铸造基础知识

演讲人：日期：铸造基础知识目录铸造概述与历史发展铸造原理与基本过程常用铸造方法及分类铸造材料选择与性能要求铸造工艺设计与优化策略铸造缺陷分析及预防措施环境保护与可持续发展在铸造中应用01PART铸造概述与历史发展铸造定义铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。铸造特点铸造可以生产形状复杂、特别是具有内腔的零件毛坯；适应性强，几乎不受零件尺寸大小、形状和重量的限制；材料来源广，成本低廉。铸造定义及特点铸造工艺历史沿革工业技术影响随着工业技术的发展，铸大型铸件的质量直接影响着产品的质量，因此，铸造在机械制造业中占有重要的地位。铸造技术发展铸造技术的发展也很迅速，特别是19世纪末和20世纪上半叶，出现了很多的新的铸造方法，如低压铸造、陶瓷铸造、连续铸造等，在20世纪下半叶得到完善和实用化。古老工艺铸造是一种古老的制造方法，在我国可以追溯到6000年前。030201我国铸造业历史悠久，铸件产量长期占据世界首位，但铸造技术和设备相对落后，铸件质量和效益亟待提高。国内铸造业国外铸造业起步较早，技术和设备较为先进，铸件质量和效益较高，但劳动力成本较高。国外铸造业国内外铸造业发展现状02PART铸造原理与基本过程液态金属在重力作用下流入铸型的过程，适用于铸型开口向上或倾斜的情况。重力充型通过外加压力使液态金属进入铸型，适用于铸型开口向下或需要精确控制充型速度的情况。压力充型利用离心力将液态金属充入铸型，适用于制造筒形零件或零件内孔的情况。离心充型液态金属充型原理010203液态金属在铸型中冷却凝固，分为逐层凝固、糊状凝固和中间凝固三种方式。凝固方式收缩现象收缩影响液态金属凝固时体积会收缩，包括液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。凝固收缩会影响铸件的尺寸精度和内部质量，甚至导致铸件开裂或变形。凝固与收缩现象解析控制措施通过合理设计铸件结构、选择合适的铸造合金、优化铸造工艺参数等方法来控制铸造应力和变形。铸造应力铸件在凝固和冷却过程中由于各部分收缩不均匀而产生的应力，包括热应力和组织应力。变形原因铸造应力超过铸件材料的强度极限时，铸件会发生变形，包括扭曲、弯曲和翘曲等。铸造应力及变形控制03PART常用铸造方法及分类砂型铸造技术要点造型材料使用砂作为主要造型材料，包括湿型砂、干型砂、化学硬化砂等。砂型制造制造砂型的过程包括造型、制芯、合箱等步骤。铸件凝固在砂型中浇注熔融金属，金属在砂型中凝固形成铸件。砂型特点砂型铸造对铸件形状、尺寸、重量等几乎没有限制，适应性强。特种铸造方法介绍熔模铸造通过熔模制造铸型，适用于高精度、复杂形状的铸件。压力铸造在压力下将熔融金属注入铸型，提高铸件密度和强度。离心铸造利用离心力将熔融金属注入旋转的铸型，适用于制造长径比大的铸件。低压铸造在较低压力下将熔融金属注入铸型，减少铸件气孔和缺陷。01砂型铸造优点在于适应性强、成本低；缺点是铸件精度和表面粗糙度较低。各类铸造方法优缺点比较熔模铸造优点在于铸件精度高、表面质量好；缺点是成本较高、生产周期长。压力铸造优点在于铸件密度高、强度好；缺点是适用范围受限、成本较高。离心铸造优点在于能制造长径比大的铸件；缺点是铸件内部质量不易控制。低压铸造优点在于铸件质量稳定、气孔缺陷少；缺点是设备投入大、生产效率低。0203040504PART铸造材料选择与性能要求金属原材料选用原则使用性能合适所选金属材料应满足铸件在工作条件下的使用性能要求，包括力学性能（如强度、韧性等）、物理性能（如密度、导热性等）和化学性能（如耐腐蚀性、抗氧化性等）。经济性合理在满足使用性能的前提下，应考虑金属材料的成本，选择价格相对较低、资源丰富的材料，以降低生产成本。铸造性能良好金属原材料应具有良好的铸造性能，即液态金属流动性好、充型能力强、收缩性小、偏析程度小等，以确保铸件质量。030201铸型材料铸型是铸造过程中金属液体的成型载体，其材料应具有良好的耐火性、热稳定性、透气性、退让性和一定的强度。常用的铸型材料有砂型、金属型、陶瓷型等。辅助材料作用及选用依据熔炼与浇注材料熔炼金属需使用熔炉和熔剂，浇注时需使用浇包、浇口杯等。这些材料的选用应考虑其对金属液的污染程度、熔炼效率、浇注性能等因素。变质处理材料为改善金属材料的铸造性能和使用性能，需进行变质处理。变质处理材料应具有良好的变质效果和稳定性，且对铸件质量无不良影响。铸铁铸铁是一种铁碳合金，具有良好的铸造性能、减振性、耐磨性和切削加工性。但铸铁强度较低、塑性差，不适合承受拉应力和冲击载荷。01.典型金属材料性能介绍铸钢铸钢具有较高的强度和塑性，可用于制造承受较大载荷的零件。但铸钢的铸造性能较差，易产生缩孔、缩松等缺陷，需严格控制铸造工艺。02.铸造有色合金铸造有色合金如铝合金、铜合金等，具有良好的耐腐蚀性、导热性和加工性能。但有色合金的强度和塑性一般较低，且价格相对较高。03.05PART铸造工艺设计与优化策略零件结构工艺性分析壁厚设计根据零件的使用要求和铸造工艺特点，合理设计零件的壁厚，避免因壁厚过大或过小导致的铸造缺陷。铸造圆角设计铸造圆角以避免应力集中，减少热裂和冷裂倾向，同时提高零件的强度和韧性。起模斜度合理设置起模斜度，以便于模具制造和脱模，避免因脱模困难导致的零件损坏。收缩率考虑根据铸造材料的收缩率，合理设计零件的尺寸和形状，确保冷却后零件的尺寸精度和形状稳定性。浇注位置选择根据零件的结构特点和质量要求，选择合适的浇注位置，以保证金属液能够平稳、均匀地充满型腔。合理控制浇注速度，避免金属液在型腔内产生过大的冲击力，导致金属飞溅、氧化和卷入气体等缺陷。根据金属液的流动性和零件的结构特点，设计合理的浇口形状和尺寸，以确保金属液能够顺畅地流入型腔，同时避免浇口过大或过小导致的铸造缺陷。设置合适的冒口，以补缩铸件在凝固过程中的收缩，防止产生缩孔和缩松等缺陷。浇注速度控制浇口设计冒口设计浇注系统设计要点01020304冒口与铸件连接设计合理设计冒口与铸件的连接部位，以确保冒口在补缩过程中与铸件紧密连接，避免金属液泄漏或补缩不良等问题。冒口位置选择根据铸件的凝固顺序和补缩需要，选择合适的冒口位置，以确保铸件在凝固过程中得到充分的补缩。冒口尺寸计算根据铸件的材质、壁厚和凝固收缩率等因素，计算冒口的尺寸，以确保其能够容纳足够的金属液，满足补缩需求。冒口形状设计根据铸件的形状和补缩需求，设计合适的冒口形状，以确保金属液能够顺畅地流入冒口，并在冒口内形成足够的压力，实现补缩效果。冒口补缩系统设计思路06PART铸造缺陷分析及预防措施铸件内部或表面存在气体孔洞，主要是由于金属液在凝固过程中气体未能及时排出所致。铸件在凝固过程中，由于金属液的收缩而产生的孔洞，分别称为缩孔和缩松。铸件表面或内部附着有砂粒或砂块，主要是由于铸模型腔表面砂粒未清理干净或涂料脱落所致。铸件表面或内部产生的裂纹，主要是由于金属液凝固时收缩应力超过铸件自身强度所致。常见缺陷类型及产生原因气孔缩孔与缩松夹砂与砂眼裂纹01利用X射线或γ射线对铸件进行透视检测，可发现内部缺陷如气孔、缩孔等。射线检测02利用超声波在金属中传播的特性，检测铸件内部缺陷的位置、大小和形状。超声波检测03利用磁粉在缺陷处形成磁痕的原理，检测铸件表面或近表面的裂纹等缺陷。磁粉检测04利用渗透剂对铸件表面缺陷进行着色或荧光显示，从而发现缺陷。渗透检测缺陷检测方法与评定标准加强铸模管理确保铸模的制造精度和使用寿命，及时更换磨损严重的铸模，避免铸模变形或损坏。加强检验与检测对铸件进行严格的检验和检测，及时发现并处理缺陷，防止缺陷产品流入下道工序。严格控制金属液质量对金属液进行精炼和除气处理，以减少金属液中的气体和非金属夹杂物。提高铸造工艺水平优化铸造工艺参数，如浇注温度、浇注速度、冷却速度等，以减少缺陷的产生。有效预防和减少缺陷措施07PART环境保护与可持续发展在铸造中应用通过安装除尘器，有效收集和处理铸造过程中产生的烟尘，减少大气污染。铸造烟尘治理技术将铸造废渣进行再加工，生产出再生砂、再生砖等产品，实现资源循环利用。铸造废渣资源化利用采用先进的铸造工艺和设备，如高压铸造、低压铸造等，降低能耗和污染物排放。高效节能铸造技术节能减排技术应用案例分享010203新型铸造材料研发积极开发低碳、低污染、高性能的新型铸造材料，如铸造铝合金、球墨铸铁等。环保型铸造涂料推广使用无毒、无害、易降解的环保型铸造涂料，减少对环境的污染。天然铸造材料应用积极利用天然资源，如河砂、海砂等，作为铸造材料，降低对环