《特种与先进铸造技术》课程教学大纲（本科）.docx

特种与先进铸造技术Special and Advanced Casting Processes课程代码：（07410129）学分：1.5学时：24 （其中：课堂教学学时：22；实验学时：2；上机学时：0；课程实践学时：0）先修课程：材料成型原理，材料成型工艺，材料成型装备及自动化适用专业与版本：材料成型及控制工程专业2016版培养计划教材：金属材料液态成型工艺、贾志宏/傅明喜编著、化学工业出版社、2011年第1版一、课程性质与课程目标（-）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）本课程是材料成型与控制工程专业（铸造方向）的一门专业选修课程。本课程的教学目的在于 让学生全面了解和掌握各种特种与先进铸造的方法的实质、基本原理、工艺特点、工艺专用材料、 工艺装备设计和一些工艺装备的特殊制作方法。培养学生综合运用不同铸造专业知识，提高学生分 析和解决铸造方向复杂工程问题的能力。课程的主要任务是介绍除砂型铸造以外的其他特种铸造方法，阐述特种铸造方法的成形原理、 工艺流程、工艺要点、工艺设计、模具结构及其应用。（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。应包括知识目标和能力 目标。）课程目标1: 了解金属型铸造、熔模铸造、消失模铸造、陶瓷型铸造、石膏型铸造、压力铸造、 离心铸造、挤压铸造、低压铸造、压差铸造和真空吸铸等特种与先进铸造方法的基本原理、特点、 适用范围及其发展动态；课程目标2：掌握金属型铸造、熔模铸造、消失模铸造、陶瓷型铸造、石膏型铸造、压力铸造、 离心铸造、挤压铸造、低压铸造、压差铸造和真空吸铸等特种与先进铸造方法的工艺特点、工艺专 用材料、工艺装备设计和一些工艺装备的特殊工艺方法；课程目标3：能够根据铸造零件的结构形态，选择合适的特种与先进铸造方法及设备；课程目标4：能够根据焊接生产实际情况需要制订合理的铸造工艺，并能根据实际需要对铸造注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格。第3章熔模铸造：概述；熔模制造工艺； 制壳工艺；熔模铸件的工艺设计471、 2、 3、 4第4章消失模铸造：概述；消失模铸造的 原理；消失模制造工艺，造型工艺， 浇注工艺2V1、 2、 3、 4第5章陶瓷型铸造和石膏型铸造：概述； 陶瓷型的制造过程；陶瓷型浆料； 陶瓷型浆料配制与灌浆、起模、喷 烧与焙烧；石膏型用材料；石膏浆 料的配制；石膏型灌浆、干燥和焙 烧、浇注271、2、3第6章压力铸造：概述；压力铸造过程原 理；压力铸造工艺；压铸件的工艺 设计；压铸型的设计4V1、 2、 3、 4第7章离心铸造：概述；离心力场中铸件 成型的特点；离心铸造工艺设计； 典型铸件的离心铸造工艺271、 2、 3、 4第8章挤压铸造：概述；铸型垂直合型挤 压铸造的工艺种类、特点及应用， 成型工艺；铸型旋转合型挤压铸造 的成型特点，工艺设计；挤压铸造 工艺的发展及展望2V1、 2、 3、 4第9章反重力铸造（低压铸造、压差铸造 和真空吸铸）:概述;低压铸造工艺； 压差铸造的工作原理，压差铸造的 浇注工艺；真空吸铸的分类，真空 吸铸工艺271、2、3合计222五、课程考核考核形式考核要求考核权重课程目标课堂表现课堂随机测试，考察听课效果和课后巩固 情况，结合平时5次随机点名情况评定0. 11、2、3平时作业课后完成每章布置的相应习题，共3次0. 11、2、3实验表现提交实验报告，根据实验表现和实验报告 综合评定0. 14期末考试开卷0.71、2、3注：1.分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。2 .考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小 论文、项目设计和作品等。3 .考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、项目设计要求等。4 .考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。六' 参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1 .特种铸造，林柏年，浙江大学出版社，2004年第2版。2 .特种铸造，姜不居，化学工业出版社，2010年第1版。3 .压力铸造技术与应用，刘志明，天津大学出版社，2010年第1版。4 .压铸模具设计，宋满仓，电子工业出版社；2010年第1版。5 .熔模精密铸造缺陷与对策，李玉观，化学工业出版社，2012年第1版。七、大纲说明（内容可包括课程基本要求、习题要求及其它一些必要的说明）1 .把握主线，引导学生了解金属型铸造、熔模铸造、消失模铸造、陶瓷型铸造、石膏型铸造、 压力铸造、离心铸造、挤压铸造、低压铸造、压差铸造和真空吸铸等方法的原理、特点、适用范围; 掌握特种铸造工艺的要点；能够根据铸造零件的结构形态，选择合适的特种与先进铸造方法及设备, 具备初步解决生产实践中铸造典型零件的能力。2 .采用多媒体教学手段，配合例题的讲解及适当的思考题，保证讲课进度的同时，注意学生 的掌握程度和课堂的气氛。3 .采用案例式教学，结合工程实际，从而具备相关知识和方法的实际应用能力。工艺进行优化、开发。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业专业必修课程填写）本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点2-4、5-1和6-3：1、指标点2-4.能够通过文献研究分析、优化复杂工程问题的解决方案，并形成合理有效的结 论。2、指标点5-1.掌握解决材料成型及控制工程领域复杂工程问题所需的现代工程工具和信息技 术工具相关的基础知识，并具备材料结构表征、成型过程测试、性能预测、使役分析技能。3、指标点6-3.能正确认识和评价材料成型及控制工程领域新技术、新工艺、新装备的开发和 应用对于社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。求指标点课程目标指标点2-4指标点5-1指标点6-3课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一章（一）课程内容（列出主要知识点、能力点）1 .铸造的基本概念。2 .铸造生产过程简介及特种铸造与砂型铸造比较。3 .铸造工艺的发展历史。4 .铸造工艺的种类及其特点。（二）教学要求（将相关内容按照掌握、理解、了解等不同教学要求进行分类）.掌握铸造的基本概念，特种铸造的优缺点。1 .理解铸造生产的工艺流程，铸造工艺种类和铸造工艺特点。2 . 了解铸造工艺的发展历史。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）.重点铸造的基本概念；铸造的工艺种类。1 .难点特种铸造的优缺点；铸造的工艺特点。第二章（-）课程内容（列出主要知识点、能力点）1 .金属型铸造的定义、应用和特点。2 .金属型中液态成型的特点。3 .金属型铸造工艺：浇注补缩系统的设计；涂料；浇注工艺。4 .金属型结构设计：金属型结构形式；分型面的选择；金属型型体设计；型芯设计；金属 型操纵机构设计；金属型的排气系统；金属型半型间的定位；加热和冷却装置。（二）教学要求（将相关内容按照掌握、理解、了解等不同教学要求进行分类）1 .掌握典型金属铸造工艺中涂料的作用和使用要求，金属型的工作温度，金属浇注温度和 浇注方式，金属型结构设计。2 .理解金属型材料的导热性能、无退让性、无透气性引起的液态成型特点，金属型的浇注 补缩系统设计。3 . 了解金属型铸造的定义、应用以及优点和缺点。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）.重点金属型中液态成型的特点；金属型铸造用涂料的作用和使用要求；金属型铸造的浇注工艺。1 .难点属型的浇注补缩系统设计方法；金属型结构设计基本要求。第三章（一）课程内容（列出主要知识点、能力点）1 .熔模铸造的定义、应用和特点以及工艺流程。2 .熔模制造工艺：模料的要求和种类；熔模制造工艺过程。3 .制壳工艺：模组脱脂；浸涂料和撒砂；型壳干燥和硬化；脱蜡；型壳焙烧。4 .熔模铸件的工艺设计：浇冒口设计；浇注工艺；压型。（二）教学要求（将相关内容按照掌握、理解、了解等不同教学要求进行分类）1 .掌握熔模制造工艺对模料性能的要求及其不同类别的特点，制模工艺方法和工艺参数控 制要求，制壳工艺流程及要求，熔模铸件的工艺设计。2 .理解熔模制造工艺过程中模料熔化、模料制备的原则。3 . 了解熔模铸造的定义、应用和特点以及工艺流程。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）.重点熔模制壳工艺流程及要求；熔模铸件的工艺设计；模料熔化、模料制备的原则。1 .难点熔模制造工艺对模料性能的要求及其不同类别的特点；制模工艺方法和工艺参数控制要求。第四章（-）课程内容（列出主要知识点、能力点）1 .消失模铸造的定义、特点、发展和应用。2 .消失模铸造的原理：消失模的热解；金属液的充型特性；金属液的凝固特性。3 .消失模工艺：模样材料；消失模制造工艺；涂料。4 .造型工艺：原砂；填砂与紧实；真空系统。5 .浇注工艺：浇注速度；浇注温度；真空度。（二）教学要求（将相关内容按照掌握、理解、了解等不同教学要求进行分类）1 .掌握消失模铸造时金属液的凝固特性，消失模模样制造工艺的流程，消失模造型工艺中 对原砂、填砂与紧实、真空系统的要求。2 .理解消失模的热解特点，消失模铸造时金属液的充型特性，消失模铸造用模样材料特点 和种类，涂料的作用和组成，消失模铸造浇注工艺中对浇注速度、浇注温度、真空度的要求。3 . 了解消失模铸造的定义、特点、发展和应用。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）.重点消失模的热解特点；消失模铸造时金属液的凝固特性；消失模造型工艺要求；消失模铸造 浇注工艺要求。1 .难点消失模铸造时金属液的充型特性；消失模模样制造工艺的流程。第五章（一）课程内容（列出主要知识点、能力点）1 .陶瓷型铸造的定义、应用和特点。2 .陶瓷型的制造过程：整体陶瓷型，复合陶瓷型。3 .陶瓷型浆料：耐火材料；黏结剂；催化剂；透气剂；附加物。4 .陶瓷型浆料配制与灌浆、起模、喷烧与焙烧。5 .石膏型铸造的定义、发展历程、特点、应用和分类。6 .石膏型用材料：石膏；填料；添加剂；模样材料。7 .石膏浆料的配制：配比；制备。8 .石膏型灌浆、干燥和焙烧、浇注。（二）教学要求（将相关内容按照掌握、理解、了解等不同教学要求进行分类）1 .掌握整体陶瓷型和复合陶瓷型陶瓷型的制造过程，陶瓷型浆料用黏结剂的特点和配制过 程，石膏型用石膏的类型和硬化原理，石膏型灌浆、干燥和焙烧、浇注的工艺要求。2 .理解陶瓷型浆料用耐火材料、催化剂、透气剂和附加物的特点，陶瓷型浆料的配制与灌 浆、起模、喷烧与焙烧，石膏浆料的配制。3 . 了解陶瓷型铸造的定义、应用和特点，石膏型铸造的定义、发展历程、特点、应用和分 类。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）.重点整体陶瓷型和复合陶瓷型陶瓷型的制造过程；陶瓷型浆料用材料的特点；石膏浆料的配制。1 .难点陶瓷型浆料的配制与灌浆、起模、喷烧与焙烧；石膏型用石膏的类型和硬化原理；石膏型灌浆、干燥和焙烧、浇注的工艺要求。第六章（一）课程内容（列出主要知识点、能力点）1 .压力铸造的定义、基本特征、特点、发展历程及应用。2 .压力铸造过程原理：液态金属充型的特点；压铸压力；压射速度和充填速度；压铸机工 作的基本原理。3 .压力铸造工艺：压射比压的选择；充填速度；合金浇注温度；压铸型工作温度；充型时 间、持压时间和留型时间；压铸用涂料。4 .压铸件的工艺设计：浇注系统；直浇道及分流锥；横浇道；内浇口。5 .压铸型的设计：压铸型的结构；成型部分；抽芯机构；顶出机构；排溢系统；加热和冷 却系统。（二）教学要求（将相关内容按照掌握、理解、了解等不同教学要求进行分类）1 .掌握压力铸造时的液态金属充型特点，压铸压力、压射速度和充填速度控制，压铸机的 类型及其工作的基本原理，压铸型的设计要求。2 .理解压力铸造时压射比压、充填速度、合金浇注温度、压铸型工作温度、充型时间、持 压时间和留型时间等工艺参数的控制，压铸件浇注系统工艺设计。3 . 了解压力铸造的定义、基本特征、特点、发展历程及应用。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）.重点压力铸造工艺参数控制；压铸件的工艺设计特点和要求。1 .难点压力铸造过程原理，压铸型的设计方法。第七章（-）课程内容（列出主要知识点、能力点）1 .离心铸造定义、发展历程、应用、分类和特点。2 .离心力场中铸件成型的特点：离心力场及液态金属在离心力场下的运动；金属液凝固成型特点。3 .离心铸造工艺：铸型转速；浇注定量；覆渣凝固工艺；金属过滤；离心镶铸工艺；离心 渗铸。4 .典型铸件的离心铸造工艺：铸铁管；汽缸套。（-）教学要求（将相关内容按照掌握、理解、了解等不同教学要求进行分类）1 .掌握离心力、有效重度、重力系数等概念，离心铸造时的自由表面形状，离心压力，金 属液中异相质点的运动，金属液凝固成型的组织特征和凝固偏析问题。2 .理解离心铸造的不同分类标准及各自特点，离心铸造时对铸型转速的选择原则，浇注定 量、覆渣凝固、金属过滤、离心镶铸、离心渗铸等工艺的特点。3 . 了解离心铸造定义、发展历程、应用和特点，铸铁管和汽缸套的离心铸造工艺。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）.重点离心力、有效重度、重力系数等概念；金属液凝固成型的组织特征和凝固偏析问题；浇注 定量、覆渣凝固、金属过滤、离心镶铸、离心渗铸等工艺的特点。1 .难点离心铸造时的自由表面形状、离心压力、金属液中异相质点的运动速度的计算方法；离心 铸造时对铸型转速的选择原则。第八章（一）课程内容（列出主要知识点、能力点）1 .挤压铸造的定义、适用范围、发展概况、特点和分类。2 .铸型垂直合型挤压铸造：工艺种类、特点及应用；成型工艺（铸型设计，冲头加压参数, 铸型的润滑，铸型工作温度，金属浇注温度，浇注的定量）。3 .铸型旋转合型挤压铸造：旋转合型挤压铸造的成型特点；旋转合型挤压铸造的工艺。4 .挤压铸造的发展及展望：水平挤压工艺；型腔排气及真空技术；其他新型挤压铸造工艺; 合金领域的拓宽；挤压铸造专用装备的开发。（二）教学要求（将相关内容按照掌握、理解、了解等不同教学要求进行分类）.掌握铸型垂直合型挤压铸造的成型工艺，旋转合型挤压铸造的成型特点。1 .理解铸型垂直合型挤压铸造的工艺种类、特点及应用，旋转合型挤压铸造的工艺要求。2 . 了解挤压铸造的定义、适用范围、发展概况、特点和分类，挤压铸造的发展及展望。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）.重点铸型垂直合型挤压铸造的工艺种类、特点及应用；旋转合型挤压铸造的成型特点。1 .难点铸型垂直合型挤压铸造的特点和冲头加压参数选用原则。第九章（-）课程内容（列出主要知识点、能力点）1 .反重力铸造的定义、比较和常用方法。2 .低压铸造：定义、发展概况；应用、工艺原理、工艺特点；低压铸造工艺（金属液充型 工艺，升液管，低压铸造的浇注系统，金属过滤）。3 .压差铸造：定义、分类；工艺过程、工艺特点、发展与应用；压差铸造的工作原理（增 压法，减压法）；浇注工艺（加压工艺，升液、充型速度，浇注工艺举例）。4 .真空吸铸：定义、发展与应用；工艺原理、工艺特点；真空吸铸的分类（柱状铸件真空 吸铸，成型铸件真空吸铸）；真空吸铸工艺（铸型型腔真空度，结晶器浸入金属液的深度，真空保持 时间，柱状铸件结晶器）。（二）教学要求（将相关内容按照掌握、理解、了解等不同教学要求进行分类）1 .掌握低压铸造的工艺原理、工艺特点和工艺过程设计，压差铸造的工作原理，真空吸铸 工艺过程设计。2 .理解压差铸造的工艺过程、工艺特点和浇注工艺要求，真空吸铸的工艺原理、工艺特点 和分类。3 . 了解反重力铸造的定义、与其他铸造工艺的比较和常用方法，低压铸造的定义、发展概 况和应用，压差铸造的定义、分类、发展与应用，真空吸铸的定义、发展与应用。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）.重点低压铸造的工艺原理和工艺特点，压差铸造的工艺过程、工艺特点和浇注工艺要求，真空 吸铸的工艺原理、工艺特点和分类。1 .难点低压铸造的工艺过程设计，压差铸造的工作原理.，真空吸铸工艺过程设计。三' 本课程开设的实验项目（如课程不含实验，该项可不填）编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1金属型铸造实验（合金金属型凝固 过程观察分析）2综合性必做4注：L “类型”填验证性、综合性、设计性等;2. “要求”填必做、选做。实验1：（金属型铸造实验（合金金属型凝固过程观察分析）实验目的：了解金属型铸造的特点和适用条件；掌握金属型的预处理工艺；掌握金 属型铸件的浇注及清理工艺。实验原理：根据Al-Si相图分析Si含量不同对合金铸造工艺性能及力学性能的影 响；金属型涂料成分及配制工艺；金属型的清理、刷涂料和预热处理工艺；铝硅合金熔 炼和浇注工艺。实验仪器：8kW电阻用烟炉，炉料，金属铸型，耐火粉料，水玻璃等。实验安排：教师介绍铝硅合金性能特点及熔炼和浇注工艺，涂料配制工艺，金属型 的预处理工艺，学生分组进行涂料配制和金属型预处理，在教师指导下进行铝硅合金熔 炼和浇注。实验报告要求：简要介绍金属型铸造的特点；简要记录金属型预处理和铝硅合金熔 炼浇注操作流程及注意事项；分析金属型预处理不当对铸件质量有何影响；分析影响金 属型铸件质量的主要因素。四、学时分配及教学方法章节内容教学方式与学时支撑课程目 标课 堂 教 学实 验上机课 程 实 践作业讨论第1章绪论：基本概念；铸造生产过程简 介，特种铸造与砂型铸造比较；铸 造工艺的发展历史；铸造工艺的种 类及其特点11第2章金属型铸造：概述；金属型中液态 成型的特点；金属型铸造工艺；金 属型结构设计32V1、 2、 3、 4