《成形工艺基础铸》课件

成形工艺基础本课程介绍塑形工艺，讲解金属加工的基本原理和方法。重点介绍冲压、锻造、焊接、铸造、热处理等工艺。课程简介成形工艺基础课程深入介绍金属成形加工的原理、工艺和技术。铸造工艺重点讲解铸造工艺的基本原理、工艺流程、设备和质量控制。铸件设计与应用涵盖铸件的设计原则、常见铸造缺陷分析和解决方法。课程目标掌握基础知识了解铸造工艺的基本原理、工艺流程、设备和材料。解决实际问题能够分析铸造过程中的常见问题，并提出解决方案。提升设计能力学习铸件设计的基本原则，并能够进行简单的铸件设计。金属的性质与分类延展性金属可塑性强，可延展成薄片或拉成细丝。导电性金属是良好的导电体，广泛用于电线、电路板等。导热性金属是热量的良好导体，应用于锅具、散热器等。金属分类金属分为黑色金属、有色金属、贵金属等，不同金属具有不同的性能和用途。金属的结构与组织金属的结构和组织对于其性能具有重要影响，影响其强度、硬度、延展性和耐腐蚀性。金属的结构主要包括晶体结构和晶粒尺寸，而组织则指不同相和成分的分布情况。常见的金属晶体结构包括体心立方、面心立方和密排六方等。晶粒尺寸则是指金属晶体在宏观尺度上的大小，影响金属的强度和延展性。金属的塑性变形金属塑性变形是指金属在力作用下发生永久性形状改变而不发生断裂的现象。塑性变形是金属材料成形加工的基础，也是铸造工艺的关键环节。1应力外力作用于金属物体表面，产生应力。2屈服当应力达到一定程度时，金属开始发生永久变形。3形变随着应力增加，金属发生塑性变形。4硬化塑性变形过程中，金属内部结构发生变化，导致硬度增加。常见的成形工艺1铸造将熔融金属浇入模具中，冷却凝固成型。2锻造利用锻锤或压力机对金属坯料进行锤击或压制，使其塑性变形，获得所需形状和尺寸。3冲压利用冲床对金属板材进行冲压，使其产生弯曲、拉伸、剪切等塑性变形，获得所需形状和尺寸。4焊接利用热或压力，将两个或多个金属零件熔接在一起，形成一个整体。铸造工艺基本原理熔化金属首先将金属材料加热至液态，使其能够流动填充模具。熔化过程需要严格控制温度，以保证金属的流动性和成分均匀性。浇注将熔化的金属注入预先准备好的模具中。浇注过程需要控制速度和压力，以确保金属能够完全填充模具，并避免气泡和缺陷的产生。凝固熔化的金属在模具中冷却凝固，形成最终的铸件。凝固过程需要控制冷却速度，以获得所需的组织结构和机械性能。清理将铸件从模具中取出，并进行清理和加工，去除铸造过程中产生的毛刺、砂芯和其他杂质。铸造工艺的优缺点优点铸造工艺可以生产各种形状和尺寸的零件，并且可以生产复杂的零件，具有较高的材料利用率。缺点铸造工艺的精度较低，表面质量也相对较差，需要后续的机械加工才能达到要求，生产效率也相对较低。铸件缺陷及其成因常见缺陷气孔缩孔冷隔夹渣裂纹成因分析铸造过程复杂，金属液流动，冷却凝固，容易形成各种缺陷。气孔源于气体，缩孔源于金属液收缩，冷隔源于局部凝固不完全，夹渣源于金属液中的杂质，裂纹源于金属液冷却过程中产生的应力。熔模铸造工艺熔模铸造工艺是利用可熔性材料制成的模型，然后用熔融金属浇铸成型的。该工艺适用于各种材料，包括金属、陶瓷、塑料和复合材料，能制作形状复杂的零件。1模型制作利用可熔性材料制作模型。2模型涂层在模型上涂覆一层耐火材料层。3熔融金属浇铸将熔融金属浇铸到涂层模型中。4模型去除去除模型，露出最终铸件。熔模铸造工艺具有精度高、表面光洁度好、生产效率高等优点，广泛应用于航空航天、医疗器械、汽车等领域。金属型铸造工艺1金属型铸造工艺介绍金属型铸造工艺使用金属模具，制作精密度高的铸件，广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。2优势金属型铸造工艺具有精度高、表面光洁度好、生产效率高等优点，可以制造复杂形状和薄壁铸件。3分类金属型铸造工艺主要分为压铸、低压铸造和离心铸造等，每种工艺各有特点，适用于不同的铸件生产。压铸工艺模具设计压铸模具是压铸生产的关键，它决定了铸件的形状、尺寸和表面质量。金属熔炼将铸造合金熔化至合适的温度，并去除其中的杂质，以确保铸件的质量。金属充填将熔融金属注入压铸模具中，并利用高压将其压入模具的型腔。冷却固化铸件在模具中冷却固化，并形成所需的形状和尺寸。脱模取出铸件冷却至一定温度后，将其从模具中取出，并进行后续的加工和处理。高压铸造工艺1高压注射金属熔液以高压注入模具2快速冷却模具预热，快速凝固成型3压力保持保持压力，提高铸件密度高压铸造工艺利用高压将熔融金属注入模具，形成高质量的铸件。此工艺快速高效，适合生产尺寸精确、表面光滑的零件。高压铸造广泛应用于汽车、电子等行业。低压铸造工艺低压铸造工艺是一种利用金属熔液压力进行浇注的铸造方法。它将熔化的金属通过管道注入模具，压力由气体或液压系统提供，在模具中形成铸件。这种方法可以生产尺寸精度高、表面光洁度好的铸件，且易于实现自动化生产。1熔化金属材料在高温下熔化。2浇注熔融金属在压力下注入模具。3凝固金属在模具中冷却凝固成型。4脱模铸件从模具中取出。低压铸造工艺常用于生产汽车零部件、发动机部件、泵体、阀门等复杂形状的铸件。离心铸造工艺1工艺概述离心铸造是一种利用旋转力使熔融金属在模具中形成空心或实心形状的铸造方法。2应用场景常用于生产圆柱形或圆锥形的管道、轴承、轮毂等产品。3优势特点离心铸造工艺可获得具有优良的机械性能和表面质量的铸件，并能有效降低生产成本。砂型铸造工艺制芯将芯砂用芯盒压制成型，形成铸件内部形状的空腔。造模将造型材料填充到模具中，形成铸件外部形状。浇注将熔融金属浇注到模具中，使其凝固成铸件。清理去除铸件表面的型砂和浇口，并进行必要的机械加工。特殊铸造工艺熔模铸造熔模铸造是一种精确的铸造方法，适用于复杂形状和高精度的零件，如涡轮叶片和医疗器械。压铸压铸使用金属模具，适用于大批量生产，例如汽车零部件和电子产品外壳。离心铸造离心铸造利用旋转力使金属均匀分布，适用于制造管状或圆形产品，例如管道和轴承。失蜡铸造失蜡铸造采用蜡模制作模型，适用于复杂的艺术品和装饰品，例如雕塑和珠宝。铸件的热处理退火降低铸件硬度，提高塑性，改善加工性能。正火细化晶粒，提高强度，改善切削性能。淬火提高铸件硬度和强度，但会降低塑性。回火降低铸件硬度，提高韧性，缓解内应力。铸件的机械加工1表面处理铸件表面粗糙，需要机械加工以提高精度、光洁度和尺寸精度。2形状调整铸件可能存在尺寸偏差，需要机械加工以调整形状，满足设计要求。3功能加工铸件需要加工出螺纹、键槽等功能孔，以满足其功能需求。4材料去除铸件可能存在浇口、冒口等不需要的部分，需要机械加工去除。铸件的质量检测外观检验检测铸件表面是否存在裂纹、气孔、砂眼等缺陷。使用肉眼或放大镜观察，并记录缺陷类型和位置。表面缺陷可能影响铸件的强度、密封性或美观度。尺寸检验使用卡尺、游标卡尺或三坐标测量机测量铸件的尺寸，并与图纸尺寸进行比较。尺寸偏差会影响铸件的装配精度和使用性能。性能检验检测铸件的机械性能，如抗拉强度、屈服强度、硬度等。性能检测确保铸件满足设计要求，能够承受工作负荷。无损检测利用超声波探伤、X射线探伤等技术检测铸件内部缺陷。内部缺陷可能造成铸件失效，无损检测可以提前发现并避免潜在问题。铸件的尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件实际尺寸与图纸尺寸之间的允许偏差，是保证铸件质量的重要指标之一。公差过大会影响产品性能，公差过小会增加生产成本。尺寸公差的选择要根据产品的实际要求和生产工艺水平来确定，不同的铸件尺寸公差要求也不一样。公差的确定需要考虑以下因素：铸件的尺寸、形状、材料、加工方法、精度要求等。铸件的表面质量铸件表面质量直接影响其外观、使用寿命和性能。常见的表面缺陷包括毛刺、气孔、缩孔、冷隔、砂眼等。这些缺陷会降低铸件强度、韧性、抗腐蚀性等性能，并影响其加工精度和使用性能。铸造表面质量控制是铸造生产中一项重要环节，可以通过优化工艺参数、选用合适的铸造材料、改进浇注方式、采用合理的热处理工艺等措施来提高铸件表面质量。铸件的材料配方合金种类铸件通常采用各种金属合金，如铝合金、铜合金、铁合金等，根据应用场景和性能需求选择合适的合金。化学成分材料配方中包含了各种元素的比例，精确控制这些比例对于铸件的性能至关重要。添加剂除了主要合金元素外，还可能加入一些添加剂，例如改性剂、脱氧剂等，以改善铸件的流动性、强度、抗腐蚀性等。熔炼工艺熔炼工艺会影响材料的最终性能，需要严格控制温度、时间和气氛等参数。铸件的设计原则简化结构减少铸件的复杂程度，降低生产成本，提高生产效率。均匀壁厚避免铸件出现应力集中，防止裂纹和变形。圆角过渡消除应力集中，避免应力疲劳，提高铸件的疲劳强度。合理浇口保证金属液顺利充填型腔，避免出现缩孔和气孔。铸件的成本控制材料成本铸造材料，如金属、砂芯等成本是铸造成本的主要部分。加工成本包括模具制造、熔炼、浇注、清理等工序成本。管理成本包括人员工资、设备折旧、厂房租金等。质量控制铸件质量控制是降低成本的重要途径。铸件的环保问题11.废气排放铸造过程会产生有害气体，例如二氧化硫和氮氧化物，需要采取措施进行控制和净化。22.废水排放铸造过程会产生含有重金属和油污的废水，需要进行处理才能排放。33.噪声污染铸造过程中的机械设备运行会产生噪声，需要采取措施进行降噪处理。44.固体废物铸造过程会产生大量的废渣和废砂，需要进行分类回收利用或安全处理。铸造工艺的发展趋势11.智能化智能化设备与系统在铸造行业应用广泛，提高生产效率和质量。22.绿色环保环保型铸造工艺和材料的开发，减少环境污染，可持续发展。33.精细化精密铸造和近净成形技术发展，提高产品质量和精度。44.个性化个性化定制和3D打印技术在铸造领域的应用，满足市场需求。铸造工艺的案例分析通过案例分析，我们可以更好地理解铸造工艺的应用场景，以及其在实际生产中的优缺点。例如，汽车发动机缸体、飞机机翼等复杂形状的零件，就需要采用铸造工艺来制造。我们可以分析这些案例中所使用的具体铸造工艺，以及它们在生产过程中的关键技