《特种铸造》课件

特种铸造特种铸造工艺是在普通铸造基础上发展起来的，具有独特优势和应用场景。课程目标掌握特种铸造的基础知识理解特种铸造的概念、分类、工艺流程、特点和应用等。学习特种铸造的工艺技术掌握常见的特种铸造工艺，如压铸、精密铸造、失蜡铸造等。掌握特种铸造的设计方法了解铸件设计、浇注系统设计、模具设计等方面的知识。掌握特种铸造的缺陷分析能够识别和分析铸件缺陷，并提出改进措施。特种铸造概述特种铸造是指应用特殊工艺和材料，生产具有特定性能和结构的铸件。与传统铸造工艺相比，特种铸造工艺能够制造出具有更高的强度、耐高温、抗腐蚀等特性的铸件。特种铸造工艺广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域，为高性能产品提供关键部件。特种铸造的分类按铸造方法分类特种铸造方法多种多样，根据铸造方法的不同，可以将特种铸造分为以下几类：压铸、精密铸造、失蜡铸造、离心铸造、气雾化铸造、静电喷涂铸造等。按材料分类特种铸造的材料种类繁多，可以分为金属基复合材料铸造和陶瓷基复合材料铸造。铸造工艺流程1铸型制作准备铸型2熔炼熔化金属3浇注将熔融金属倒入铸型4冷却凝固金属凝固成型5清理去除浇口和砂芯铸造工艺流程是将液态金属浇注到铸型中，冷却凝固成型，再经清理、检验等工序制成铸件的整个过程。模具制造11.精确度模具是铸造的核心，其精度直接影响铸件的质量。22.耐用性特种铸造往往使用高温高压，模具需要具备良好的耐用性。33.材料选择根据铸造工艺和金属特性选择合适的模具材料，例如钢、陶瓷等。44.加工工艺模具制造通常采用精密加工技术，如数控加工、电火花加工等。铸件设计材料选择根据铸件性能要求，选择合适的铸造材料。考虑铸造合金的流动性、凝固性、机械性能等。结构设计合理设计铸件结构，避免应力集中，提高铸件的强度和韧性。工艺性考虑铸造工艺的可行性，例如模具设计、浇注方式、冷却方式等。成本控制在满足性能要求的前提下，尽量降低铸件的成本，提高铸件的经济效益。铸型制作传统砂型砂型铸造是历史悠久、应用广泛的铸造方法，利用砂子混合粘结剂制成铸型。金属型铸造金属型铸造利用金属模具，可以提高铸件尺寸精度和表面光洁度，适合生产复杂形状的铸件。3D打印铸型3D打印技术可以快速制作复杂结构的铸型，极大地提高铸造效率，并可实现个性化定制。浇注系统设计充型能力保证金属液顺利充满铸型，避免产生缩孔和气孔。流动性控制金属液流动方向和速度，确保铸件表面光洁，避免产生冷隔。温度控制确保金属液在浇注过程中保持合适的温度，避免过早凝固或发生气孔。冒口和排气设计1冒口设计冒口主要用于补充铸件凝固过程中产生的收缩，防止铸件产生缩孔和缩松缺陷。冒口的设计需要考虑其尺寸、形状、位置和数量等因素，以确保能够有效地补充金属液。2排气设计排气道主要用于排出铸型中的空气，防止铸件产生气孔和气泡缺陷。排气道的设计需要考虑其形状、尺寸、位置和数量等因素，以确保能够有效地排出空气。3优化设计为了提高铸件质量，需要对冒口和排气道进行优化设计，以确保能够有效地控制金属液的流动方向和凝固过程。凝固过程及其控制晶核形成液体金属冷却至凝固点以下时，形成微小的固态晶体，即晶核。晶粒长大晶核形成后，开始吸收周围的液态金属，逐渐长大。枝晶生长在凝固过程中，晶体通常以枝晶的形式生长，形成树枝状结构。凝固过程控制控制冷却速度、浇注温度、金属成分等因素，可有效控制凝固过程。冷却及脱模1冷却铸件冷却过程需要控制冷却速率，以避免产生应力集中和内部缺陷。采用不同的冷却方式，如自然冷却、水冷、风冷，根据铸件材质和尺寸进行选择。2脱模脱模是将铸件从模具中取出，需要根据模具结构和铸件形状选择合适的脱模方法，如人工脱模、机械脱模等。3清理脱模后，需要对铸件进行清理，清除表面上的砂芯、毛刺、飞边等，以确保铸件质量达到要求。金属化学成分分析金属化学成分分析是特种铸造工艺中至关重要的环节，它对铸件的性能起着决定性作用。分析结果可以帮助控制合金的成分，确保铸件满足设计要求。100元素常见的分析元素包括碳、硅、锰、磷、硫等。5精度分析精度要求较高，通常在千分之五以内。10K方法常用的分析方法包括光谱分析、化学分析等。100M仪器先进的分析仪器，例如电感耦合等离子体发射光谱仪。热处理及机械性能热处理工艺热处理可以改变铸件的显微组织，从而改善其力学性能和耐腐蚀性。退火正火淬火回火机械性能测试通过拉伸试验、硬度试验、冲击试验等测试，评估铸件的抗拉强度、屈服强度、硬度、韧性等指标。性能控制根据铸件的应用场景和要求，控制热处理参数和机械性能指标，确保铸件满足设计需求。铸件缺陷分析与控制铸件缺陷分类常见的缺陷类型包括气孔、缩孔、裂纹、冷隔、夹渣、沙眼等。这些缺陷会影响铸件的强度、耐用性和美观性。缺陷产生的原因缺陷的产生通常由多种因素造成，包括金属液中的气体含量过高、铸型温度过低、金属液流动性差、铸件设计不合理等。特种铸造的特点精度高特种铸造工艺可制造出尺寸精度和形状精度都很高的铸件，满足对产品精度的要求。形状复杂特种铸造工艺可以生产出形状复杂的铸件，如薄壁、空腔、异形结构，满足设计需求。性能优越特种铸造工艺可制备出性能优异的铸件，例如高温合金铸件，满足高强度、耐腐蚀、耐高温等特殊要求。应用广泛特种铸造工艺应用于航空航天、汽车、医疗器械、军工装备等多个领域，满足不同行业的需求。压铸工艺1模具金属模具2金属液高温金属3高压注入模具4冷却铸件成型压铸工艺利用金属模具和高压将熔化的金属液注入模具内，在冷却后形成铸件。该工艺适用于批量生产形状复杂、尺寸精度高的铸件，例如汽车零部件、电子产品外壳等。精密铸造工艺1蜡模制作使用石蜡或塑料等材料制作精密的蜡模，并组装成铸件的形状。2模具制作将蜡模埋入特制的陶瓷浆料中，形成陶瓷模具，然后将蜡模熔化取出。3熔融浇注将熔融的金属注入陶瓷模具中，冷却固化后，便可得到最终的铸件。4脱模处理将陶瓷模具破碎，取出铸件，进行清理和后续加工处理。精密铸造工艺具有精度高、表面光洁度好、尺寸稳定性好、可铸造复杂形状等优点。精密铸造广泛应用于航空航天、医疗器械、汽车制造、模具等领域。失蜡铸造工艺蜡模制作根据设计图纸，制作出精确的蜡模，通常采用注射成型或雕刻方式。树脂模制造将蜡模组装成树状结构，然后用耐火材料制成树脂模，将蜡模包裹起来，使之形成一个整体的树脂模。脱蜡将树脂模放入高温炉中进行脱蜡，使蜡模熔化流出，留下空腔。浇注将熔化的金属液倒入树脂模的空腔中，使其冷却凝固成铸件。脱模铸件冷却后，将树脂模敲碎，取出铸件。清理对铸件进行清理，去除残余的树脂模和毛刺等，并进行后续的加工处理。离心铸造工艺1铸造过程金属熔体被浇入旋转的模具中，由于离心力的作用，熔体被均匀地分布在模具壁上，形成铸件。2主要特点适用于生产具有对称轴的管状、圆盘状、环状等铸件，例如：管道、齿轮、轴承等。3工艺优势提高铸件的致密度改善铸件的机械性能降低废品率气雾化铸造工艺1熔融金属高温熔融金属2喷雾高速气流喷雾成细小液滴3冷却固化快速冷却形成粉末4压制成型粉末压制成型5烧结高温烧结成致密材料气雾化铸造工艺是一种新型的铸造技术，通过高速气流将熔融金属喷雾成细小的液滴，然后在冷却气流中迅速固化成粉末，再经压制成型和高温烧结，获得高纯度、高性能的金属材料。静电喷涂铸造工艺1喷涂金属粉末金属粉末经过静电场，带正电荷。2吸附于模具带电粉末被吸附到带负电的模具表面。3塑形粉末层在模具表面形成均匀的形状。4烧结高温下烧结成型，形成致密结构。静电喷涂铸造工艺是一种新型的铸造技术，它利用静电场将金属粉末喷涂到模具表面，形成均匀的粉末层，再通过烧结工艺将粉末层固化成型。金属基复合材料铸造增强相金属基复合材料通过添加增强相，提高其强度、硬度、耐磨性等机械性能。基体材料通常使用铝、镁、钛等轻金属作为基体材料，以降低材料的密度。铸造工艺金属基复合材料的铸造工艺与传统铸造工艺类似，但需要特殊的模具和浇注技术。应用领域广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域，可制造轻质高强度的零部件。陶瓷基复合材料铸造陶瓷基复合材料的优势陶瓷基复合材料具有优异的耐高温、耐腐蚀、耐磨损等性能，广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。陶瓷基复合材料铸造的工艺陶瓷基复合材料铸造工艺主要包括粉末冶金法、熔融法、化学气相沉积法等，不同的工艺方法适用于不同的材料和产品。特种铸造在航空航天领域的应用轻量化设计航空航天器材要求重量轻，强度高，特种铸造工艺可以生产高强度、轻质的铸件，满足航空航天领域的需求。耐高温性能特种铸造工艺可以生产耐高温的铸件，满足航空航天领域对耐高温材料的需求。复杂形状特种铸造工艺可以生产复杂形状的铸件，满足航空航天领域对复杂结构的需求。精密铸造特种铸造工艺可以生产精密铸件，满足航空航天领域对高精度零件的需求。特种铸造在汽车工业领域的应用轻量化特种铸造工艺可以生产轻量化零件，提高燃油效率和降低排放。高强度特种铸造零件可以承受更高的压力和温度，提高发动机性能和安全性。复杂形状特种铸造可以制造复杂的汽车零部件，例如发动机缸体、变速箱壳体等。特种铸造在医疗器械领域的应用植入物特种铸造工艺可制造出精密、耐用且生物相容的医疗植入物，例如人工关节、骨钉和心脏瓣膜。牙科器械精密铸造工艺可用于生产牙科器械，如义齿、种植体和牙冠，以满足患者的个性化需求。手术器械特种铸造可制造出耐腐蚀、耐高温和耐磨损的手术器械，如手术剪、镊子和钳子。医疗设备特种铸造可用于制造各种医疗设备，例如注射器、输液管和导管，以提高医疗精度和安全性。特种铸造在军工装备领域的应用航空发动机特种铸造工艺用于制造航空发动机关键部件，例如涡轮叶片和燃烧室。装甲车辆特种铸造工艺制造高强度、耐磨损的装甲板，提高车辆的防御能力。导弹系统特种铸造工艺生产高精度导