第七章 铸造成型

第七章铸造成型

概述：将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，叫作铸造。

二、特点

1、适应性强

形状大小材料成型实质液态流动成型一、定义：3、机械性能较差4、废品率较高单件小批40％成批20％大批大量10％5、劳动条件差，劳动强度大三、应用用于制造受力较简单形状复杂的零件毛坯

2、成本低 原材料来源丰富铸件形状、尺寸与零件相似、相近设备费用低四、种类1、砂型铸造2、特种铸造

7.1合金的铸造性能铸造性能：合金在铸造中所表现出来的工艺性能。流动性、收缩性、氧化性、吸气性和偏析一、合金的流动性：熔融金属的流动能力。充型能力好：1、易获得尺寸准确，外形完整、轮郭清晰的铸件，避免浇不足和冷隔。2、有利于排出夹杂物和气体，避免夹渣和气孔。3、有利于补缩、避免缩孔、缩松。流动性的好坏用“螺旋线长度”来表示。长度↑→流动性↑二、影响液态金属流动性的因素1、合金种类及成分逐层凝固的合金充型能力最好共晶合金最好糊状凝固的合金充型能力最差灰铁》球铁》铸钢熔点流动性固液相线温差树枝晶发达流动性铸件透气情况铸件结构2、浇注条件①浇注温度②充型压力（液态合金在流动方向上所受的压力）3、铸型填充条件铸型表面光滑程度铸型导热快慢形成低熔点化合物、降低粘度和表面张力元素流动性如铸铁中P形成低熔点化合物元素流动性如铸铁中高熔点化合物MnS，铸钢中TiC、NbC流动性一）、概念二）、收缩阶段1、液态收缩：T浇→T液的收缩2、凝固收缩：T液→T固的收缩3、固态收缩：T固→T室的收缩三）、对铸件质量的影响1、缩孔、缩松形成与防止三、合金的收缩铸件在冷却、凝固过程中，其体积和尺寸减小的现象叫做收缩。是铸件产生缩孔缩松的基本原因液面↓集中缩孔─孔大而集中（缩孔）分散缩孔─孔小而分散（缩松）缩孔线尺寸↓是铸件产生内应力、变形和裂纹的基本原因。①缩孔的形成条件：逐层凝固，结晶间 隔窄的合金。位置：铸件最后凝固的部 位。②缩松的形成条件：糊状凝固和结晶间隔宽的合金 宏观缩松─铸件中心轴线处或缩孔下方

位置显微缩松─枝晶间③措施：采用顺序凝固和同时凝固。2、铸造内应力、变形与裂纹的形成与防止1)铸造内应力①热应力的形成─壁厚不均匀厚部（心部）──拉应力

薄部（表面）──压应力②机械应力——受到铸型或型芯的阻碍③防止措施a.尽量使壁厚均匀b.提高型（芯）砂的退让性c.时效处理 自然时效人工时效2）变形及其防止①变形方向的判断②防止措施a.尽量减少铸件内应力b.使铸件结构对称c.采用反变形法d.设置拉筋（热处理后去除）2)裂纹及其防止当铸造内应力超过金属强度极限时，铸件便产生裂纹。裂纹可分为热裂和冷裂两种。●防止措施：a.尽量减少铸件内应力b.严格控制S．P含量c.控制开箱时间7.2砂型铸造一、砂型制造一）、造型材料（制造砂型和型芯的材料）1、型（芯）砂的组成①原砂普通的粘土白泥淘土②粘结剂特殊粘结剂合脂 桐油 树脂水玻璃2、型砂应具备的性能①强度──型砂在承受外力作用时，具有不易破坏的性能②透气性──型砂具有能使气体透过的性能③耐火性──型砂在高温金属液的作用下而不软化不熔化的 性能④退让性──型砂具有随着铸件的冷却收缩而被压缩其体积 的性能⑤韧性──型砂吸收塑性变形能量的能力二）、造型和造芯③附加物④水①整模造型②分模造型(1)手工造型适于形状简单且横截面依次减少的铸件适于最大截面在中间的铸件③挖砂造型分型面不是平面铸件的单件小批生产1、造型⑤刮板造型④活块造型适于带有难起模的凸起部分的铸件适于大中型回转体铸件当生产批量比较大时可采用假箱造型⑥三箱造型适形状复杂中间截面小的铸件b．压实紧实──用压板或压头从型砂的上面施加压力 将型砂紧实的方法a．震实紧实──通过往复振击，将型砂紧实c．震压紧实──兼以上两种方法d．抛砂紧实──用机械的方法将一团团的砂 块高速抛入砂箱使型砂紧实`2、机器造型①紧砂方法②起模方法a．顶箱起模b．漏模起模c．翻转起模(2)造芯1、造芯方法①手工造芯整体式芯盒可拆式芯盒刮板造芯分开式芯盒②机器造芯

2、芯骨、芯撑和型芯的通气①芯骨提高型芯的强度和刚度②芯撑：辅助支撑，最终与铸件熔为一体。③型芯的通气：提高型芯的透气性二、铸造工艺图的制定一）、浇注位置的选择1、质量要求高的表面和重要的加工面在应朝下或在侧面。2、易产生缩孔的铸件厚的部分应朝上。4、型芯数量要少，便于型芯的固定和排气。3、大的平面或大而薄的平面应朝下。二）、分型面的选择1、分型面要少最好一个且为平面。3、大部分或全部分放在同一砂箱。2、不用或少用活块和型芯。三）、工艺参数的确定1、加工余量2、拔模斜度便于取模3、收缩率铸铁件d＜25mm铸钢件d＜35mm4、型腔及主要型芯位于下箱。4、型芯头（保证型芯的固定、排气和出砂）四）、浇注系统（引导液体金属进入铸型型腔的通道）①浇口杯─承受金属液冲 击和分离熔渣②直浇道─产生充型压力③横浇道─挡渣④内浇道─控制金属液流 入铸型的速度和方向1、一般要求①使金属液平稳、连续、均匀地流入铸型，避免对砂型和型芯的冲击。②防止熔渣、砂粒或其他杂质进入铸型。③调节铸件各部分的温度分布，控制冷却和凝固的顺序，避免缩孔、缩松及裂纹的产生。2、组成及作用五）、冒口与冷铁1、冒口（补缩、排气和集渣）2、冷铁──激冷（与冒口配合，加强顺序凝固）3、形式六）、综合分析举例7.3特种铸造一熔模铸造一）、工艺过程1、蜡模制造①压型制造②蜡模压制③蜡模组合2、铸型制造①涂制型壳②脱蜡3、焙烧与浇注①焙烧②浇注二）、特点及应用1、可制造形状相当复杂的铸件。2、铸件精度高，表面质量好。3、适应性广。特别适于制造形状十分复杂，高熔点，难切削的精密小铸件。4、铸件不能太大。5、工艺过程繁杂，周期长，成本较高。二、金属型铸造一）、金属型构造整体式垂直分型式水平分型式复合分型式金属芯──有色金属金属型型芯砂芯──黑色金属二）、金属型铸造的工艺过程1、预热铸型2、喷刷涂料3、控制好开箱时间4、在分型面上开排气槽三）、金属型铸造的工艺特点四）、特点及应用1、实现“一型多铸”。2、铸件精度高，表面质量好。3、铸件机械性能高。4、劳动条件好。5、铸型制造成本高，周期长。6、铸造工艺要求严格。有色金属铸件。主要用于大批量生产形状不太复杂，壁厚较均匀的三、压力铸造一）、工艺过程根据压室的工作条件不同热压室压铸机冷压室压铸机2、铸件精度高，表面质量好。二）、特点及应用1、可制造形状复杂的薄壁件或镶嵌件。4、生产率最高。5、易产生气孔与缩松。6、压铸件不宜经受高温。主要用于有色合金形状复杂、薄壁小铸件的大批量生产。3、铸件强度和硬度都较高。7、压铸设备投资大，制造压型费用高。四、低压铸造一）、工艺过程二）、特点及应用1、充型压力和速度便于控制。2、铸件机械性能较高。3、金属的利用率较高。4、铸件成形性好。5、升液管寿命短。主要用于制造质量要求高的铝合金，镁合金铸件。五、离心铸造一）、工艺过程二）、特点及应用1、铸件机械性能较好。2、不需型芯和浇注系统。主要用于批量生产中空旋转体铸件及双金属铸件。4、铸件内孔的表面质量差，尺寸不精确。5、不适于铸造比重偏析大的合金。3、便于制造双金属铸件。7.4铸件结构设计和工艺分析一、铸造工艺对铸件结构的要求1、铸件外形要便于造型。一）、铸件的外形设计2、分型面要少且为平面。δ内＜δ外3、与分型面垂直的非加工面应留结构斜度。二）、铸件的内腔设计