铸造成型加工技术详解

8第〖任务描述〗

铸造成型箱体是减速器的重要组成部件，它是传动零件的基座，其内腔构造简单。试确定如何制造减速器箱体的毛坯。〖任务分析〗由于箱体是内腔构造较简单的零件，所以要承受铸造的方法来生产毛坯，在铸造时要依据零件图先画出铸造工艺图，包括浇注位置、分型面、加工余量和起模斜度等。〖相关学问〗

的驱动下学习。学习情境一铸造成型理论根底一、合金的流淌性和充型力量1.合金的流淌性液态合金本身的流淌力量称为合金的流淌性。铁碳合金的流淌性与碳的质量分数之间的2-1

思考合金流淌性好坏产生的影响。2-1铁碳合金的流淌性与碳的质量分数的关系2.合金的充型力量合金的浇注条件提高合金的浇注温度和浇注速度，增大静压头的高度都会使合金的充型力量提高，但浇注温度太高，将使合金的收缩量增加，吸气增多，氧化严峻，铸件会产生严峻的黏砂和胀砂缺陷。因此，每种合金都有肯定的浇注温度范围。一般铸钢为1520℃～1620℃，铸铁为1230℃～1450680℃～780℃。合金的铸型特点铸型材料的导热性越好，液态合金的冷却速度越快，合金的流淌性越差。当铸型的发气量大、排气力量较低时，合金的流淌受到阻碍，会使合金的充型力量下降。浇注系统和铸型的构造越简单，合金在充型时的阻力越大，充型力量也会下降。二、铸件的凝固和收缩1.铸件的凝固 学生分组争论影在铸件的凝固过程中，其断面上一般存在三个区域，即固相区、凝固区和液相区。 响铸件凝固和收2.铸件的收缩 缩的化学成分。合金从浇注到凝固直至冷却到常温的过程中产生的体积和尺寸减小的现象称为收缩。三、缩孔和缩松的形成及防止1.缩孔的形成图2-2为缩孔形成过程示意图。液态合金布满铸型型腔，见图2-〔使液态合金温度下降，靠近型腔外表的金属凝固形成一层外壳，见图2-。温度进一步铸件内消灭了空隙，见图2-2〔；温度连续下降，外壳连续加厚，液面不断下降，到合金全部凝固后，则在铸件上部形成容积较大的缩孔，见图2-2〔；冷却到室温时，随着铸件的固态收缩，铸件外形尺寸稍有缩小，见图2-。缩孔形成过程。2-2缩孔形成过程示意图3.缩孔和缩松的掌握1〕合理选择铸造合金铸造生产中应尽量选择共晶成分四周的合金和结晶温度范围窄的合金。2〕掌握铸件的凝固挨次所谓挨次凝固，是在铸件可能消灭缩孔的厚大部位，通过安放冒口〔为避开铸件消灭缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充局部2-32-3中的Ⅱ区、Ⅲ区)，冒口本身最终凝固。2-3挨次凝固3〕掌握浇注条件应在满足充型力量的前提下，尽量降低浇注温度和浇注速度，尤其是在浇注终止前尽量承受慢的浇注速度，是防止产生缩孔的有效措施之一。四、铸造应力、变形和裂纹1.铸造应力热应力热应力是由于铸件壁厚不均匀，各局部冷却速度不同，以致在同一时期铸件各局部收缩不全都而引起的。机械应力

2-5热应力的形成过程

结合示意图讲解热应力的形成过程。金属冷却到弹性状态后，因收缩受到铸型、型芯、浇冒口、箱挡等的机械阻碍而形成的内应力，称为机械应力。形成应力的缘由一旦消逝〔如铸件落砂或去除浇冒口后也就随之消逝，所以机械应力是临时应力，如图2-63.铸件的裂纹与防止1〕热裂

2-6机械应力

理解机械应力是临时应力的缘由。热裂的防止措施包括以下几个方面。设计合理的铸件构造。改善铸型和型芯的退让性。削减铸造合金中的有害杂质，以提高其高温强度。2〕冷裂铸件凝固后在较低温度下形成的裂纹称为冷裂。五、合金的偏析和吸气合金的偏析枝晶偏析产生的缘由是：铸件在凝固时，与型壁接触局部〔包括底部〕的液态金属最先凝固，于是靠近型壁局部高熔点的成分含量较多，而中心和上部简洁集聚熔点较低的杂质，其结果是在铸件同一断面上消灭化学成分和性能的不全都。合金的吸气在铸造过程中，气体被液态金属所吸取的现象称为吸气。学习情境二砂型铸造2-9一、手工造型全部由手工或手开工具完成的造型工序称为手工造型。手工造型时，填砂、紧实和起模都用手工来完成。手工造型操作便利敏捷、适应性强、模样生产预备时间短，但生产率低、劳动强度大、铸件质量不易保证。故手工造型只适用于单件或小批量生产。二、机器造型按紧实方式不同，机器造型可分为压实造型、震压造型、抛砂造型和射砂造型。三、型芯制作当制作空心铸件、铸件的外壁内凹，或铸件具有影响起模的外凸时，常常要用到型芯，

学生分组争论防师总结。的优点和缺点。制作型芯的工艺过程称为制芯。一、熔模铸造1.熔模铸造的工艺过程

学习情境三特种铸造2-102-10熔模铸造的工艺过程2.熔模铸造的特点和应用范围与一般砂型铸造相比，熔模铸造具有以下特点。熔模铸造的铸型无分型面，不需要起模斜度，也不必另装型芯，型腔光滑，所以铸件精度高IT1～IT1，外表粗糙度低Ra为12.～1.6μ，熔模铸造是重要的无切削加工方法。

依据图片讲解熔模铸造的工艺过程。清楚的薄壁铸件。 结合实际状况学型壳经过硬化、焙烧后发气性小，透气性、退让性和出砂性较好，铸件废品率低。生分组争论熔模熔模铸造可用于铸造各种合金铸件，包括铝、铜等有色金属、合金钢及熔点高、难铸造的应用领域。加工的特种合金等，对于耐热合金的简单件铸造，熔模铸造几乎是唯一的生产方法。二、金属型铸造1.金属型的构造与材料依据分型面位置不同，金属型可分为垂直分型式、水平分型式和复合分型式三种构造，其中垂直分型式金属型开设浇注系统和取出铸件比较便利，易实现机械化，应用较广泛。2-11铸造铝合金活塞用的垂直分型式金属型2.金属型铸造工艺措施加强金属型的排气在外表喷刷涂料预热金属型开型3.金属型铸造的特点铸件尺寸精度高，尺寸公差等级为IT14～IT12，外表质量好，外表粗糙度Ra值为12.5～6.3μm，机械加工余量小。铸件的晶粒较细，力学性能好。金属型铸造可实现“一型多铸三、压力铸造1.压铸机和压铸工艺过程2-122-12卧式冷压室压铸机的工作原理2.压力铸造的特点及应用压铸件尺寸精度高，外表质量好。压力铸造可以压铸壁薄、外形简单以及具有很小的孔和螺纹的铸件。压铸件的强度和外表硬度较高。压力铸造生产率高，可实现半自动化及自动化生产。四、低压铸造低压铸造工艺过程2-13

结合金属型铸造争论金属型铸造在实际中的应用。结合压力铸造的压力铸造在实际中的应用。低压铸造的特点和应用五、离心铸造1.离心铸造的类型

2-13低压铸造原理图

教师讲解低压铸依据工艺过程思心铸造机的工作原理如图2-14适合浇注长径比较大的各种管件；立式离心铸造的铸型绕垂直轴旋转，见图2-1b，适合浇注各种盘、环类铸件。2-14离心铸造机工作原理示意图2.离心铸造的特点及应用六、各种铸造方法的比较必需结合生产的具体状况综合考虑，如铸件的外形、大小、合金种类、生产批量、精度和质量要求，以及车间现有设备和技术条件等，要进展全面的分析比较，才能正确选择适宜的铸造方法。

考其特点及应用领域，教师总结。学习情境四铸造工艺设计一、铸件浇注位置和分型面的选择确定浇注位置的原则铸件的重要加工面或主要工作面应尽可能置于铸型的下部或侧立位置，避开气孔、砂眼、缩孔等缺陷消灭在工作面上。平板、圆盘类铸件的大平面应朝下，以防止产生气孔、夹砂等缺陷。铸件的薄壁局部应朝下或倾斜，以免产生浇缺乏、冷隔等缺陷。铸件的厚壁局部应放在上面或接近分型面，以便安装冒口进展补缩。2.确定分型面的原则以保证铸件的尺寸精度。如图2-20所示为管子塞头的分型方案，依据本原则，图2-20〔b〕2-20〔a〕的方案合理。应尽量削减分型面的数量，并力求用直分型面代替特别外形的分型面。如图2-21所示。应尽量削减型芯或活块的数目，并留意降低砂箱高度。如图2-23所示。2-24所示。2-20管子塞头的分型方案结合图片讲解确定分型面的原则。2-21绳轮铸件的分型方案2-22起重臂铸件的分型方案2-23端盖铸件的分型方案二、工艺参数确实定1.确定机械加工余量确定铸件收缩率确定起模斜度确定型芯头的构造最小铸出孔及槽

2-24机床支柱的分型方案学习情境五砂型铸造铸件构造设计一、铸造工艺对铸件构造设计的要求1〕避开外部侧凹铸件在起模方向上假设有侧凹，必将增加分型面的数量，增加砂箱数量和造型工时，铸件也简洁产生错型，影响铸件的外形和尺寸精度。如图2-27〔a〕所示的端盖，由于上下法兰的存在，使铸件产生侧凹，铸件具有两个分型面，所以必需承受三箱造型，或增加环状外型芯，造型工艺简单。假设改为如图2-27〔b〕所示的构造，取消上部法兰，使铸件只有一个分型面，则可承受两箱造型，可以显著提高造型效率。

结合图片讲解铸造工艺对铸件构造设计的要求。2-27端盖的设计2〕凸台、肋板的设计设计铸件侧壁上的凸台、肋板时，考虑到起模便利，应尽量避开使用活块和型芯。如图2-28〔ab〕2-28cd〕所示凸台就不需要活块和型芯，便于起模。2-28凸台的设计合理设计铸件内腔尽量避开消灭或削减型芯如图2-29〔a〕所示悬臂支架承受方形中空截面，为形成其内腔，必需承受悬臂型芯，型芯的固定、排气和出砂都很困难。假设改为如图2-29〔b〕所示工字形开式截面，则可省去2-30〔a〕2-30〔b〕所示的构造，则可通过自带型芯形成内腔，使工艺过程大大简化。型芯要便于固定、排气和清理

2-29悬臂支架

学生分组争论图2-29所示合理及结缘由。型芯在铸型中的支承必需结实，否则型芯会因无法承受浇注时液态金属的冲击而产生偏心缺陷，造成废品。应避开消灭封闭空腔如图2-32〔a〕所示铸件为封闭的空腔构造，其型芯安放困难、排气不畅、无法清砂、构造工艺性极差。假设改为如图2-32〔b〕所示构造，则可避开上述问题，其构造设计合理。学生分组争论图2-32所示合理及结缘由。2-32铸件内腔设计方案分型面尽量平直2-33〔a〕的杠杆铸件改为图2-33〔b〕所示的构造，则分型面变为平面，便利了制模和造型，故2-33〔b〕的分型方案更合理。2-33杠杆铸件构造的分型方案铸件应有构造斜度铸件垂直于分型面的非加工外表应设计出构造斜度，如图2-34〔b〕所示的构造在造型时简洁起模，不易损坏型腔，这样的设计是合理的。而图2-34〔a〕为无构造斜度的不合理构造。2-34铸件的构造斜度二、合金铸造性对铸件构造设计的要求1.合理设计铸件的壁厚当铸件壁厚不能满足铸件力学性能要求时，可承受加强肋构造，而不是用单纯增加壁厚2-35

学生分组争论图2-34所示合理及结缘由。2-35承受加强肋减小铸件壁厚学生分组争论图2.壁厚应尽可能均匀2-35所示合理及3.铸件壁的连接方式要合理1铸件壁之间的连接结缘由。应有构造圆角2铸件壁厚不同的部分连接时过渡要平缓3铸件壁连接处应避免集中穿插和锐角4.避开大的水平面铸件上大的水平面不利于液态金属的充填，易0第产生浇缺乏、冷隔等缺陷；而且大的水平面上方的砂型受高温液态金属的烘烤简洁掉砂而使铸件产生夹砂等缺陷；液态金属中气孔、夹渣上浮滞留在上外表，产生气孔、渣孔。如将图2-39〔a〕2-39〔b〕所示的斜面，则可削减或消退上述缺陷。2-39避开大水平面的构造5.避开铸件收缩受阻铸件在浇注后的冷却凝固过程中，假设其收缩受阻，铸件内部将产生应力，导致变形和裂2-40所示的轮形铸件，轮缘和轮毂较厚，轮辐较薄，铸件冷却收缩时，极易产生热应力。假设轮辐对称分布，见图2-40〔a，虽然制作模样和造型便利，但因收缩受阻易产生裂纹；假设改为图2-4〔b〕，则可利用铸件微量变形来削减内应力。一、造型技术的进展1.气体冲击造型

图2-40轮辐的设计方案学习情境六铸造技术及进展趋势

学生分组争论气体冲击造型的优缺点，教师总结。气体冲击造型是近年进展起来的一种的造型工艺方法，包括空气冲击造型和燃气冲击造型两类。2.真空实型铸造真空实型铸造又称为气化模铸造、消逝铸造。它是承受聚苯乙烯发泡塑料模样代替一般模样，将刷过涂料的模样放入可抽真空的特制砂箱内，填干砂后，震惊紧实，抽真空，不取出模样就浇入液态金属，在高温液态金属的作用下，塑料模样燃烧、气化、消逝，液态金属取代原来塑料模样所占据的空间位置，冷却凝固后获得所需铸件的铸造方法。二、快速成型铸造技术快速成型铸造〔rapidprototypingmanufacturing，RPM〕技术也称为快速原型铸造技术，是以分层合成工艺为根底的计算机快速立体模型制造系统。快速成型铸造技术集现代数控技术、CAD/CAM技术、激光技术以及型材料于一体，突破了传统的加工模式，可以自动、快速地将设计思想转化为具有肯定构造和功能的原型或直接制造零件，从而对产品设计进展快速评价、修改。目前，正在应用与开发的快速成型铸造技术有激光立体光刻技术、激光粉末选区烧结成型技术、熔丝沉积成型技术、叠层轮廓制造技术等多种工艺方法。各种工艺方法原理一样，只是技术有所差异。1第激光立体光刻技术SLA。承受SLA成型方法生产金属零件的最正确技术路线为原型〔零件型〕—熔模铸造—铸件。SLA〔SLSLS成型方法生产金属零件的最正确技术SLS〔陶瓷型〕—SLS〔零件型〕—熔模铸造—铸件。SLS生产中小型简单铸件。熔丝沉积成型技术FDM。承受FDM成型方法生产金属零件的最正确技术路线为原型〔零件型〕—熔模铸