒温下结晶，流动性好。恒温下结晶，凝固层内表面光滑凝固层内表面光滑 亚、过共晶合金流亚、过共

7、晶合金流动性差。在一定温度范动性差。在一定温度范围内结晶，凝固层内表围内结晶，凝固层内表面粗糙不平面粗糙不平a）在恒温下凝固）在恒温下凝固逐层凝固逐层凝固b）在一定的温度范围内凝固）在一定的温度范围内凝固糊状凝固糊状凝固2、充型能力、充型能力 充型能力：充型能力： 液体金属或合金充满铸型、获得形液体金属或合金充满铸型、获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。状完整、轮廓清晰铸件的能力。充型能力不足会产生浇不足或冷隔等缺陷充型能力不足会产生浇不足或冷隔等缺陷常见的铸件缺陷常见的铸件缺陷充型能力和流动性是两个不同的概念：充型能力和流动性是两个不同的概念：充型能力：铸型、浇注工艺和金属自身性质的综合影响充

8、型能力：铸型、浇注工艺和金属自身性质的综合影响流动性：液态金属本身的流动特性。流动性好，充型流动性：液态金属本身的流动特性。流动性好，充型能力强、有利于杂质、气体上浮，有利于凝固收缩。能力强、有利于杂质、气体上浮，有利于凝固收缩。从流动性的衡量办法可见：从流动性的衡量办法可见： 金属流动性是特定条件下的充型能力。金属流动性是特定条件下的充型能力。凡增加金属流动阻力、降凡增加金属流动阻力、降低流速和提高冷却速度的低流速和提高冷却速度的因素，均降低充型能力。因素，均降低充型能力。铸型条件：铸型条件：浇注条件浇注条件浇注温度高，金属黏度低，过热含浇注温度高，金属黏度低，过热含热量多，即冷速降低，充型

9、好。热量多，即冷速降低，充型好。但收缩量增加，吸气增多，氧化严但收缩量增加，吸气增多，氧化严重，易产生缺陷。重，易产生缺陷。尽量选择共晶合金或结晶温度范围窄的合金进行铸造尽量选择共晶合金或结晶温度范围窄的合金进行铸造提高铸型的透气性，降低导热系数提高铸型的透气性，降低导热系数确定合理的浇注温度（高温出炉，低温浇注）确定合理的浇注温度（高温出炉，低温浇注）浇注系统结构简单浇注系统结构简单铸件壁厚铸件壁厚最小允许壁厚最小允许壁厚措施措施二、铸造合金的收缩二、铸造合金的收缩1、收缩的概念、收缩的概念 液态合金从液体冷却至室温的过程中，体液态合金从液体冷却至室温的过程中，体积缩小的现象。收缩是铸件产生

10、缩孔、缩松、积缩小的现象。收缩是铸件产生缩孔、缩松、变形和开裂等缺陷的基本原因。变形和开裂等缺陷的基本原因。收缩的三个阶段收缩的三个阶段液态收缩液态收缩凝固收缩凝固收缩固态收缩固态收缩形成缩孔、缩松（体收缩率）形成缩孔、缩松（体收缩率）形成内应力、变形和开裂形成内应力、变形和开裂（线收缩率）（线收缩率）几种铁碳合金的体积收缩率几种铁碳合金的体积收缩率合金种类合金种类含碳量含碳量（%）浇注温度浇注温度（）液态收缩液态收缩（%）凝固收缩凝固收缩（%）固态收缩固态收缩（%）总体积收缩总体积收缩（%）线收缩率线收缩率（%）碳素铸钢碳素铸钢白口铸铁白口铸铁灰铸铁灰铸铁0.353.03.516101400

11、14001.62.43.53.04.00.17.865.46.33.34.212.461212.96.97.81.382.01.352.00.81.02、铸件的实际收缩、铸件的实际收缩 一方面与合金的收缩率有关。一方面与合金的收缩率有关。 另一方面又与铸型条件、浇注温度和铸件结构有关。另一方面又与铸型条件、浇注温度和铸件结构有关。 铸件生产时，依据合金种类、铸件结构、铸型条件铸件生产时，依据合金种类、铸件结构、铸型条件等因素确定适当的实际收缩率。等因素确定适当的实际收缩率。三、铸件中的缩孔和缩松三、铸件中的缩孔和缩松缩缩 孔孔abcdef缩缩 松松abcdef 纯金属或共晶成分的合金易形成缩孔

12、。 结晶温度范围大的合金易形成缩松。缩孔、缩松产生原因：缩孔、缩松产生原因：合金的液态收缩和凝固收缩大于合金的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩，且补缩不足固态收缩，且补缩不足2 2、缩孔和缩松的防止、缩孔和缩松的防止（2）采取顺序凝固原则）采取顺序凝固原则（1）尽量选择共晶合金）尽量选择共晶合金 顺序凝固顺序凝固 在铸件可能出现缩孔的厚大部位，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。身最后凝固。 结果：使铸件各个

13、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。铸钢主缸体的顺序凝固工艺铸钢主缸体的顺序凝固工艺铸钢轮缘加冒口补贴铸钢轮缘加冒口补贴常用内冷铁及安置方法常用内冷铁及安置方法阀体铸件的顺序凝固阀体铸件的顺序凝固内冷铁的应用内冷铁的应用abcd缩孔位置的确定缩孔位置的确定内切圆法内切圆法顺序凝固的缺点和应用：缺点缺点铸件成本高，加大铸造内应力（易变形、开裂）。铸件成本高，加大铸造内应力（易变形、开裂）。应用应用体收缩大的合金，如体收缩大的合金，如铸钢、铸钢、铝青铜和铝硅合金等。铝青铜和铝硅合金等。四、铸造内应力及铸件变形、裂纹四、铸造内应力及铸件变形、裂纹铸造内应力有铸造内应力有热应

14、力热应力和和机械应力机械应力，是铸件产生变形和开裂的基本原因。是铸件产生变形和开裂的基本原因。1、铸造应力、铸造应力热应力：由于铸件壁厚不均匀，各部分热应力：由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，造成同一时刻收缩量的冷却速度不同，造成同一时刻收缩量的不一致，铸件为一整体各部分彼此相互不一致，铸件为一整体各部分彼此相互制约，而产生的应力制约，而产生的应力。 T T临：弹塑性转变温度临：弹塑性转变温度T T临：塑性状态内应力自行消除临：塑性状态内应力自行消除T T临：弹性状态，应力继续存在临：弹性状态，应力继续存在注意细杆和粗杆在同一时刻所处注意细杆和粗杆在同一时刻所处状态不同（进入状态不同（进

15、入t临的先后不同）临的先后不同）但铸件是一整体，相互制约但铸件是一整体，相互制约 总之，由于铸件各部分冷却速度不同总之，由于铸件各部分冷却速度不同 （厚的部分慢，薄的部分快），（厚的部分慢，薄的部分快）， 收缩量与降温幅度成正比，且发生凝固收收缩量与降温幅度成正比，且发生凝固收缩（线收缩）的先后不同，即到达室温缩（线收缩）的先后不同，即到达室温T3的先后的先后不同，先到部分先停止收缩从而制约后到部分。不同，先到部分先停止收缩从而制约后到部分。由此可见，由此可见，热应力使铸件厚壁或心部受拉伸，热应力使铸件厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。薄壁或表层受压缩。铸件的壁厚差别愈大，合金的线收缩率铸件

16、的壁厚差别愈大，合金的线收缩率愈高，弹性模量愈大，热应力愈大。愈高，弹性模量愈大，热应力愈大。减少和消除应力的措施：减少和消除应力的措施：结构上结构上 壁厚均匀，圆角连接，结构对称。壁厚均匀，圆角连接，结构对称。工艺上工艺上 同时凝固，去应力退火。同时凝固，去应力退火。同时凝固原则：采取工艺措施保证铸件结构上各同时凝固原则：采取工艺措施保证铸件结构上各部分之间没有温差或温差尽量小，使各部分同时部分之间没有温差或温差尽量小，使各部分同时凝固。在同时凝固条件下，没有补缩通道凝固。在同时凝固条件下，没有补缩通道。 同时凝固原则的优点：凝固时期铸件不同时凝固原则的优点：凝固时期铸件不容容易产生热裂，凝

17、固后也不易引起应力、变易产生热裂，凝固后也不易引起应力、变形；由于不用冒口或冒口很小，而节省金形；由于不用冒口或冒口很小，而节省金属，简化工艺、减小劳动强度属，简化工艺、减小劳动强度。同时凝固原则的缺点：同时凝固原则的缺点：铸件中心区域往往出现缩松，铸件不致密。铸件中心区域往往出现缩松，铸件不致密。顺序凝固顺序凝固同时凝固同时凝固 用于用于收缩大或壁厚差距收缩大或壁厚差距较大，易产生缩孔的合金较大，易产生缩孔的合金铸件，如铸钢、铝硅合金铸件，如铸钢、铝硅合金等。等。定向凝固定向凝固补缩作用好，补缩作用好，铸件致密，但铸件成本高，铸件致密，但铸件成本高，内应力大。内应力大。 用于凝固收缩小的灰铸

18、铁。铸件用于凝固收缩小的灰铸铁。铸件内应力小，工艺简单，节省金属但内应力小，工艺简单，节省金属但同时凝固往往使铸件中心区域出现同时凝固往往使铸件中心区域出现缩松，组织不致密。缩松，组织不致密。机械应力的形成一般相变应力一般相变应力较小，并与热较小，并与热应力方向相反。应力方向相反。2、铸件的变形与防止、铸件的变形与防止 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。铸造应力铸造应力s：变形：变形变形规律：变形规律：“厚热薄凉、厚短薄长、厚拉薄压、向厚凹曲厚热薄凉、厚短薄长、厚拉薄压、向厚凹曲”“厚热薄凉厚热薄凉”： 粗

19、厚部位冷速慢，温度高即热；粗厚部位冷速慢，温度高即热； 薄细部位冷速快，温度低即凉。薄细部位冷速快，温度低即凉。框形铸件变形框形铸件变形T形梁铸钢件变形形梁铸钢件变形“厚短薄长厚短薄长”： 冷却到室温，粗厚部位比薄冷却到室温，粗厚部位比薄细部位有短一些的趋势。细部位有短一些的趋势。“厚拉薄压厚拉薄压”： 粗厚部位受拉应力，薄细部粗厚部位受拉应力，薄细部位受压应力。位受压应力。“向厚凹曲向厚凹曲”： 若铸件刚性不足，产生变形若铸件刚性不足，产生变形的方向，向厚的一侧凹曲。的方向，向厚的一侧凹曲。用反变形法防止箱体、床身导轨的变形。用反变形法防止箱体、床身导轨的变形。 箱体件反变箱体件反变形量和方

20、向形量和方向 床身导轨的翘曲床身导轨的翘曲变形及反变形变形及反变形 有的铸件虽无明显的变形，但经切削加工后，破有的铸件虽无明显的变形，但经切削加工后，破坏了铸造应力的平衡，产生变形甚至裂纹。坏了铸造应力的平衡，产生变形甚至裂纹。圆柱体铸件加工后的变形圆柱体铸件加工后的变形表面被加工表面被加工掉一层后掉一层后 心部心部钻孔后钻孔后 从侧面切从侧面切去一层去一层3、铸件的裂纹与防止、铸件的裂纹与防止热裂纹：铸钢件和铝合金的常见缺热裂纹：铸钢件和铝合金的常见缺陷陷产生原因：产生原因： 在凝固温度范围内邻近固相线时形成的，在凝固温度范围内邻近固相线时形成的，此时，合金处在固液态，故又称为结晶裂纹。此时

21、，合金处在固液态，故又称为结晶裂纹。 试验证明，热裂是在合金凝固末期的高温下形成试验证明，热裂是在合金凝固末期的高温下形成的。因为合金的线收缩并不是在完全凝固后开始的，的。因为合金的线收缩并不是在完全凝固后开始的，而是在图中液固两相区中阴影区开始的。在此阴影区而是在图中液固两相区中阴影区开始的。在此阴影区内的固态合金已形成了完整的骨架，但晶粒之间还存内的固态合金已形成了完整的骨架，但晶粒之间还存在少量液体，故强度塑性甚低。在少量液体，故强度塑性甚低。 热裂分为外裂和内裂。热裂分为外裂和内裂。大部分外裂用肉眼就能观察到，细小的外裂用大部分外裂用肉眼就能观察到，细小的外裂用磁力探伤或其它方法才能发

22、现。磁力探伤或其它方法才能发现。内裂需要用内裂需要用X射线，射线， 射线或超声波探伤检查。射线或超声波探伤检查。 在铸件中存在在铸件中存在任何形式的热裂纹任何形式的热裂纹都严重损害其机都严重损害其机械性能，若使用时裂纹扩展铸件断裂，严重事故。械性能，若使用时裂纹扩展铸件断裂，严重事故。因此任何铸件都不允许有热裂纹。外裂容易发现，因此任何铸件都不允许有热裂纹。外裂容易发现，若铸造合金的焊接性能好，铸件经补焊后仍可以使若铸造合金的焊接性能好，铸件经补焊后仍可以使用。若焊接性能差，铸件则报废。内裂纹隐藏在铸用。若焊接性能差，铸件则报废。内裂纹隐藏在铸件内部，不容易发现故它的危害更大。件内部，不容易发

23、现故它的危害更大。影响热裂形成的主要因素是：影响热裂形成的主要因素是：合金性质和铸型阻力合金性质和铸型阻力 合金性质：合金的结晶温度范围愈宽，合金的热合金性质：合金的结晶温度范围愈宽，合金的热裂倾向也愈大。即共晶成分合金的热裂倾向小。合金裂倾向也愈大。即共晶成分合金的热裂倾向小。合金的收缩量愈大，则愈容易产生热裂纹。的收缩量愈大，则愈容易产生热裂纹。 灰铸铁在凝固过程中发生石墨化膨灰铸铁在凝固过程中发生石墨化膨胀，所以灰铸铁不易产生热裂纹。胀，所以灰铸铁不易产生热裂纹。 可锻铸铁和铸钢件热裂倾向性大。可锻铸铁和铸钢件热裂倾向性大。 钢铁中的硫，磷因可形成低熔点的共钢铁中的硫，磷因可形成低熔点的

24、共晶体，扩大了结晶温度范围，故硫，磷含晶体，扩大了结晶温度范围，故硫，磷含量愈多，热裂倾向愈大。量愈多，热裂倾向愈大。铸型阻力：铸型阻力： 铸型包括型芯的退让性愈好，机械应力愈小，形成铸型包括型芯的退让性愈好，机械应力愈小，形成热裂的可能性愈小。湿型的退让性比干型好，采用热裂的可能性愈小。湿型的退让性比干型好，采用湿型生产铸件热裂倾向小。所有有机粘结剂型砂都湿型生产铸件热裂倾向小。所有有机粘结剂型砂都有很好的退让性，故可以减轻铸件产生热裂的倾向有很好的退让性，故可以减轻铸件产生热裂的倾向性。此外，砂箱的箱挡与铸件过近，型芯骨的尺寸性。此外，砂箱的箱挡与铸件过近，型芯骨的尺寸过大，浇注系统位置不

25、合理等，均可增大铸型阻力，过大，浇注系统位置不合理等，均可增大铸型阻力，促使热裂纹形成。促使热裂纹形成。铸钢件结构对热裂纹的影响铸钢件结构对热裂纹的影响铸钢件铸钢件表面裂纹表面裂纹近似黑色，铝合金的呈暗灰色。近似黑色，铝合金的呈暗灰色。裂纹短，缝隙宽，不光滑，形状曲折。裂纹短，缝隙宽，不光滑，形状曲折。 冷裂往往出现在铸件受拉伸的部位，冷裂往往出现在铸件受拉伸的部位，特别是有应力集中的地方（如尖角，缩孔，特别是有应力集中的地方（如尖角，缩孔，气孔等附近）。气孔等附近）。 影响冷裂的因素与影响铸造应力的因素基影响冷裂的因素与影响铸造应力的因素基本是一致的。本是一致的。铸造应力铸造应力b：冷裂纹：

26、冷裂纹 冷裂纹外形呈连续直线状或圆滑曲线状，常冷裂纹外形呈连续直线状或圆滑曲线状，常常穿过晶粒，断口有金属光泽或呈轻微的氧化色。常穿过晶粒，断口有金属光泽或呈轻微的氧化色。 复杂的大型铸件容易产生冷裂。有些冷裂纹复杂的大型铸件容易产生冷裂。有些冷裂纹在打箱清理时即可发现，有些在水爆清砂后发在打箱清理时即可发现，有些在水爆清砂后发现，有些则是因铸件内部有很大的残余应力，在现，有些则是因铸件内部有很大的残余应力，在清理和搬运时受到震击形成的清理和搬运时受到震击形成的 灰口铸铁，白口铸铁，高锰钢等塑性较差的合金易产生冷灰口铸铁，白口铸铁，高锰钢等塑性较差的合金易产生冷裂。塑性好的合金因内应力可以通过

27、其塑性变形自行缓解，故裂。塑性好的合金因内应力可以通过其塑性变形自行缓解，故冷裂倾向小。冷裂倾向小。 钢中的碳，铬，锰等元素，虽然能提高钢的强度但降低钢钢中的碳，铬，锰等元素，虽然能提高钢的强度但降低钢的导热性，故这些元素较高时，增大钢的冷裂倾向。磷显著降的导热性，故这些元素较高时，增大钢的冷裂倾向。磷显著降低钢的冲击韧性故增加了冷裂倾向。铸钢应严格控制硫，磷含低钢的冲击韧性故增加了冷裂倾向。铸钢应严格控制硫，磷含量。量。轮形铸件的冷裂轮形铸件的冷裂侵侵 入入 气气 孔孔五、铸件中的气孔五、铸件中的气孔 气孔是气体在铸件中形成的孔洞，其内壁光滑、明亮或气孔是气体在铸件中形成的孔洞，其内壁光滑、

28、明亮或带轻微氧化色。带轻微氧化色。第二节 砂型铸造砂型铸造是应用最广泛的铸造方法砂型铸造是应用最广泛的铸造方法一、砂型铸造生产过程简介一、砂型铸造生产过程简介（一）手工造型（一）手工造型 单件、小批量生产单件、小批量生产（二）机器造型（二）机器造型 中、小件大批量生产中、小件大批量生产（三）机器造芯（三）机器造芯 中、小件大批量生产中、小件大批量生产（四）柔性造型单元（四）柔性造型单元 各种形状与批量生产各种形状与批量生产套筒的砂型铸造过程：套筒的砂型铸造过程： （一）手工造型（一）手工造型造型方法造型方法特点特点整模造型整模造型整体模型，分型面为平面整体模型，分型面为平面分模造型分模造型分开

29、模型，分型面多是平面分开模型，分型面多是平面活块造型活块造型将模样上有妨碍取摸的部分做成活动的将模样上有妨碍取摸的部分做成活动的挖沙造型挖沙造型造型时须挖去阻碍取模的型砂造型时须挖去阻碍取模的型砂刮板造型刮板造型和铸件截面形状相适应的板状模样和铸件截面形状相适应的板状模样三箱造型三箱造型铸件两端截面尺寸较大，需要三个沙箱铸件两端截面尺寸较大，需要三个沙箱光盘整模造型整模造型分模造型分模造型活块造型活块造型活块造型活块造型用外砂芯用外砂芯作出活块作出活块挖砂造型挖砂造型手轮的挖砂造型刮板造型刮板造型带轮的刮板造型带轮的刮板造型 导向刮板造型导向刮板造型三箱造型三箱造型带轮的三箱造型带轮的三箱造型

30、用外砂芯将三箱改为两箱用外砂芯将三箱改为两箱（二）机器造型（二）机器造型 机器造型是将机器造型是将填砂、紧实和起模填砂、紧实和起模等主要工序实现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，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铸型质量好，铸件质量高，适用于中小型铸件的大批量生产。量生产。 造型生产线示意图造型生产线造型生产线二、砂型铸造工艺设计二、砂型铸造工艺设计铸造工艺图包括：铸造工艺图包括： 分型面和浇注位置分型面和浇注位置 铸型铸造工艺参数铸型铸造工艺参数支座的零件图、铸造工艺图、模样图及合型图支座的零件图、铸造工艺图

31、、模样图及合型图铸件的分型面：分开铸型便于取模的接合面。铸件的分型面：分开铸型便于取模的接合面。 分型面决定了铸件即模样在造型时的位置。通分型面决定了铸件即模样在造型时的位置。通常常铸件的造型位置与浇注位置是一致的。个别情况下铸件的造型位置与浇注位置是一致的。个别情况下有有所不同。所不同。1浇注位置和分型面的选择浇注位置和分型面的选择铸件的浇注位置：浇注时铸件在型内所处的空间位置。铸件的浇注位置：浇注时铸件在型内所处的空间位置。 浇注位置和分型面对铸件质量及铸造工艺有浇注位置和分型面对铸件质量及铸造工艺有很大影响，必须认真考虑。很大影响，必须认真考虑。 首先是保证铸件质量首先是保证铸件质量其次

32、是尽量使操作简单方便。其次是尽量使操作简单方便。浇注位置的选择原则：保证铸件质量浇注位置的选择原则：保证铸件质量（a）铸件上重要加工面或质量）铸件上重要加工面或质量要求高的面，尽可能置于铸型的要求高的面，尽可能置于铸型的下半部或处于侧立位置。下半部或处于侧立位置。（b）铸件上的大平面朝下，以避免在此面上出现）铸件上的大平面朝下，以避免在此面上出现气孔和夹砂缺陷气孔和夹砂缺陷（c）有大面积薄壁的铸件，应将其薄壁部分放在铸型）有大面积薄壁的铸件，应将其薄壁部分放在铸型的下部或处于侧立位置，以避免产生浇不足和冷隔缺陷。的下部或处于侧立位置，以避免产生浇不足和冷隔缺陷。（d）为防止铸件产生缩孔，应把铸

33、件上易产生）为防止铸件产生缩孔，应把铸件上易产生缩孔的厚大部位置于铸型顶部或侧面，以便安放缩孔的厚大部位置于铸型顶部或侧面，以便安放冒口补缩。冒口补缩。（a）尽可能将铸件的重要加工面或大部分加工基准）尽可能将铸件的重要加工面或大部分加工基准面放在同一砂箱内，以保证精度。面放在同一砂箱内，以保证精度。分型面的选择原则：工艺简便、便于操作分型面的选择原则：工艺简便、便于操作（b）考虑起模方便和简化造型，尽可能减少分型面）考虑起模方便和简化造型，尽可能减少分型面数目和活块数目。数目和活块数目。应尽量减少型芯的数量轮形铸件在批量不大的生产条件下，多采用三箱造型；但在大批量生产条件下，采用机器造型时，需

34、采用环状型芯（c）尽可能减少型芯，采用自带型芯造型。）尽可能减少型芯，采用自带型芯造型。（d）应便于下芯、合箱和检查。）应便于下芯、合箱和检查。2、工艺参数的确定、工艺参数的确定 机械加工余量和最小铸出孔；机械加工余量和最小铸出孔； 起模斜度；起模斜度； 铸造收缩率；铸造收缩率； 型芯头设计。型芯头设计。垂直芯头 水平芯头铸件收缩率：起模斜度与加工余量起模斜度与加工余量铸造工艺设计的一般程序铸造工艺设计的一般程序项目项目用途用途设计程序设计程序铸造工艺图铸造工艺图制造模样、模底板、芯盒制造模样、模底板、芯盒等工装以及进行生产准备等工装以及进行生产准备和验收的依据。和验收的依据。1.产品零件的技

35、术条件和结构工产品零件的技术条件和结构工艺性分析艺性分析2.选择造型方法选择造型方法3.确定分型面和浇注位置确定分型面和浇注位置4.选用工艺参数选用工艺参数5.设计浇冒口、冷铁等设计浇冒口、冷铁等6.型芯设计型芯设计铸件图铸件图铸件验收和机加工夹具设铸件验收和机加工夹具设计的依据。计的依据。7.在完成铸造工艺图的基础上，在完成铸造工艺图的基础上，画出铸件图画出铸件图铸型装配图铸型装配图生产准备、合型、检验、生产准备、合型、检验、工艺调整的依据。工艺调整的依据。8.在完成砂箱设计后画出在完成砂箱设计后画出铸造工艺卡片铸造工艺卡片 生产管理的重要依据生产管理的重要依据9.综合整个设计内容综合整个设

36、计内容1、支座、支座实例分析实例分析方案方案 沿底版中心分型。轴沿底版中心分型。轴孔下芯方便，但底版上孔下芯方便，但底版上四个凸台必须采用活块四个凸台必须采用活块且铸件在上、下箱各半且铸件在上、下箱各半。方案方案沿底面分型，铸件全部在沿底面分型，铸件全部在下箱，不会产生错箱，铸下箱，不会产生错箱，铸件易清理。但轴孔内凸台件易清理。但轴孔内凸台必须采用活块或下芯且轴必须采用活块或下芯且轴孔难以铸出。孔难以铸出。重量：重量：35kg 材料：材料：HT150 保证基准面不得有保证基准面不得有缺陷，以便定位。缺陷，以便定位。勿需考虑补缩。勿需考虑补缩。2 2、C6140C6140车床进给箱体车床进给箱

37、体 分型面和分型面和浇注位置选浇注位置选择方案？择方案？车床进给箱体车床进给箱体分型面和浇注位置的选择方案分型面和浇注位置的选择方案 方案，能铸出轴孔，型芯稳定性好。但基准面朝上易产生缺陷且型芯数量较多，槽C妨碍起模需用活块或型芯。 方案，从基准面分型，铸件大部分在下型，基准面朝上，轴孔难以铸出，且凸台E和槽C妨碍起模，需用活块或型芯。 方案，铸件全部置于下型，基准面朝下，铸件最薄处在铸型下部。但凸台EA和槽C都需用活块或型芯，内型芯稳定性差。大批量生产时选用方案； 单件、小批量生产时选用方案或方案。车床进给箱体铸造工艺图车床进给箱体铸造工艺图 2要求提高合金的机械性能，降低废品率。要求提高合

38、金的机械性能，降低废品率。 第三节第三节 特种铸造特种铸造随着工业的发展，对铸造提出了更高的要求如：随着工业的发展，对铸造提出了更高的要求如：1要求提高铸件表面质量和尺寸精度力求直接获得符合实际应要求提高铸件表面质量和尺寸精度力求直接获得符合实际应用要求的铸件。这对具有特殊形状和难以机械加工的铸件有实用要求的铸件。这对具有特殊形状和难以机械加工的铸件有实际意义。另外，提高精度也减少了切削加工工作量，有利于实际意义。另外，提高精度也减少了切削加工工作量，有利于实现机械化、自动化。现机械化、自动化。3要求提高劳动生产率，降低铸造成本，改善劳动条件。要求提高劳动生产率，降低铸造成本，改善劳动条件。

39、以上要求仅用砂型铸造是不能实现的，由此，发展了其它以上要求仅用砂型铸造是不能实现的，由此，发展了其它铸造方法称为特种铸造。铸造方法称为特种铸造。一、一、 熔模铸造熔模铸造 熔模铸造是用易熔材料制成模型，然后熔模铸造是用易熔材料制成模型，然后在模型上涂挂耐火材料，经硬化后，再将模在模型上涂挂耐火材料，经硬化后，再将模型熔化、排出型外，从而获得无分型面的型熔化、排出型外，从而获得无分型面的铸型。由于熔模广泛采用蜡质材料来制造，铸型。由于熔模广泛采用蜡质材料来制造，故又称为故又称为“失蜡铸造失蜡铸造”。a a铸件精度高，粗糙度小。减少机械加工量，提高铸件精度高，粗糙度小。减少机械加工量，提高材料利用

40、率特别适用于薄壁复杂零件。材料利用率特别适用于薄壁复杂零件。b b能铸造各类合金如铜、铝、合金钢、高熔点合金、能铸造各类合金如铜、铝、合金钢、高熔点合金、难切削合金难切削合金 c c生产批量不受限制生产批量不受限制d d生产工序繁多，生产周期长生产工序繁多，生产周期长e e铸件尺寸不能过大过长，最大不超过铸件尺寸不能过大过长，最大不超过2525公斤公斤应用：应用： 各种形状复杂薄壁，尺寸精度要求高的小零件，各种形状复杂薄壁，尺寸精度要求高的小零件，或熔点高难切削加工的合金零件。如汽轮机叶片。或熔点高难切削加工的合金零件。如汽轮机叶片。 二、金属型铸造二、金属型铸造 金属型铸造是将金属液浇入金属

41、铸金属型铸造是将金属液浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。由于金型，以获得铸件的一种铸造方法。由于金属型可以反复使用多次，故又称为永久型属型可以反复使用多次，故又称为永久型铸造。铸造。 优点：（优点：（1）实现一模多用，节约人力、物力，降低成本。）实现一模多用，节约人力、物力，降低成本。（2） 提高铸件表面质量减少机械加工量。由于冷速快，晶粒细提高铸件表面质量减少机械加工量。由于冷速快，晶粒细小，铸件组织致密，机械性能好，尤其是铜、铝合金铸件抗拉小，铸件组织致密，机械性能好，尤其是铜、铝合金铸件抗拉强度与砂型铸造相比提高强度与砂型铸造相比提高10102020。 缺点：工艺上的不足需要从工艺

42、措施上进行保护。另外，缺点：工艺上的不足需要从工艺措施上进行保护。另外，金属型的制造成本高。劳动条件不好（铸型预热金属型的制造成本高。劳动条件不好（铸型预热200200左右），左右），必须实现机器造型，因此，使用受到限制。必须实现机器造型，因此，使用受到限制。 应用：适用于有色合金铸件的大批量生产，如铝活应用：适用于有色合金铸件的大批量生产，如铝活塞、汽缸盖、油泵壳体等。塞、汽缸盖、油泵壳体等。三、三、压力铸造压力铸造 压力铸造简称压铸。它是在高压下快速地压力铸造简称压铸。它是在高压下快速地将液态或半液态合金压入金属铸型中，并在压将液态或半液态合金压入金属铸型中，并在压力下结晶，以获得铸件的铸

43、造方法。力下结晶，以获得铸件的铸造方法。 优点：优点： a铸件质量好。合金流动性在压力下大铸件质量好。合金流动性在压力下大大提高，可浇注出薄壁件，精度高，铸件强度大提高，可浇注出薄壁件，精度高，铸件强度和硬度较高，冷却速度快又在压力下结晶故表和硬度较高，冷却速度快又在压力下结晶故表层结晶细密。层结晶细密。b生产率高，机械化生产充型时间为生产率高，机械化生产充型时间为1 10秒左右秒左右c成本低，零件可不用切削加工直接装配，是成本低，零件可不用切削加工直接装配，是实现少、无切削的有效途径。实现少、无切削的有效途径。 d压铸件可采用镶嵌结构如图深腔件改为镶嵌压铸件可采用镶嵌结构如图深腔件改为镶嵌件

44、，镶嵌宝石等。件，镶嵌宝石等。缺点：缺点： a设备投资大，压铸机需几十万元。设备投资大，压铸机需几十万元。 b压铸金属种类受限制。目前，主要用于铝、压铸金属种类受限制。目前，主要用于铝、镁、锌等有色金属。镁、锌等有色金属。 c气体不易排出，易产生气化，当热处理时气体不易排出，易产生气化，当热处理时内内存气体即高压气膨胀引起零件变形，所以，压铸存气体即高压气膨胀引起零件变形，所以，压铸件一般不再热处理。件一般不再热处理。应用：应用： 压铸广泛应用在汽车、拖拉机的汽化器，电压铸广泛应用在汽车、拖拉机的汽化器，电器如电扇机壳，仪表如照相机壳，纺织等行业。器如电扇机壳，仪表如照相机壳，纺织等行业。四、

45、四、 低压铸造低压铸造 低压铸造是介于重力铸造和压力铸造之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。它是使液态合金在压力间的一种铸造方法。它是使液态合金在压力下，自下而上的填充型腔，并在压力下结下，自下而上的填充型腔，并在压力下结晶，以形成铸件的工艺过程。由于所用的压晶，以形成铸件的工艺过程。由于所用的压力较低力较低27N/cm2，故称为低压铸造。，故称为低压铸造。特点：特点： a充型压力和速度便于控制，故可适合各种铸型。充型压力和速度便于控制，故可适合各种铸型。充型平稳故气孔、夹渣等缺陷少。充型平稳故气孔、夹渣等缺陷少。b铸件的组织致密，机械性能高。对于铝合金针孔铸件的组织致密，机

46、械性能高。对于铝合金针孔缺缺陷的防止和提高铸件的气密性，效果尤为显著。陷的防止和提高铸件的气密性，效果尤为显著。 c不用冒口补缩，金属利用率可提高到不用冒口补缩，金属利用率可提高到9098。d由于充型能力提高，有利于形成轮廓清晰、表面光由于充型能力提高，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，这对于大型薄壁件尤为有利。洁的铸件，这对于大型薄壁件尤为有利。用途：用途： 主要用来生产质量要求高的铝、镁合金铸件，如主要用来生产质量要求高的铝、镁合金铸件，如汽缸体、曲轴箱、高速内燃机活塞等。汽缸体、曲轴箱、高速内燃机活塞等。五、离心铸造五、离心铸造 将液态合金浇入高速旋转（将液态合金浇入高速旋转（2501

47、500r/min）的铸型中，使金属液在离心力作用下充填铸型（可的铸型中，使金属液在离心力作用下充填铸型（可用砂型或金属型）并结晶，这种铸造方法称为离心用砂型或金属型）并结晶，这种铸造方法称为离心铸造。铸造。 在离心力作用下，金属中的气体和熔渣等非金在离心力作用下，金属中的气体和熔渣等非金属夹杂因比重轻均集中在内表面，金属由外向内结属夹杂因比重轻均集中在内表面，金属由外向内结晶呈顺序凝固，故铸件结晶细密，无缩孔、缩松、晶呈顺序凝固，故铸件结晶细密，无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，机械性能高。气孔、夹渣等缺陷，机械性能高。 离心铸造广泛应用于铸铁管、缸套、滑动轴承离心铸造广泛应用于铸铁管、缸套、滑动轴承的轴瓦等。适用于铸造管、环、筒类零件。的轴瓦等。适