锻造铸造焊接工艺学

教学重点：

教学难点：

解决方法：

铸造、锻压、焊接的分类、特点及应用；砂型铸造与铸件结构工艺性；模锻特点与板料冲压，焊条电弧焊。铸、锻、焊工艺及应用教学模块

重点、难点及解决办法：

铸件结构工艺性分析、金属塑性成形原理理解及焊接缺陷原因分析。检索分析、查阅参考文献、现场教学与学做合一。1-1课题一

铸造

1-2教学重点铸造的特点、分类及应用；砂型铸造工艺。教学难点本课题重点与难点砂型铸造工艺、金属铸造性能对铸件质量的影响。1-34.1.1铸造工艺基础

1、铸造生产的特点

铸造的成形是由液态凝结成固态的过程，是制造机械零件毛坯或零件的一种重要工艺方法。优点：（1）能制造各种尺寸和形状复杂的铸件，特别是内腔复杂的铸件，如各种箱体、床身、机架等零件的毛坯。

（2）常用的金属材料均可用铸造方法制成铸件，有些材料（如铸铁、青铜）只能用铸造方法来制造零件。

（3）铸造所用的原材料来源广泛，价格低廉。

（4）铸件的形状与零件尺寸较接近，可节省金属的消耗，减少切削加工费用。1-44.1.1铸造工艺基础

缺点：铸造生产过程复杂，工序较多，常因铸型材料、模具、铸造合金、合金的熔炼与浇注等工艺过程难以综合控制，而出现缩孔、缩松、砂眼、冷隔、裂纹等铸造缺陷。因此铸件质量不够稳定，铸件的力学性能不及同类材料的锻件。2、铸造的分类

铸造一般按造型方法来分类，习惯上分为砂型铸造和特种铸造。砂型铸造包括湿砂型、干砂型、化学硬化砂型三类。特种铸造按造型材料的不同，又可分为两大类：一类以天然矿产砂石作为主要造型材料，如熔模铸造、壳型铸造、负压铸造、泥型铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等；一类以金属作为主要铸型材料，如金属型铸造、离心铸造、连续铸造、压力铸造、低压铸造等。1-54.1.2砂型铸造

1、砂型铸造的工艺过程砂型铸造的工艺过程如下图所示。1-64.1.2砂型铸造

砂型铸造生产套筒铸件的工艺流程示意图

1-74.1.2砂型铸造

2、模样和芯盒

模样是用来形成铸型型腔的工艺装备,按组合形式，可分为整体模和分开模。芯盒是制造砂芯或其他种类耐火材料芯所用的装备。模样和芯盒由木材、金属或其他材料制成。1-84.1.2砂型铸造

3、造型材料

制造铸型或型芯用的材料，称为造型材料。一般指砂型铸造用的材料

，包括砂、有机或无机粘结剂、水和其他附加物。

1-94.1.2砂型铸造

4、造型和制芯

造型是指用型砂、模样、砂箱等工艺装备制造砂型的过程。制芯是将芯砂制成符合芯盒形状的砂芯的过程。

1）造型（1）手工造型手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序。（1）整体模制型（2）分块模造型1-104.1.2砂型铸造造（3）挖砂造造型（4）假箱造造型（5）活块造造型（6）刮板造造型1-114.1.2砂型铸造造（7）两箱造造型（8）三箱造造型（9）脱箱造造型（10）地坑造造型1-124.1.2砂型铸造造（2）机器造造型1-134.1.2砂型铸造2）制芯芯的主要作作用是形成成铸件的内内腔或局部部外形。单件、小批批生产时采采用手工制制芯，大批批生产时采采用机器制制芯。手工制芯常常采用芯盒盒制芯。3）浇注系统统浇注系统是是为填充型型腔和冒口口而开设于于铸型中的的一系列通通道。通常有浇口口杯、直浇浇道、横浇浇道、内浇浇道和冒口口组成，如如右图所示示。1-144.1.2砂型铸造4）冒口和铸铸型结构尺寸较大的的铸件或体体收缩率较较大的金属属还要加设设冒口起补补缩作用，，为便于补补缩，冒口口一般设在在铸件的厚厚部或上部部。冒口还还可起排气气和集渣作作用。1-154.1.2砂型铸造5、铸件的结结构工艺性性铸件的结构构工艺性是是指所设计计的铸件结结构不仅应应满足使用用的要求，，还应符合合铸造工艺艺的要求和和经济性。。1）铸件的外外形（1）外形力求求简单平直直。（2）避免或减减少活块。。1-164.1.2砂型铸造（3）尽量减少少分型面的的数量1-174.1.2砂型铸造（4）应设计结结构斜度1-184.1.2砂型铸造（5）避免收缩缩受阻（6）避免过大大水平面1-194.1.2砂型铸造2）铸件的孔孔和内腔（1）尽量少用用或不用芯芯。（2）有利于芯芯的固定、、排气和清清理，防止止产生偏芯芯、气孔等等缺陷。3）铸件的壁壁厚及壁间间连接（1）铸件的壁壁厚应合理理常用砂型铸铸造铸件的的最小壁厚厚：1-204.1.2砂型铸造（2）铸件的壁壁厚应均匀匀（3）铸件的壁壁间连接应应合理。1）转角处应应有结构圆圆角。2）避免交叉叉和锐角连连接。3）应避免壁壁厚突变。。1-214.1.3特种铸造特种铸造是是指与砂型型铸造不同同的其他铸铸造方法。。特种铸造造有近二十十种，常用用的有熔模模铸造、金金属型铸造造、压力铸铸造、离心心铸造、低低压铸造等等。1、金属型铸铸造金属型铸造造又称硬模模铸造，它它是将液体体金属浇入入金属铸型型，以获得得铸件的一一种铸造方方法。根据分型面面位置不同同，金属型型分为整体体式、垂直直分型式、、水平分型型式和复合合分型式。。垂直分型式式便于开设设内浇道和和取出铸件件，易于实实现机械化化，应用较较多。1-224.1.3特种铸造垂直分型式式金属型：：1-234.1.3特种铸造金属型铸造造与砂型铸铸造比较：：在技术上上与经济上上有许多优优点。（1）金属型导导热快，铸铸件冷却迅迅速，晶粒粒细小，其其力学性能能比砂型铸铸件高。（2）铸件的精精度和表面面质量比砂砂型铸件高高，而且质质量和尺寸寸稳定。（3）铸件的工工艺收得率率高，液体体金属耗量量减少，一一般可节约约15～30％。（4）不用砂或或者少用砂砂，一般可可节约造型型材料80～100％。1-244.1.3特种铸造金属型铸造造虽有很多多优点，但但也有不足足之处。如如：（1）金属型制制造成本高高、生产周周期长。（2）金属型不不透气，而而且无退让让性，易造造成铸件浇浇不到、开开裂或铸铁铁件产生白白口等缺陷陷。（3）金属型铸铸造时，铸铸型的工作作温度、合合金的浇注注温度和浇浇注速度，，铸件在铸铸型中停留留的时间，，以及所用用的涂料等等，对铸件件的质量的的影响甚为为敏感，需需要严格控控制。1-254.1.3特种铸造2、压力铸造造压力铸造是是指熔融金金属在高压压下高速充充型，并在在压力下凝凝固的铸造造方法。压铸工艺过过程是：向向型腔喷射射涂料、闭闭合压型、、压射金属属、打开压压型顶出铸铸件。压铸型是压压铸工艺过过程的关键键装备，是是由定型、、动型及金金属芯组成成的压铸用用金属型其其性能、精精度、表面面质量要求求很高，必必须用热作作模具钢制制造，并进进行严格的的热处理。。压铸机是压压铸生产专专用机器，，主要有开开合型、压压射、抽芯芯、顶出铸铸件等机构构组成。分分为热压室室式和冷压压室式两类类。1-264.1.3特种铸造（1）压铸的生生产率比其其他铸造方方法都高，，并易于实实现半自动动化、自动动化。（2）压铸件尺尺寸精度高高，表面质质量好。（3）可铸出结结构复杂、、轮廓清晰晰的薄壁、、深腔、精精密铸件。。（4）压铸件组组织细密，，强度、硬硬度比砂型型铸件提高高25%～40%。（5）设设备备和和压压铸铸型型费费用用高高，，压压铸铸型型制制造造周周期期长长，，所所以以只只适适应应大大批批量量生生产产。。（6）压压铸铸件件不不能能进进行行热热处处理理，，因因加加热热时时气气体体膨膨胀胀会会造造成成表表面面鼓鼓泡泡或或变变形形。。压力力铸铸造造具具有有如如下下特特点点：：1-274.1.3特种种铸铸造造3、熔熔模模铸铸造造1-284.1.3特种种铸铸造造（1）可可生生产产形形状状复复杂杂、、轮轮廓廓清清晰晰、、薄薄壁壁（（0.2mm～0.7mm），，且且无无分分型型面面的的铸铸件件。。（2）熔熔模模铸铸造造的的尺尺寸寸精精度度高高（（IT10～IT14），，表表面面粗粗糙糙度度值值低低（（Ra12.5～1.6μμm），，可可实实现现少少（（无无））切切削削加加工工。。（3）能能铸铸造造各各种种合合金金铸铸件件，，尤尤其其适适于于铸铸造造高高熔熔点点、、难难切切削削加加工工和和利利用用其其他他加加工工方方法法难难以以成成形形的的合合金金，，如如耐耐热热合合金金、、磁磁钢钢和和不不锈锈钢钢等等。。（4）生生产产批批量量不不受受限限制制，，可可实实现现机机械械化化流流水水线线生生产产。。（5）工工艺艺过过程程复复杂杂、、生生产产周周期期较较长长（（4～15天）），，生生产产成成本本较较高高。。（6）因因蜡蜡模模易易变变形形，，型型壳壳强强度度不不高高等等原原因因，，铸铸件件质质量量一一般般不不超超过过25kg。熔模模铸铸造造主主要要生生产产小小型型零零件件。。熔模模铸铸造造特特点点和和应应用用范范围围1-294.1.3特种种铸铸造造4、离离心心铸铸造造1-304.1.4铸件件质质量量与与成成本本分分析析1、铸铸件件质质量量分分析析1-314.1.4铸件件质质量量与与成成本本分分析析2、铸铸件件成成本本分分析析1）铸铸造造方方法法对对成成本本的的影影响响铸件件的的成成本本除除与与原原材材料料成成本本、、设设计计成成本本有有关关外外，，还还应应考考虑虑其其工工艺艺成成本本，，如如模模样样或或铸铸型型的的制制造造成成本本、、铸铸件件的的后后续续机机加加工工成成本本、、设设备备费费用用、、原原材材料料的的利利用用率率等等因因素素。。铸造造方方法法很很多多，，应应根根据据铸铸件件的的结结构构特特点点、、形形状状、、尺尺寸寸大大小小、、合合金金种种类类、、技技术术要要求求及及设设备备等等具具体体条条件件进进行行全全面面分分析析比比较较，，合合理理选选择择，，才才能能达达到到优优质质、、高高产产、、低低成成本本的的目目的的。。1-324.1.4铸件质量与成成本分析2）生产批量对对铸件成本的的影响中小型零件生生产批量的大大致划分：单单件：＜10件/年；小批：10～200件/年；中批：200～500件/年；大批：500～5000件/年；大量：＞＞5000件/年。单件和小小批生产的铸铸件，应尽量量减少工装、、模样、铸型型、设备的费费用，但可允允许有较大的的加工余量；；而对成批、、大量生产的的铸件，则主主要应考虑其其生产率高，，原材料利用用率高，机加加工余量小，，但可适当增增加工装、模模样、铸型等等的开支。1-334.1.5铸造新工艺和和新技术简介介1、实型铸造中实型铸造又又称为气化模模铸造和消失失模铸造，其其原理是用泡泡沫塑料（包包括浇冒口系系统）代替木木模或金属模模样进行制造造，造型后模模样不取出，，铸型呈实体体，浇入液态态金属后，模模样燃烧、气气化、消失，，金属液充填填模样位置，，冷却凝固后后得到铸件。。强度是指金金属材料抵抗抗塑性变形（（永久变形））和断裂的能能力。抵抗塑塑性变形和断断裂的能力越越大，则强度度越高实型型铸造应用范范围较广，可可适用于各类类合金，几乎乎不受铸件结结构、尺寸、、重量和生产产批量的限制制，特别适用用于生产形状状复杂的铸件件，如模具、、汽缸头、管管件、曲轴、、叶轮、壳体体、床身、机机座等。1-344.1.5铸造新工艺和和新技术简介介2、磁型铸造磁型铸造是将将装有气化模模和铁丸的砂砂箱置于磁场场中，铁丸在在磁场作用下下相互结合在在气化模外形形成铸型，当当金属液浇入入磁型时，高高温金属将气气化模逐渐烧烧失，而占据据型腔，待冷冷却凝固后撤撤出磁场，则则磁型自然散散落，从而获获得铸件的方方法磁型铸造已在在机车车辆、、拖拉机、兵兵器、采掘、、动力、轻工工、化工等制制造业得到应应用，适用于于各种批量、、各种合金的的中、小型铸铸件。1-354.1.5铸造新工艺和和新技术简介介3、低压铸造低压铸造是使使液体金属在在较低的压力力作用下充填填型腔，以形形成铸件的一一种方法，他他是介于重力力铸造和压力力铸造之间的的一种铸造方方法，具有液液体金属充型型比较平稳；；铸件成形性性好，铸件轮轮廓清晰、表表面质量好，，有利于大型型薄壁铸件的的成形；铸件件组织致密，，力学性能好好；劳动条件件好，设备简简单，易实现现机械化和自自动化。1-364.1.5铸造新工艺和和新技术简介介4、半固态铸造造半固态铸造是是指将既非全全呈液态又非非全呈固态的的固态－液态态金属混合浆浆料，经压铸铸机压铸，形形成铸件的铸铸造方法。这这种铸造方法法能大大减少少对压铸机的的热冲击，提提高压铸机的的使用寿命，，可明显提高高铸件的质量量，降低能量量消耗，便于于进行自动化化生产。1-374.1.5铸造新工艺和和新技术简介介5、悬浮铸造悬浮铸造时指指在浇注金属属液时，将一一定量的金属属粉末加到金金属液流中，，使其与金属属液掺和在一一起而流入铸铸型的一种铸铸造方法。所所添加的粉末末材料称为悬悬浮剂，常用用的有铁粉、、铸铁丸、铁铁合金粉、钢钢丸等。悬悬浮铸造可明明显地提高铸铸钢、铸铁的的力学性能，，减少缩孔和和缩松，提高高铸件的抗热热裂性能，减减少铸锭和厚厚壁铸件中化化学成分不均均匀性，提高高铸件和铸锭锭的凝固速度度。缺点是对对悬浮剂和浇浇注温度的控控制要求较高高。1-389、静静夜夜四四无无邻邻，，荒荒居居旧旧业业贫贫。。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。22:00:3422:00:3422:0012/29/202210:00:34PM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2222:00:3422:00Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海别，，几度度隔山山川。。。22:00:3422:00:3422:00Thursday,December29,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2222:00:3422:00:34December29,202214、他乡生生白发，，旧国见见青山。。。29十十二月202210:00:34下下午22:00:3412月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月2210:00下下午12月-2222:00December29,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/2922:00:3422:00:3429December202217、做前，能够够环视四周；；做时，你只只能或者最好好沿着以脚为为起点的射线线向前。。10:00:34下午午10:00下下午22:00:3412月-229、没有失失败，只只有暂时时停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多多事情情努力力了未未必有有结果果，但但是不不努力力却什什么改改变也也没有有。。。22:00:3422:00:3422:0012/29/202210:00:34PM11、成功就是日日复一日那一一点点小小努努力的积累。。。12月-2222:00:3422:00Dec-2229-Dec-2212、世世间间成成事事，，不不求求其其绝绝对对圆圆满满，，留留一一份份不不足足，，可可得得无无限限完完美美。。。。22:00:3422:00:3422:00Thursday,December29,202213、不知香积积寺，数里里入云峰。。。12月-2212月-2222:00:3422:00:34December29,202214、意志坚强的的人能把世界界放在手中像像泥块一样任任意揉捏。29十二月月202210:00:34下午午22:00:3412月-2215、楚塞三湘湘接，荆门门九派通。。。。十二月2210:00下午12月-2222:00December29,202216、少年年十五五二十十时，，步行行夺得得胡马马骑。。。2022/12/2922:00:3422:00:3429December202217、空山新新雨后，，天气晚晚来秋。。。10:00:34下