《机械制造基础》工程材料-铸造.ppt

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1、铸造铸造引言：引言：1 1、铸造的概念、铸造的概念 将经过熔化的液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型将经过熔化的液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，冷却凝固后获得毛坯或零件的一种工艺方法。型腔中，冷却凝固后获得毛坯或零件的一种工艺方法。(铸造铸造)2 2、铸造的方法、铸造的方法3 3、铸造的特点、铸造的特点砂型铸造、特种铸造砂型铸造、特种铸造(2)(2)生产成本低，较为经济生产成本低，较为经济(1)(1)成型方便，适应性强成型方便，适应性强(3)(3)铸件组织性能差铸件组织性能差利用液态成形利用液态成形,适应各种适应各种形状形状、尺寸，不同材料的铸件、尺寸，不同材料的铸件.

2、节省金属节省金属,材料来源广泛，设备简单。材料来源广泛，设备简单。铸件晶粒粗大，力学性能差铸件晶粒粗大，力学性能差.铸造铸造第第1 1节节 砂型铸造砂型铸造 砂型铸造砂型铸造是以是以砂砂为主要造型材料制备铸型的一种铸造方法。目前为主要造型材料制备铸型的一种铸造方法。目前90%以上的铸件是用砂型铸造方法生产的。以上的铸件是用砂型铸造方法生产的。一、砂型铸造的工艺过程一、砂型铸造的工艺过程工工 艺艺 准准 备备造造 型型落落 砂砂合合 箱箱浇浇 注注造造 芯芯清清 理理检检 验验熔炼金属熔炼金属配砂、制模配砂、制模铸造铸造二、造型材料二、造型材料 制造铸型用的材料称为造型材料，砂型铸造使用主要是制

3、造铸型用的材料称为造型材料，砂型铸造使用主要是型砂和型砂和芯砂芯砂，它们是由砂、粘结剂和附加物组成。，它们是由砂、粘结剂和附加物组成。造型材料应具备以下性能：造型材料应具备以下性能：4 4、透气性、透气性1 1、可塑性、可塑性3 3、耐火性、耐火性2 2、足够的强度、足够的强度5 5、退让性、退让性型砂和芯砂在外力作用下要易于成形。型砂和芯砂在外力作用下要易于成形。型砂和芯砂在外力作用下要不易破坏。型砂和芯砂在外力作用下要不易破坏。型砂和芯砂在高温下要不易软化、烧结、粘附。型砂和芯砂在高温下要不易软化、烧结、粘附。型砂和芯砂紧实后要易于通气。型砂和芯砂紧实后要易于通气。型砂和芯砂在冷却时其体积

4、可以被压缩。型砂和芯砂在冷却时其体积可以被压缩。第第1节节 砂型铸造砂型铸造三、模样与芯盒三、模样与芯盒1 1、模样与芯盒模样与芯盒是制造铸型和型芯的工具。是制造铸型和型芯的工具。2 2、模样形成铸件的外形，其外形相当于铸件的外部形、模样形成铸件的外形，其外形相当于铸件的外部形状；型芯形成铸件的内腔形状。芯盒是制造型芯的工状；型芯形成铸件的内腔形状。芯盒是制造型芯的工具。具。3 3、砂型铸造多用、砂型铸造多用木材木材制造模样和芯盒。制造模样和芯盒。4 4、特种铸造用金属模、塑料模和其它模样。、特种铸造用金属模、塑料模和其它模样。第第1节节 砂型铸造砂型铸造模样和芯盒四、造型方法四、造型方法按造

5、型操作方法的不同，可分为：按造型操作方法的不同，可分为：1 1、手工造型手工造型2 2、机器造型、机器造型 填砂、紧实、起模等主要有填砂、紧实、起模等主要有人工人工完成，操作灵活，生产率低，完成，操作灵活，生产率低，主要用于单件小批量生产。主要用于单件小批量生产。填砂、紧实、起模等实现填砂、紧实、起模等实现机械化机械化，生产率高，投资大，主要用，生产率高，投资大，主要用于批量生产。于批量生产。主要方法有：主要方法有：主要方法有：主要方法有：整模造型整模造型挖砂造型挖砂造型三箱造型三箱造型活块造型活块造型刮板造型刮板造型假箱造型假箱造型振压紧实、抛砂紧实振压紧实、抛砂紧实分模造型分模造型第第1节

6、节 砂型铸造砂型铸造五、铸造工艺设计n n铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注位置、铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等的型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等的图样。图中应表示出：铸件的浇注位置、分型面、型芯图样。图中应表示出：铸件的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、的数量、形状、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、浇口、冒口、冷铁的尺寸和位置。浇口、冒口、冷铁的尺寸和位置。1.铸造方案的确定n n（1）浇注位置的选择浇注位置的选择应考虑以下原则：a）体积收缩大的合金及壁厚差较大

7、的铸件，应按定向凝固的原则，将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩。b)铸件的重要加工面应朝下或位于侧面c c）具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部分处于垂直位置或型的下部，同时要尽量使薄壁部分处于垂直位置或倾斜位置。倾斜位置。箱盖浇注时的位置d d）具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下。具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下。平板浇注时的位置e e）尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯在铸型中型以便下芯和检查，同时应保证型芯

8、在铸型中安放牢靠、排气通畅。安放牢靠、排气通畅。（2）分型面的选择 分型面为铸型组元间的接合面，选择分型面应考虑以下原分型面为铸型组元间的接合面，选择分型面应考虑以下原则：则：a a）分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化模具制造和造型工艺。应尽量选在最大截面上，以简化模具制造和造型工艺。a)b)分型面应选在最大截面处 b b）尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。a)不合理 b)合理分型面的位置

9、应能减少错型、飞翅c c）应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中，应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中，可避免错型。可避免错型。a)不合理 b)合理 螺栓塞头的分型面 d d）若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使加工基准面与大部分加工面处于型面的同一侧时，则应使加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧。分型面的同一侧。e e）尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面。见图。尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面。见图。a)不合理 b)合理 分型面数目的确定f f）铸件的非加工表面上，尽量避免有铸件的非加

10、工表面上，尽量避免有披缝。披缝。a)不正确 b)正确 分型面的位置应能避免披缝六、造芯及合箱六、造芯及合箱1 1、造型芯、造型芯2 2、合箱、合箱 型芯的作用一是形成铸件的内腔，二是简化模型的外形，以型芯的作用一是形成铸件的内腔，二是简化模型的外形，以制出铸件上的台和槽等制出铸件上的台和槽等。型芯采用比型砂更好的造型材料型芯采用比型砂更好的造型材料。造芯方法也有手工造芯和机器造芯两种。造芯方法也有手工造芯和机器造芯两种。铸型的装配工序简称合箱。合箱前，在铸型中放好型芯、铸型的装配工序简称合箱。合箱前，在铸型中放好型芯、扣上上箱、放置浇口杯。合箱后，两箱要卡紧，防止错箱和扣上上箱、放置浇口杯。合

11、箱后，两箱要卡紧，防止错箱和抬箱。抬箱。第第1节节 砂型铸造砂型铸造七、铸铁的熔炼及浇注七、铸铁的熔炼及浇注1、铸铁的熔炼设备有、铸铁的熔炼设备有冲天炉和感应炉冲天炉和感应炉等。其原料有金属料、燃料等。其原料有金属料、燃料和熔剂。和熔剂。2 2、浇注系统：引导金属液进入铸型型的通道。它包括浇口杯、浇注系统：引导金属液进入铸型型的通道。它包括浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道四个部分组成。直浇道、横浇道和内浇道四个部分组成。第第1节节 砂型铸造砂型铸造八、落砂、清理和检验八、落砂、清理和检验 1、落砂：、落砂：出箱的温度一般不高于出箱的温度一般不高于500500度，以免铸件产生内应力或开裂。度，以免

12、铸件产生内应力或开裂。清砂是清除型砂和芯砂的过程，有清砂是清除型砂和芯砂的过程，有水力清砂和水爆清砂水力清砂和水爆清砂两种方法。两种方法。2、清理：、清理：去除表面粘砂的方法有滚筒清理、喷射清理和抛丸清理等方法。去除表面粘砂的方法有滚筒清理、喷射清理和抛丸清理等方法。3、检验：、检验：主要包括外观检验、内部检验、化学性能和金相检验等。主要包括外观检验、内部检验、化学性能和金相检验等。将浇注成形后的铸件从型砂和砂箱中分离出来的工序，它分为将浇注成形后的铸件从型砂和砂箱中分离出来的工序，它分为 出箱和清砂出箱和清砂两个过程。有手工落砂和机械落砂两种方法。两个过程。有手工落砂和机械落砂两种方法。去除

13、浇口、冒口、飞边、毛刺以及表面粘砂的工序。去除浇口、冒口、飞边、毛刺以及表面粘砂的工序。其任务是确定合格的铸件，去除有缺陷的铸件。其任务是确定合格的铸件，去除有缺陷的铸件。第第1节节 砂型铸造砂型铸造第第2 2节节 特种铸造特种铸造1 1、概念、概念：3 3、常用的特种铸造方法、常用的特种铸造方法：2、特种铸造的特点、特种铸造的特点：引言：引言：铸件精度高，力学性能好；生产率高；工人铸件精度高，力学性能好；生产率高；工人劳动条件好等。劳动条件好等。特种铸造是指砂型铸造以外的其他铸造方法。特种铸造是指砂型铸造以外的其他铸造方法。金属型铸造金属型铸造压力铸造压力铸造熔模铸造熔模铸造离心铸造离心铸造

14、第第2节节 特种铸造特种铸造一、金属型铸造一、金属型铸造将液态金属注入用金属制成的铸型中，以获得铸件的方法。将液态金属注入用金属制成的铸型中，以获得铸件的方法。1 1、工艺特点：、工艺特点：一型多铸，铸件精度高，力学性能好，但成本高，主要用于大批一型多铸，铸件精度高，力学性能好，但成本高，主要用于大批大量生产铜、铝、镁等非铁合金铸件。大量生产铜、铝、镁等非铁合金铸件。2 2、工艺过程：、工艺过程：金属型铸造金属型铸造第第2节节 特种铸造特种铸造二、熔模铸造二、熔模铸造 将蜡料制成模样，在上面涂以若干层耐火涂料制成型壳，然后将蜡料制成模样，在上面涂以若干层耐火涂料制成型壳，然后加热型壳，使模样熔

15、化、流出，并焙烧成有一定强度的型壳，再经加热型壳，使模样熔化、流出，并焙烧成有一定强度的型壳，再经浇注，去壳而得到铸件的一种铸造方法。浇注，去壳而得到铸件的一种铸造方法。1 1、工艺特点：、工艺特点：以熔化模样为起模方式。铸件精度高，是少无切削加工的方法之以熔化模样为起模方式。铸件精度高，是少无切削加工的方法之一。其设备简单，生产批量不受限制，主要用于大批、大量生产。一。其设备简单，生产批量不受限制，主要用于大批、大量生产。其缺点是工艺过程复杂，生产周期长。其缺点是工艺过程复杂，生产周期长。2 2、工艺过程：、工艺过程：熔模铸造熔模铸造第第2节节 特种铸造特种铸造三、压力铸造三、压力铸造 将熔

16、融的金属在高压下，快速压入金属铸型的型腔中，并在压将熔融的金属在高压下，快速压入金属铸型的型腔中，并在压力下凝固，以得到铸件的一种铸造方法。力下凝固，以得到铸件的一种铸造方法。1 1、工艺特点：、工艺特点：高速高压。高速高压。2 2、工艺过程：、工艺过程：压力铸造压力铸造 多用于非铁合金（如铝、铜、镁等）精密铸件的批量生产。多用于非铁合金（如铝、铜、镁等）精密铸件的批量生产。第第2节节 特种铸造特种铸造四、离心铸造四、离心铸造 将熔融的金属浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力的作将熔融的金属浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力的作用下凝固成形，以得到铸件的一种铸造方法。用下凝固成形，以得到

17、铸件的一种铸造方法。1 1、工艺特点：、工艺特点：组织紧密，铸件质量好。组织紧密，铸件质量好。2 2、工艺过程：、工艺过程：离心离心铸造铸造 用于生产空心铸件。用于生产空心铸件。第第2节节 特种铸造特种铸造几种铸造方法的比较作业题1、机床手轮在单件和批量生产时应分别使用何种铸造方法？2、指出以下零件在批量生产时应使用何种铸造方法？大污水铸铁管、汽轮机叶片、机床床身、齿轮滚刀、铝活塞、皮带轮整模造型整模造型刮板造型刮板造型假箱造型假箱造型挖砂造型挖砂造型三箱造型三箱造型活块造型活块造型砂型铸造砂型铸造金属型铸造金属型铸造熔模铸造熔模铸造压力铸造压力铸造离心铸造离心铸造分模造型分模造型作业题1 1

18、、机床手轮在单件和批量生产时应分别使用何种铸造方法？2、指出以下零件在批量生产时应使用何种铸造方法？大污水铸铁管、汽轮机叶片、机床床身、齿轮滚刀、铝活塞、皮带轮n n整模造型的模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸型内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大截面在一端，且为平面的铸件。n n分模造型是将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内，造型简单省工。常用于最大截面在中部的铸件。n n刮板造型是用刮板代替实体模样造型，它可降低模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低，工人技术水平要求高。用于有等载面或回转体的大、中型铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、弯

19、头等。n n挖砂造型的模样是整体的，但铸件分型面为曲面。为便于起模，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂、其造型费工、生产率低，工人技术水平要求高。用于分型面不是平面的单件、小批生产铸件。n n假箱造型是为克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型前预先做个底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不参予浇注，故称假箱。比挖砂造型操作简单，且分型面整齐。适用于成批生产中需要挖砂的铸件。三箱造型n n三箱造型的铸型由上、中、下三型构成。铸件形三箱造型的铸型由上、中、下三型构成。铸件形状为两端大、中间截面小（如带轮、车床四方刀状为两端大、中间截面小（如带轮、车床四方刀架等）。三箱造型操作费工。主要适用于具有两架等）。三箱造型操作费工。主要适用于具有两个分型面的单件、小批生产的铸件。个分型面的单件、小批生产的铸件。n n活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台，肋条等这些部分作成活动的（即活块）。起模时，先起出主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费时，工人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产带有突出部分、难以起模的铸件。思 考1、机床手轮在单件和批量生产时应分别使用何种铸造方法？2、指出以下零件在批量生产时应使用何种铸造方法？大污水铸铁管、汽轮机叶片、机床床身、齿轮滚刀、铝活塞、皮带轮