机械制造工程第五章节

液态成形——铸造第二篇毛坯成形液态成形——铸造一、毛坯成形类型液态成形、固态成形、粉末成形、连接成形二、毛坯成形的重要性1.毛坯的内在质量——零件的机械性能;2.毛坯的外在质量——形状尺寸的准确性；3.成本费用。液态成形——铸造第五章液态成型（铸造）液态成形——铸造教学目的与要求:1.了解铸造的基本原理。2.掌握常用铸造方法的主要工艺过程、特点及应用条件。教学内容：1.铸造成形的基本原理。2.各种常用铸造方法。3.各种常用铸造方法的综合比较。重点、难点：重点：常用铸造方法的工艺特点及应用条件。难点：铸造的基本原理。液态成形——铸造齿圈钢锭退火罩渣斗液态成形——铸造西安秦皇陵出土的铜马车古铜钱内燃机缸盖古代十八般武器和编钟液态成形——铸造概述一、何谓液态成形（铸造）？液态成形是将液态金属浇注到与所要求的毛坯或零件的形状和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毛坯成形工艺方法。液态成形——铸造液态成形——铸造二、液态成形的特点液态成形具有的优点1.一次成形，易获得形状复杂件;2.适应性强、应用广泛;3.加工成本低;液态成形的缺点1.液态成形工序多;2.机械性能差;3.劳动条件差。液态成形——铸造三、液态成形工艺方法的分类1.按铸型材料来分砂型铸造、金属型铸造、石墨型铸造、陶瓷铸造；2.按充型方式来分重力充型、高压充型、低压充型、离心力充型；3.按液态成形工艺方法的作用力不同又可分为两类：重力作用下：砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、气化模铸造、陶瓷型铸造等；外力作用下：离心铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造等。液态成形——铸造四、应用一般用于形状复杂，受力不大件。像主轴变速箱、尾座、床身等。液态成形——铸造第一节合金的铸造性能常用合金的流动性和收缩性来评价的合金的铸造性能，即铸件的质量。零件用模样造型用芯盒造型芯以形成铸件内孔成形原理动画带浇注系统的铸件铸件成品液态成形——铸造（一）合金的流动性——液态合金本身的流动能力。1.流动性对铸件性能的影响一、合金的充型合金流动性的测定液态成形——铸造2.影响流动性的因素——合金的化学成分铁碳合金的化学成分与流动性的关系液态成形——铸造（二）浇注温度（三）填充压力（四）铸型导热能力（五）铸型阻力液态成形——铸造二、合金的收缩性（一）合金收缩的概念液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩。收缩过程经历的三个阶段液态成形——铸造体积收缩率——合金的液态收缩和凝固收缩表现为合金体积的缩减，常用体积收缩率表示，是形成铸件缩孔和缩松缺陷的基本原因。线收缩率——合金的固态收缩，直观地表现为铸件轮廓尺寸的减小，因而常用铸件单位长度上的收缩量，即线收缩率来表示，是铸件产生内应力、变形和裂纹的基本原因。液态成形——铸造（二）影响合金收缩的因素1.化学成分2.浇注温度3.铸件结构和铸型条件液态成形——铸造（三）铸件中的缩孔与缩松1.缩孔的形成2.缩松的形成液态成形——铸造3.缩孔和缩松的防止：缩孔：采用冒口和冷铁实现定向凝固。缩松：热节处安放冷铁；涂激冷涂料；加大结晶压力液态成形——铸造第二节重力作用下的液态成形工艺方法零件图铸造工艺图铸型芯型芯盒芯砂型砂模型熔化合箱落砂、清理检验铸件砂型铸造的工艺过程砂型铸造动画演示过程一、砂型铸造液态成形——铸造常见的砂型铸造方法演示1、整模造型2、分模造型3、三箱造型4、挖砂造型5、活块造型6、机器造型砂型铸造液态成形——铸造二、金属型铸造1.概念液态金属在重力作用下注入金属型中成形的方法，称为金属型铸造，习惯上亦称之为硬模铸造。由于金属型可重复使用，故它又有永久型铸造之称。制造金属型的材料应根据浇注的合金选用，一般金属型材质的熔点应高于液态合金的温度。浇注锡、锌、镁等低熔点合金，可用灰铸铁做金属型；浇注铝、铜等合金，要用合金铸铁或钢做金属型。液态成形——铸造金属型铸造过程演示液态成形——铸造2.金属型铸造工艺(1)加强金属型的排气(2)在金属型的工作表面上喷刷涂料(3)预热金属型并控制其温度液态成形——铸造3.金属性铸造的优缺点及其应用(和砂型铸造相比)优缺点比较：(1)投入费用（金属型大于砂型）(2)加工质量（金属型优于砂型）(3)加工效率（金属型高于砂型）(4)灵活性（砂型优于金属型）(5)劳动强度、劳动条件液态成形——铸造应用条件比较：(1)生产批量砂型：单件小批；金属型：大批量生产(2)铸件材料（指材料的熔点）金属型有限制；而砂型无限制。(3)铸件尺寸重量大小金属型铸造不适合制造形状复杂（尤其是内腔形状复杂）、薄壁和大型铸件。液态成形——铸造1.概念熔模铸造是液态金属在重力作用下浇入由蜡模熔失后形成的中空型壳并在其中成形从而获得精密铸件的方法，又称为失蜡铸造。三、熔模铸造液态成形——铸造3.特点及应用优点：⑴铸件精度高，表面粗糙度低，质量好，又称精密铸造。⑵可铸出形状复杂的薄壁铸件。⑶铸造合金种类不受限制，钢铁及非铁合金均可适用。⑷生产批量不受限制，单件、小批、成批、大量生产均可适用。2.基本工艺过程液态成形——铸造缺点：⑴工序复杂，生产周期长。⑵原材料价格高，铸件成本高。⑶铸件不能太大、太长，否则蜡模易变形，丧失原有精度。液态成形——铸造应用:熔模铸造是一种实现少无切削加工的、先进的精密成形工艺，它最适用于25kg以下的高熔点、难以切削加工的合金铸件的成批、大量生产。目前主要用于航天飞行器、飞机、汽轮机、泵、汽车、拖拉机和机床上的小型精密铸件和复杂刀具的生产。液态成形——铸造五、汽化模铸造六、陶瓷型铸造四、壳型铸造液态成形——铸造1.概念将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使其在离心力作用下充填铸型和凝固而形成铸件的液态成形工艺称为离心铸造。第三节外力作用下的液态成形工艺方法一、离心铸造液态成形——铸造2.离心铸造的类型（1）立式离心铸造液态成形——铸造（2）卧式离心铸造液态成形——铸造3.离心铸造的特点及应用离心铸造的优点：⑴用离心铸造生产空心旋转体铸件时，可省去型芯、浇注系统和冒口。⑵成形时补缩条件好，铸件组织致密，力学性能好。⑶便于浇注“双金属”轴套和轴瓦。离心铸造的缺点：⑴铸件内自由表面粗糙，尺寸误差大，品质差。⑵不适用于密度偏析大的合金（如铅青铜）及铝、镁等轻合金。液态成形——铸造离心铸造的应用离心铸造主要用来大量生产管筒类铸件，如铁管、铜套、缸套、双金属钢背铜套、耐热钢辊道、无缝钢管毛坯、造纸机干燥滚筒等，还可用来生产轮盘类铸件，如泵轮、电机转子等。液态成形——铸造1.概念压力铸造是在高压作用下将液态或半液态金属快速压入金属压铸型（亦可称为压铸模或压型）中，并在压力下凝固而获得铸件的液态成形方法。金属液在高压下以高速充填压铸型，是压铸区别于其它铸造工艺方法的重要特征。二、压力铸造液态成形——铸造2.种类（根据压室的种类）（1）热压室压铸机液态成形——铸造（2）冷压室压铸机液态成形——铸造3.压力铸造的特点及应用（和金属型铸造相比）特点比较：(1)投入费用（压力铸造投入费用大）(2)工件质量（压力铸造工件质量高）(3)加工效率（压力铸造效率高）(4)灵活性（准备铸型的时间是一样的）(5)劳动强度和条件（压力铸造劳动强度更小，条件更好）液态成形——铸造应用条件：(1)生产批量金属型铸造应用于中小批量生产；压力铸造应用于大批量生产。(2)铸件材料（无差异）(3)铸件的尺寸重量（金属型铸造中小尺寸，压力铸造小尺寸）(4)铸件质量要求压力铸造适用于铸件质量较高的零件；金属型铸造适用于铸件质量较低的零件。(5)铸件形状复杂程度压力铸造适于铸造形状复杂的铸件。液态成形——铸造1、概念低压铸造是介于金属型铸造和压力铸造之间的一种铸造方法，是在0.02～0.07MPa的低压下将金属液注入型腔，并在压力下凝固成形而获得铸件的方法。三、低压铸造液态成形——铸造低压铸造工作原理示意图液态成形——铸造2.低压铸造的特点（1）浇注时的压力和速度可以调节，故可适用于各种不同铸型（如金属型、砂型等），铸造各种合金及各种大小的铸件。（2）采用底注式充型，金属液充型平稳，无飞溅现象，可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷，提高了铸件的合格率。（3）省去补缩冒口，金属利用率提高到90～98%。（4）铸件在压力下结晶，铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁，力学性能较高，对于大薄壁件的铸造尤为有利。（5）劳动强度低，劳动条件好，设备简易，易实现机械化和自动化。液态成形——铸造3.应用中低批量生产，质量要求高，大中尺寸，形状复杂，各种熔点的金属铸件。目前广泛应用于铸造铝合金铸件，如汽车发动机缸体、缸盖、活塞、叶轮等，也可用于球墨铸铁、铜合金等浇注较大的铸件，如球铁曲轴、铜合金螺旋桨等。液态成形——铸造压铸件产品液态成形——铸造第四节各种铸造工艺方法的综合比较液态成形——铸造本章小结本章主要讲述了铸造成形的基本原理，各种常用铸造方法以及常用铸造方法的综合比较，其中要求铸造成形基本原理中合金的流动性、收缩性要求重点了解，掌握常用铸造方法:砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、熔模铸造的特点及应用。液态成形——铸造作业1、金属型铸造和砂型铸造相比有哪些特点？金属型铸造应用在什么条件下？2、P130第8题