机械制造工艺基础(第六版)第一章.

第一章铸造第三节特种铸造及铸造新技术31第一节铸造基础2第二节砂型铸造第一章铸造一、铸造及其分类铸造分类图第一节铸造基础铸造概述第一章铸造二、铸造的特点铸造的特点第一章铸造三、铸造的应用由于铸造具有上述特点，所以被广泛应用于机械工件的毛坯制造。在各种机械和设备中，铸件质量占有很大的比例，如拖拉机及其他农业机械中，铸件质量所占比例达40%～70%；在金属切削机床、内燃机中达70%～80%，在重型机械设备中则可高达90%。但由于铸造易产生缺陷，性能不高，因此多用于制造承受应力不大的工件。第一章铸造四、铸造安全文明生产要求进行铸造的工作人员必须有相应的上岗证和操作证，持证上岗。操作人员必须按规定穿戴好劳动保护用品。熔炼炉炉体及其附属设施完好，控制系统灵敏可靠，升降起吊装置符合起重机械要求，炉坑干燥并设护栏或盖板，炉料符合专门要求。铸造设备完好，操纵灵敏，安全防护装置齐全可靠，除尘装置符合要求。压铸机压铸型区有防护装置并与压射程序联锁；制芯机芯盒加热棒长短适中，线头连接可靠；混砂机防护罩牢固可靠，检修门电器联锁；抛（喷）丸机密封良好，门孔电器联锁。第一章铸造铁水包、钢水包和灼热件起重作业影响范围内，不得设置休息室、更衣室和人行通道，不得存放危险物品，地面应保持干燥。高温烘烤作业人员应穿戴耐高温、防喷溅的防护用品；液态金属、高温材料运输设备要设置耐高温、防喷溅设施，不得在有易燃易爆物质的区域停留，离开厂区时应当发出警报信号。铸件、托板、铁箱等要整齐地码放，防止倾倒伤人。为了避免散乱、便于清扫、利于装运，需将铸件、冷铁、废砂、垃圾等装入箱内或盒中。铸件尽可能地不直接着地，而放在托板上,工具分类装入工具箱中,化学品需放入专用箱内并盖好。第一章铸造1．制作模样与芯盒模样——用来形成铸型型腔的工艺装备。芯盒——用来制造型芯的工艺装备。一、砂型铸造的工艺过程第二节砂型铸造第一章铸造2．制备型（芯）砂基本原材料——铸造砂和型砂黏结剂。型（芯）砂——用来制造铸型的材料。常用的铸造砂——原砂、硅质砂、锆砂、铬铁矿砂、刚玉砂等。型砂和芯砂的经验检验第一章铸造3．造型（1）手工造型造型——利用制备的型砂及模样等制造铸型的过程。手工造中型（2）机器造型第一章铸造两箱造型三箱造型地坑造型组芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活块造型刮板造型手工造型——全部用手工或手动工具完成的造型工序。手工造型操作灵活、适应性广、工艺装备简单、成本低，但其铸件质量不稳定、生产率低、劳动强度大、操作技艺要求高。第一章铸造铸型由成对的上型和下型构成，操作简单。适用于各种生产批量和各种大小的铸件两箱造型三箱造型地坑造型组芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活块造型刮板造型第一章铸造铸型由上、中、下三型构成，中型高度需与铸件两个分型面的间距相适应。操作费工。主要适用于具有两个分型面的铸件的单件或小批量生产。两箱造型三箱造型地坑造型组芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活块造型刮板造型第一章铸造在地基上挖坑，并利用挖出的地坑进行造型主要用于大型铸件两箱造型三箱造型地坑造型组芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活块造型刮板造型第一章铸造用若干块砂芯组合成铸型，而不需要砂箱。它可提高铸件的精度，但成本高。适用于批量生产形状复杂的铸件两箱造型三箱造型地坑造型组芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活块造型刮板造型第一章铸造模样是整体的，铸件分型面为平面，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两箱造型三箱造型地坑造型组芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活块造型刮板造型第一章铸造模样是整体的，铸件分型面为曲面。适用于分型面不是平面的单件或小批量生产的铸件。两箱造型三箱造型地坑造型组芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活块造型刮板造型第一章铸造在造型前预先做一底胎（即假箱），然后在底胎上制作下箱，底胎不参与浇注。用于代替批量生产中需要挖砂造型的铸件。两箱造型三箱造型地坑造型组芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活块造型刮板造型第一章铸造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，生产率低。常用于最大截面在中部的铸件两箱造型三箱造型地坑造型组芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活块造型刮板造型第一章铸造制模时，将铸件上妨碍起模的小凸台、肋条等部分做成活动的（即活块）。主要用于带有凸出部分、难以起模的铸件的单件或小批量生产。两箱造型三箱造型地坑造型组芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活块造型刮板造型第一章铸造采用刮板代替实体模样造型，可降低模样成本，节约木材，缩短生产周期。可用于有等截面或回转体的大、中型铸件的单件或小批量生产，如带轮、铸管、弯头等。两箱造型三箱造型地坑造型组芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活块造型刮板造型第一章铸造（2）机器造型机器造型——指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。紧砂——提高砂箱内的型砂和芯盒内的芯砂紧实度的操作。常用方法有压实法、震实法、抛砂法等。第一章铸造振压式造型机紧砂和起模a）震压式造型机b）紧砂c）起模第一章铸造4．造芯造芯——制造型芯的过程。手工造芯：主要应用于单件、小批量生产。机器造芯：生产效率高，砂芯质量好，适用于批量生产。手工造芯过程第一章铸造芯盒造芯示意图a）芯盒的装配b）取芯第一章铸造5．合型合型——又称合箱，是将铸型的各个组元，如上型、下型、型芯、浇注系统等组合成一个完整铸型的操作过程。合型前，应对砂型和型芯的质量进行检查，若有损坏，需要进行修理；为检查型腔顶面与型芯顶面之间的距离，需要进行试合型（称为验型）。第一章铸造浇注——把熔融金属注入铸型的过程，液体金属通过浇注系统进入型腔。（1）浇注系统（2）冒口（3）浇注工艺要求6．熔炼和浇注第一章铸造（1）浇注系统浇注系统——铸型中引导液体金属进入型腔的通道。第一章铸造（2）冒口冒口——铸型内存储供补缩铸件用熔融金属的空腔。一般设置在铸件的最高处和最厚处。第一章铸造（3）浇注工艺要求浇注温度（℃）——液体金属浇入铸型时所测量到的温度。浇注速度（kg/s）——单位时间内浇入铸型中的液体金属的质量。浇包——容纳、输送和浇注熔融金属用的容器，用钢板制成外壳，内衬耐火材料。第一章铸造常用浇包a）握包b）抬包c）吊包第一章铸造7．落砂和清理（1）落砂落砂——用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作。落砂分为手工落砂和机械落砂两种。（2）清理清理——落砂后从铸件上清除表面黏砂、型砂、多余金属（包括浇冒口、飞翅）和氧化皮等过程的总称。第一章铸造8．检验（1）铸件的外观质量——铸件表面状况和达到产品要求的程度。包括铸件的表面粗糙度、表面缺陷、尺寸误差、形状及位置误差、质量偏差等。（2）铸件的内在质量——一般不能用肉眼检查出来的铸件内部状况和达到用户要求的程度。包括铸件的化学成分、力学性能、金相组织，以及存在于铸件内部的孔洞、裂纹、夹杂物等缺陷。第一章铸造（3）铸件的使用性能——指铸件能满足使用要求的性能。使用性能有在强力、高速、磨耗、腐蚀、高热等不同条件下的工作性能、切削加工性能、焊接性能、运转性能等。第一章铸造二、铸件的缺陷铸件的常见缺陷第一章铸造一、特种铸造1．熔模铸造2．金属型铸造3．压力铸造4．离心铸造5．特种铸造的特点及应用二、铸造新技术和新工艺1．消失模铸造2．陶瓷型铸造第三节特种铸造及铸造新技术第一章铸造1．熔模铸造熔模铸造的工艺过程a）拨叉铸件b）制作蜡模c）制作型壳d）浇注第一章铸造2．金属型铸造金属型铸造——又称硬模铸造，是将液体金属浇入金属铸型，在重力作用下充填铸型，以获得铸件的铸造方法。铸型材料常选用铸铁、碳素钢或低合金钢。第一章铸造金属型铸造示意图金属型铸造产品第一章铸造压力铸造——简称压铸，是利用高压使液态或半液态金属以较高的速度充填金属型型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。3．压力铸造压铸机a）立式压铸机b）卧式热室压铸机第一章铸造压力铸造过程a）合型并注入液态金属b）压射c）开型并顶出铸件a）b）c）第一章铸造4．离心铸造离心铸造——将熔融金属浇入绕水平轴、立轴或倾斜轴旋转的铸型内，在离心力作用下凝固成型的铸造方法。离心铸造的工作原理a）绕立轴旋转的离心铸造b）绕水平轴旋转的离心铸造第一章铸造5．特种铸造的特点及应用特种铸造特点应用熔模铸造铸件精度高，表面质量好，可铸造形状较为复杂的铸件和高熔点合金铸件；但生产工艺复杂，生产周期长，成本高用于以碳钢、合金钢为主的合金和耐热合金的复杂、精密铸件（铸件质量不大于10kg）的批量生产金属型铸造与砂型铸造相比，铸件精度高，力学性能好，生产率高，无粉尘；铸造非铁合金铸件有细化组织的作用，铸造灰铸铁件易出现白口；设备费用高用于非铁合金铸件的批量生产；铸件不宜过大，形状不宜过于复杂，铸件壁不能太薄压力铸造精度高、效率高的高压成型方法，可以铸造形状复杂的薄壁铸件；但压铸机昂贵，压铸型制造复杂、费用高用于锌合金、铝合金、镁合金、铜合金等有色金属合金的中、小型薄壁铸件的大批量生产离心铸造铸件组织细密，设备简单，成本低，生产率高；但内表层余量大，机械加工量大用于空心回转体铸件的单件或批量生产，并可进行双金属衬套、轴瓦的铸造第一章铸造1．消失模铸造消失模铸造——是利用泡沫塑料，根据工件结构和尺寸制成实型模具，经浸涂耐火黏结涂料，烘干后进行干砂造型、振动紧实，然后浇入液体金属使模样受热汽化消失，从而得到与模样形状一致的铸件的铸造方法。二、铸造的新技术和新工艺第一章铸造消失模铸造的工艺过程a）泡沫塑料b）造型c）浇注d）成型后的铸件无毛刺、飞翅第一章铸造2．陶瓷型铸造f）合型a）模样b）砂套造型c）灌浆d）喷烧e）铸件陶瓷型铸造的工艺过程