哈工程材料成型课件--铸造方法

1、1.2.1 砂型铸造 1.2 铸造方法 特点： 砂型铸造可以生产结构复杂的铸件，铸件的大小几乎不受限制，小到1kg以下，大到400多吨。其生产成本较低，是所有铸造方法中成本最低的方法。 既可以手工生产，又可以机械化生产，且批量可大可小。所生产的铸件的质量等级可根据技术要求进行控制，但是与其他方法相比，其尺寸公差、重量公差和表面粗糙度相对低一些。1.2.1 砂型铸造 1. 砂型砂型1）砂型结构及造型材料）砂型结构及造型材料 型砂和芯砂：由原砂、粘结剂（粘土、水玻璃和树脂等）、水和附加物等按一定比例配制而成。一强三性， 一定的强度、透气性、退让性、耐火性 明冒口暗冒口外浇口直浇道下砂箱分型面横浇道

2、内浇道芯撑型腔型芯上砂箱砂型结构砂型结构 1.2 铸造方法 1.2.1 砂型铸造 1. 砂型砂型2）模样及芯盒）模样及芯盒 模样是用来形成砂型的型腔；模样的外形与铸件的外形相似，其尺寸大于铸件。模样应具有足够的强度和刚度，以及与铸件相适应的表面粗糙度和尺寸精度。主要有木模样、金属模样和塑料模样等。 芯盒用来制造型芯，以形成铸件的内腔。1.2 铸造方法 1.2.1 砂型铸造 2. 砂型铸造工艺过程砂型铸造工艺过程制 作 模 样配 制 型 砂制 作 芯 盒制 作 芯 砂砂 型型 芯造 型制 芯铸 型烘 干浇注液 态 金 属凝 固 、 落 砂 、 清 理 、 检 验铸 件熔 炼选 配 炉 料合型砂型

3、铸造工艺流程砂型铸造工艺流程 1.2 铸造方法 1.2.1 砂型铸造 2. 砂型铸造工艺过程砂型铸造工艺过程芯盒模样芯砂型砂造芯砂芯造型铸型浇注铸件落砂清理砂型合型上型下型套筒砂型铸造工艺过程套筒砂型铸造工艺过程 1.2 铸造方法 1.2.1 砂型铸造 3. 造型方法造型方法造型方法: 压实式造型 震压实式造型 机器造型 微震压实式造型 气流紧实式造型 射压式造型 抛砂式造型手工造型1.2 铸造方法 1.2.1 砂型铸造 3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型 是指填砂、紧实、起模等工序主要由手工或手动工具来完成的造型过程。 手工造型的主要方法: 手工造型按模样特征可分为整模造型、分

4、模造型、活块造型、挖砂造型、假箱造型、刮板造型；按砂箱特征可分为两箱造型、三箱造型、脱箱造型和地坑造型。 1）手工造型）手工造型(1)整模造型齿轮坯整模造型过程齿轮坯整模造型过程 1.2 铸造方法 1.2.1 砂型铸造 1.2 铸造方法 1）手工造型）手工造型(2)分模造型1.2.1 砂型铸造 套筒分模造型过程套筒分模造型过程 1）手工造型）手工造型(3)活块造型活块造型过程活块造型过程 1.2 铸造方法 1.2.1 砂型铸造 1）手工造型）手工造型(4)挖砂造型手轮挖砂造型过程手轮挖砂造型过程 1.2 铸造方法 1.2.1 砂型铸造 1）手工造型）手工造型(5)假箱造型手轮假箱造型过程手轮假

5、箱造型过程 1.2 铸造方法 1.2.1 砂型铸造 1）手工造型）手工造型(6)刮板造型带轮铸件的刮板造型过程带轮铸件的刮板造型过程 1.2 铸造方法 1.2.1 砂型铸造 1）手工造型）手工造型(7)两箱造型套筒两箱造型过程套筒两箱造型过程1.2 铸造方法 1.2.1 砂型铸造 带轮的三箱造型带轮的三箱造型 1）手工造型）手工造型(8)三箱造型1.2 铸造方法 1.2.1 砂型铸造 4. 砂型铸造的应用砂型铸造的应用汽车：发动机缸体，前后桥，曲轴和轮毂；船舶：柴油机缸体，螺旋桨叶片，曲轴和锚；电站汽轮机：汽缸，主汽阀，蒸汽室，喷嘴室，轴承箱和叶片环.；在电站电机领域，可用于水轮机叶片、转轮、

6、下环等；在泵及阀门领域，可用于阀壳、泵壳、转轮、碟片等。 发动机缸体铸件发动机缸体铸件 1.2.1 砂型铸造 1.2.2 特种铸造 1.2 铸造方法 砂型铸造虽然应用十分广泛，但是也存在一些不足。如铸件尺寸精度比较低、铸件表面粗糙以及铸件组织不够致密等；砂型是一次性使用，因而其造型工作量比较大，生产率较低；铸造工艺过程复杂，工作条件差等。针对这些问题，出现了形形色色的特种铸造方法。 1. 金属型铸造 金属型铸造又称硬模铸造，它是将液态金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。因铸型是用金属制成，可以反复使用几百次、几千次，故又被称为永久型铸造。1.2.2 特种铸造 1. 金属型铸造金属型铸造

7、1）金属型的材料及结构）金属型的材料及结构材料：灰铸铁（如锡合金、锌合金、镁合金时）、合金铸铁（浇注铝合金、铜合金）、球墨铸铁、碳钢和低合金钢（浇注铸铁和铸钢时）等。结构：整体式、水平分型式、垂直分型式和复合分型式 1.2.2 特种铸造 1. 金属型铸造金属型铸造2）金属型铸造的工艺特点）金属型铸造的工艺特点金属型的预热预热。避免由于金属液冷却过快而出现的冷隔 、夹杂和气孔等缺陷。同时，可减少铸型本身受到剧烈的热冲击，并削弱铸型的激冷作用而产生的应力过大，并可延长金属型的使用寿命。喷刷涂料。 一是避免高温金属液与金属型内表面直接接触，以延长金属型的使用寿命；同时，利用涂料层的厚度的改变来调节铸

8、件各部分的冷却速度，以实现不同的凝固顺序；另外，喷刷涂料还可以起到蓄气和排气的作用。适当的浇注温度。金属型的导热能力比较强，比砂型铸造高2030 恰当的出型时间:由于金属型无退让性，铸件在型内冷却时容易因收缩、引起较大内应力而导致开裂。同时，温度过低，铸件在金属型内停留的时间过久，会增加抽芯和取出铸件的难度，甚至卡住铸件，故在保证铸件强度的前提下，应尽早开型，取出铸件。对于一般中、小铸件，开型时间为浇注后1060s 1.2.2 特种铸造 1.2 铸造方法 1. 金属型铸造金属型铸造3）金属型铸造的特点及应用）金属型铸造的特点及应用（1）金属型铸造的优点金属型导热快，铸件冷却速度快，因而其组织致

9、密，力学性能高力学性能高。铸件的尺寸精度和表面质量均优于砂型铸件。 金属型寿命长，可“一型多铸”，省去了砂型铸造中的配砂、造型、落砂等工序。节省了大量的造型材料和生产场地，提高了生产率，易于实现机械化和自动化，改善了劳动条件。1.2.2 特种铸造 1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 1. 金属型铸造金属型铸造3）金属型铸造的特点及应用）金属型铸造的特点及应用（2）金属型铸造的缺点金属型不透气，且无退让性，铸件产生的内应力及裂纹倾向也比较铸件产生的内应力及裂纹倾向也比较大大，易产生气孔、应力、裂纹、浇不足、冷隔、白口组织等铸造缺陷；金属型不适宜生产形状复杂不适宜生产形状复杂(尤其是内腔复杂尤

10、其是内腔复杂)、薄壁和大型铸件、薄壁和大型铸件；金属型的制造成本高，周期长，不适合单件、小批量生产；浇注高熔点的合金会降低金属型的寿命等。1. 金属型铸造金属型铸造（3）金属型铸造应用 主要用来大批量生产铜、铝、镁等非铁合金铸件，如内燃机活塞、汽缸盖、油泵壳体、轴瓦、轴套等。对于钢铁铸件，只限形状简单的中、小铸件。1.2.2 特种铸造 2. 熔模铸造熔模铸造熔模铸造是在易熔材料制成的模样表面包覆若干层耐火涂料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型壳，再将金属液浇入型壳而获得铸件的一种成形方法。 1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 2. 熔模铸造熔模铸造1）熔模铸造的工艺过程）熔模铸造的工艺

11、过程 主要工序包括制蜡模、制作型壳、熔模失蜡、焙烧和浇注等。主要工序包括制蜡模、制作型壳、熔模失蜡、焙烧和浇注等。熔模铸造工艺过程熔模铸造工艺过程 1.2.2 特种铸造 2. 熔模铸造熔模铸造2）熔模铸造的特点和应用）熔模铸造的特点和应用优点：铸件的精度和表面质量高。 适于各类金属材料的铸件其适用于高熔点及难加工的高合金钢。 可铸出形状较复杂的铸件。如喷气式发动机的叶片 生产批量不受限制，单件、成批、大量生产均可。 缺点：工艺过程较复杂，生产周期长；原材料价格贵，铸件成本高，铸件不宜过大过长，最适合25kg以下的铸件，否则焙模易变形，丧失原有精度。 1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 2.

12、 熔模铸造熔模铸造2）熔模铸造的特点和应用）熔模铸造的特点和应用 航空航天、船舶制造、电站汽轮机和燃气轮机、兵器、石化、泵航空航天、船舶制造、电站汽轮机和燃气轮机、兵器、石化、泵阀等，其中包括国防尖端产品定向凝固和单晶叶片等。阀等，其中包括国防尖端产品定向凝固和单晶叶片等。1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 3. 压力铸造压力铸造压力铸造简称压铸，是将液态或半液态金属在高压作用下快速压入压铸模型腔中，并在压力下凝固和成形，以获得铸件的成形方法。 1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 (a) 合型，注入定量金属液 (b) 压射 (c) 开型，顶出铸件3. 压力铸造压力铸造1）压力铸造的工艺

13、过程）压力铸造的工艺过程1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 优点：可以获得形状复杂并且壁厚较薄的铸件，可直接铸出细孔、螺纹、齿形和图案，也可以铸出镶嵌件。 所压铸件的尺寸精度、表面粗糙度都是所有铸造方法中最好的，一般可以不经过机械加工直接使用。 压铸件的强度和表面硬度较高。尤其表面层晶粒细小。 易于实现机械化和自动化，生产率高。缺点：压力铸造时充型时间极短（0.010.2s），型腔中气体排出困难，所以压铸件中有许多小气孔，因此，机械加工余量不宜太大，否则气孔外露，也不宜进行热处理或在高温下工作，以免气孔中的气体膨胀是使铸件表面鼓包。 3. 压力铸造压力铸造2）压力铸造的特点和应用）压力铸造

14、的特点和应用1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 3. 压力铸造压力铸造2）压力铸造的特点和应用）压力铸造的特点和应用 主要用于铝合金和镁合金等非铁合金的中小型铸件。该方法应用的领域包括：航空航天、仪器仪表、汽车、医疗器械，笔记本电脑、手机、数码照相机等的机壳等。1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 4. 离心铸造离心铸造离心铸造是指将液态金属浇入旋转的铸型中，在离心力的作用下充型并凝固成铸件的铸造方法。1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 优点：离心铸造不用型芯即可获得中空铸件，工艺简单，生产率高，节约金属材料。 获得的铸件组织致密、无缩孔、缩松、气孔和夹渣等缺陷，力学性能好。可浇注充

15、型能力差的薄壁铸件。 离心铸造便于生产双金属铸件。 缺点：铸件易产生偏析、孔内壁粗糙、尺寸不易控制。 4. 离心铸造离心铸造1.2.2 特种铸造 应用：主要用于大批量生产套、管类铸件，如铸铁管、铜套、缸套、双金属钢背铜套等，同时也应用在耐热钢管、特殊无缝钢管毛坯、冶金毛坯和冶金轧辊等生产方面。 4. 离心铸造离心铸造1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 5. 低压铸造低压铸造低压铸造是介于重力铸造(如金属型铸造、砂型铸造等)和压力铸造之间的一种铸造方法。是在0.020.07MPa的低压下将金属液注入型腔，并在压力下凝固成形，以获得铸件的方法。 1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 优点：浇

16、注压力和速度便于调节。 由于充型压力较低，所以充型平稳，对铸型的冲击力小，故气孔、夹渣等缺陷较少。 铸件在压力下凝固结晶，因而铸件组织致密、力学性能高。 由于省去了补缩冒口，金属的利用率高，节省材料。 低压铸造设备投资少，便于操作，易于实现机械化和自动化。缺点：低压铸造存在的主要问题是升液管寿命短，液态金属在保温过程中易产生氧化和夹渣、且生产率低于压铸。 5. 低压铸造低压铸造1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 应用：用于生产铝 合金和镁合金铸件，如发动机的汽缸体和汽缸盖、汽车轮芯、高速内燃机和压气机的活塞等 ，并生产出大功率内燃机车的大型球墨铸铁曲轴、万吨油轮用的质量达30 t的铜合金螺

17、旋桨等。5. 低压铸造低压铸造1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 6. 陶瓷型铸造陶瓷型铸造 陶瓷型铸造是在砂型铸造和熔模铸造的基础上发展起来的一种精密铸造方法。陶瓷型铸造的特征是型腔表面有一层陶瓷层。 1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 6. 陶瓷型铸造陶瓷型铸造1）陶瓷铸造的工艺过程）陶瓷铸造的工艺过程(a)制造砂套 (b)灌浆与胶结 (c)起模与喷烧 (d)焙烧与合型 (e)浇注 (f)零件1.2 铸造方法 1.2.2 特种铸造 6. 陶瓷型铸造陶瓷型铸造2）陶瓷型铸造的特点和应用）陶瓷型铸造的特点和应用优点：铸件的尺寸精度和表面粗糙度等与熔模铸造相近 。 陶瓷型铸件的大小几乎不受限制，可从几公斤到数吨。 在单件、小批量生产条件下，投资少、生产周期短，在一般铸造车间即可生产。 缺点：不适于生产批量大、重量轻或形状复杂的铸件，生产过程难以实现机械化和自动化。 1.2