《金属的铸造》课件

金属的铸造铸造概述定义铸造是一种将熔化的金属液态材料倒入模具中，冷却凝固后获得所需形状和尺寸的金属产品的制造工艺。历史铸造技术起源于古代，是人类最早掌握的金属加工技术之一，至今已有数千年的历史。古代文明，如埃及、中国和罗马等，都使用过铸造工艺制作各种工具和器皿。铸造的优点1形状复杂铸造工艺可以制造形状复杂的零件，例如内部有孔洞、弯曲和凹凸的零件，这些零件难以用其他加工方法制造。2尺寸较大铸造工艺可以制造尺寸较大的零件，例如大型机床床身、船体、大型雕塑等，这些零件难以用其他加工方法制造。3材料多样铸造工艺可以加工各种金属材料，例如铁、钢、铝、铜、镁等，以及一些合金材料，可以满足不同应用场合的需要。4成本较低与其他加工方法相比，铸造工艺的成本相对较低，特别是对于形状复杂的零件，铸造工艺的成本优势更加明显。铸造的局限性尺寸精度低铸造工艺的尺寸精度相对较低，需要进行后续的机械加工才能达到所需的精度。表面粗糙铸造工艺的表面粗糙度相对较高，需要进行后续的表面处理才能达到所需的表面质量。内部缺陷铸造过程中可能会出现气孔、夹渣、缩孔等内部缺陷，影响铸件的强度和可靠性。铸件的分类铁铸件使用铁或铁合金制成的铸件，常用于制造机械零件、管道、阀门等。钢铸件使用钢或钢合金制成的铸件，常用于制造汽车零件、船舶零件、工程机械零件等。铝铸件使用铝或铝合金制成的铸件，常用于制造汽车零件、航空航天零件、电子产品外壳等。铜铸件使用铜或铜合金制成的铸件，常用于制造电器零件、水管、阀门等。铸件设计的基本要求1结构合理铸件的结构应符合机械加工的要求，便于加工和装配。2工艺性强铸件的设计应考虑铸造工艺的要求，例如便于浇注、凝固、脱模等。3尺寸公差铸件的尺寸应符合设计要求的公差范围，避免过大的尺寸偏差。4表面质量铸件的表面应符合设计要求的表面粗糙度和表面质量要求，避免过多的表面缺陷。铸件的外观设计形状美观铸件的外观应美观大方，符合产品的设计要求。尺寸协调铸件的尺寸应协调一致，避免过大的尺寸偏差。颜色和谐铸件的颜色应与产品的设计要求一致，避免过大的颜色差异。铸件的功能设计强度要求铸件应具有足够的强度，能够承受工作载荷和环境条件。刚度要求铸件应具有足够的刚度，能够保证工作过程中的形状稳定性和尺寸精度。耐磨要求铸件应具有足够的耐磨性，能够抵抗工作过程中摩擦和磨损。耐腐蚀要求铸件应具有足够的耐腐蚀性，能够抵抗工作环境中的腐蚀。铸件的工艺设计工艺流程设计合理的铸造工艺流程，确保铸件的质量和效率。1模具设计设计合适的模具，保证铸件的形状和尺寸精度。2浇注系统设计合理的浇注系统，确保金属液的顺利流动和充填。3热处理设计合适的热处理工艺，改善铸件的性能和消除内部应力。4铸造工艺流程1制芯制作铸件内部的空腔，例如孔洞、通道等。2造型制作铸件的外形，包括砂型和金属型。3熔炼将金属原料熔化成液态金属。4浇注将熔化的金属液倒入模具中。5冷却让金属液在模具中冷却凝固，形成铸件。铸件制造的工艺准备1原材料选择根据铸件的性能要求选择合适的金属材料。2模具准备准备合适的模具，例如砂型、金属型、陶瓷型等。3设备准备准备所需的铸造设备，例如熔炉、浇注设备、清理设备等。4工艺参数设定设定合适的工艺参数，例如熔炼温度、浇注温度、冷却速度等。制芯工艺砂芯金属芯陶瓷芯其他制芯工艺是指制作铸件内部的空腔，例如孔洞、通道等。常见的制芯方法包括砂芯、金属芯、陶瓷芯等。浇注工艺熔炼将金属原料熔化成液态金属，并控制熔炼温度和时间。浇注将熔化的金属液倒入模具中，并控制浇注温度和速度。凝固让金属液在模具中冷却凝固，形成铸件。凝固过程结晶过程熔化的金属液冷却到凝固点以下，开始结晶，形成晶粒。晶粒长大晶粒不断长大，形成晶体组织。凝固结束当金属液完全凝固后，铸件形成。浇注系统设计1浇口将金属液引入模具的通道。2流道引导金属液流动的通道。3冷铁加速金属液的凝固，防止出现缩孔等缺陷。4冒口为金属液的收缩留出的空间，防止出现缩孔等缺陷。浇注系统的类型直浇式金属液直接从浇口流入铸件。侧浇式金属液从铸件侧面流入。底浇式金属液从铸件底部流入。浇注系统的布置1浇口位置浇口的位置应便于金属液的流动和充填。2流道尺寸流道尺寸应与金属液的流量和流动速度相匹配。3冷铁位置冷铁应放置在铸件的薄壁处或易产生缩孔的地方。4冒口位置冒口应放置在铸件的最高点，并与铸件的金属液流动方向一致。铸件脱模冷却让铸件在模具中冷却到一定温度，以防止铸件在脱模过程中变形或断裂。脱模将铸件从模具中取出，并进行清理和检验。铸件热处理退火将铸件加热到一定温度，保温一段时间，然后缓慢冷却，可以消除铸件内部的应力，提高铸件的塑性和韧性。正火将铸件加热到一定温度，保温一段时间，然后在空气中冷却，可以细化晶粒，提高铸件的强度和硬度。淬火将铸件加热到一定温度，保温一段时间，然后在水中或油中快速冷却，可以使铸件表面硬度和耐磨性提高。回火将淬火后的铸件加热到一定温度，保温一段时间，然后在空气中冷却，可以降低淬火后的铸件的脆性，提高铸件的韧性和可加工性。铸件的去毛刺机械去毛刺使用机械工具去除铸件表面的毛刺，例如砂轮机、铣床等。1化学去毛刺使用化学溶液去除铸件表面的毛刺，例如酸洗、碱洗等。2电化学去毛刺使用电化学方法去除铸件表面的毛刺，例如电解抛光、电解去毛刺等。3铸件的检验1外观检验检查铸件的外观是否符合设计要求，是否存在明显的缺陷。2尺寸检验检查铸件的尺寸是否符合设计要求的公差范围。3性能检验检查铸件的性能是否符合设计要求，例如强度、硬度、韧性等。4内部缺陷检验使用无损检测方法检查铸件内部是否存在气孔、夹渣、缩孔等缺陷。铸件质量问题1气孔铸件内部存在的气体空腔，影响铸件的强度和可靠性。2夹渣铸件内部存在未熔化的杂质，影响铸件的强度和性能。3缩孔铸件内部存在因金属液收缩而形成的空洞，影响铸件的强度和性能。4裂纹铸件内部或表面存在的裂缝，影响铸件的强度和可靠性。铸件缺陷的原因铸件缺陷产生的原因很多，主要包括模具缺陷、熔炼工艺、浇注工艺、热处理工艺等因素。铸件缺陷的预防措施模具设计设计合理的模具，保证铸件的形状和尺寸精度。熔炼工艺控制严格控制熔炼温度、时间和气氛。浇注工艺控制严格控制浇注温度、速度和压力。铸件的热处理方法1退火消除内应力，改善塑性和韧性。2正火细化晶粒，提高强度和硬度。3淬火提高硬度和耐磨性。4回火降低淬火后的脆性，提高韧性和可加工性。常见的热处理工艺淬火回火将铸件淬火后进行回火处理，可以提高铸件的强度、硬度和韧性。正火退火将铸件正火后进行退火处理，可以消除铸件内部的应力，提高铸件的塑性和韧性。调质处理将铸件进行淬火和回火处理，可以获得综合性能优良的铸件。铸件的表面处理1去毛刺去除铸件表面的毛刺，提高铸件的表面质量。2抛光提高铸件的表面光洁度和美观度。3喷砂提高铸件的表面粗糙度和耐磨性。4电镀在铸件表面镀上一层金属或非金属，提高铸件的耐腐蚀性或装饰性。化学镀层原理利用化学反应，在铸件表面镀上一层金属或非金属，提高铸件的耐腐蚀性或装饰性。特点化学镀层工艺成本低，操作简单，但镀层厚度较薄，耐腐蚀性相对较差。电镀原理利用电解原理，在铸件表面镀上一层金属或非金属，提高铸件的耐腐蚀性或装饰性。特点电镀工艺成本较高，操作较复杂，但镀层厚度较厚，耐腐蚀性相对较好。喷涂原理将涂料喷涂在铸件表面，形成保护层，提高铸件的耐腐蚀性或装饰性。1特点喷涂工艺成本较低，操作简单，但涂层厚度较薄，耐腐蚀性相对较差。2焊接与切割1焊接将两个或多个铸件连接在一起，形成更大的部件。2切割将铸件切割成所需的形状和尺寸。铸件的机械加工1切削加工使用刀具切削铸件，使其达到所需的形状和尺寸。2研磨加工使用砂轮或其他磨具磨削铸件，使其表面光滑平整。3抛光使用抛光工具对铸件表面进行抛光，使其表面光亮平整。铸件的切削加工车削铣削钻削镗削其他切削加工是指使用刀具切削铸件，使其达到所需的形状和尺寸，常用的切削加工方法包括车削、铣削、钻削、镗削等。铸件的研磨加工砂轮研磨使用砂轮磨削铸件，使其表面光滑平整。磨光使用磨光工具对铸件表面进行磨光，使其表面光亮平整。抛光使用抛光工具对铸件表面进行抛光，使其表面光亮平整。铸件的抛光机械抛光使用抛光工具和抛光膏对铸件表面进行抛光，使其表面光亮平整。化学抛光使用化学溶液对铸件表面进行抛光，使其表面光亮平整。电解抛光使用电解原理对铸件表面进行抛光，使其表面光亮平整。铸件的检测方法1无损检测不破坏铸件，通过物理或化学方法检测铸件内部是否存在缺陷。2有损检测对铸件进行破坏性检测，以确定铸件的性能和质量。铸件的无损检测超声波检测利用超声波的反射和透射特性，检测铸件内部是否存在缺陷。射线检测利用X射线或γ射线穿透铸件，在底片上形成影像，检测铸件内部是否存在缺陷。磁粉检测利用磁粉在磁场中的分布情况，检测铸件表面的裂纹或其他缺陷。铸件的有损检测1拉伸试验测定铸件的抗拉强度、屈服强度和伸长率。2硬度试验测定铸件的硬度。3冲击试验测定铸件的韧性。4疲劳试验测定铸件在反复载荷下的抗疲劳强度。常见的铸件检测技术金相检验通过观察铸件的显微结构，分析铸件的组织和性能。化学成分分析通过化学分析方法，测定铸件的化学成分，判断铸件是否符合设计要求。机械性能测试通过拉伸试验、硬度试验、冲击试验等，测定铸件的机械性能，判断铸件是否符合设计要求。铸件的性能指标强度铸件抵抗外力破坏的能力。硬度铸件抵抗外力压入的能力。韧性铸件抵抗冲击载荷的能力。耐磨性铸件抵抗摩擦和磨损的能力。耐腐蚀性铸件抵抗腐蚀介质腐蚀的能力。铸件的强度抗拉强度铸件抵抗拉伸载荷的能力。1抗压强度铸件抵抗压缩载荷的能力。2抗剪强度铸件抵抗剪切载荷的能力。3铸件的硬度1布氏硬度用一定直径的钢球压入铸件表面，测量压痕的面积，计算硬度值。2洛氏硬度用一定锥体或钢球压入铸件表面，测量压痕的深度，计算硬度值。3维氏硬度用一定形状的金刚石压头压入铸件表面，测量压痕的对角线长度，计算硬度值。铸件的韧性1冲击韧性测定铸件抵抗冲击载荷的能力，通常用冲击试验机进行测试。2弯曲韧性测定铸件抵抗弯曲载荷的能力，通常用弯曲试验机进行测试。铸件的耐磨性磨损试验划痕试验磨耗试验耐磨性是铸件的重要性能指标之一，它反映了铸件抵抗摩擦和磨损的能力。常见的耐磨性测试方法包括磨损试验、划痕试验、磨耗试验等。铸件的耐腐蚀性盐雾试验将铸件置于盐雾环境中，观察铸件的腐蚀情况。酸碱试验将铸件置于酸碱溶液中，观察铸件的腐蚀情况。浸泡试验将铸件浸泡在腐蚀性介质中，观察铸件的腐蚀情况。铸件的成本计算原材料成本金属原料、辅料、燃料等的成本。加工成本熔炼、浇注、清理、热处理等加工环节的成本。管理成本人员工资、福利、折旧、税金等成本。铸件的成本构成1直接成本直接用于生产铸件的成本，例如原材料成本、加工成本。2间接成本与生产铸件有关的成本，但不能直接计入产品成本，例如管理成本、销售成本。铸件的成本控制降低原材料成本选择价格合理的原材料，并进行合理的采购。提高加工效率优化生产流程，提高设备利用率，降低人工成本。减少废品率严格控制生产过程，降低废品率，提高产品合格率。铸造行业的发展趋势1自动化采用自动化设备和技术，提高生产效率和产品质量。2数字化采用数字化技术，实现生产过程的智能化和信息化。3绿色化采用环保材料和工艺，减少环境污染，实现可持续发展。铸造工艺的自动化自动造型使用自动造型机进行造型，提高造型效率和精度。自动浇注使用自动浇注设备进行浇注，提高浇注效率和精度。自动清理使用自动