培训《铸造工艺与技术》

1、铸造工艺与技术一、铸造概述:公司生产电气化铁路接触网产品,我们每天用各种不同的工艺方法,干各式各样的零件,经过组装后发到铁路工程安装现场、有的不用组装直接发货。零件的成形工艺方法很多,车、铣、刨、磨、钳;锻、铸、焊、热处理、热镀锌等。你仔细观查会发现,这众多的成形过程中,唯有铸造,加工材料的形态发生了变化,由固态液态再到固态。与众不同。正是由于这种差别,使的铸造技术含量很高、有了难度、有了更多的规定和要求。必须严格按照规定要求生产,才能获得合格铸件。所谓铸造,就是将金属材料加热到它的熔点以上（有一定的过热度）,使它变成液态,具有一定的流动性,在规定的浇注温度下浇入铸型,经过冷却凝固后形成铸件。

2、那问题就出来了:1、不同的金属材料熔点不同,有高有低,必须选用不同的熔化设备,有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉等;2、金属材料在形态变化过程中,发生许多物理和化学反应:体积变化、氧化、吸气、挥发、烧损,凝固后形成气孔、氧化夹渣、缩松等缺陷。铸造是根据铸型选用的材料来分类的,分为砂型铸造和特种铸造二大类。顾名词意,用砂子作成铸型,就叫砂型铸造,铸型不能重复使用;除砂型铸造之外的,都叫特种铸造,常见的有金属型重力铸造、低压铸造、压力铸造、离心铸造、溶模精密铸造等等,它们有一个共性就是铸型大部都是用金属制造的,可以多次重复使用。有色合金铸造中特种铸造应用的十分广泛。所以下面我们重点介绍金属型铸造。二

3、、金属型重力铸造:金属型铸造又称硬模铸造,它是将液体金属浇入金属铸型,以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成,可以反复使用多次（几百次到几千次）。金属型铸造在铝合金、锌合金、镁合金铸造领域中广泛应用。但在铸件的重量、形状及合金种类方面还有一定的限制,如黑色金属、铜合金,金属型铸造在国内还没有真正得到广泛应用。我公司与法铁合资,铜合金金属型铸造是我们面临的最大问题,也是我们将要研究的重点课题。可以说这个难题拿不下,合资就是一纸空文。1、金属型铸造的优点与不足与砂型铸造比较:在技术上与经济上有许多优点。(1) 金属型生产的铸件,其机械性能比砂型铸件高。同样合金,其抗拉强度平均可提高约25%,屈

4、服强度平均提高约20%,其抗蚀性能和硬度亦显著提高;(2) 铸件的精度和表面光洁度比砂型铸件好,而且质量和尺寸稳定;(3) 液体金属耗量少,一般可节约1530%;(4) 不用砂或者少用砂,一般可节约造型材料80100%;此外,金属型铸造工序简单,生产效率高,易实现机械化和自动化。金属型铸造虽有很多优点,但也有不足之处。(1)金属型制造成本高;(5) 金属型不透气,而且无退让性,易造成铸件浇不足、开裂等缺陷;(6) 金属型铸造时,铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度,铸件在铸型中停留的时间,以及所用的涂料等,对铸件质量的影响甚为敏感,需要严格控制。因此,在决定采用金属型铸造时,必须综合考虑下

5、列各因素:铸件形状和重量大小必须合适;要有足够的批量;完成生产任务的期限许可。2、金属型铸造工艺:介绍铝合金金属型铸造铝合金金属型铸造工艺流程:主要原材料、中间合金及辅助材料采供配料（化学成分、回炉料用量的控制）熔炼（熔炼设备及工具的准备、精炼除气除渣、变质处理）制芯浇注（模具预热、涂料、浇注温度）清理打磨热处理检验（理化试验）入库熔炼过程中的注意事项:（1） 熔炼用坩埚、工具必须预热喷涂料。涂料后再预热才能用。坩埚作不到每天清理、喷料,每周必须得清理一次;扒渣勺、钟罩等熔炼工具,使用过程中脱料要及时补涂;（2） 精炼剂、除渣剂（都是有机物,水分含量很高）使用前要充分预热,去除水份;精炼、除渣

6、剂一般分3-5次加入,均匀平稳搅拌,加入量要足够。若浇注时间拖的太长,中间补充精炼。（3） 精炼后要保证有足够的静置时间,才能进行浇注。（4） 精炼效果的检查:目前我们还没有手段。只能浇注发气量试块,定性地看看。浇注方面注意事项:最关键的是金属模的准备:预热喷涂料金属型的预热:预热方法很多,有喷灯、煤气天然气火焰、电加热器、烘箱加热等,要求作到预热均匀,达到规定温度。未预热的金属型不能进行浇注。因为金属型导热性好,液体金属冷却快,流动性剧烈降低,铸件容易出现冷隔、浇不足、夹杂、气孔等缺陷。未预热的金属型在浇注时,铸型受到强烈的热冲击,应力倍增,极易破坏。因此,金属型在开始工作前,必须预热（即工

7、作温度）,随合金的种类、铸件结构和大小而定,一般通过试验确定。一般情况下,金属型的预热温度为300-400,不低于150°C。金属型的浇注温度:一般比砂型铸造时高。可根据合金种类、铸件的大小和壁厚,通过试验确定。常见合金的浇注温度:铝合金:680730铝青铜合金:11501200铸铁:13001400黄铜:900950由于金属型的激冷和不透气,浇注速度应做到先慢,后快,再慢。在浇注过程中应尽量保证液流平稳。另外,浇注过程中模温的控制十分必要。要保证金属型铸件质量稳定,理论上讲金属型在生产过程中温度的变化应当保持恒定。所以每浇注一次,就需要将金属型打开,停放一定的时间,待冷至规定温度时

8、再浇注。自然冷却降低了生产效率,因此常用强制冷却的方法:(1) 风冷:在金属型外围用压缩空气吹风,强化对流散热。简单,但冷却效果不十分理想。(2) 间接水冷:在金属型背面或某一局部,镶铸水套。(3) 直接水冷:在金属型背面或局部,直接制出水套,在水套内通水冷却。金属型的涂料:金属型浇注,玩的就是涂料。操作人员铸造水平的高低,就看你涂料的使用能力。同样的金属型,同一个铸件,涂料使用的当,可以浇出合格的铸件;涂料使用不当,你就是浇不出合格的零件。涂料的作用:可归纳为以下几点(1) 调节铸件的冷却速度;涂层厚的地方,冷却慢;(2) 保护铸型,减少和防止高温金属流的冲蚀和热击;(3) 利用涂料层的不致

9、密性蓄气和排气。涂料的配方很多(现用395),基本有三类物质组成:(1) 粉状耐火材料(如氧化锌、滑石粉、锆砂粉等);(2) 粘接剂(如水玻璃、糖浆、纸浆废液等);(3) 溶剂(如水等)涂料调整尊训的原则:远离浇冒口处、热节处要相对薄,形成顺序凝固的温度梯度。提高金属型寿命的途径:选用导热系数大,热膨胀系数小,而且强度较高的材料制造金属型;常常采用的有HT和碳素钢，用耐热合金钢最好，但制造成本太大。合理的涂料工艺,严格遵守工艺规范喷刷;金属型结构合理,制造工装毛坯时注意消除残余应力;金属型材料的组织要致密,晶粒要细小。另外,浇注过程中,还必须注意几点浇包不但要喷涂料,而且涂后预热,不能带着水份

10、放入合金液浇包涂料脱落后要及时补充;补涂预热。浇包剩余金属液不能倒回坩埚,浇入锭模;土甘竭剩余金属液高度50-100mm寸，不能再浇注。3、工艺设计:这方面技术人员考虑的更多些,主要包括:工艺性分析:浇注位置:分型面选择:浇注系统设计:冒口设计:工艺参数方面要考虑收缩率:金属型铸件的线收缩率不仅与合金本身的收缩有关,还与铸件结构、铸件在铸型中收缩受阻情况、铸件出型温度、铸型受热膨胀及尺寸变化等有关。所以铸型型腔每个尺寸都要根据具体情况来确定;铸造斜度:便于开型抽芯,不损伤涂料层。更要注意考虑斜度对抱紧力的影响防止顶出变形。加工余量、工艺补正量（调整铸件凝固顺序）:铸件工艺参数确定后,绘制出金属

11、型铸件工艺图。（我把这事弄了一辈子,还弄不清白。）5、金属型设计设计内容包括:确定金属型的结构、型面尺寸、型（砂）芯、排气系统、顶出机构和定位机构等。结构形式:按分型面位置,金属型结构有水平、垂直和综合分型三种。排气系统:设排气槽、开排气孔、放排气塞。这部分内容今天不细讲。三、铸件的热处理:金属材料的成分、组织和性能三者有着密切的关系。不同成分的材料,具有不同的力学性能,这很好理解;而相同材料,不同的组织形态,力学性能也不一样。热处理就是通过改变材料的组织形态,提高材料力学性能的一种最简单、最有效的方法。机理要通过金属学原理和金相学才能说明白,这方面我们暂时先不讲。只要大家知道,把铸件、锻件或

12、其它材料,加热到一定温度,快速冷却（水淬）,得到不稳定的、过饱和的组织（相）,然后自然存放（自然时效）或再加热到一定温度（人工时效）,析出强化相,改变它们的力学性能。有色合金（铝、镁、铜合金等）热处理工艺参数（温度、时间和冷却介质）,对性能的影响非常敏感,所以热处理工艺是非常认真、细致的工作,来不得半点马虎,必须严格按照工艺资料规定的参数进行。重点强调几点:1、热处理设备:有色合金铸件的淬火、时效炉,必须采用带风扇的井式或箱式电阻加热炉。加热炉应配有自动记录、自动测温控温和自动报警、断电的装置和仪表,以保证炉膛温度的均匀和对温度的准确控制。2、测温控温有比较高的精度要求,测温控温仪表、热电偶、

13、补偿线,开始使用前及使用过程中应定期进行检定,并有给出误差的合格证。定检周期不超过三个月。3、在工作温度下及炉内有正常装料的情况下,加热炉炉膛工作区域各点的温度差不得大于±5。炉膛工作区域的温度差应定期检查,特别是在炉子出现故障或经过检修后。4、淬火水槽应设有加热和循环装置,以保证水的加热和水温的均匀。水槽要有足够的容量,保证淬火铸件能迅速全部浸入水中,使铸件得到均匀的冷却。由于水槽不断污染,水槽中的水应当经常进行部分更换。5、热处理所用设备应指定专人负责,按规定定期维修检查。没有充分的理由,不得改动热处理设备的结构。6、铸件热处理前应清理干净,清除表面的油污和脏物;装炉时铸件不得密集堆放,铸件与铸件之间、铸件与框架之间、框架与炉壁之间都要留有适当的距离,防止变形,获得满意的加热和固溶冷却效果。7、铸件一定要装在加热炉有效