铸造工艺知识

目录铸造方法及选择原则铸造工艺方案的确定造型（制芯）方法的确定砂型种类的确定零件结构的铸造工艺性分析铸件浇注位置的确定分型面的选择工艺参数选择第1页/共47页12021/10/10星期日铸造方法及选择原则一、铸造方法铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。铸造的优点是制造成本低，工艺灵活性大，可以获得复杂形状和大型的铸件，在机械制造中占有很大的比重。第2页/共47页22021/10/10星期日铸造方法及选择原则铸造主要工艺过程包括金属熔炼、铸型制造、浇注凝固和落箱清理等。铸造主要材料是铸钢、铸铁、铸造非铁合金（铜、铝、锌、铅等）等。铸造方法常用的是砂型铸造，其次是特种铸造，如金属型铸造、熔模铸造、陶瓷型铸造等。第3页/共47页32021/10/10星期日铸造方法及选择原则一、铸造方法选择的原则1.采用砂型铸造据统计全部铸件产量中，60%-70%的铸件是用砂型生产的，而且其中70%左右是用粘土砂型生产的。主要原因是砂型铸造较之其他铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。所以像汽车的发动机缸体、气缸盖、曲轴等铸件都是用粘土湿型工艺生产的。当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其他砂型。粘土湿型铸造的铸件重量可从几千克直到几十千克，而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。第4页/共47页42021/10/10星期日铸造方法及选择原则一般来讲，对于中、大型铸件，铸铁件可以用树脂自硬砂型、铸钢件可以用水玻璃砂型或树脂自硬砂型来生产，可以获得尺寸精确、表面光洁的铸件，但成本较高。砂型铸造生产的铸件精度、表面质量、材质的密度和金相组织、力学性能等方面往往较差，所以当铸件的这些性能要求更高时，应该采用其他铸造方法，如熔模铸造、压力铸造、低压铸造等等。第5页/共47页52021/10/10星期日铸造方法及选择原则2.铸造方法应和生产批量相适应大量生产：考虑采用机器造型。砂型。中等批量的大型铸件：考虑应用树脂自硬砂造型和制芯。单件小批量：采用手工造型。3.造型方法应适合工厂条件4.要兼顾铸件的精度要求和成本第6页/共47页62021/10/10星期日铸造工艺方案的确定铸造工艺方案的确定是整个铸造工艺过程中最基本而又最重要的一个环节。正确的铸造工艺方案可以保证铸件质量、简化铸造工艺、提高劳动生产率。第7页/共47页72021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

造型（制芯）方法的确定一、造型（制芯）方法的确定造型（制芯）方法分为手工造型和机械造型两大类。它们的选择要根据车间的生产条件、铸件结构特点、技术要求、生产批量等因素综合考虑确定。第8页/共47页82021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

造型（制芯）方法的确定1.手工造型手工造型是铸造生产中最基本的方法，由于它工艺装备简单、灵活方便、适应性强，在单件或批量生产中，特别是在生产重型和复杂铸件上应用较广。大量生产的新产品试制阶段也多采用手工造型。但手工造型的生产率低、劳动强度大、生产条件差，受工人技术水平影响，产品质量不够稳定。第9页/共47页92021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

造型（制芯）方法的确定2.机器造型机器造型生产率高、劳动强度低、铸件质量比较稳定。但它需要的工艺装备复杂、生产准备时间长，因此机器造型主要用于成批和大量生产。机器造型是今后的发展趋势，只有采用机器造型才能提高劳动生产率和降低成本，至于采用哪一种机器造型方法，要根据车间现有条件、生产批量和铸件的具体情况来确定。第10页/共47页102021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

砂型种类的确定二、砂型种类的确定用于砂型铸造的铸型有湿砂型、表面烘干型、干砂型、自硬砂型等几种。

1.湿砂型：以粘土做粘结剂，不经烘干可直接进行浇注。应用最广泛。大型、臂厚、形状复杂的铸件不适用。

2.表面烘干型：浇注前，用适当的方法对型腔表面进行烘干。在中、大型铸件中（1~5吨）得到广泛应用。

3.干砂型：经过烘干的高粘土砂型。生产周期长，成本高。一般适用于单件、小批量的复杂铸件。

4.自硬型：用自硬砂制造砂型的方法。强度高、灰尘少、生产效率高。第11页/共47页112021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析三、零件结构的铸造工艺性分析

零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件质量，简化铸造工艺过程和降低成本。第12页/共47页122021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析一个好的铸造零件是经过以下设计步骤完成：功能设计；依铸造经验修改和简化设计；冶金设计（铸件材质的选择和适用性）；经济性分析。第13页/共47页132021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析对产品零件进行审查、分析有两方面的作用：第一，审查零件结构是否符合铸造工艺的要求。第二，在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取措施予以防止。第14页/共47页142021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析一、从避免缺陷方面审查铸件结构1）铸件应有合适的壁厚：铸件壁厚不能过薄：铸件壁厚过薄，在生产铸件时会出现铸件浇不足和冷隔等缺陷，这是因为过薄的壁厚不能保证铸造合金液具有足够的能力充满铸型。通常，在一定铸造条件下，每种铸造合金都存在一个能充满铸型的最小壁厚。设计铸件时应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。这一最小壁厚与铸造合金液的流动性以及铸件的轮廓尺寸有关。第15页/共47页152021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析铸件壁厚也不应设计的太厚。通常可按最小壁厚的三倍来考虑，铸件壁厚应随铸件尺寸增大而相应增大，在适宜壁厚的条件下，既方便铸造又能充分发挥材料的力学性能。第16页/共47页162021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析2）铸件结构不应造成严重的收缩受阻，注意壁厚过渡和圆角。铸件薄、厚壁的相接、拐弯、等壁厚的壁与壁的各种交接、都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致的裂纹缺陷。第17页/共47页172021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析3）铸件内壁应薄于外壁。铸件内壁和筋等散热条件差，应薄于外壁，使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹。第18页/共47页182021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析4）壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。薄厚不均的铸件在冷却过程中会形成较大的内应力，在热节处易于造成缩孔、缩松和热裂纹。第19页/共47页192021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析5）有利于补缩和实现顺序凝固。对于铸钢等体收缩大的合金铸体，易于形成收缩缺陷，应仔细审查零件结构实现顺序凝固的可能性。第20页/共47页202021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析6）防止铸件翘曲变形。某些壁厚均匀的细长形铸件、较大的平板形铸件及壁厚不均的长型箱体件如机床床身等，会产生翘曲变形。第21页/共47页212021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析7）避免浇注位置上有水平的大平面结构。在浇注时，如果型腔内有较大的水平面存在，当金属液上升到该位置时，由于断面突然扩大，金属液面上升速度变的非常小，及易造成夹砂、渣孔、砂眼或浇不到等缺陷，应尽可能把水平壁改进成为稍带倾斜的壁或曲面壁。第22页/共47页222021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析二、从简化铸造工艺方面改进零件结构1）改进妨碍起模的凸台、凸缘和筋板的结构。第23页/共47页232021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析2）取消铸件外侧凹。第24页/共47页242021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析3）改进铸件内腔结构以减少砂芯。第25页/共47页252021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析4）减少和简化分型面。第26页/共47页262021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析5）有利于砂芯的固定和排气。第27页/共47页272021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析6）减少清理铸件的工作量。第28页/共47页282021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析7）简化模样的制造。第29页/共47页292021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

零件结构的铸造工艺性分析8）大型复杂件的分体铸造和简单小件的联合铸造。第30页/共47页302021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

铸件浇注位置的确定四、铸件浇注位置的确定浇注位置和分型面的选择是否恰当，对铸件质量、造型方法、砂箱尺寸、加工余量都有很大影响。确定浇注位置应注意的几条原则：（1）铸件的重要部分应尽量置于下部。（2）铸件的重要加工面应朝下或呈直立状态。（3）尽可能使铸件的大平面朝下，以免形成夹砂和夹杂等缺陷。第31页/共47页312021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

铸件浇注位置的确定（4）应保证薄壁件铸型能够充满。（5）应有利于实现顺序凝固。（6）有利于砂芯的定位、稳固和排气。应尽量减少砂芯数目，保证砂芯安放稳固，避免使用吊芯、悬臂芯。（7）应尽量使合型和浇注以及铸件冷却位置一致。第32页/共47页322021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

分型面的选择五、分型面的选择

铸型组元间的结合面称为分型面。确定分型面的一般原则：（1）将铸件尽量放在同一砂箱内。（2）尽量减少分型面的数量。（3）尽量选用平面。（4）便于下芯、合箱和检查型腔尺寸。第33页/共47页332021/10/10星期日铸造工艺方案的确定

分型面的选择（5）分型面应选在铸件的最大截面，起模方便，不使砂箱过高。（6）分型面的选择，不仅要考虑简化造型和制芯的工艺，而且要考虑落砂清理和机械加工工作量。（7）应尽量与浇注位置一致。（8）分型面的选择力求减少砂芯数目。⑸砂箱中铸件数目的确定在一个砂箱中放置几个铸件，主要根据铸件的尺寸大小、吃砂量、砂箱尺寸和车间的起吊能力来决定。第34页/共47页342021/10/10星期日工艺参数选择1.铸件尺寸公差铸件各部分尺寸允许的极限偏差称为铸件尺寸公差，铸件尺寸公差按照国家标准GB/T6414—1999分为16级，代号为CT1-CT16。第35页/共47页352021/10/10星期日工艺参数选择2.铸件重量公差铸件重量公差定义为用占铸件公称重量的百分比表示的铸件实际重量与公称重量之差的最大允许值。GB/T11351—1989规定了铸件重量公差的数值、确定方法及检验规则。铸件重量公差的代号用“MT”表示。由精到粗分为16级，从MT1-MT16。第36页/共47页362021/10/10星期日工艺参数选择3.加工余量它是为了保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时预先增加的而后在机械加工时切去的金属层厚度。铸件加工余量取决于铸件尺寸大小，生产批量、机械加工精度等级以及材质和铸造方法。GB/T6414—1999标准规定了加工余量的数值、确定方法、检验及评定规则，加工余量的代号用字母RMA表示，由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J、K10个等级。第37页/共47页372021/10/10星期日工艺参数选择4.铸件线收缩率铸件从线收缩起始温度冷却至室温时，线尺寸的相对收缩量称为铸件线收缩率。同一尺寸在模样上的尺寸的长度减去铸件上的同一尺寸的长度除以模样上的尺寸的长度，所得的百分比。不同的材料线收缩率不同。铸件线收缩率与合金的自由收缩有关，也与铸件的结构、种类铸型、砂芯的退让性有关。第38页/共47页382021/10/10星期日工艺参数选择5.起模斜度为使模样容易从铸型中取出或砂芯自芯盒中脱出，平行于起模方向在模样或芯盒壁上的斜度，叫做起模斜度。起模斜度的大小取决于模样材料表面粗糙度、模样起模高度以及造型材料的特点和造型方法。起模斜度有三种不同的形式：1.增加壁厚法；2.加减壁厚法；3.减小壁厚法。第39页/共47页392021/10/10星期日工艺参数选择6.工艺补正量由于工艺上的原因，在铸件相应部位非加工面上增加的金属层厚度，称为工艺补正量。

7.分型负数为抵消铸件在分型部位的增厚，在模样上相应减去的尺寸，称为分型负数。第40页/共47页402021/10/10星期日工艺参数选择8.反变形量铸造较大的平板类、床身类铸件时，由于冷却速度的不均匀性，铸件冷却后常出现变形。为了解决挠曲变形问题，在制造模样时，按铸件可能产生变形的相反方向做出反变形模样，使铸件冷却后变形的结果正好将反变形抵消，得到符合设计要求的铸件。第41页/共47页412021/10/10星期日工艺参数选择9.砂芯负数（砂芯减量）大型粘土砂芯在舂砂过程中向四周胀开，刷涂料以及烘干过程中发生的变形，使砂芯四周尺寸增大