材料成型方法.docx

《材料成型方法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料成型方法.docx（36页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、材料成型方法材料成型方法绪论“材料成型方法是材料成型及控制工程专业学生的一门重要的技术基础课程，主要研究机器零件的常用材料和材料成形方法，即从选择材料到毛坯或零件成形的综合性课程。通过本课程的学习，可获得常用工程材料及材料成形工艺的知识，培养学生工艺分析的能力，了解当代材料成形的先进工艺、技术和发展趋势，为后续课程学习和工作实践奠定必要的基础。材料是科学与工业技术发展的基础。先进的材料已成为现代文明的主要支柱之一。人类文明的发展史，是一部学习利用材料、制造材料、创新材料的历史。假如查看一下诺贝尔物理、化学奖的获得者，不难发现20世纪的物理学家和化学家们曾对材料科学做过一系列的奉献。Laue19

2、14发现X光晶体衍射，Guillaume1920发现合金中的反常性质，Bridgeman1946发现高压对材料的作用，Schockley、Bardeen、Brattain1956三人发现了半导体晶体管，Landau1962的物质凝聚态理论，Townes1964发现导致固体激光的出现，Neel1970发现材料的反铁磁现象，Anderson、Mott、vanVleck1977研究了非晶态中的电子性状，Wilson1982对相变的研究成功，Bednorz、Mller1987发现了30K的超导氧化物，Smaller、Kroto1996发现C-60，Kilby2000发明第一块芯片，上述物理领域的诺贝尔

3、获奖者的不少工作是直接针对材料的。至于化学家们，能够举出Giauque1949研究低温下的物性，Staudinger1953研究高分子聚合物，Pauling1954研究化学键，Natta、Ziegler1963合成高分子塑料，Barton、Hassel1969研究有机化合物的三维构象，Heegler、Mcdermild、白川英树2000三人发现导电高分子。近年来，材料科学的发展极为迅速。以钢铁工业为例，2003年，我国钢产量2.2亿t，是世界钢产量9.6亿t的23，从1890年张之洞创办汉阳铁厂，直到1949年半个多世纪，中国产钢总量只要760万t，缺乏如今一个大型钢铁厂的年产量。1949年，

4、全国产钢15.8万t，占世界钢产量的0.1，只相当于如今全国半天的产量。1996年至今，我国钢产量年年超过1亿t，成为世界第一产钢大国。从6000万t增长到1亿t钢，美国经过13年，日本经过6年，中国为7年。这对于我国立足于工业化、当代化的世界，意义重大。但是我国又是一个钢的消费大国，2003年我国钢消费2.67亿t。我国钢厂构造不合理，10%以上的钢是由规模不到50万t下面的小型钢铁企业完成的，70%以上的生产能力是由150万t下面的中小钢铁企业完成的。因而，我国钢铁企业的能耗大，产品品质不高，很多高附加值的优质钢材仍需进口，2003年就进口了3717万t的优质钢材。为此，新一代钢铁材料的主

5、要目的是探索提高钢材强度和使用寿命。经研究证实，纯铁的理论强度应能高于8000MPa，而目前碳素钢为200MPa级，低合金钢如16Mn约400MPa级，合金构造钢也只要800MPa级。日本拟于2020年将钢的强度和寿命各提高1倍，2030年再翻一番即1t钢可相当于如今的4t，这个计划展示了材料挖潜的前景。类比钢铁，其他材料也有很大潜力可挖。当代材料逐步向高比强度、比模量方向发展。20世纪上半叶，材料科学家利用合金化和时效硬化两个手段，把铝合金的强度提高到700MPa，这样，铝的比强度强度/密度到达2.64106cm，是钢的比强度0.64106cm的4倍有余。要到达同样的强度，铝合金的用量只要钢

6、的1/4，这就是铝合金作为构造材料的极大优势。美国1980年汽车平均质量为1500kg，1990年则为1020kg。每台车的铸铁用量由225kg降至112kg，铸铁的比例由15减至11；而铝合金由4增至9；高分子材料由6增至9。汽车重量减轻10%可使燃烧效率提高7%，并减少10%的污染。为了到达这个目的，要求整车重量要减轻40%50%，其中，车体和车架的重量要求减轻50%，动力及传动系统必须减轻10%。美国福特公司新车型中使用的主要材料，黑色金属用量将大幅减少，而铝、镁合金用量将大幅增加。在航天航空工业上，材料减重获得的效益更大，卫星减重1kg，可减少发射推力5kg。一枚小型洲际导弹，减轻构造

7、质量1kg，在有效载荷不变的条件下，可增加射程15km左右，可减轻导弹起飞质量约50kg。在过去30年，燃气轮机叶片的工作温度平均每年提高6.67。而工作温度每提高83，就可使推力提高20。在1960年以前，主要用锻造镍基高温合金，20世纪60年代初，美国采用在真空下的精细铸造，并铸出多冷却孔，提高工作温度50，70年代中期采用单晶合金PWA1442，工作温度又提高50100，目前采用第二代单晶PWA1484，进一步改良冷却技术，再加上热障涂层，涡轮进口温度到达1650。推重比达1520的叶片材料要能承受19302220的高温，所以涡轮叶片实际上是材料与制造工艺的结合，不仅要求高性能的材质，而

8、且要求高度准确的成形技术。材料成形技术一般包括铸造成形、锻压成形、焊接成形和非金属材料成形等工艺技术。材料成形技术是一门研究怎样用热或常温成形的方法将材料加工成机器部件和构造，并研究怎样保证、评估、提高这些部件和构造的安全可靠度和寿命的技术科学。它属于机械制造学科。材料成形经过与金属切削经过不同，在大部分成形经过中，材料不仅发生几何尺寸的变化，而且会发生成分、组织构造及性能的变化。因而材料成形学科的任务不仅是要研究怎样使机器部件获得必要的几何尺寸，而更重要的是要研究怎样通过经过控制获得一定的化学成分、组织构造和性能，进而保证机器部件的安全可靠度和寿命。我国已是制造大国，仅次于美、日、德，位居世

9、界第四。20世纪末和21世纪初，我国的材料成形技术有了突飞猛进的发展，如三峡水利建设中，440t不锈钢转轮、750t蜗壳和300t的闸门都是世界上最重的钢铁构造。近期建成的30万t超级大型油轮长333m，宽58m、1000t级的大型热壁加氢反响器壁厚280mm、空间环境模拟装置直径18m、高22m的大型不锈钢真空容器等都是材料及材料成形工艺的重大成就。材料成形加工是制造业的重要组成部分。据统计，全世界75%的钢材经塑性加工，45%的金属构造用焊接得以成形。我国铸件年产量超过1400万t，成为世界铸件生产第一大国。汽车工业是材料成形技术应用最广的领域。以汽车生产为例，19531992年40年间，

10、我国共生产汽车100万辆，而2003年一年全国就生产汽车207万辆，估计到2020年，年产量将到达1000万辆左右，成为世界汽车生产第二大国。据统计，2000年全球汽车用材总重量的65%由钢材约45%、铝合金约13%及铸铁约7%通过锻压、焊接和铸造成形，并通过热处理及外表改性获得最终所需的实用性能。对国防工业而言，由于当代武器装备性能提高很快，相应的构造、材料和成形制造工艺就成为关键。以航空航天工业为例，中国航空业40余年来共生产交付了各种类飞机14000余架，各种类发动机50000余台，海防和空-空战术导弹14000余枚，目前已能成批生产第二代军用飞机，正在研制相当于国际水平的第三代军用飞机

11、，从“九五开场开展了第四代军用飞机的预研。当代飞机要求超音速巡航、非常规机动性、低环境污染、低油耗、全寿命成本等性能，很大程度上是依靠发动机性能的改良和提高来实现的。发动机性能提高的目的是提高推重比、功率重量比、增压比和涡轮前温度，国外现役机推重比78，在研机910，预研机1520，我国相应为5.5、6.57.5、810。要实现上述指标，要不断发展先进涡轮盘材料和这些材料的精细成形和加工技术。因而，材料精细成形和加工技术成为关系国防安全的一种关键技术。材料成形技术在21世纪发展经过中，逐步构成“精细、“优质、“快速、“复合、“绿色和“信息化的特色。1.精细的材料成形特征随着材料资源和能源的日益

12、紧缺，材料的少无切削加工已作为制造技术发展的重要方向。材料成形加工的精细化，从尺度上看，已进入亚微米和纳米技术领域。表现为零件成形的尺寸精度正在从近净成形(NearNetShapeForming)向净成形NetShapeForming，即近无余量成形方向发展。毛坯与零件的界限越来越小。采用的主要方法是多种形式的精铸如熔模铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、挤压铸造、充氧压铸、流变铸造、触变铸造等、精细压力加工如精锻、零件精轧、精冲、粉末冶金温压成形、冷温挤压、超塑成形、反压力液压成形、铸锻工艺、同步成形工艺、变压力压胀形技术等、精细焊接与切割如等离子弧焊、电子束焊、激光焊、脉冲焊、窄间隙焊、激光和电

13、弧复合加热焊、等离子弧切割、激光切割、水射流切割等等。2.优质的成形技术特征反映成形加工的优质特征是产品近无缺陷、零缺陷。此缺陷是指不致引起早期失效的临界缺陷的概念。采取的主要措施有：采用先进工艺、净化熔融金属、增大合金组织的致密度，为得到健全的铸件、锻件奠定基础；采用模拟技术、优化工艺技术，实现一次成形及试模成功，保证质量；加强工艺经过控制及无损检测，及时发现超标零件；通过零件安全可靠性能研究及评估，确定临界缺陷量值等。美国GM公司采用CAE技术，每年节省试制费用数百万美元。3.快速的成形技术特征表如今各种新型高效成形工艺不断涌现，新型铸造、锻压、焊接方法从不同角度提高生产率。采取的主要措施

14、有，将逆向设计(RE)、快速成形(RP)、快速制模RT技术相结合，建立起快速制造平台；应用数值模拟技术于铸、锻、焊和热处理等工艺设计中，并与物理模拟和专家系统结合来确定工艺参数、优化工艺方案，预测加工经过中可能产生的缺陷及防止措施，控制和保证成形工件的质量。波音公司采用的当代产品开发系统，将新产品研制周期从8年缩短到5年，工程返工量减少了50。日本丰田公司在研制2002年嘉美新车型时缩短了研发周期10个月，减少了试验样车数量65。德国RIVAGE公司以一辆旧保时捷跑车作基础，以逆向工程和快速制造为手段，7个月造出一辆概念新车。4.复合的材料成形特征激光、电子束、离子束、等离子束等多种新能源和能

15、源载体的引入，构成多种新型成形方法与改性技术，其中以各种形式的激光成形技术发展最迅速。一批新型复合工艺的诞生，如超塑成形/扩散连接技术、爆炸焊/热轧复合成形技术等造就了一些特殊材料如超硬材料、复合材料、陶瓷等的应用。此外，复合的特征还表如今冷热加工之间、加工经过、检测经过、物流经过、装配经过之间的界线趋向淡化、消失，而复合、集成于统一的制造系统之中。5.绿色的材料成形特征成形加工向清洁生产方向发展，其主要的技术意义在于：高效利用原材料，对环境清洁；以最小的环境代价和能源消耗来获取最大的经济效益；符合持续发展和生态平衡。美国在瞻望2020年的制造业时，把材料净成形工艺发展为“无废弃物成形加工技术

16、Waste-freeProcess，即加工经过中不产生废弃物，或产生的废弃物能被整个制造经过中作为原料而利用，并在下一个流程中不再产生废弃物。由于无废物加工减少了废料、污染和能量的消耗，成为今后推广的重要绿色制造技术。6.信息化特征成形工艺逐步向柔性、集成系统发展，大量应用了各种信息和控制技术，如柔性压铸系统，轧、锻柔性生产线、搅拌摩擦焊机器人柔性生产线、弧焊/压焊焊接机器人生产线等；使用远程控制和无人化成形工厂，质量控制向控制经过智能化方向发展等等，都使材料成形技术注入自动化、信息化特征。综上所述，当代科学的发展使材料成形技术的内容远远超出了传统的热加工范围。当代材料成形技术可拓展为：一切用

17、物理、化学、冶金原理制造机器部件和构造，或改良机器部件化学成分、微观组织及性能，并尽可能采用复合制造、绿色制造、信息化制造获得优质毛坯或零件的当代制造方法。所有的零件加工工艺在成形学上按对材料的操作方式可归结为三类，即受迫成形、去除成形和堆积成形。1受迫成形利用材料的流动性和塑性在特定外力或边界的约束下成形的方法。铸造、锻压以及注塑成形工艺都属于受迫成形。在这种成形方式中，能量的使用体如今使零件发生形态变化或塑性形状变化上；零件的制造信息几何信息、工艺信息和控制信息等经预处理后以形状信息的形式物化于工具之中，如模具、型腔等。这种信息处理经过与物理制造经过的结合形式，具有较好的刚性，即制造零件时

18、重复性好，但其柔性较差。零件信息的任何改变都将导致工具的重新制造，因此较适用于定型产品的大批量生产方式或毛坯制造。2去除成形运用材料的可分离性，把一部分材料裕量材料有序地从基体分离出去而成形的方法。传统的车、铣、刨、磨等机加工工艺和激光、电火花加工工艺均属于去除成形。在这种成形方式中，零件制造信息体如今去除材料的顺序和每一步材料的去除量上，即信息通过控制刀具激光、电火花等可以看作去除刀具与待加工工件的相对运动，实现材料的有序去除。与受迫成形相比，这种信息经过与物理经过的结合方式具有较大的柔性，实际上，能够把刀具与工件的相对运动看作是一种易于修改、易于编程和易于控制的“动态模具。但这种零件加工方

19、式由于遭到刀具与工件相对运动的条件限制，难以加工形状极为复杂的零件。3堆积成形利用材料的可连接性，将材料有序地合并堆积起来而成形的方法。快速成形是堆积成形的典型方法，其次，一些焊接和喷镀可以视为堆积成形。快速成形的特点是从无到有，从小到大有序进行，零件的制造信息体如今材料结合的顺序以及每一次材料转变量与深度的控制上，即信息通过控制每个单元的制造和各个单元的结合而实现对整个成形经过的控制。在堆积成形经过中，信息经过与物理经过的结合到达比拟高级的阶段，没有“模具、“卡具和“切削加工的概念，成形零件不受复杂程度的限制，它提供了一种直接地并完全自动地把三维CAD模型转换为三维物理模型或零件的制造方法。

20、第1章液态金属铸造成形工艺1.1概述铸造是液态金属成形的方法，铸造经过是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属在重力、压力、离心力、电磁力等外力场的作用下充满铸型，凝固后获得一定形状与性能铸件的生产经过，是生产金属零件和毛坯的主要形式之一。与其他零件成形工艺相比，铸造成形具有生产成本低，工艺灵敏性大，几乎不受零件尺寸大小及形状构造复杂程度的限制等特点。铸件的质量可由几克到数百吨，壁厚可由0.3mm到1m以上。当代铸造技术在当代化大生产中占据了重要的位置。铸件在一般机器中占总质量的4080，但其制造成本只占机器总成本的2530。铸件的生产工艺方法按充型条件的不同，可分为重力铸造、压力铸造、离心铸造等。

21、根据构成铸件的铸型分可分为砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、壳型铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、磁型铸造等。传统上，将有别于砂型铸造工艺的其他铸造方法统称为“特种铸造。砂型铸造应用最为广泛，世界各国用砂型铸造生产的铸件占铸件总产量的80以上。砂型铸造可分为手工造型和机器造型两种。铸件的质量(品质)直接影响到机械产品的质量(品质)。提高铸造生产工艺水平是机械产品更新换代、新产品的开发的重要保证，是机械工业调整产品构造、提高生产质量(品质)和经济效益、改变行业相貌的关键之一。在材料成形工艺发展经过中，铸造是历史上最悠久的一种工艺，在我国已有6000多年历史了，目前我国铸件年产量已超过1000万t。由于

22、历史原因，长期以来，我国的铸造生产处于较落后状态。与当前世界工业化国家先进水平相比，我国的铸造生产的差距不是表如今规模和产量上，而是集中在质量和效率上。国内外铸造生产技术水平的比拟见表1-1。表1-1国内外铸造生产技术水平的比拟1.2铸件构成理论基础1.2.1金属的充型液态金属充满铸型，获得尺寸准确、轮廓明晰的铸件，取决于充型能力。在液态合金充型经过中，一般伴随结晶现象，若充型能力缺乏时，在型腔被填满之前，构成的晶粒将充型的通道堵塞，金属液被迫停止流动，于是铸件将产生浇缺乏或冷隔等缺陷。浇缺乏使铸件未能获得完好的形状；冷隔时，铸件虽可获得完好的外形，但因存有未完全熔合的垂直接缝，铸件的力学性能

23、严重受损。充型能力首先取决于金属液本身的流动能力，同时又受铸型性质、浇注条件及铸件构造等因素的影响。影响充型能力的因素有：合金的流动性、铸型的蓄热系数、铸型温度、铸型中的气体、浇注温度、充型压力、浇注系统的构造、铸件的折算厚度、铸件的复杂程度等，如表1-2所示。表1-2影响充型能力的因素和原因1.2.2铸件的温度场金属液在铸型中的凝固和冷却经过是一个不稳定的传热经过，铸件上各点的温度随时间下降，而铸型温度随时间上升；铸件大部分为三维传热问题；铸件在凝固经过中不断释放出结晶潜热，其断面上存在固态外壳、液固态并存的凝固区域和液态区，在金属型凝固时还可能出现中间层。因而，铸件与铸型的传热是通过若干个

24、区域进行的。此外，铸型和铸件的热物理参数是随温度而变化的。由于这些因素的多样性和变化，采用数学分析法研究铸型温度场的变化必需要对问题进行合理的简化处理。厚度30mm的平板铸铁件在湿砂型铸型的初始水分为8%中凝固时湿型断面上的温度场。可见，湿砂型被金属液急剧加热，随时间推移，铸型热量由型腔外表向内层砂型转移，高温外表层中的水分会向低温的里层迁移，含水铸型的温度场在任何时刻都能够划分为三个特征区。I区为干砂区；II区是温度为100、水分质量分数由m0湿型的原始水分增至m1凝聚区水分的高水区；III区的温度和水分分别由相邻II区的100及m1降至室温t0和m0。这三个区是逐步地由型腔外表向铸型内部延

25、伸扩展的。1.2.3金属的凝固1金属的凝固方式液态合金的结晶与凝固，是铸件构成经过的关键问题，其在很大程度上决定了铸件的铸态组织及某些铸造缺陷的构成，冷却凝固对铸件质量，十分是铸件力学性能，起决定性的作用。一般将铸件的凝固方式分为三种类型：逐层凝固方式、体积凝固或称糊状凝固方式和中间凝固方式。铸件的“凝固方式是根据凝固区的宽窄来划分的。1逐层凝固方式tc是结晶温度，T1和T2是铸件断面上两个不同时刻的温度场。恒温下结晶的金属，在凝固经过中其铸件断面上的凝固区域宽度等于零，断面上的固相和液相由一条界限凝固前沿清楚地分开。随温度的下降，固体层不断加厚，逐步到达铸件中心，这种情况称为“逐层凝固。假如

26、合金结晶温度范围很小或断面温度梯度很大时，铸件断面的凝固区域很窄，也属于逐层凝固方式。2体积凝固方式假如合金的结晶温度范围很宽，或因铸件断面温度场较平坦，铸件凝固的某一段时间内，其凝固区域很宽，甚至贯穿整个铸件断面，而外表温度尚高于ts，这种情况称为“体积凝固方式，或称“糊状凝固方式。3中间凝固方式假如合金的结晶温度范围较窄，或因铸件断面的温度梯度较大，铸件断面上的凝固区域宽度介于前二者之间时，则属于“中间凝固方式。决定凝固区域宽度的因素铸件断面凝固区域的宽度是由合金的结晶温度范围和温度梯度两个量决定的。铸件的温度梯度主要取决于：(1)合金的性质合金的凝固温度愈低、导热率愈高、结晶潜热愈大，铸

27、件内部温度均匀化能力愈大、而铸型的激冷作用变小，故温度梯度小如多数铝合金；(2)铸型的蓄热能力铸型蓄热能力愈强，激冷能力愈强，铸件温度梯度愈大；(3)浇注温度浇注温度愈高，因带入铸型中热量增加，铸件的温度梯度减小。1.2.4合金的收缩、应力及变形1.合金的收缩及影响因素1)收缩金属从浇注温度冷却到室温要经历液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个相互联络的收缩阶段。固态收缩将引起铸件外部尺寸的变化，故称尺寸收缩或线收缩。线收缩对铸件形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。2)影响收缩的因素化学成分、浇注温度和铸件构造和铸型条件对收缩产生影响3)缩孔及缩松铸件凝固结束后经常在

28、某些部位出现孔洞，大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。缩孔和缩松可使铸件力学性能、气密性和物理化学性能大大降低，以致成为废品，是极其有害的铸造缺陷之一。2.缩孔、缩松的防止方法(1)使缩松转化为缩孔的方法：尽量选择凝固区域较窄的合金，使合金倾向于逐层凝固；对凝固区域较宽的合金，可采用增大凝固的温度梯度办法。(2)防止缩孔的方法要使铸件在凝固经过中建立良好的补缩条件，可采用“定向凝固原则。定向凝固的优点：冒口补缩作用好，可防止缩孔和缩松，铸件致密。对于凝固收缩大，结晶温度范围较小的合金，常采用定向凝固原则以保证铸件质量。定向凝固的缺点：由于铸件各部分有温差，凝固期间容易产生热裂，凝

29、固后也容易使铸件产生应力和变形。定向凝固使清理工作量大。2.铸造应力及变形铸件凝固后继续冷却，若收缩受阻，则在铸件内会产生铸造应力。它是铸件产生变形和裂纹的基本原因。铸造应力分为热应力和收缩应力。1)热应力铸造热应力引起框架式铸件的变形经过如下左图所示。因而，热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。铸件的壁厚差异愈大，合金的线收缩率愈高，弹性模量愈大，热应力也就愈大。2防止应力和变形的方法采用同时凝固原则是防止热应力的有效方法。同时凝固原则的优点是，凝固期间不容易产生热裂，凝固后也不易引起应力、变形；由于不用冒口或冒口很小而节省金属，简化工艺、减少工作量。缺点是铸件中心区域往往有缩松

30、，铸件不致密。1.3砂型铸造工艺分析1.3.1浇注位置和分型面确实定浇注位置与分型面的选择密切相关。通常分型面取决于浇注位置的选定，既要保证质量，又要简化造型工艺。1.浇注位置选定原则浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置，浇注位置选择有如图5个原则。2.分型面的选择原则一般讲来，分型面在确定浇注位置后再选择。但是，分析各种分型面的利、弊之后，可能再次调整浇注位置。在生产中浇注位置和分型面有时是同时确定的。分型面的选择要在保证铸件质量的前提下，尽量简化工艺，节省人力物力，因而需考虑下面几个原则：1.3.2铸造工艺图的制定铸造工艺图是铸造经过最基本和最重要的工艺文件之一。铸造工艺图是利用红、兰

31、两色铅笔，将各种简明的工艺符号，标注在产品零件图上的。可从下面几方面进行分析：(1)分型面和分模面；(2)浇注位置、浇冒口的位置、形状、尺寸和数量；(3)工艺参数；(4)型芯的形状、位置和数目，型芯头的定位方式和安装方式；(5)冷铁的形状、位置、尺寸和数量；(6)其它。车床进给箱铸造工艺设计分析可从下面几方面进行分析：1)分型面和分模面；2)浇注位置、浇冒口的位置、形状、尺寸和数量；3)工艺参数；4)型芯的形状、位置和数目，型芯头的定位方式和安装方式；5)冷铁的形状、位置、尺寸和数量；6)其它。1.4铸件的构造设计设计铸件时，要保证使用性能的要求，知足铸件在铸造中工艺性的要求。即考虑铸造生产工

32、艺和合金铸造性能对铸件构造的要求。1.5砂型铸造方法砂型铸造方法主要有手工造型和机器造型两大类。机器造型的本质是用机器进行紧砂和起模，根据紧砂和起模的方式不同，有各种不同种类的造型机。1.5.1气动微震压实造型震压式造型震压式造型为早期的造型机，是通过振动压实来紧实型砂的。该方法改善了手工造型的生产条件，提高了生产率，但是型砂的紧实度不够均匀。气动微震压实造型气动微震压实造型是采用振动(频率150500Hz，振幅2580mm)压实微振(频率4003000Hz，振幅510mm)紧实型砂的。使用场合气动微震压实造型通常是指比压为0.150.4MPa的低压造型。但气动微振可以与高压、中压压实配合使用

33、。目前，气动微振压实造型在中小铸件生产中已广泛使用，其对型砂和工艺装备的要求与一般机器造型一样。气动微振压实造型的特点为：(1)紧实效果好可在压实同时进行微振，进而促进型砂流动，获得紧实度较高而且均匀的砂型。相当于增加30%50%甚至75%的压实力； (2)工作适应性强可根据铸件形状特点选择不同的紧实方式；(3)生产率较高到达适宜的砂型紧实度所需的时间较短；(4)对机器地基要求较低1.5.2高压造型高压造型一般指压实比压超过0.7MPa的机器造型，压实机构以液压为动力。按工艺装备可分为有箱、脱箱、无箱三种。加砂可采用重力填砂方式，但更多的是用射砂或真空填砂方式进行充填及预紧实。重力填砂时通常配

34、备多触头或成形压头，而射砂或真空填砂时则常配备平板压头。1.多触头高压造型多触头由很多可单独动作的触头组成，可分为主动伸缩的主动式触头和浮动式触头。使用较多的是弹簧复位浮动式多触头。以适应不同形状的样子容貌，使整个型砂得到均匀的紧实度。多触头高压造型通常也配备气动微振装置，以便增加工作适应能力。多触头高压造型辅机多，砂箱数量大，造价高，适用于各种形状的中小铸件大量或成批生产。2.射砂挤压无箱造型射砂造型是指在极短的时间内，用压缩气体将砂射进砂箱内的造型方法，它主要用于制芯经过中。射砂挤压造型是射砂后采用挤压的方法完成紧砂的经过。在造型、下芯、合型及浇注经过中，铸型的分型面呈垂直状态的无箱造型法

35、称为垂直分型无箱挤压造型，平行于地面的称水平分型无箱挤压造型。它主要适用于大批大量的中小型铸件的生产。1.5.3真空密封造型真空密封造型又称真空薄膜造型、减压造型、负压造型或V法，适用于生产薄壁、面积大、形状不太复杂的扁平铸件。该法的优点是：(1)铸件尺寸准确能浇出23mm的薄壁部分；(2)铸件缺陷少废品率可控制到1.5%下面；(3)砂型成本低损耗少，回用率在95%以上；(4)工作环境比拟好噪声小、粉尘少，劳动强度低。缺点是：对形状复杂、较高的铸件覆膜成形困难，工艺装备复杂，造型生产率比拟低。1.5.4气流冲击造型气流冲击造型简称气冲造型，是一种新的造型方法。其原理是利用气流冲击，使预填在砂箱

36、内的型砂在极短的时间内完成冲击紧实经过。气冲造型分低压气冲造型和高压气冲造型两种，低压气冲造型应用较多。气冲造型的优点是砂型紧实度高且分布合理，透气性好、铸件精度高、外表粗糙度低、工作安全、可靠、方便；缺点是砂型最上部约30mm的型砂达不到紧实要求，因此不适用于高度小于150mm的矮砂箱造型，工装要求严格，砂箱强度要求高。气冲造型紧实度1紧实度分布规律气冲造型紧实度，靠近模底板处紧实度最高，随着与模底板的距离加大，紧实度逐步降低。这样的分布即保证砂型分型面处及型腔的高紧实度，又使型砂具有良好的透气性。有利于得到外表粗糙度低、精度高的铸件。气冲造型砂型紧实度分布最为合理。2影响紧实效果的主要因素

37、压力梯度是影响紧实度的主要因素。所谓压力梯度是指作用在型砂上面先后的压力差dP与建压时间dt之比。当dP/dt值愈大，铸型的紧实度愈高。1.5.5消失模造型1.铸造原理和工艺经过消失模铸造EPC为美国1958年专利，1962年开场应用，又称实型铸造和气化模铸造，其原理是用泡沫聚苯乙烯塑料样子容貌包括浇冒口代替普通样子容貌，造好型后不取出样子容貌就浇入金属液，在灼热液态金属的热作用下，泡沫塑料气化、燃烧而消失，金属液取代了原来泡沫塑料模所占的空间位置，冷却凝固后即可获得所需要的铸件。2.铸造特点和应用范围消失模铸造主要用于形状构造复杂，难以起模或活块和外型芯较多的铸件。与普通铸造相比，具有下面优

38、点：工序简单、生产周期短、效率高，铸件尺寸精度高(造型后不起模、不分型，没有铸造斜度和活块)，精度达CT8级，可采用无粘结剂型砂，增大了铸件设计的自由度，简化了铸造生产工序，降低了劳动强度。近年来，消失模铸造技术在欧美发展很快，表1-6为美国消失模铸造情况。3.消失模铸造的新发展消失模铸造用的泡沫塑料模与不断涌现的其他新材料、新设备、新技术相结合，发展构成很多新的造型和铸造方法。1.5.6冷冻造型冷冻造型法又称为低温硬化造型法。其造型经过是采用普通石英砂作为骨架材料，参加少量的水，必要时还参加少量的粘土，按普通造型方法制好铸型后送入冷冻室中，用液态氮或二氧化碳作为制冷剂，使铸型冷冻，借助于包覆

39、在砂粒外表的冷冻水分而实现砂粒的结合，使铸型具有很高的强度及硬度。浇注时，铸型温度升高，水分蒸发，铸型逐步解冻，稍加振动立即溃散，可方便地取出铸件。1.5.7大型铸件造型方法由于造型设备的限制，大型铸件往往采用抛砂造型或手工造型，抛砂造型和手工造型方法见视频。1.6特种铸造随着科学技术的发展和生产水平的提高，对铸件质量、劳动生产率、劳动条件和生产成本有了进一步的要求，因此铸造方法有了长足的发展。所谓特种铸造，是指有别于砂型铸造方法的其它铸造工艺。目前特种铸造方法已发展到几十种。常用的有熔模铸造、金属型铸造、离心铸造、压力铸造、低压铸造、陶瓷型铸造、磁型铸造、差压铸造、石墨型铸造、真空吸铸和流变铸造等。1.6.1金属型铸造用铸铁、碳钢或低合金钢等金属材料制成铸型，在重力作用下，金属液充填金属型型腔，冷却成形而获得铸件的工艺方法称为金属型铸造，也称为硬模铸造、铁模铸造、永久型铸造、冷硬铸造、冷激模铸造等。金属型铸造既可采用金属芯，可以以用砂芯取代难以抽拔的金属芯。金属型的铸型可反复使用。铸件组织致密，力学性能好,精度和外表质量较好。1.6.2离心铸造离心铸造是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力作用下填充铸型而凝固成形的一种铸造方法。1.离心铸造的分类根据铸型旋转轴线在空间的位置，常见的离心铸造可分为两种：(1)卧式离心铸造铸型的旋转轴线处于水平状态或与水平线夹角很小