8铸造方法概述

第8章铸造方法湖北理工学院2019/11/302019/11/30用型(芯)砂制造铸型(型芯)，将液态金属浇入后获得铸件的铸造方法称为砂型铸造。其工艺过程为：2019/11/30手工造型是由人工实现造型操作(填砂、紧砂和起模)的方法。具有适应性强、成本低廉、操作灵活的优点，但效率低、铸件质量不高、劳动强度大。适用于单件小批生产。2019/11/302019/11/30机器造型是用机械全部或部分完成造型的方法。机器造型具有效率高、铸件精确、劳动条件改善等优点，但厂房、设备投资大。用于规模生产。2019/11/30使用的机械主要有抛砂机：将型砂高速抛入砂箱，同时完成填砂紧实。振压造型机、射压造型机、空气冲击造型机、静压造型机等。2019/11/30起模：造型后起初模样形成型腔的过程。这里的模板是固定着模样、浇冒口的底板。2019/11/30造芯也有手工造芯和机器造芯(射芯)两种。成批、大量生产时广泛采用机器造芯。砂芯工作条件恶劣，要求有更高的强度与耐火度、更好的透气性和退让性。股用芯砂制作，桐油或合成树脂做粘结剂，甚至还加芯骨。2019/11/30**型砂和芯砂应具备的性能**可塑性：造型材料在外力作用下容易获得清晰型腔轮廓、外力去除后仍能保持其形状的性能。因而，需要添加粘土(8%质量分数最好)。强度：砂型承受外力而不易破坏的性能。耐火度：在高温液体金属作用下，型砂/芯砂不软化、不烧结的性能。透气性：型砂由于砂粒之间存在空隙能够通过气体的能力。退让性：铸件收缩后，冷却收缩时砂型和型芯的体积可以被压缩的性能。2019/11/30**型砂的组成**原砂(SiO2)、粘结剂(粘土、澎润土)、煤粉、锯木屑等。造型涂料(石墨粉——铸铁，或石英粉——铸钢，使型砂与液态金属隔开)。分型砂(干燥的细小原砂，用于砂箱/底版、砂箱之间的分隔，防止粘附)。2019/11/30制造一个铸件，从零件图开始到获得铸件，要涉及到合金的熔炼、铸型制备以及浇注、落砂、清理等许多工序。工艺设计程序一般包括绘制铸造工艺图、铸型装配图以及编写工艺卡等。大批生产时，还要绘制模样图、模板图、压铁和工艺装备图等。铸造工艺图：将工艺方案、工艺参数、浇冒口系统等，用规定的符号、文字标注在零件图上的工艺技术文件。包括浇注位置、分型(模)面、型芯和型芯头、浇注系统、冒口冷铁及工艺参数等。2019/11/30浇注位置就是浇注时铸件在铸型内的位置。铸件上的重要加工面应朝下或呈侧立面。2019/11/30铸件的大平面应朝下。铸件的大面积薄壁部分应置于铸型的下部或使其处于垂直或倾斜位置，以防止其产生浇不足或冷隔等缺陷。对于容易产生缩孔的铸件，应使厚大部分置于上部或侧面，以便能直接安置冒口，使之自下而上进行顺序凝固。2019/11/30分型面是相邻铸型之间的分界面。分型面选择原则要便于起模；应平直且数量少；应避免用活块或挖砂造型；应使型芯的数量少应使铸件全部或大部分位于同一砂箱。2019/11/30方案2优于方案1，避免了活块。方案2优于方案1，用自带型芯。2019/11/30总体要求：使金属液平稳、连续、均匀地流入铸型，避免冲击；防止熔渣、砂粒或其他杂质进入铸型；调节铸件温度分布，控制冷却和凝固顺序，避免缩孔、缩松及裂纹的产生。浇注系统：金属液进入铸型所经过的通道。2019/11/30起模斜度(P111图8.18)：为了在造型和制芯时便于起模，以免损坏砂型和型芯，在模样、型芯和起模方向留有的一定斜度。预留起模斜度的目的是防止起模时损坏砂型。合理的起模斜度可以查阅JB/T5105-1991获得。芯头的作用是为了保证型芯在铸型中的定位、固定以及通气。型芯头与铸型的型芯座之间应有1～4mm的间隙，以便与铸型的装配。2019/11/30机械加工余量：在铸件上为切削加工的方便而加大的尺寸称为机械加工余量。机械加工余量的具体数据取决于铸件的生产批量、合金种类、铸件大小、加工面与基准面的距离及加工面在浇注时的位置等。机械加工余量从高到低分A到J，共9个等级，可查阅GB/T11350-1989获得。2019/11/30铸件在冷却、凝固过程中要产生收缩，为了保证铸件的有效尺寸，模样和芯盒上的相关尺寸应比铸件放大一个收缩量。通常灰铁的收缩率0.7%~1.0%，铸钢的收缩率1.3%~2.0%，铝合金的收缩率0.8%~1.2%，锡青铜收缩率1.2%~1.4%。在设计和制造模型时，在相交壁的交角要做成圆弧过渡，称为铸造圆角。2019/11/30铸造工艺图及其示例铸件名称：支撑座4-26180502080800.81.62019/11/301确定分型面与分模面分模面：在一个模样上分开的切面。用“〈”表示。2019/11/302确定加工余量查表确定，然后在模样的相应部位增加/减少之。注意考虑铸造收缩率！2019/11/303确定拔模斜度查表确定，注意按起模方向相应增加有关尺寸。2019/11/304确定型芯上下2019/11/30特种铸造：砂型铸造以外的铸造工艺。其中熔模铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造等多种铸造方法已在生产中得到广泛的应用。熔模铸造是指用易熔材料制成模样，然后再在模样上涂挂耐火材料，经硬化后，再将模样熔化以获得无分型面的铸型。2019/11/302019/11/30熔模铸造的特点由于其特殊的起模方式，可适于制造形状复杂或特殊、难用其他方法铸造的零件；适于各种铸造合金，特别是小型铸钢件；设备简单，生产批量不受限制；工艺过程较复杂，生产周期长，铸件重量不能太大(＜25kg)。熔模铸造的应用：形状复杂的高熔点铸件，如汽轮机叶片等。2019/11/30金属型铸造是指将液态金属浇入到金属制成的铸型中，以获得铸件的方法。金属型的结构主要取决于铸件的形状、尺寸、合金种类及生产批量等。用金属型铸造时，必须保证铸件与浇冒口系统能从铸型中顺利地取出。为适应各种铸件的结构，金属型按分型面的不同可分为水平分型式、垂直分型式、复合分型式和铰链开合式金属型等(图8.25)几种。2019/11/30金属型铸造的特点实现“一型多铸”，不仅节省工时、提高生产率，而且还可以节省造型材料；铸件尺寸精度高、表面质量好、力学性能高；劳动条件好；制造金属型的成本高，周期长，铸造工艺规格要求严格；由于金属型导热快，退让性差，故易产生冷隔、裂纹等缺陷。应用：大批量生产有色金属铸件(如铝活塞、气缸体)等。2019/11/30压力铸造是指在高压(最高压力甚至超过200Mpa)的作用下，将液态或半液态合金快速地压入金属铸型中，并在压力下结晶凝固而获得铸件的方法。简称压铸。用于生产大批量低熔点有色金属铸件(MD外壳)等。2019/11/30压力铸造的特点铸件精度及表面质量均较其他铸造方法高；可压铸出形状复杂的薄壁件或镶嵌件、铸件的强度和硬度均较高；生产率高；易产生气孔和缩松、压铸合金种类受限制；压铸设备投资大，生产准备周期长，压铸机造价高，投资大。2019/11/30离心铸造是将液体金属浇入旋转的铸型中，使液体金属在离心力作用下充填铸型和凝固成型的一种铸造方法。典型应用：管和套筒类零件，如铸铁管、内燃机缸套等。2019/11/302019/11/30离心铸造的特点和应用：铸件力学性能好；不需型芯和浇注系统；金属液充型能力好，可制造双层金属件；内孔的表面质量差，尺寸不准确；容易产生比重偏析。2019/11/30其他特种铸造方法(1)壳型铸造：用树脂砂制成薄壳铸型来制造铸件的方法称为壳型铸造。(2)低压铸造：低压铸造是介于重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法。(3)实型铸造：实型铸造又称气化模铸造和消失模铸造。(4)陶瓷型铸造：陶瓷型铸造是在砂型铸造和熔模铸造的基础上发展起来的一种精密铸造方法。(5)悬浮铸造：悬浮铸造是在浇注过程中，将一定量的金属粉末或颗粒加到金属液流中混合，一起充填铸型。2019/11/30壳型铸造示意图2019/11/30低压铸造示意图2019/11/30实型铸造示意图2019/11/30陶瓷型铸造示意图2019/11/30悬浮型铸造示意图2019/11/30常用铸造方法比较2019/11/30