金属工艺学 第二篇 铸造下.ppt

振压造型振压造型的工作过程的工作过程填沙填沙 振击紧沙振击紧沙辅助压实辅助压实起模起模四、金属液态成形方法四、金属液态成形方法铸造铸造u砂型铸造砂型铸造u特种铸造特种铸造金属型铸造金属型铸造熔模精密铸造熔模精密铸造压力铸造压力铸造离心铸造离心铸造实型铸造实型铸造 （一）砂型铸造（一）砂型铸造 是传统的液态成形，它适用于各种形状大小及各是传统的液态成形，它适用于各种形状大小及各类合金铸件的生产。其最基本是工序是类合金铸件的生产。其最基本是工序是造型和制芯。造型和制芯。应用最广，工艺灵活，应用最广，工艺灵活，成本最低成本最低，对技术要求高、对技术要求高、质量不易控制。质量不易控制。1.关键环节关键环节 1）造型（手工造型、机器造型）造型（手工造型、机器造型）主要解决型砂紧实、起模等主要解决型砂紧实、起模等2）制芯（手工制芯，用芯盒）制芯（手工制芯，用芯盒）3）金属熔炼，控制好合金成分和浇注）金属熔炼，控制好合金成分和浇注温度温度4）配砂及型砂输送自动化）配砂及型砂输送自动化 机器造型机器造型 是将是将填砂紧实和起模填砂紧实和起模等主要工序实现机械化。机等主要工序实现机械化。机械化砂处理、浇注、落砂等工序共同组成流水生械化砂处理、浇注、落砂等工序共同组成流水生产线。生产率高，铸型和铸件的质量都较高，成产线。生产率高，铸型和铸件的质量都较高，成本高，生产准备时间较长，本高，生产准备时间较长，适用于中、小型铸件适用于中、小型铸件的批量生产。的批量生产。按紧砂原理，按紧砂原理，机器造型分机器造型分振压造型振压造型、微振压实造、微振压实造型型、高压造型、抛砂造型高压造型、抛砂造型机器造芯机器造芯 射芯机造芯射芯机造芯方法方法 普通造芯、冷芯盒造芯、普通造芯、冷芯盒造芯、热芯盒造芯：热芯盒造芯：芯盒温度在芯盒温度在200250保温保温,所用芯砂为所用芯砂为呋喃树呋喃树脂脂,属热固性材料属热固性材料,型芯在芯盒内经型芯在芯盒内经60s左右即可固左右即可固化化 壳芯机壳芯机造芯造芯 芯盒温度在芯盒温度在200280,所用芯砂为所用芯砂为酚醛树脂砂，树酚醛树脂砂，树脂脂受热熔融受热熔融,芯砂结成芯砂结成310mm,倒出松散型砂，加热倒出松散型砂，加热3090s。制成高强度的壳芯。目前广泛用于制造汽车。制成高强度的壳芯。目前广泛用于制造汽车上的复杂型芯上的复杂型芯.2.关键技术关键技术铸造工艺设计铸造工艺设计 铸件成形工艺分析内容：铸件成形工艺分析内容：u 选择铸件选择铸件浇注位置和分型面浇注位置和分型面u 确定工艺参数确定工艺参数(起摸斜度、收缩量等）起摸斜度、收缩量等）u 型芯与芯头设计型芯与芯头设计u浇注系统设计与计算浇注系统设计与计算u冒口与冷铁设计与计算冒口与冷铁设计与计算u绘制铸造工艺图、铸件图绘制铸造工艺图、铸件图铸造工艺图：铸造工艺图：铸造工艺图铸造工艺图将工艺设计的内容（工艺方案）用将工艺设计的内容（工艺方案）用工艺符号工艺符号或或文字文字在零件图上表示出来所形成的图样在零件图上表示出来所形成的图样.（其中包括（其中包括:浇注位浇注位置，分型面，型芯的数量、形状、尺寸，加工余量，收缩率，置，分型面，型芯的数量、形状、尺寸，加工余量，收缩率，浇注系统，起摸斜度，冒口与冷铁的尺寸与布置等）浇注系统，起摸斜度，冒口与冷铁的尺寸与布置等）车床进给箱体铸造工艺图车床进给箱体铸造工艺图1）铸件成形工艺分析）铸件成形工艺分析给定零件图纸，认定铸件名、使用功能、材质牌号及技术要求给定零件图纸，认定铸件名、使用功能、材质牌号及技术要求分析零件主要轮廓尺寸、壁厚大小及分布、主体结构及形状复分析零件主要轮廓尺寸、壁厚大小及分布、主体结构及形状复杂程度。杂程度。从零件图从零件图铸造工艺图铸造工艺图毛坯图毛坯图2）浇注位置的选定）浇注位置的选定 浇注位置：浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的空间位置浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。确定的原则：重要部位、主要加工面一般确定的原则：重要部位、主要加工面一般放在下箱放在下箱（部）或侧立。（部）或侧立。（因下部质量比上部好）（因下部质量比上部好）床身的浇注，导轨面朝下（因导轨面是最重床身的浇注，导轨面朝下（因导轨面是最重要表面）要表面）滚筒表面侧立滚筒表面侧立（立浇），（立浇），大平面朝下（倒立浇注），大平面朝下（倒立浇注），面积较大的铸件的薄壁部分置于铸型下部面积较大的铸件的薄壁部分置于铸型下部 床身的浇铸位置图床身的浇铸位置图 床身导轨面是关键表面，不允许有明显的表面缺陷。要床身导轨面是关键表面，不允许有明显的表面缺陷。要求组织细密，因此通常将导轨面朝下浇注。求组织细密，因此通常将导轨面朝下浇注。卷扬筒的浇注位置图卷扬筒的浇注位置图因卷扬筒圆因卷扬筒圆周表面的质周表面的质量要求较高，量要求较高，不允许有铸不允许有铸造缺陷，故造缺陷，故采用如左图采用如左图所示的立浇。所示的立浇。平板铸件的浇注位置图平板铸件的浇注位置图在浇注过程中金属液对型腔上表面有强烈的热辐射，型在浇注过程中金属液对型腔上表面有强烈的热辐射，型腔因急剧热膨胀致使强度下降而开裂，易形成腔因急剧热膨胀致使强度下降而开裂，易形成夹砂、结夹砂、结疤疤等缺陷。所以平板圆盘类等缺陷。所以平板圆盘类铸件大平面铸件大平面应朝下。应朝下。薄壁铸件的浇注位置图薄壁铸件的浇注位置图为防止铸件为防止铸件薄壁部位薄壁部位产生浇不足，冷隔缺陷。因此应将产生浇不足，冷隔缺陷。因此应将面积较大的薄壁部位置于铸型下部位置浇注。面积较大的薄壁部位置于铸型下部位置浇注。3）确定分型面的位置确定分型面的位置 铸型分型面是铸型间相互接合的表面。铸型分型面是铸型间相互接合的表面。选择原则：选择原则：应保证模型能顺利从铸型中取出基本要求。（尽量使应保证模型能顺利从铸型中取出基本要求。（尽量使分型面平直、分型面平直、数量少，有利于拔模），分型面应选在铸件的数量少，有利于拔模），分型面应选在铸件的最大截面处最大截面处。应尽量使铸件的全部或大部分置于应尽量使铸件的全部或大部分置于下箱下箱以保证铸件的尺以保证铸件的尺寸精度。并避免不必要的寸精度。并避免不必要的型芯和活块型芯和活块，以简化造型工艺，以简化造型工艺 应尽量使型腔及主要型芯位于下箱，为便于造型、下应尽量使型腔及主要型芯位于下箱，为便于造型、下芯、合箱及检验铸件的壁厚。芯、合箱及检验铸件的壁厚。平面分型，分型面最少平面分型，分型面最少 分型面选定便于造型和下芯，且使铸件全部或大分型面选定便于造型和下芯，且使铸件全部或大部置入下箱部置入下箱4）工艺参数的选择）工艺参数的选择 生产批量生产批量最小铸出孔直径最小铸出孔直径灰口铸铁件灰口铸铁件铸钢件铸钢件大量生产大量生产成批生产成批生产单件、小批生产单件、小批生产3050305050 机械加工余量机械加工余量：其大小依合金成分与尺寸、铸件浇注位置、：其大小依合金成分与尺寸、铸件浇注位置、机械加工精度而定。见机械加工精度而定。见P70 表表2-10 不铸孔：根据合金类别和生产批量参照表中数据选择。不铸孔：根据合金类别和生产批量参照表中数据选择。12151530 起模（拔模）斜度起模（拔模）斜度 为了使模型（或型芯）易于从砂型（芯盒）为了使模型（或型芯）易于从砂型（芯盒）中取出，以免损坏砂型和型芯，凡平行于起中取出，以免损坏砂型和型芯，凡平行于起模方向的模样表面上留有一定的斜度模方向的模样表面上留有一定的斜度起模起模斜度。斜度。起模斜度的大小根据模样的高度、模起模斜度的大小根据模样的高度、模样的尺寸及造型方法来确定。金属模样的尺寸及造型方法来确定。金属模“”取取0.51 ，木模取，木模取1 3 内壁的内壁的起模斜度比外起模斜度比外壁大壁大.起模斜度的形式图起模斜度的形式图 收缩率收缩率 由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸比型腔尺寸由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸比型腔尺寸略为缩小，为了保证铸件的应有尺寸，略为缩小，为了保证铸件的应有尺寸，模样尺寸必须模样尺寸必须比铸件放大一个该合金的收缩量。比铸件放大一个该合金的收缩量。铸造线收缩率：灰铁铸造线收缩率：灰铁 0.8%-1.0%；铸钢；铸钢 1.3-2；非铁合金非铁合金 1.0%1.4%。铸造圆角铸造圆角 设计和制模时，相交壁的交角做成圆角设计和制模时，相交壁的交角做成圆角铸造圆角。圆铸造圆角。圆角半经一般约为相交两壁平均厚度的角半经一般约为相交两壁平均厚度的1/31/2。5）型芯与芯头设计）型芯与芯头设计 型芯型芯型芯的功能是形成铸件的型芯的功能是形成铸件的内腔、孔洞。内腔、孔洞。或局或局部外型部外型对于形状复杂的大铸件将型芯内腔分割成数块，对于形状复杂的大铸件将型芯内腔分割成数块，便于操作等。便于操作等。型芯头型芯头是型芯的是型芯的定位、支持、和排气定位、支持、和排气结构。设计时，保结构。设计时，保证定位准确，能承受砂芯自身重量和液态金属的冲击、证定位准确，能承受砂芯自身重量和液态金属的冲击、浮力等外力作用浇注时砂芯内部气体顺畅引出铸件。浮力等外力作用浇注时砂芯内部气体顺畅引出铸件。型芯头型芯头使型芯使型芯定位准确，支撑稳定，排气通畅；定位准确，支撑稳定，排气通畅；分垂直芯头和水平芯头两种型式。分垂直芯头和水平芯头两种型式。6）浇注系统）浇注系统 作用作用 引入金属，液流平稳，减少冲击引入金属，液流平稳，减少冲击 撇渣、砂或杂质进入型腔撇渣、砂或杂质进入型腔 调节温度场分布，控制凝固顺序，防缩孔、调节温度场分布，控制凝固顺序，防缩孔、裂纹裂纹 产生。产生。组元组元 浇口杯浇口杯接纳金属液；接纳金属液；直浇道直浇道其高度决定金属液流引入的静压力；其高度决定金属液流引入的静压力；横浇道横浇道引入金属液流，撇渣；引入金属液流，撇渣；内浇道内浇道引入金属液流，调节温度场分布；引入金属液流，调节温度场分布；类型类型 封闭式封闭式 F直直：F横横：F内内=1.15：1.1：1 开放式开放式 F直直：F横横：F内内=1 ：2 ：4顶注式顶注式底注式底注式分型面浇入分型面浇入阶梯式阶梯式内浇口位置内浇口位置 6）冒口与冷铁）冒口与冷铁 冒口作用：补缩。冒口作用：补缩。冒口类型：明冒口、暗冒口。冒口类型：明冒口、暗冒口。冒口清除：非铸件组成，清理时将冒口切除。冒口清除：非铸件组成，清理时将冒口切除。冷铁：分内冷铁和外冷铁冷铁：分内冷铁和外冷铁 ，增加热节处冷速。，增加热节处冷速。7）铸造工艺图纸）铸造工艺图纸 铸造工艺设计实例铸造工艺设计实例1.C6140车床进给箱体车床进给箱体材材 料料 HT200生产批量生产批量 单件小批量或大批量生产单件小批量或大批量生产工艺分析工艺分析 该进给箱没有特殊质量要求的表面该进给箱没有特殊质量要求的表面，但应尽但应尽量保证基准面量保证基准面D的质量要求，便于定位。的质量要求，便于定位。采用不同的分型面，共有三种方案：采用不同的分型面，共有三种方案：方案方案1分型面在轴孔中心线上分型面在轴孔中心线上方案方案2从基准面从基准面D分型，铸件绝大部分位于下箱。分型，铸件绝大部分位于下箱。方案方案3从从B面分型，铸件全部位于下箱。面分型，铸件全部位于下箱。车床进给箱体零件图车床进给箱体零件图 分型面是选择图分型面是选择图采用不同的分型面，采用不同的分型面，共有三种方案：共有三种方案：方案方案1分型面分型面在轴孔中心线上在轴孔中心线上方案方案2从基准从基准面面D分型，铸件绝分型，铸件绝大部分位于下箱。大部分位于下箱。方案方案3从从B面面分型，铸件全部位分型，铸件全部位于下箱。于下箱。A 方案方案I优点优点：适用于铸出轴孔，铸后轴孔的飞边少。适用于铸出轴孔，铸后轴孔的飞边少。便于清理。同时下芯尺寸较大，型芯稳定性好。便于清理。同时下芯尺寸较大，型芯稳定性好。缺点：缺点：基准面基准面D朝上，使该面较易产生缺陷，朝上，使该面较易产生缺陷，且型芯数量较多。且型芯数量较多。适用大批量生产，为了克服基准面朝上的缺点，适用大批量生产，为了克服基准面朝上的缺点，必须加大必须加大D面的加工余量。面的加工余量。方案方案II优点：优点：从基准面从基准面D分型，铸件绝大部分位于下分型，铸件绝大部分位于下箱，凸台箱，凸台A不妨碍起模。不妨碍起模。缺点：缺点：基准面朝上，轴孔难以直接铸出。基准面朝上，轴孔难以直接铸出。单件小批量生产采用此方案。单件小批量生产采用此方案。方案方案III优点：优点：铸件全部位于下箱，铸件不会产生铸件全部位于下箱，铸件不会产生错箱缺陷，基准面朝下，其质量易于保证。错箱缺陷，基准面朝下，其质量易于保证。同时最薄处在铸型下部，铸件不易产生浇同时最薄处在铸型下部，铸件不易产生浇不足，冷隔的缺陷。不足，冷隔的缺陷。缺点：缺点：凸台凸台E、A和槽和槽C都需要用活块或型都需要用活块或型芯，型芯稳定性差，轴孔也难以直接铸出。芯，型芯稳定性差，轴孔也难以直接铸出。适用于单件、小批量生产。适用于单件、小批量生产。车床进给箱铸造工艺图车床进给箱铸造工艺图大批量生产采用方案大批量生产采用方案1；单件、小批生产采用方案单件、小批生产采用方案2或方案或方案3；小批生产时，三个方案均可考虑。小批生产时，三个方案均可考虑。（二）（二）熔模铸造熔模铸造 指用指用指用指用易熔易熔易熔易熔材料制成材料制成材料制成材料制成模样模样模样模样,在在在在易熔模样易熔模样易熔模样易熔模样表面包裹若干层表面包裹若干层表面包裹若干层表面包裹若干层耐火耐火耐火耐火材料，材料，材料，材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成待其硬化干燥后，将模样熔去制成待其硬化干燥后，将模样熔去制成待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空中空中空中空型壳，从而型壳，从而型壳，从而型壳，从而获得获得获得获得无分型面无分型面无分型面无分型面的铸型的铸型的铸型的铸型,经高温焙烧后经高温焙烧后经高温焙烧后经高温焙烧后,填砂浇注而获得铸件填砂浇注而获得铸件填砂浇注而获得铸件填砂浇注而获得铸件的一种成形方法。又称的一种成形方法。又称的一种成形方法。又称的一种成形方法。又称“失蜡铸造失蜡铸造失蜡铸造失蜡铸造”1）工艺过程工艺过程工艺过程归纳工艺过程归纳:蜡模制造蜡模制造 蜡蜡模由压型（压制模具的专用工具）模由压型（压制模具的专用工具）制出。制出。压型应尺寸压型应尺寸精确精确，表面，表面光洁。光洁。蜡蜡模材料：蜡基模料（模材料：蜡基模料（50%的石蜡和的石蜡和50%的硬脂酸），的硬脂酸），树脂（松香）基模料。树脂（松香）基模料。型壳制造型壳制造 将熔模组浸泡在耐火涂料（石英粉、刚玉粉）中，将熔模组浸泡在耐火涂料（石英粉、刚玉粉）中，待熔模表面均匀挂上一层涂料后，撒上一层石英砂，待熔模表面均匀挂上一层涂料后，撒上一层石英砂，硬化，重复（硬化，重复（48次）进行涂料、撒砂、硬化。次）进行涂料、撒砂、硬化。脱模、型壳焙烧和浇注脱模、型壳焙烧和浇注将型壳浇口向上将型壳浇口向上,浸在浸在8590C的热水中，熔模熔化后的热水中，熔模熔化后从浇口溢出，浮在水面，得到中空型壳。送入加热炉从浇口溢出，浮在水面，得到中空型壳。送入加热炉（800950C）中焙烧。出炉后趁热浇注。中焙烧。出炉后趁热浇注。2）特点）特点 铸件精度高，表面质量好；铸件精度高，表面质量好；铸造合金种类不受限制，更适用于铸造合金种类不受限制，更适用于高熔点、难高熔点、难加工的高合金钢加工的高合金钢铸造；铸造；形状复杂程度不限，生产批量不限；形状复杂程度不限，生产批量不限；工艺过程复杂，原材料价格高，铸件成本高。工艺过程复杂，原材料价格高，铸件成本高。3）应用）应用 最适宜于最适宜于25kg以下的高熔点、难以切削加工以下的高熔点、难以切削加工的合金钢铸件。主要用于的合金钢铸件。主要用于航天飞行器、飞机、燃航天飞行器、飞机、燃汽轮机、汽车等小型精密铸件汽轮机、汽车等小型精密铸件的生产。的生产。（三）金属型铸造（三）金属型铸造 1.方法方法：铸型与浇冒口系统用铸型与浇冒口系统用钢铁钢铁加工成，液态金属快速注入加工成，液态金属快速注入金属铸型金属铸型中并在重力的作用下凝中并在重力的作用下凝固成形以获得铸件的方法。又称固成形以获得铸件的方法。又称“永久铸造永久铸造”2.工艺工艺 1）型内开排气孔，加强向外排气；）型内开排气孔，加强向外排气；2）喷刷涂料；）喷刷涂料；3）铸型预热（）铸型预热（100-350）；）；4）及时开型取件。）及时开型取件。4.应用应用 铝、铜合金件铝、铜合金件，如汽车，如汽车活塞活塞、变速箱盖等。、变速箱盖等。3.特点特点 1）冷却快，结晶细，力学性能好；）冷却快，结晶细，力学性能好；2）尺寸精度高）尺寸精度高,表面光洁（表面光洁（CT7-CT9，Ra3.2-12.5）3）一型多铸，一型多铸，工艺过程简便，提高生产效率；工艺过程简便，提高生产效率；4）金属型结构较复杂，有较高的模具制造成本；）金属型结构较复杂，有较高的模具制造成本；5）不适于生产形状过于复杂、薄壁、大型铸件）不适于生产形状过于复杂、薄壁、大型铸件和小批量生产；也不适于钢铁件的成形，主要是模具和小批量生产；也不适于钢铁件的成形，主要是模具材料要求耐高温不好解决。材料要求耐高温不好解决。（四）压力铸造（四）压力铸造 1.过程过程 压铸：压铸：将液态或半固态金属在将液态或半固态金属在将液态或半固态金属在将液态或半固态金属在高压高压高压高压下下下下(5-(5-150MPa)150MPa)快速快速快速快速注入金属铸型中，并在高压作用注入金属铸型中，并在高压作用注入金属铸型中，并在高压作用注入金属铸型中，并在高压作用下凝固以获得铸件的方法下凝固以获得铸件的方法下凝固以获得铸件的方法下凝固以获得铸件的方法.卧式压铸机的工作过程 注入金属注入金属 压铸压铸 取出铸件取出铸件2.特点特点3.应用应用 非铁合金件的大量生产，如：非铁合金件的大量生产，如：气缸体气缸体、汽车变速箱盖、端盖、汽车变速箱盖、端盖、等。等。设备（压铸机）、模具投资较大，对模具设计要求设备（压铸机）、模具投资较大，对模具设计要求 较高，适于大批量生产。较高，适于大批量生产。机械化、自动化水平高，生产效率高（机械化、自动化水平高，生产效率高（50-150件件/h，最高可达最高可达500件件/h）；）；可挤压出复杂的可挤压出复杂的薄壁件；薄壁件；尺寸精度和表面质量尺寸精度和表面质量最高最高（CT4-CT8，Ra1.6-12.5）一般无须切削加工而投入装配；一般无须切削加工而投入装配；铸件内在质量好，结晶细密，强度、硬度高；铸件内在质量好，结晶细密，强度、硬度高；汽汽车车压压铸铸件件(五)离心铸造定义：将金属液浇入定义：将金属液浇入旋转旋转的铸型中，在的铸型中，在离心力离心力作用作用下，成形并凝固的铸造方法。可用金属型，也可用下，成形并凝固的铸造方法。可用金属型，也可用砂型，适合铸造砂型，适合铸造中空中空铸件，又能铸造成形铸件。铸件，又能铸造成形铸件。离心铸造的特点 离心铸造的优点离心铸造的优点铸件组织致密，无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷。铸件组织致密，无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷。铸造中空铸件时，铸造中空铸件时，不用型芯和浇注系统。不用型芯和浇注系统。金属液的充型金属液的充型能力得到提高，可浇注流动性较差的合金铸件和薄壁铸能力得到提高，可浇注流动性较差的合金铸件和薄壁铸件，如涡轮和叶轮等。件，如涡轮和叶轮等。便于铸造双金属铸件，如可在钢套上镶铸薄层铜材便于铸造双金属铸件，如可在钢套上镶铸薄层铜材离心铸造的缺点离心铸造的缺点铸件易产生偏析，内孔不准确、内表面较粗糙。需要增铸件易产生偏析，内孔不准确、内表面较粗糙。需要增大加工余量。大加工余量。离心铸造的应用离心铸造的应用 生产长管、套类零件如铸铁管、铜套、缸套等。此外，生产长管、套类零件如铸铁管、铜套、缸套等。此外，也生产耐热钢管道、特殊钢无缝钢管毛坯等。铸件内径从也生产耐热钢管道、特殊钢无缝钢管毛坯等。铸件内径从7mm-3m,长长8m。可重达十几吨。可重达十几吨。1）特点）特点 它是用它是用泡沫塑料模样泡沫塑料模样替代木模（或金属模）制造铸型替代木模（或金属模）制造铸型,模样模样不取出不取出,浇注时浇注时模样气化消失模样气化消失而获得铸件的方法。而获得铸件的方法。没有分型面没有分型面，不要起模和修型，工序简化，生产周期短，不要起模和修型，工序简化，生产周期短，效率高，铸件精度好，成本低，但只能效率高，铸件精度好，成本低，但只能一模一件。一模一件。（六）实型铸造（气化模或消失模铸造）（六）实型铸造（气化模或消失模铸造）2）生产过程）生产过程 将组装好的泡沫塑料模具表面涂以涂料，埋将组装好的泡沫塑料模具表面涂以涂料，埋入型砂中，直接浇入高温金属液，模样随即入型砂中，直接浇入高温金属液，模样随即汽化汽化消失，消失，被金属液流充满型腔，结晶成形。被金属液流充满型腔，结晶成形。消失模铸造工艺流程消失模铸造工艺流程清理清理热处理热处理填砂紧实填砂紧实浇注浇注落砂落砂校正校正安放模样安放模样干燥干燥涂料涂料制模制模填砂填砂铸件铸件组合干燥组合干燥3）应用）应用 可用于任意复杂，不受结构、尺寸、批量、合金种类限可用于任意复杂，不受结构、尺寸、批量、合金种类限制的不同要求。但对制的不同要求。但对环保有害，环保有害，一般安排在晚间浇注。一般安排在晚间浇注。金属液态成形的合理选择金属液态成形的合理选择 在适用在适用铸件大小方面：铸件大小方面：砂型铸造砂型铸造生产大、中、小件；生产大、中、小件；熔熔模铸造模铸造一般只适宜生产小件一般只适宜生产小件；金属铸造、压力铸造金属铸造、压力铸造用于生产用于生产中、小件。中、小件。在适用在适用合金种类方面：合金种类方面：砂型铸造砂型铸造可用于铸钢、铸铁、有可用于铸钢、铸铁、有色金属等材料色金属等材料；熔模铸造熔模铸造用于熔点更高的用于熔点更高的合金铸钢件合金铸钢件；金属；金属型铸造、压力铸造一般只用于型铸造、压力铸造一般只用于有色合金有色合金铸造。铸造。在铸件的尺寸精度和表面粗糙度方面：砂型铸件在铸件的尺寸精度和表面粗糙度方面：砂型铸件的尺寸的尺寸精度最差，表面粗糙度精度最差，表面粗糙度Ra最大。其它特种方法均能获得较高最大。其它特种方法均能获得较高的尺寸精度和表面质量，的尺寸精度和表面质量，压力铸件压力铸件的表面质量最高。在选择的表面质量最高。在选择铸造方法时，应进行综合全面的技术分析。铸造方法时，应进行综合全面的技术分析。复习题复习题1.砂型铸造的关键技术包含哪些内容？砂型铸造的关键技术包含哪些内容？2.举例说明铸件浇注位置和分型面的选择原则及举例说明铸件浇注位置和分型面的选择原则及应用。应用。3.用示意图说明铸造型芯和芯头的作用。用示意图说明铸造型芯和芯头的作用。4.说明浇注系统的组元及其应用？说明浇注系统的组元及其应用？5.列表统计说明金属型铸造、熔模精密铸造、压列表统计说明金属型铸造、熔模精密铸造、压力铸造和实型铸造的力铸造和实型铸造的 特点和应用。特点和应用。6.试确定下列零件在大批生产条件下，最宜采用试确定下列零件在大批生产条件下，最宜采用哪种成形方法：哪种成形方法：缝纫机头；缝纫机头；汽轮机叶片；汽轮机叶片；铝活塞；铝活塞；柴油机缸套；柴油机缸套；摩托车汽缸体；摩托车汽缸体；车床床身；车床床身；大模数齿轮滚刀；大模数齿轮滚刀；汽车喇叭；汽车喇叭；家用煤气炉减压阀。家用煤气炉减压阀。五、铸件的结构设计五、铸件的结构设计 在设计铸件时，不仅要符合在设计铸件时，不仅要符合在设计铸件时，不仅要符合在设计铸件时，不仅要符合力学性能和使用功能力学性能和使用功能力学性能和使用功能力学性能和使用功能要要要要求，也要求，也要求，也要求，也要易于铸造易于铸造易于铸造易于铸造，使之品质好，生产率高，成本低。，使之品质好，生产率高，成本低。，使之品质好，生产率高，成本低。，使之品质好，生产率高，成本低。后者为评价铸件结构工艺性好坏的指标。后者为评价铸件结构工艺性好坏的指标。后者为评价铸件结构工艺性好坏的指标。后者为评价铸件结构工艺性好坏的指标。铸件设计主要考虑其铸件设计主要考虑其铸件设计主要考虑其铸件设计主要考虑其壁的设计、外形、内腔、壁的设计、外形、内腔、壁的设计、外形、内腔、壁的设计、外形、内腔、设计，设计，设计，设计，使之合理，作到好用，好造，耐用使之合理，作到好用，好造，耐用使之合理，作到好用，好造，耐用使之合理，作到好用，好造，耐用（一）（一）铸件设计三性铸件设计三性 1.使用性（使用性（满足使用功能的要求）满足使用功能的要求）2.工艺性（能造、便造、成本低）工艺性（能造、便造、成本低）3.艺术性（满足外观功能要求）艺术性（满足外观功能要求）（二）（二）铸件的结构设计原则铸件的结构设计原则1.壁的设计壁的设计 壁厚大小要适当；壁厚大小要适当；壁厚取决于合金的流动特性；铸壁厚取决于合金的流动特性；铸铁轮廓的大小。（铁轮廓的大小。（P41表表2-1）壁厚分布要均匀；壁厚分布要均匀；铸件壁过厚容易使铸件内部晶粒铸件壁过厚容易使铸件内部晶粒粗大，产生粗大，产生缩孔缩松缩孔缩松等缺陷。等缺陷。壁的圆弧过渡；壁的圆弧过渡；避免避免直角直角和和锐角锐角连接，凡是非加工连接，凡是非加工表面铸锻时，都采用表面铸锻时，都采用圆弧圆弧连接，凡是加工表面都一般不连接，凡是加工表面都一般不用圆弧连接。用圆弧连接。以弯辐或错移设计加强筋。以弯辐或错移设计加强筋。图图 1 应尽量减少铸件壁厚并使之均匀应尽量减少铸件壁厚并使之均匀图图1（a）因铸件壁过厚，铸件内部晶粒粗大，产生缩孔等缺因铸件壁过厚，铸件内部晶粒粗大，产生缩孔等缺陷；陷；图图1（b）采用挖空采用挖空，壁厚呈均匀分布，消除了缩孔缺陷，节，壁厚呈均匀分布，消除了缩孔缺陷，节约了金属材料；约了金属材料；图图1（c）设置加强筋，壁厚呈均匀分布，消除了缩孔缺陷，设置加强筋，壁厚呈均匀分布，消除了缩孔缺陷，节约了金属材料。节约了金属材料。图图2 不同转角处的热节不同转角处的热节 ab 图图2（a）直角连接直角连接 内侧散热条件差，易产生缩孔和缩松内侧散热条件差，易产生缩孔和缩松缺陷缺陷产生应力集中产生应力集中产生裂纹；产生裂纹；图图2（b）圆角连接，即可减少热节，缓和了应力集中。圆角连接，即可减少热节，缓和了应力集中。图图3 锐角连接锐角连接 图图3 a)锐角连接时，使该处的应力集中导致产生裂纹、锐角连接时，使该处的应力集中导致产生裂纹、缩孔等缺陷缩孔等缺陷;图图3 b)当两壁的夹角小于当两壁的夹角小于90 时，所采用的过渡形式。时，所采用的过渡形式。图图4 轮辐的设计轮辐的设计 图图4 a)轮辐为轮辐为直线形、偶数直线形、偶数时，当合金的收缩较大而时，当合金的收缩较大而轮缘轮毂、轮辐的厚度差又较大时，因冷却速度不同，轮缘轮毂、轮辐的厚度差又较大时，因冷却速度不同，收缩不一致形成较大的内应力。收缩不一致形成较大的内应力。图图4 b)、c)轮辐设计成轮辐设计成弯曲弯曲和和奇数奇数，因弯曲轮辐和奇因弯曲轮辐和奇数轮辐都可以通过微变形自行减缓内应力。前者是通过数轮辐都可以通过微变形自行减缓内应力。前者是通过轮辐轮辐的微变形，后者是通过的微变形，后者是通过轮缘轮缘的微变形。的微变形。图图 5 筋的几种布置形式筋的几种布置形式 a)不合理不合理 b)合理合理 图图5 a)因因交叉处交叉处热节较大，易产生缩孔、缩松，内应热节较大，易产生缩孔、缩松，内应力难以松弛，故较易产生裂纹。力难以松弛，故较易产生裂纹。图图5 b)因因交错接头交错接头或或环状接头环状接头的热节均较前者小，且的热节均较前者小，且可以通过微变形来缓解其内应力，抗裂性能较好。可以通过微变形来缓解其内应力，抗裂性能较好。2.外形设计外形设计 总的设计原则是：总的设计原则是：力求力求 简单、平直、对称，简单、平直、对称，简化造型工简化造型工 艺。艺。合理布置加强筋，避免采用活块。合理布置加强筋，避免采用活块。图图6 合理布置加强筋合理布置加强筋合理布置加强筋便于起模合理布置加强筋便于起模 图图7 避免活块简化操作避免活块简化操作 b)加加长凸长凸台，避免活块台，避免活块3.铸件的内腔设计铸件的内腔设计 总的设计原则是：总的设计原则是：减少型芯数量、避免不必要的型芯减少型芯数量、避免不必要的型芯 型芯安放准确、稳固。型芯安放准确、稳固。型芯排气畅通。有清砂通道。型芯排气畅通。有清砂通道。图图8 悬臂支架悬臂支架 图图8 a)必须采用悬臂型芯和芯撑使型芯定位和固定，但下必须采用悬臂型芯和芯撑使型芯定位和固定，但下芯费时，质量难以保证。芯费时，质量难以保证。图图8 b)将将箱形箱形截面结构改为截面结构改为工字型工字型结构，省去了型芯结构，省去了型芯,降低降低了成本，但刚度和强度比箱形结构略差。了成本，但刚度和强度比箱形结构略差。图图 9 内腔的两种设计内腔的两种设计因内腔直径因内腔直径D大于高度大于高度H，可采用砂垛取代型芯，使造型可采用砂垛取代型芯，使造型工艺简化。工艺简化。图图 10 a)图的内腔采用两个型芯，较大的一个为悬臂状，图的内腔采用两个型芯，较大的一个为悬臂状，必须采用芯撑来固定。必须采用芯撑来固定。b)图图改为整体型芯改为整体型芯，稳定性大大提高，且下芯简便。，稳定性大大提高，且下芯简便。排气顺利。排气顺利。c)图图 不改变结构，不改变结构，设工艺孔。不用芯撑，设工艺孔。不用芯撑，使型芯固使型芯固定牢靠、排气顺利。定牢靠、排气顺利。图图11 水套铸件的结构改进水套铸件的结构改进a)图的结构两边的型芯固定不稳定、排气不顺畅，同时铸件图的结构两边的型芯固定不稳定、排气不顺畅，同时铸件清理也困难。清理也困难。b)图的结构，则有利于型芯的固定、排气和铸件的清理。图的结构，则有利于型芯的固定、排气和铸件的清理。