《铸造工艺基础》课件

铸造工艺基础铸造是制造金属零件的重要工艺。它利用熔融金属凝固成型，广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域。课程目标了解铸造工艺基本原理掌握铸造工艺的基本概念、原理和方法。掌握铸造工艺流程熟悉铸造工艺的各个环节，包括熔炼、铸型、浇注、凝固、清理等。了解铸件质量控制掌握铸件的常见缺陷，以及预防和控制缺陷的方法。学习铸造工艺应用了解各种铸造工艺在实际生产中的应用，并能够解决实际问题。铸造工艺概述金属熔融铸造的第一步是将金属材料加热至熔融状态，以便于其流动和填充模具。铸型制备根据设计要求，使用各种材料和方法制备模具，以便将熔融金属浇注成所需的形状。浇注将熔融金属从熔化炉中倒入模具，使金属在模具中冷却凝固。铸件处理从模具中取出铸件，并进行必要的清理、修整、热处理等后续工序。金属的熔融及凝固金属熔融是指金属从固态转变为液态的过程，需要克服金属晶格中原子间的吸引力。金属凝固则是液态金属转变为固态的过程，伴随着金属原子从无序排列逐渐形成有序排列的晶格结构。1晶核形成液态金属中形成固态金属晶体2晶体生长晶核继续生长，逐渐形成固态金属3凝固完成全部液态金属凝固成固态金属铸型材料砂型铸造中最常用的材料，成本低，易于加工。粘土砂硅砂合成树脂砂金属型用于生产精密铸件，表面光洁度高。钢型铸铁型其他型陶瓷型、石膏型、塑料型等。铸型制备工艺1制芯铸造工艺的重要环节2造型铸型外形，影响铸件质量3合型确保铸型精准度4烘干去除水分，防止缺陷制芯工艺是铸造生产的第一道工序，影响铸件质量。造型工艺采用各种工具和方法，确保铸型的精确度。合型是将制芯和造型结合，形成完整的铸型。烘干是为了去除铸型水分，避免浇注过程中产生气孔或裂纹。浇注系统设计浇注系统设计浇注系统是铸造过程中将熔融金属导入铸型的通道，它直接影响着铸件的质量。浇注系统组成浇注系统一般包括浇口、直浇道、横浇道和型芯、冷铁等，它们共同作用，确保熔融金属顺利流入铸型，并能达到最佳充填效果。冒口系统设计11.冒口类型冒口是铸造过程中重要的组成部分，主要作用是补缩铸件的收缩，保证铸件的质量。22.冒口位置冒口的位置应尽量靠近铸件的厚壁部分或易产生缩孔的地方，以便有效地补缩收缩。33.冒口尺寸冒口的大小和形状应根据铸件的尺寸、形状、材料和浇注温度等因素确定。44.冒口冷却冒口的设计应考虑其冷却速度，以确保冒口能够在铸件凝固之前保持熔融状态，从而有效地补缩收缩。凝固过程及其影响因素铸造过程中，熔融金属在模具中凝固成型，这是一个复杂的物理化学过程。影响因素包括金属成分、冷却速度、模具材料、浇注温度等。其中，冷却速度是主要因素。金属脱气及其方法11.溶解气体金属熔炼过程中，空气、水分等进入熔体，形成溶解气体。22.气孔缺陷溶解气体在凝固过程中析出，形成气孔，影响铸件质量。33.脱气方法真空脱气、惰性气体吹炼、化学脱气等方法可以去除溶解气体。金属熔融及调控技术1熔化温度控制准确控制熔化温度，避免过热或过冷，确保金属质量。2熔化时间控制控制熔化时间，避免过长时间熔化，降低金属质量。3熔化气氛控制控制熔化气氛，避免氧化或还原，确保金属成分稳定。铸件缺陷及其防治沙芯缺陷沙芯缺陷可能导致气孔、夹渣等铸件缺陷，影响铸件强度和外观。常见的沙芯缺陷包括沙芯破损、沙芯尺寸偏差和沙芯粘砂等。冷隔冷隔是由于金属液冷却速度过快，导致金属液不能完全填充模具而形成的空洞缺陷，影响铸件强度和密封性。气孔气孔是由于金属液中溶解的气体在凝固过程中析出形成的气孔，影响铸件强度和韧性。裂纹裂纹是由于金属液冷却过程中产生的热应力或冷却速度过快导致的，影响铸件强度和使用寿命。铸件热处理工艺退火降低金属的硬度和强度，改善其塑性、韧性和切削加工性。用于消除铸造应力、细化晶粒，提高铸件的尺寸稳定性和机械性能。正火获得细小而均匀的晶粒组织，提高铸件的强度、硬度、韧性和疲劳强度，改善铸件的机械性能。淬火使铸件获得高硬度、高强度和高耐磨性。淬火后，通常需要进行回火处理，降低其脆性，提高其韧性。回火降低淬火后的硬度和脆性，提高其韧性，改善其塑性和加工性能。不同回火温度和时间，会得到不同的性能。铸件表面处理喷砂处理去除毛刺，提高表面粗糙度，改善外观。喷漆提高耐腐蚀性，增强美观，延长使用寿命。电镀增强耐磨性，提高抗腐蚀能力，提升表面硬度。热处理改变金属组织结构，提高强度，改善性能。铸件质量检验铸件质量检验是保证产品质量的关键环节，通过对铸件进行全面检测，确保其符合设计要求和质量标准。检验内容包括尺寸、形状、表面质量、内部缺陷等，检验方法包括目视检验、尺寸测量、超声波探伤、X射线探伤等。100%合格率铸件质量检验的最终目的是保证合格率，提高产品质量。0缺陷通过检验发现并排除铸件缺陷，避免产品质量问题。10返工及时发现问题并进行返工，降低生产成本。铸件力学性能及其测试铸件的力学性能直接影响其使用寿命和可靠性。常用的力学性能测试方法包括拉伸试验、硬度测试、冲击试验和疲劳试验。拉伸试验测定材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率。硬度测试测定材料抵抗局部压入的硬度。冲击试验测定材料抵抗冲击载荷的能力。疲劳试验测定材料在反复载荷作用下的抗疲劳性能。铸造工艺对环境的影响空气污染铸造过程中会排放大量的烟尘和有害气体，如二氧化硫、氮氧化物等，污染空气。铸造厂应加强废气处理，降低环境污染。水污染铸造过程中会产生大量的废水，如冷却水、清洗水等，污染水资源。铸造厂应加强废水处理，减少污染排放。噪声污染铸造设备运行会产生大量噪声，影响周围环境。铸造厂应采取降噪措施，减少噪声污染。固体废弃物污染铸造过程中会产生大量固体废弃物，如砂型、废渣、金属边角料等。铸造厂应进行废弃物分类回收，减少固体废弃物对环境的污染。绿色铸造技术节能降耗采用先进的铸造工艺和设备，降低能源消耗，减少废弃物排放。清洁生产使用环保型铸造材料和工艺，减少污染物排放，保护环境。循环利用对铸造过程中的废渣、废水进行回收利用，实现资源循环利用。智能化利用数字化技术和自动化设备，提高生产效率，减少污染排放。铸造自动化与数字化自动化生产线机器人技术用于实现自动化铸造生产线，提高生产效率和产品质量。数字化设计利用计算机辅助设计（CAD）和仿真技术进行铸造工艺设计和优化。智能控制系统数据采集与分析技术，实现对铸造过程的实时监控和优化控制。远程监控通过网络实现远程监控，提高管理效率，减少人力成本。铸造质量管理体系目标与原则铸造质量管理体系的目标是确保生产的铸件符合客户的要求，并满足相关标准。遵循质量方针，建立质量体系，实施质量管理，持续改进质量。文件化管理建立健全的质量管理文件，包括质量手册、程序文件、作业指导书等。确保文件内容的准确性、完整性和有效性。过程控制对铸造过程的关键环节进行监控和管理，以确保过程的稳定性和可控性。制定相应的控制措施，并进行定期审核和评估。检验与测试对铸件进行检验和测试，以确保其符合质量标准。制定相应的检验标准和测试方法，并进行记录和分析。铸造工艺的创新与发展智能化铸造应用人工智能、大数据等技术，实现铸造生产过程的自动化、智能化和数字化，提升生产效率和质量控制水平。绿色铸造采用环保型材料和工艺，降低能源消耗，减少废气排放，实现可持续发展。新材料铸造开发和应用新型合金材料，如高强钢、耐热合金、钛合金等，满足现代工业对高性能铸件的需求。铸造安全生产安全意识加强安全意识，遵守安全操作规程，严格执行安全生产责任制。个人防护佩戴安全帽、防护眼镜、手套等安全防护用品。应急预案制定完善的应急预案，并定期进行演练，确保应对突发事故。设备维护定期对生产设备进行检查维护，及时排除安全隐患。铸造废弃物的处理回收利用铸造废弃物中包含多种金属材料，可进行回收利用，减少资源浪费。环保处理对不可回收的废弃物进行环保处理，防止污染环境，保护生态。安全处置对废弃物进行安全处置，避免堆放产生安全隐患。铸造行业发展趋势铸造行业正在经历着快速发展，朝着更加智能化、绿色化和高效化的方向迈进。10%智能化铸造生产流程自动化和数字化程度不断提升。50%绿色化低能耗、低排放的绿色铸造技术得到广泛应用。30%高效化铸造工艺不断优化，生产效率和产品质量显著提升。案例分析1：某种铸件的制造工艺1模具设计根据铸件形状和尺寸设计模具2熔炼熔炼金属材料，达到所需温度3浇注将熔融金属注入模具中4冷却固化待金属在模具中冷却固化5清理从模具中取出铸件，并进行清理案例分析2：某种新型铸造工艺13D打印铸造工艺将3D打印技术与传统铸造工艺相结合。2工艺流程用3D打印机制作铸型将熔融金属浇注到铸型中冷却后，取出铸件3优点铸型精度高复杂形状铸件易于制造生产效率高案例分析3：某种铸件质量问题及解决方案铸造过程中存在许多潜在的质量问题，比如气孔、缩松、裂纹等。这些缺陷会影响铸件的强度和性能。1缺陷识别通过肉眼观察、磁粉探伤等方法检测铸件是否存在缺陷2缺陷分析分析缺陷产生的原因，比如浇注温度、铸型材料、凝固速度等3解决方案根据分析结果制定解决方案，比如改进浇注工艺、优化铸型材料、控制凝固速度等通过有效的分析和解决，可以有效降低铸件缺陷率，提高铸件质量。案例分析4：某种绿色铸造技术应用1节能减排减少能源消耗，降低二氧化碳排放2资源循环利用回收利用废旧砂型材料，降低资源消耗3清洁生产减少污染物排放，保护环境绿色铸造技术是指在铸造生产过程中，采用先进的工艺和设备，减少污染物排放，节约能源和资源，提高产品质量和效率，促进铸造行业的可持续发展。案例分析5：某种铸造自动化系统1自动浇注系统提高浇注效率和精度。2自动清理系统提高生产效率和安全性。3自动检测系统提高铸件质量和一致性。4自动化控制系统优化生产流程和管理。自动化的铸造系统可以提高生产效率、降低生产成本、提高铸件质量，并改善工作环境。例如，一种自动浇注系统可以根据铸件的设计和尺寸，自动计算和控制浇注量、浇注温度和浇注速度，以确保铸件的质量和一致性。总结与展望11.铸造工艺创新不断探索新型铸造工艺，提高效率和质量，降低成本