[精选]材料成型第3章 金属的铸造形成工艺2.pptx
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1、第二节第二节 外力作用下的铸造成形外力作用下的铸造成形靠外力充填型腔的形成工艺靠外力充填型腔的形成工艺l压力铸造压力铸造l低压铸造低压铸造l挤压铸造挤压铸造1一、一、离心铸造离心铸造1 1立式离心铸造：立式离心铸造：铸型绕垂直轴旋转。铸型绕垂直轴旋转。铸件内外表呈抛物线形。铸件内外表呈抛物线形。用来铸造高度小于直径的盘、用来铸造高度小于直径的盘、环类或成形铸件。环类或成形铸件。定义：定义：将将液态合金浇入高速旋转液态合金浇入高速旋转2501 500 r/min的铸的铸型，使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶，这种铸造型，使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶，这种铸造方法称作离心铸造。方法称作离
2、心铸造。1 1、离心铸造的基本方式、离心铸造的基本方式232卧式离心铸造卧式离心铸造l铸型绕水平轴旋转，铸型绕水平轴旋转，l铸件壁厚均匀，铸件壁厚均匀，l应用广泛，主要用来生产长度较大的套筒及应用广泛，主要用来生产长度较大的套筒及管类铸件，如铜衬套、铸铁缸套、水管。管类铸件，如铜衬套、铸铁缸套、水管。4离心式实型铸造离心式实型铸造3成形件的离心铸造成形件的离心铸造51 1利用自由外表生产圆筒形或环形铸件时，可省去型芯和浇利用自由外表生产圆筒形或环形铸件时，可省去型芯和浇注系统，因而省工、省料，降低了铸件成本。注系统，因而省工、省料，降低了铸件成本。2 2在离心力的作用下，铸件呈由外向内的定向凝
3、固，而气在离心力的作用下，铸件呈由外向内的定向凝固，而气体和熔渣因密度较金属小、则向铸件内腔即自由外表移体和熔渣因密度较金属小、则向铸件内腔即自由外表移动而排除，故铸件极少有缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，动而排除，故铸件极少有缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，铸件致密度高，故力学性能较好。铸件致密度高，故力学性能较好。3 3便于制造双金属铸件。如可在钢套上镶铸薄层铜材，用便于制造双金属铸件。如可在钢套上镶铸薄层铜材，用这种方法制出的滑动轴承较整体铜轴承节省铜料，降低了成这种方法制出的滑动轴承较整体铜轴承节省铜料，降低了成本。本。优点：优点：2、离心铸造的特点和适用范围、离心铸造的特点和适用范围 6
4、缺点：缺点：1依靠自由外表所形成的内依靠自由外表所形成的内孔尺寸偏差大，而且内外表粗糙，孔尺寸偏差大，而且内外表粗糙，假设需切削加工，必须加大余量；假设需切削加工，必须加大余量；2不适于密度偏析大的合金不适于密度偏析大的合金及轻合金铸件，如铅青铜、铝合及轻合金铸件，如铅青铜、铝合金、镁合金等。金、镁合金等。3 因需要专用设备的投资，因需要专用设备的投资，故不适于单件、小批生产。故不适于单件、小批生产。73.离心铸造应用范围离心铸造应用范围6161 用离心铸造法生产产量很大的铸件有以下几种：用离心铸造法生产产量很大的铸件有以下几种：1 铁管，世界上每年球墨铸铁管件总产量的近一半是用离心铸造法生产
5、铁管，世界上每年球墨铸铁管件总产量的近一半是用离心铸造法生产的；的；2 柴油发动机和汽油发动机的气缸套。柴油发动机和汽油发动机的气缸套。3 各种类型的铜套。各种类型的铜套。4 双金属钢背铜套、各种合金的轴瓦。双金属钢背铜套、各种合金的轴瓦。5 造纸机滚筒。造纸机滚筒。用离心铸造法生产质量及经济效益显著的铸件有：用离心铸造法生产质量及经济效益显著的铸件有：1 双金属铸铁轧辊。双金属铸铁轧辊。2 加热炉底耐热钢辊道。加热炉底耐热钢辊道。3 特殊钢无缝钢管毛坯。特殊钢无缝钢管毛坯。4 刹车鼓、活塞环毛坯、铜合金蜗轮毛坯等。刹车鼓、活塞环毛坯、铜合金蜗轮毛坯等。5 异型铸件如叶轮、金属假牙、小型阀门等
6、。异型铸件如叶轮、金属假牙、小型阀门等。几乎一切铸造合金都可以用于离心铸造生产，铸件的最小内径可为几乎一切铸造合金都可以用于离心铸造生产，铸件的最小内径可为8 mm，最大直径达最大直径达2 600 mm，最大长度为，最大长度为8 m，铸件的重量可为数克至数十吨。，铸件的重量可为数克至数十吨。8二、二、压力铸造压力铸造定义：在高压定义：在高压3070MPa 下将液态或半液态合金下将液态或半液态合金快速快速 5100mm/s,t=0.050.2s地压入金属铸型地压入金属铸型中，并在压力下凝固，以获得铸件的方法。中，并在压力下凝固，以获得铸件的方法。压铸机按其工作原理结构形式分为：压铸机按其工作原理
7、结构形式分为：l冷压式压铸机有卧式、立式、全立式压铸机冷压式压铸机有卧式、立式、全立式压铸机l热压式有普通热室、卧式热室压铸机。热压式有普通热室、卧式热室压铸机。91、压力机工作原理及应用、压力机工作原理及应用1热压室压铸机热压室压铸机 热室压铸机的压室热室压铸机的压室与合金熔化炉联成一体，与合金熔化炉联成一体，压室浸在保温坩埚的液压室浸在保温坩埚的液体金属中，压射机构装体金属中，压射机构装在坩埚上面，用机械机在坩埚上面，用机械机构或压缩空气所产生的构或压缩空气所产生的压力进行压铸。压力进行压铸。图图3-23为热室压铸机工作原理示意图。为热室压铸机工作原理示意图。10 冷室压铸机的压室冷室压铸
8、机的压室和熔炉是分开的，和熔炉是分开的，压铸时要从保温炉压铸时要从保温炉中舀取金属液倒入中舀取金属液倒入压室内，再进行压压室内，再进行压铸。铸。2冷压室压铸机冷压室压铸机11冷压室卧式压铸冷压室卧式压铸目前应用最多1注入金属注入金属 先闭合压型，将勺内金属液通过压室上先闭合压型，将勺内金属液通过压室上的注液孔向压室内注入图的注液孔向压室内注入图a。2压铸压射冲头向前推进，金属液被压人压型中图压铸压射冲头向前推进，金属液被压人压型中图b。12冷压室卧式压铸冷压室卧式压铸目前应用最多 3 3取出铸件：铸件凝固之后，抽芯机构将型腔两侧型芯同时取出铸件：铸件凝固之后，抽芯机构将型腔两侧型芯同时抽出，动
9、型左移开型，铸件则借冲头的前伸动作离开压室。此后，抽出，动型左移开型，铸件则借冲头的前伸动作离开压室。此后，在动型继续翻开过程中，由于顶杆停止了左移、铸件在顶杆的作在动型继续翻开过程中，由于顶杆停止了左移、铸件在顶杆的作用下被顶出动型图用下被顶出动型图d d。13压铸机主要由压射机构和合型机构所组成。压铸机主要由压射机构和合型机构所组成。压射机构的作用是将金属液压入型腔；压射机构的作用是将金属液压入型腔；合型机构用于开合压型，并在压射金属时顶住动合型机构用于开合压型，并在压射金属时顶住动型，以防金属液自分型面喷出。型，以防金属液自分型面喷出。142、压力铸造的特点和适用范围、压力铸造的特点和适
10、用范围压铸的生产率较其它铸造方法均高。压铸的生产率较其它铸造方法均高。生产能力为生产能力为50150次次/h。最高可达。最高可达500次次/h。铸件的精度及外表质量较其它铸造方法均高尺寸精度铸件的精度及外表质量较其它铸造方法均高尺寸精度IT1113，外表粗糙度值，外表粗糙度值 Ra6316m。通常，不经机械加工即可使用。通常，不经机械加工即可使用。铸件的强度和硬度都较高。铸件的强度和硬度都较高。因为铸件的冷却速度快，又是在压力下结晶，其表层结因为铸件的冷却速度快，又是在压力下结晶，其表层结晶细密，如抗拉强度比砂型铸造提高晶细密，如抗拉强度比砂型铸造提高2530。可压铸形状复杂的薄壁件，或直接铸
11、出小孔、螺纹、齿可压铸形状复杂的薄壁件，或直接铸出小孔、螺纹、齿轮等参见表轮等参见表3-1。这是由于压型精密，在高压下浇注，这是由于压型精密，在高压下浇注，极大地提高了合金充型能力所致。极大地提高了合金充型能力所致。便于采用嵌铸法。便于采用嵌铸法。生产中间镶嵌其他金属的铸件生产中间镶嵌其他金属的铸件优点：优点：15 1 1压铸设备投资大，制造压型费用高、周期长，只有在压铸设备投资大，制造压型费用高、周期长，只有在大量生产条件下经济上才合算。大量生产条件下经济上才合算。2 2压铸高熔点合金如铜、钢、铸铁时，压型寿命很压铸高熔点合金如铜、钢、铸铁时，压型寿命很低，难以适应。低，难以适应。3 3由于
12、压铸的速度极高，型腔内气体很难排除，厚壁处由于压铸的速度极高，型腔内气体很难排除，厚壁处的收缩也很难补缩，致使铸件内部常有气孔和缩松。的收缩也很难补缩，致使铸件内部常有气孔和缩松。4 4由于上述气孔是在高压下形成的，热处理加热时孔内由于上述气孔是在高压下形成的，热处理加热时孔内气体膨胀将导致铸件外表起泡，所以压铸件不能用热处理方气体膨胀将导致铸件外表起泡，所以压铸件不能用热处理方法来提高性能。法来提高性能。缺点：缺点：16 2007 金工教研室机械制造基机械制造基础压铸镶嵌件17适用范围：适用范围：目前，压力铸造已在汽车、拖拉机、航空、兵器、目前，压力铸造已在汽车、拖拉机、航空、兵器、仪表、电
13、器、计算机、轻纺机械、日用品等制造业仪表、电器、计算机、轻纺机械、日用品等制造业得到了广泛应用，如气缸体、箱体、化油器、喇叭得到了广泛应用，如气缸体、箱体、化油器、喇叭外壳等铝、镁、锌合金铸件生产。外壳等铝、镁、锌合金铸件生产。18三、三、低压铸造低压铸造 低压铸造是介于一低压铸造是介于一般重力铸造和压力铸造般重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法。之间的一种铸造方法。1.铸造原理和工艺过程铸造原理和工艺过程 浇注时金属液在低浇注时金属液在低压压2060 kPa作用作用下，由下而上地填充铸下，由下而上地填充铸型型腔，并在压力下凝型型腔，并在压力下凝固而形成铸件的一种工固而形成铸件的一种工艺方法。
14、低压铸造的工艺方法。低压铸造的工艺过程如图艺过程如图2-47所示。所示。195/16/2009 4:30 PM 低压铸造主要用于铝合金铸件的大批量生产，如轮毂、汽缸低压铸造主要用于铝合金铸件的大批量生产，如轮毂、汽缸体、缸盖、活塞、曲轴箱、曲轴等铸件的生产。体、缸盖、活塞、曲轴箱、曲轴等铸件的生产。低压铸造的特点及适用范围低压铸造的特点及适用范围 1 1浇注时的压力和速度便于调节，故可适应各种不同的铸型如金属浇注时的压力和速度便于调节，故可适应各种不同的铸型如金属型、砂型、熔模型壳等。同时，其充型平稳，对铸型的冲刷力小，气体型、砂型、熔模型壳等。同时，其充型平稳，对铸型的冲刷力小，气体较易排除
15、。较易排除。2 2便于实现顺序凝固，以防止缩孔和缩松，尤能有效地克服铝合金的便于实现顺序凝固，以防止缩孔和缩松，尤能有效地克服铝合金的针孔缺陷。针孔缺陷。3铸件的外表质量高于金属型铸件的外表质量高于金属型IT12IT14，Ra值值12.53.2m，可生产出壁厚为可生产出壁厚为1.52mm的薄壁铸件。的薄壁铸件。4由于不用冒口，金属的利用率可提高到由于不用冒口，金属的利用率可提高到90%98%。此外，其设备费用远较压铸低。此外，其设备费用远较压铸低。20四、挤压铸造四、挤压铸造挤挤压压铸铸造造：用用铸铸型型的的一一局局部部直直接接挤挤压压金金属属液液，使使金金属属在在压压力力作用下成形、凝固而获
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