铸造基础知识教程(简化)

铸造基础知识教程第一篇铸铁简介第一章：绪论铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。1.铸造在国民经济中的地位和作用•1)、特点及其重要性•1．适用范围广2．可制造各种合金铸件3．铸件的尺寸精度高4．成本低廉2)、我国铸造技术的发展•3）近代工业生产中占有不可替代的地位，特别是基础工业:•（1）机械加工工业——如机床，铸件占50~90%；（2）汽车、拖拉机工业；•（3）铁路；（4）石油化工、矿山冶金；（5）国防工业；•（6）其他——造船、仪表、航空航天、民政城建等。•4）铸造生产水平的标志：•（1）机械化、自动化生产；（2）质量（包括表面质量）大大提高；（3）生产规模扩大；•（4）产量。2.铸造生产工艺流程和控制关键1）生产工艺流程：合同签订→行政管理→环境管理→生产计划→生产调度→原材料进厂→原材料检验→库房管理→基本建设→设备管理→设备维护→工艺设计→工装设计→模型制作→模型检验→工艺施工→工艺检验→配砂→天车运输→造型→制芯→合箱→配料→熔化→浇注→打箱→落砂→清理→退火→抛丸→打磨→精整→油漆→产品检验→产品加工→产品包装→产品运输→出入库管理→产品销售→售后服务2）控制关键：•（1）原材料（包括金属的、非金属的、以及辅料）；•（2）熔炼（包括配料及其控制，熔炼方法及设备）；•（3）造型（包括造型方法、铸型工艺设计以及造型材料处理）；（4）热处理；（5）检测。3.铸铁的特性和分类1）特性：（1）具有一定的力学性能；（2）铸造性能好，造型工艺性好——流动性、补缩性、防裂性；（3）减震性好，缺口敏感性低；（4）加工切削性能好；（5）有一定的耐磨性和其他特殊性能；（6）较好的热处理性；（7）生产成本低、设备可简单。第二章灰铸铁§2-1灰铸铁的特点•1.金相组织与力学性能•组织:G片+P或G片+P+F（间或有少量Cm）、非金属夹杂物:硫化物+磷共晶•2.牌号与成分•1）灰铸铁牌号：•HT150、HT200、HT250、HT300、HT350，共5个牌号§2-3灰铸铁组织中的石墨和基体•1.石墨2.基体：珠光体(P)、铁素体(F)§2-4灰铸铁的孕育1.孕育处理的目的•1）消除白口——结晶为灰口；2）改善石墨形态——得到GA+P细片组织——σb↑；•3）细化晶粒——增加P量和共晶团数目；4）提高组织均匀性——消除壁厚差别。•3.孕育处理工艺：孕育剂：75Si-Fe、SiBaCa等。粒度：2-5mm，加入量：0.2~0.6%。•加入方式：炉前包内冲入、出铁口随流、包底、瞬时随流等。第三章球墨铸铁§3-1概述•1.球墨铸铁的特点•。球铁的根本性特点：•1）石墨形状的改变（从片→球状），使石墨对基体的割裂作用减到最小，从而根本上改变了铸铁的性能水平；•2）可以发挥基体的作用来达到性能要求：•（1）通过热处理调节；（2）铸态下获得。2.球铁的主要种类和应用：•3.球铁的牌号•QT400-18QT400-15QT450-10QT500-7•QT600-3QT700-2QT800-2QT900-2•QT600-3QT球铁•600抗拉强度600MPa3延伸率3﹪•奥铁体球铁-等温淬火ADI1600Mp4.球铁生产工艺过程§3-2球墨铸铁的化学成分球铁的基本合金成分：C、Si、Mn、P、S、Mg、RE第四章冲天炉熔炼1.冲天炉炉体为一直立的圆筒，由钢板卷成，内砌耐火砖炉衬。•2.金属炉料有铸造生铁、废钢、回炉料和硅铁、锰铁等合金。•3.燃料主要有焦炭。•4造渣熔剂有石灰石、萤石等。•根据铸铁的技术要求，考虑到熔炼过程中元素的增损情况，须进行配料计算并称量入炉。第二篇铸造生产过程•第一章造型•1.造型材料：•1）原砂：石英砂。主要成分SiO2。•颗粒形状：尖角形、多边形、圆形•2）粘结材料：•1.粘土：用于粘土砂。2.膨润土：3.水玻璃：4.合成树脂：•3）固化剂：•4）涂料：•作用：•（1）防止铸件粘砂（2）降低表面粗糙度（3）加固砂型表面（4）屏蔽或隔离作用•（5）铸件表面合金化和晶粒细化（6）减少铸件落砂（7）调节铸件凝固温度场•根据载体不同分为：•水基涂料（需烘干）、醇基涂料。•组成：•1.耐火材料：石英粉、刚玉粉、锆英粉、石墨粉等。2.载体3.悬浮剂：膨润土。•4.粘结剂：酚醛树脂。5.添加剂•方法：•1.刷涂法。2.浸涂法3.喷涂法4.流涂法。5）树脂自硬砂•（1）特点：•1.无需加热烘干。•2.铸件质量高。尺寸精度可达CT8-CT10•3.型砂容易紧实，易溃散，好清理，旧砂容易再生利用，大大减轻劳动强度，改善劳动环境•4.价格较高，成本高。•5.起模时间为几分钟到几十分钟，生产效率高•6.受环境温度、湿度影响大，要求严格的工艺控制。•7.有刺激性气味，注意劳动保护。•8.发气量大，必须保持通气道畅通。（2）原材料•1.原砂：SiO290℅。含泥量0.2℅。粒度适中。水分0.2%。颗粒形状越接近圆形越好。•2.粘结剂：呋喃树脂，糠醇含量越高，强度越高，含氮越高，硬化速度越快。掺加量0.8-1.0℅。•3.固化剂：甲苯磺酸。加入量依硬化速度，气温、湿度、砂温、树脂种类调整。加入量增加，硬化速度加快，但不能过量，否则，树脂膜焦化，强度明显降低。掺加量0.4-0.5℅•4.添加剂：硅烷、氧化铁粉、甘油等。提高强度，防止气孔、冲砂•混砂工艺：砂+固化剂——混匀——+树脂——混匀——卸砂（3）性能：•1.终强度：24h强度值。型砂：0.6-0.8MPa，芯砂0.8-1.0MPa,复杂砂芯1.6-2.0MPa.8字模检测。•2.硬化速度。调整固化剂酸度值，温度降低，酸度值增加。固化剂加入量。•3.热变形性及溃散性。调整树脂成分比例。•4.紧实度：单位体积内型砂质量的大小表示密集程度。1.6-1.8g/cm3。•（4）旧砂再生：•1.减少环境污染，降低成本。•2.减少树脂掺入量。•3.热稳定性好，易控制。（5）常见缺陷：•1.气孔。固化剂加入过多。涂料干燥不充分。通气道堵塞及砂芯出气不良•2.机械粘砂：原砂粒度太粗或分布过于集中。紧实度不够。涂料耐火度不够、涂料层太薄2.造型方法：•1）根据铸造方法分：(1)砂型铸造(2)特种铸造•2）根据操作方式分：手工造型和机器造型•3）根据模型类型分：实样造型和型板造型•4)根据工装分：砂箱造型和地坑造型•5）根据砂型分湿型干型自硬型第二章制芯•1.作用：形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位。砂型局部要求特殊性能的部分，有时也用砂芯。•2．要求：砂芯的形状、尺寸以及在砂型中的位置应符合铸件要求，具有足够的强度和刚度，在铸件形成过程中砂芯所产生的气体能及时排出型外，铸件收缩时阻力小和容易清砂。•3.芯头是指伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分。包括芯头长度、斜度、间隙等。芯头长度指的是砂芯伸入铸型部分的长度。芯头斜度、芯头间隙为了下芯方便。通常在芯头和芯座之间留有间隙。（0.2-6mm）。•防压环（打披缝）防止砂型被压塌，防止掉砂缺陷。•作用：定位和固定砂芯，排出气体。4．芯盒种类：•1）整体式芯盒：结构简单，砂芯易取出•2）可拆式芯盒：结构复杂，砂芯不易取出•3）对开式芯盒：结构简单且对称•4）脱落式芯盒：结构及其复杂，砂芯活块不容易取出•5.芯骨（芯铁）•作用：1）增加砂芯的强度和刚度2）便于砂芯的吊运3）固定砂芯4）排气•种类：铸铁浇注铁丝绑扎钢筋焊接第三章合箱•1.检查砂型和砂芯2.下芯3.验型4.合箱•5.紧固及放压铁：•（1）上砂型抬箱力：P1=Fhρg(2)砂芯浮力：P2=Vρg-G(砂芯)•（3）总压重：P=(P1+P2)*S-G(上)第四章浇注•浇注温度：厚大的铸件，易裂的铸件应采取较低的浇注温度，薄壁铸件，应采用较高的浇注温度。•原则：高温熔炼、低温浇注•浇注速度：薄壁铸件、形状复杂、具有大平面的铸件，应快速浇注。形状简单的厚实铸件，宜慢速浇注。第五章落砂及清理1.落砂温度：大型铸铁件200～300℃•复杂易裂件200℃•2.热处理：时效及退火•作用：消除应力、降低硬度，改善加工性能第三篇铸造工艺简介•第一章铸造工艺设计概论•一、概念•铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。二、设计依据(一)生产任务(二)生产条件(三)考虑经济性三．铸造工艺方案的确定•砂型铸造工艺方案内容：•造型、造芯方法和铸型种类的选择，浇注位置及分型面的确定等。第二章铸造工艺设计过程第一节零件结构的铸造工艺性第二节造型、造芯方法的选择第三节浇注位置的确定•铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。•确定浇注位置在很大程度上着眼于控制铸件的凝固。确定浇注位置原则：•1．铸件的重要部分应尽量置于下部•2．重要加工面应朝下或呈直立状态•3．使铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤类缺陷•4．应保证铸件能充满•5．应有利于铸件的补缩•6．避免用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯、合箱及检验•7．应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致第四节分型面的确定•分型面是指两半铸型相互接触的表面。•1．应使铸件全部或大部置于同一半型内•2．应尽量减少分型面的数目•3．分型面应尽量选用平面•4．便于下芯、合箱和检查型腔尺寸•5．不使砂箱过高•6．受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度•7．注意减轻铸件清理和机械加工量第五节：砂芯设计：(一)保证铸件内腔尺寸精度(二)保证操作方便(三)保证铸件壁厚均匀(四)应尽量减少砂芯数目(五)填砂面应宽敞，烘干支撑面是平面(六)砂芯形状适应造型、制芯方法第六节选择铸造工艺设计参数铸造工艺设计参数是：铸造收缩率(缩尺)、机械加工余量、起模斜度、最小铸出孔的尺寸、工艺补正量、分型负数、反变形量、及分芯负数等。•铸造收缩率•铸造收缩率K的定义是•K＝[(LM－LJ)/LJ]×1００％•式中LM——模样(或芯盒)工作面的尺寸；•LJ——铸件尺寸。工艺补正量因工艺需要在铸件相应非加工面上增加的金属层厚度称为工艺补正量。分型负数为了防止浇注时跑火，合箱前需要在分型面之间垫以石棉绳、泥条或油灰条等为抵消铸件在分型面部位的增厚在模样上相应减去的尺寸，称为分型负数a)两半模样都留负数b)上半模样留负数c)下半模样留负数反变形量，为防止铸件在凝固收缩时弯曲变形，故造型时应做出反变形量（挠度）a)月牙形R=b）竹节形C)三角形最小铸出孔及槽•较大的孔、槽等，应铸出来，以便节约金属和加工工时，同时还可以避免铸件局部过厚所造成的热节，提高铸件质量。•较小的孔、槽，或者铸件壁很厚，则不宜铸出孔，直接依靠加工反而方便。•有些特殊要求的孔，如弯曲孔，无法实行机械加工，则一定要铸出。•可用钻头加工的受制孔(有中心线位置精度要求)最好不铸，铸出后很难保证铸孔中心位置准确，再用钻头扩孔也无法纠正中心位置。起模斜度要求：1.小于或等于图上规定的起模斜度值。2.内外壁，芯盒斜度取值相同，方向一致。3.非加工面于外形一致。尽量选用一种或两种斜度。•铸件尺寸公差：指铸件公称尺寸的两个允许极限尺寸之差。•铸件重量公差：铸件重量变动的允许值（以占铸件公称重量的百分率为单位）。第三章浇注系统设计一、典型浇注系统的结构1-浇口杯2-直浇道3-直浇道窝4-横浇道5-末端延长段6-内浇道对浇注系统的基本要求•①所确定的内浇道的位置、方向和个数应符合铸件的凝固原则或补缩方法。•②在规定的浇注时间内充满型腔。•③提供必要的充型压力头，保证铸件轮廓、棱角清晰。•④使金属液流动平稳，避免严重紊流。防止卷入、吸收气体和使金属过度氧化。•⑤具有良好的阻渣能力。•⑥金属液进入型腔时线速度不可过高，避免飞溅、冲刷型壁或砂芯。•⑦保证型内金属液面有足够的上升速度，以免形成夹砂结疤、皱皮、冷隔等缺陷。•⑧不破坏冷铁和芯撑的作用。•⑨浇注系统的金属消耗小，并容易清理。•⑩减小砂型体积，造型简单，模样制造容易。•此外，对于薄小铸件常可用浇注系统当冒口浇口杯的功用：•用来承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅