金属工艺学铸造

1、第二篇 铸造王磊明王磊明 赵向阳赵向阳 (4)(4)废品率较高，废品率较高， (5)(5)劳动条件差，劳动强度大劳动条件差，劳动强度大. .三三 应用：应用： 用于制造受力较简单，形状复杂的零件毛坯用于制造受力较简单，形状复杂的零件毛坯. .四四 :1:1砂型铸造砂型铸造 2 2特种铸造特种铸造1.1 1.1 液态合金的充型液态合金的充型 合金的铸造性能合金的铸造性能: :铸造成形时获得外形准确内部健全铸件铸造成形时获得外形准确内部健全铸件的能力的能力.(.(包括流动性包括流动性, ,凝固特性凝固特性, ,收缩率收缩率, ,和吸气性和吸气性) ) 充型：液态合金填充铸型的过程，简称充型。充型：

2、液态合金填充铸型的过程，简称充型。 充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。清晰铸件的能力。1.1.11.1.1影响充型能力的主要因素影响充型能力的主要因素 * * 合金的流动性合金的流动性 * * 浇注条件浇注条件 * * 铸型填充条件铸型填充条件第一章第一章 铸造工艺基础铸造工艺基础 合金的流动性能愈好，充型能力愈强合金的流动性能愈好，充型能力愈强。1 1 是合金的主要铸造性能之一是合金的主要铸造性能之一. .。2 2 影响合金的流动性的主要因素是合金的化学成分，影响合金的流动性的主要因素是合金的化学成分，亚共晶铸

3、铁随含碳量增加离共晶点越近，结晶温度范亚共晶铸铁随含碳量增加离共晶点越近，结晶温度范围减小，流动性提高。围减小，流动性提高。流动性差：流动性差： 铸件易产生铸件易产生浇不到、冷隔、浇不到、冷隔、气孔和气孔和夹杂等缺陷。夹杂等缺陷。流动性好：流动性好： 易于充满型腔，有利于气体和非金易于充满型腔，有利于气体和非金属夹杂物上浮和对铸件进行补缩。属夹杂物上浮和对铸件进行补缩。 纯金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的。由纯金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的。由 表层向中心逐层推进表层向中心逐层推进(称为逐层凝固称为逐层凝固)方式，固体方式，固体 内层内表面比较光滑，流动阻力小，流动性好。内层内表面比

4、较光滑，流动阻力小，流动性好。 其它成分合金是在一定温度范围内逐步凝固的其它成分合金是在一定温度范围内逐步凝固的 (糊状凝固糊状凝固)，固体内表面粗糙不平，液体本身有，固体内表面粗糙不平，液体本身有 晶体部分，流动性很差。晶体部分，流动性很差。 远离共晶点成分的合金，流动性差些。远离共晶点成分的合金，流动性差些。 铸钢铸钢(通常通常CV砂型砂型 V湿型湿型V干型干型二二 铸造工艺特点及应用铸造工艺特点及应用n可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、床身、气缸体等。床身、气缸体等。n适应范围广。工业上常用的金属材料都可铸造；铸件大适应范

5、围广。工业上常用的金属材料都可铸造；铸件大小几乎不限（铸件外形尺寸可从几毫米到十几米，壁厚小几乎不限（铸件外形尺寸可从几毫米到十几米，壁厚可从可从1mm1mm到到1m 1m ） ；生产的批量不限，既适用于单件小批；生产的批量不限，既适用于单件小批生产，又适用于大批量生产。生产，又适用于大批量生产。n成本低。可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设备费成本低。可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设备费用较低；在金属切削机床中，铸件占机床总重量用较低；在金属切削机床中，铸件占机床总重量75%75%以上，以上，而生产成本仅占而生产成本仅占1530%1530%。三三 砂型铸造生产过程砂型铸造生产过程n砂型铸

6、造生产过程包括以下步骤：砂型铸造生产过程包括以下步骤： 绘制零件铸造工艺图绘制零件铸造工艺图制造模样和芯盒制造模样和芯盒造型和造芯造型和造芯下芯、合箱下芯、合箱浇注浇注落砂落砂清理清理质量检验质量检验获得合格铸件。获得合格铸件。附加：附加： 砂型制作砂型制作 一一 ，造型材料（制造砂型和型芯的材料），造型材料（制造砂型和型芯的材料）1 1 型（芯）砂的组成型（芯）砂的组成 1 1）原砂）原砂 （石英砂（石英砂SiOSiO2 2) ) 2 2）粘结剂）粘结剂 3 3）附加物）附加物 4 4）水）水粘结剂分为：粘结剂分为：普通陶土（湿型），普通陶土（湿型），白泥（干型）白泥（干型）特殊桐油，工业油

7、脂特殊桐油，工业油脂2 2 型砂应具备的性能型砂应具备的性能 强度，透气性，耐久性，退让性，韧性。强度，透气性，耐久性，退让性，韧性。二、基本术语二、基本术语铸铸 型：用型砂、金属或其他耐火材料制成；包括型：用型砂、金属或其他耐火材料制成；包括 形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒系统的形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒系统的组合整体组合整体。型型 腔：铸型中造型材料所包围的空腔部分。腔：铸型中造型材料所包围的空腔部分。铸铸 件：用铸造方法制成的金属件，一般作毛坯用。件：用铸造方法制成的金属件，一般作毛坯用。分型面分型面：铸型组元间的接合面。铸型组元间的接合面。分模面分模面：模样（木模）组元间的接合面。

8、：模样（木模）组元间的接合面。木模（模型）：由木材、金属或其他材料制成，用木模（模型）：由木材、金属或其他材料制成，用 来形成铸型型腔的工艺装备。来形成铸型型腔的工艺装备。砂砂 芯：为获得铸件的内孔或局部外形，用芯砂芯：为获得铸件的内孔或局部外形，用芯砂 或其他材料制成的，安放在型腔内部的铸型组元。或其他材料制成的，安放在型腔内部的铸型组元。芯芯 盒：制造砂芯所用的装备。盒：制造砂芯所用的装备。三三 造型和制芯造型和制芯（一）造型（一）造型 1 1 ，手工造型，手工造型（1 1）整模造型整模造型：适合形状简单且横截面依次减小的铸件：适合形状简单且横截面依次减小的铸件（2 2）分模造型分模造型：

9、适于最大截面在中间的铸件：适于最大截面在中间的铸件（3 3）挖砂造型挖砂造型：分型面不是平面的铸件单件小批生产：分型面不是平面的铸件单件小批生产（4 4）活块造型活块造型：适于带有难起模的凸起部分的铸件：适于带有难起模的凸起部分的铸件（5 5）刮板造型刮板造型：适于大中型回转体的铸件：适于大中型回转体的铸件（6 6）多箱造型多箱造型：适于形状复杂中间截面小的铸件：适于形状复杂中间截面小的铸件基本造型方法基本造型方法 整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型、三整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型、三箱造型箱造型1 1. .整模造型整模造型整模造型的特点及应用整模造型的特点及应用 特点：特点：

10、分型面为平面，铸型型腔全部在一个砂箱内，造分型面为平面，铸型型腔全部在一个砂箱内，造型简单，铸件不会产生错箱缺陷。型简单，铸件不会产生错箱缺陷。 应用范围：应用范围： 铸件最大截面在一端，且为平面。铸件最大截面在一端，且为平面。2. .分模造型分模造型第二篇 铸造（217）分模造型的特点及应用分模造型的特点及应用 特点：特点： 模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两个砂箱内。造型方便，但制作模样较下两个砂箱内。造型方便，但制作模样较麻烦。麻烦。 应用范围：应用范围： 最大截面在中部，一般为对称性铸最大截面在中部，一般为对称性铸件。件。3.3.挖砂造型挖砂造

11、型第二篇 铸造（219）挖砂造型的特点及应用挖砂造型的特点及应用 特点：特点：模样为整体模，造型时需挖去阻碍起模模样为整体模，造型时需挖去阻碍起模的型砂，故分型面是曲面。造型麻烦，生的型砂，故分型面是曲面。造型麻烦，生产率低。产率低。 应用范围：应用范围：单件小批生产模样薄、分模后易损坏或单件小批生产模样薄、分模后易损坏或变形的铸件。变形的铸件。4.4.活块造型活块造型活块造型的特点及应用活块造型的特点及应用 特点：特点：将模样上妨碍起模的部分，做成活动将模样上妨碍起模的部分，做成活动的活快，便于起模。造型和制作模样都的活快，便于起模。造型和制作模样都很麻烦，生产率低。很麻烦，生产率低。 应用

12、范围：应用范围：单件小批生产带有突起部分的铸件。单件小批生产带有突起部分的铸件。5.5.三箱造型三箱造型三箱造型的特点及应用三箱造型的特点及应用 特点：特点：铸件两端截面尺寸比中间部分大，采用铸件两端截面尺寸比中间部分大，采用两箱无法起模，将铸型放在三个砂箱中，两箱无法起模，将铸型放在三个砂箱中，组合而成。三箱造型的关键是选配合适的组合而成。三箱造型的关键是选配合适的中箱。造型复杂，易错箱，生产率低。中箱。造型复杂，易错箱，生产率低。 应用范围：应用范围：单件小批生产具有两个分型面的铸件。单件小批生产具有两个分型面的铸件。6 6，刮板造型，刮板造型用刮板代替模样造型。可大大降低模样成本，节约木

13、材，缩短用刮板代替模样造型。可大大降低模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低，要求操作者的技术水平较高生产周期。但生产率低，要求操作者的技术水平较高 主要用于有等截面的或回转体的大、中型铸件单件或小批量生产主要用于有等截面的或回转体的大、中型铸件单件或小批量生产 （二）造芯（二）造芯 型芯的作用是用来获得铸件内腔的，有时也可以作为型芯的作用是用来获得铸件内腔的，有时也可以作为难以起模部分的局部铸型。难以起模部分的局部铸型。 造芯的方法取决于型芯的构造尺寸及生产量，芯盒造芯造芯的方法取决于型芯的构造尺寸及生产量，芯盒造芯是最基本的方法。是最基本的方法。单件生产多用手工造芯。单件生产多用手工

14、造芯。批量生产多用机器造芯。（教材批量生产多用机器造芯。（教材P66)P66)复习思考题第二篇 铸造（225）五、浇注系统（五、浇注系统（引导液态金属进入铸型型腔的通道引导液态金属进入铸型型腔的通道）1 1 要求要求（1 1）使金属液能平稳、连续、均匀地流入铸型，避免对砂型和型）使金属液能平稳、连续、均匀地流入铸型，避免对砂型和型 芯的冲击。芯的冲击。（2 2）防止熔渣、砂粒、或其他杂质进入铸型。）防止熔渣、砂粒、或其他杂质进入铸型。（3 3）调节铸件各部分的温度梯度、控制冷却和凝固的顺序，避免）调节铸件各部分的温度梯度、控制冷却和凝固的顺序，避免缩孔、缩松及裂纹的产生。缩孔、缩松及裂纹的产生

15、。2 2 浇注系统的组成及作用浇注系统的组成及作用（1 1）浇口杯承受金属液冲击和分离熔渣）浇口杯承受金属液冲击和分离熔渣（2 2）直浇道直浇道产生充型应力产生充型应力（3 3）横浇道横浇道挡渣挡渣（4 4）内浇道内浇道控制金属液流入铸型的速度和方向控制金属液流入铸型的速度和方向图2-12 浇注系统及冒口 1 冒口 2 外浇口 3 直浇道 4 横浇道 5 内浇道 3第五章第五章 特种铸造特种铸造4.1 4.1 熔模铸造熔模铸造定义：是指用易焊材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火涂料制成型壳，定义：是指用易焊材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火涂料制成型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧

16、后即可填沙浇注的铸造方法。从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填沙浇注的铸造方法。一一 工艺过程工艺过程1 1 蜡模制造蜡模制造 （1 1）压型制造（）压型制造（2 2）蜡模压制（）蜡模压制（3 3）蜡模组合）蜡模组合2 2 型壳制造型壳制造（1 1）涂制型壳（）涂制型壳（2 2）脱蜡）脱蜡3 3 培烧和浇铸培烧和浇铸 （1 1）培烧型壳（）培烧型壳（2 2）浇注）浇注二二 特点及应用特点及应用(p84)(p84)1 1 可制造相当复杂的铸件。可制造相当复杂的铸件。2 2 铸件精度高，表面质量好。铸件精度高，表面质量好。3 3 适用性广，生产批量部受限制适用性广，生产批量部受限制 4 4

17、铸件不能太大。铸件不能太大。5 5 工艺过程繁杂，生产周期长，成本较高工艺过程繁杂，生产周期长，成本较高 特别适于制造形状十分复杂、高熔点的精密的小铸件（一般特别适于制造形状十分复杂、高熔点的精密的小铸件（一般不进行机械加工，只进行少许磨切加工）不进行机械加工，只进行少许磨切加工）图 4.13 蜡模制造 第二篇 铸造（233）图图 待浇注的铸型待浇注的铸型4.24.2金属型铸造金属型铸造定义：定义：将液态金属浇入金属的铸型内，并在重力的作用下凝固将液态金属浇入金属的铸型内，并在重力的作用下凝固 成形以获得铸件的方法。成形以获得铸件的方法。一，金属型构造一，金属型构造金属型分类：整体式金属型分类

18、：整体式 模型材料：铸铁，铸钢模型材料：铸铁，铸钢 水平分型式水平分型式 模芯材料：砂芯（用于黑色金属）模芯材料：砂芯（用于黑色金属） 垂直分型式垂直分型式 金属芯（用于有色金属）金属芯（用于有色金属） 复合分型式复合分型式二二金属型制造工艺金属型制造工艺 1 1 喷刷涂料，喷刷涂料， 2 2 预热铸型，预热铸型， 3 3 控制好开箱时间（关键步骤）控制好开箱时间（关键步骤）三特点及应用（三特点及应用（P86)P86)1 1实现一型多铸（一型多件）实现一型多铸（一型多件） 2 2铸造精度高，表面质量好铸造精度高，表面质量好3 3铸件机械性能高铸件机械性能高 4 4劳动条件好劳动条件好5 5铸型

19、制造成本高，周期长，铸造工艺要求严格。铸型制造成本高，周期长，铸造工艺要求严格。主要用于大批量生产形状不太复杂、壁厚较均匀的有色金属铸件主要用于大批量生产形状不太复杂、壁厚较均匀的有色金属铸件4.11 铸造铝活塞简图 第二篇 铸造（237） 4.3 4.3 压力铸造（压铸）压力铸造（压铸）定义：是在高压下将液态或半液态金属快速地压入金属铸型中，并定义：是在高压下将液态或半液态金属快速地压入金属铸型中，并 在压力下凝固以获取铸件的方法。在压力下凝固以获取铸件的方法。一，一， 工艺过程：注入金属，压铸，取出铸件。工艺过程：注入金属，压铸，取出铸件。二，二， 特点及应用特点及应用1 1 可制造形状复

20、杂的薄壁件或镶嵌件可制造形状复杂的薄壁件或镶嵌件2 2 铸件精度高，表面质量好，强度硬度高铸件精度高，表面质量好，强度硬度高3 3 生产率最高（一般为生产率最高（一般为1 12min2min）4 4 易产生气孔和缩松易产生气孔和缩松5 5 压铸设备投资大，制造压型费用高，压型使用寿命短压铸设备投资大，制造压型费用高，压型使用寿命短应用：主要用于有色金属（低溶点）形状复杂、薄壁小铸件的大批应用：主要用于有色金属（低溶点）形状复杂、薄壁小铸件的大批量生产量生产。图 4.15 冷室式压铸机第二篇 铸造（240）注入金属注入金属 压铸压铸 抽芯抽芯 顶出铸件顶出铸件 第二篇 铸造（242）常见压铸件常

21、见压铸件第二篇 铸造（243）4.44.4 离心铸造离心铸造定义定义: :将液态合金浇入高速旋转的铸型将液态合金浇入高速旋转的铸型, ,使其在离心力的作用下充使其在离心力的作用下充 填铸型并结晶填铸型并结晶, ,这种铸造方法称离心铸造这种铸造方法称离心铸造. .一工艺过程：一工艺过程：铸型高速旋转（分立式和卧式），金属液在离心力铸型高速旋转（分立式和卧式），金属液在离心力作用下充填铸型并结晶作用下充填铸型并结晶。二二 特点及应用特点及应用1 1 不需要型芯和浇注系统，降低了铸造成本不需要型芯和浇注系统，降低了铸造成本2 2 金属利用率高，便于制造双金属铸件，金属利用率高，便于制造双金属铸件，3 3 铸件机械性能