铸造基础知识

铸造基础知识演讲人：日期：目录CONTENTS铸造概述铸造工艺原理目录CONTENTS铸造方法与分类铸造材料与辅料目录CONTENTS铸造工艺设计与优化铸造缺陷与防止措施目录CONTENTS铸造技术的发展趋势与挑战01铸造概述铸造定义铸造是将熔融的金属注入模具中，待其冷却凝固后获得一定形状和性能的金属制品的工艺方法。铸造特点铸造可以生产形状复杂、尺寸精确、壁厚不均匀的金属制品；适应性强，几乎不受材料、形状和尺寸的限制；成本低，可大量生产。铸造的定义与特点古代铸造近代铸造现代铸造铸造技术源远流长，最早可追溯到约6000年前的新石器时代末期，当时人们已开始使用铜和锡进行铸造。自18世纪工业革命以来，铸造技术得到了迅速发展，特别是钢铁铸造技术的发展，推动了工业革命的进程。20世纪以来，铸造技术不断创新，出现了许多新的铸造方法和设备，如压力铸造、熔模铸造、离心铸造等。铸造的历史与发展铸造是机械制造的重要基础工艺之一，广泛应用于汽车、船舶、飞机、机床等领域。机械制造铸造在冶金工业中也有着广泛的应用，如冶炼设备、耐火材料、炉料等。冶金工业铸造技术在文化艺术领域也有着重要的应用，如雕塑、艺术品、文物复制等。文化艺术铸造的应用领域01020302铸造工艺原理金属在熔炼炉中加热至熔点后变为液态，通过浇铸系统注入铸型。金属的熔化与浇铸液态金属在铸造过程中需具备良好的流动性，以便填充铸型并形成所需形状。液态金属的流动性液态金属在铸型中冷却凝固成固态，完成成型过程。液态金属的凝固金属的液态成型原理铸造过程中，热量从液态金属传递给铸型，再由铸型传递给外界，使液态金属逐渐冷却凝固。热量传递液态金属在凝固过程中，温度逐渐降低，直至达到室温。凝固过程中的温度变化铸造过程中温度分布不均匀会导致热应力的产生，进而影响铸件的形状和尺寸精度。热应力与变形铸造过程中的热力学原理铸造合金的结晶与相变结晶过程铸造合金在凝固过程中会发生结晶现象，形成晶粒和晶界。相变过程铸态组织铸造合金在凝固和加热过程中，会发生多种相变，如共晶反应、共析反应等，这些相变对铸件的性能有重要影响。铸造合金在凝固过程中所形成的组织称为铸态组织，铸态组织的形态和分布对铸件的力学性能有重要影响。03铸造方法与分类铸造过程定义及特点优缺点砂型铸造是指在砂型中生产铸件的铸造方法，钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产都能适应。包括造型、制芯、合箱、浇注、落砂、清理等步骤。砂型铸造工艺灵活、适应性广，但铸件精度较低，表面粗糙度较大，生产效率也较低。砂型铸造定义及特点金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次）。金属型铸造铸造过程包括金属型制作、浇注、冷却、脱模等步骤。优缺点金属型铸件精度高、表面质量好，生产效率也较高，但铸型成本高、工艺复杂，且不适用于大型铸件的生产。熔模铸造铸造过程蜡模晾干后，放入热水中将内部蜡熔掉，形成空腔，再将金属液浇入空腔中，冷却后获得铸件。优缺点熔模铸造能生产形状复杂、精度高的铸件，且铸件表面质量好，但工艺过程较复杂，成本较高。定义及特点熔模铸造又称失蜡铸造，包括压蜡、修蜡、组树、沾浆、熔蜡、浇注金属液及后处理等工序。失蜡铸造是用蜡制作所要铸成零件的蜡模，然后蜡模上涂以泥浆，这就是泥模。030201定义及特点铸造过程优缺点压力铸造是指将熔融或半熔融的金属以高速压射入金属铸型内，并在压力下结晶的铸造方法，简称压铸。常用压射压力为30～70MPa。包括压铸机的准备、压铸型的准备、压铸合金的熔炼与浇注、压铸件的取出与后处理等步骤。压铸件精度高、表面质量好，生产效率高，且能实现自动化生产，但压铸机及压铸模成本高，且压铸件内部气孔较多，有时需要进行后续处理。压力铸造04铸造材料与辅料常用铸造金属材料铸铁铸铁是铁碳合金的总称，具有良好的铸造性能和减震性，是常用的铸造金属材料之一。铸钢铸钢具有高的强度、塑性和韧性，常用于制造大型机械零件和工程构件。铸造铝合金铸造铝合金具有良好的铸造性能和机械性能，是航空航天、汽车制造等领域常用的铸造材料。铸铜合金铸铜合金具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性，常用于制造电器、仪表和艺术品等。铸造砂是铸造过程中用来制造铸型的主要材料，具有耐火性、透气性、退让性和一定的强度。铸造砂粘结剂是将铸造砂粘结成型的材料，常用的粘结剂有粘土、水玻璃、树脂等。粘结剂涂料是涂在铸型表面的一层材料，主要作用是防止铸件粘砂、提高铸件表面质量和减少铸件表面缺陷。涂料铸造砂与粘结剂其他辅助材料脱模剂脱模剂是用于涂覆在铸型表面，防止铸件与铸型粘结，提高铸件表面质量和脱模效率的材料。02040301变质剂变质剂是用于改变金属液的凝固方式，从而获得特定组织和性能的材料。熔炼剂熔炼剂是用于去除金属液中的杂质，提高金属纯净度和铸件质量的材料。精炼剂精炼剂是用于去除金属液中的气体和非金属夹杂物，提高金属纯净度和铸件质量的材料。05铸造工艺设计与优化铸造工艺设计的基本原则铸造工艺符合铸件结构要求01根据铸件的结构特点，选择合适的铸造工艺，确保铸件质量。顺序凝固原则02在设计铸造工艺时，应遵循顺序凝固原则，以减少铸造缺陷和提高铸件的组织致密度。合金化原则03根据铸件的性能要求，选择合适的合金成分和含量，以达到预期的铸造效果。经济性原则04在满足铸件质量要求的前提下，应尽量降低铸造工艺成本，提高生产效率。浇口设计冒口设计浇注系统尺寸计算过滤和净化处理浇口是液态金属进入铸型的通道，应合理设计其位置、尺寸和形状，以确保金属液平稳、迅速地充满铸型。冒口是铸型中用于储存金属液的空腔，其设计应考虑到铸件的热膨胀、收缩和凝固顺序等因素，以保证铸件质量。根据液态金属的流量、流速和压力等参数，计算浇注系统的尺寸，以确保金属液能够顺利、平稳地充满铸型。在浇注系统中设置过滤网和净化装置，以去除金属液中的杂质和氧化物，提高铸件质量。浇注系统设计正交试验设计通过正交试验设计，系统地研究铸造工艺参数对铸件质量的影响，以找到最佳的工艺参数组合。铸造工艺自动化与智能化采用自动化和智能化技术，实现铸造过程的自动化控制和智能化管理，提高铸造生产效率和铸件质量稳定性。铸件缺陷分析与改进对铸件缺陷进行深入分析，找出产生缺陷的原因，并提出改进措施，以提高铸件质量和生产效率。数值模拟技术利用数值模拟技术，模拟铸造过程中的金属流动、凝固和温度场分布等，以优化铸造工艺参数和预测铸件质量。铸造工艺优化方法06铸造缺陷与防止措施气孔夹杂物缩孔与缩松裂纹铸件凝固过程中，由于金属液收缩而产生的孔洞，分为缩孔和缩松两种，原因包括金属液凝固收缩、浇注系统设计不合理等。铸件内部或表面出现的大小不一的孔洞，原因包括金属液含气量高、铸模排气不良、金属液浇注速度过快等。铸件开裂，原因包括铸件结构不合理、金属液过热、铸模冷却速度不均等。铸件内部或表面出现的夹杂物，原因包括金属液中含有氧化物、炉渣等杂质，以及铸模内壁脱落的砂粒、金属等。常见铸造缺陷类型及原因分析铸造缺陷的防止措施优化铸造工艺合理设计浇注系统、冒口和冷铁，以控制金属液的充型和凝固过程。提高铸模质量选择合适的铸模材料，确保铸模具有足够的强度、刚度、耐热性和透气性。严格金属液处理采用脱气、除渣等精炼手段，减少金属液中的气体和杂质含量。控制铸造温度合理控制浇注温度和铸模温度，避免金属液过热和铸模过冷。通过肉眼或辅助工具检测铸件表面质量，如气孔、裂纹、夹杂物等。利用X射线或γ射线检测铸件内部缺陷，如缩孔、缩松等。利用超声波在金属中的传播特性检测铸件内部缺陷，如裂纹、夹杂物等。通过压力测试检测铸件的密封性和强度，如气密性测试、水压测试等。铸造质量检测与控制方法视觉检测射线检测超声检测压力测试07铸造技术的发展趋势与挑战环保和可持续性要求铸造过程中会产生大量的废气、废渣和噪音等污染物，环保和可持续性要求铸造企业采取有效的措施减少环境污染。铸造工艺和设备不断升级传统的铸造工艺和设备已经不能满足现代工业的需求，铸造企业正在逐步实现工艺和设备的升级换代。铸件品质要求越来越高随着现代工业的发展，对铸件的品质要求越来越高，铸件需要更高的强度、硬度、韧性和耐腐蚀性。铸造技术的发展现状精密铸造技术铸造新材料数字化铸造技术采用先进的精密铸造技术，可以生产出精度高、表面光洁度好的铸件，广泛应用于航空、航天、医疗器械等领域。随着材料科学的发展，不断涌现出新的铸造材料，如高强度铝合金、镁合金、钛合金等，这些材料具有优异的性能和应用前景。数字化铸造技术将计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机辅助测试等技术应用于铸造过程中，可以提高铸造工艺水平和铸件品质。新型铸