【冶金精品文档】砂型铸造

第七章铸造7.1砂型铸造7.2特种铸造7.3金属或合金的铸造性能7.4铸件结构工艺性7.5常用合金铸件的制造7.6铸造技术的发展本章小结7.1砂型铸造砂型铸造的工艺过程：包括混砂、造型和造芯、烘干、合箱、熔化与浇注、铸件的清理和检验等工序。型（芯）砂应具备的性能：①强度；②透气性（与砂粒的形状大小及粘土的比例、型砂的臼紧度有关）；③耐火性；④退让性；型（芯）砂的分类：粘土砂（由砂、粘土、和附加物如煤粉木屑等组成）；水玻璃砂；油砂及合脂砂；树脂砂。7·1·1造型方法（手工造型、机器造型）7·1·2砂型铸造工艺第七章铸造手工造型方法两箱造型三箱造型地坑造型脱箱造型整模造型分模造型挖砂造型假箱造型活块造型刮板造型按砂箱区分按模型区分第七章铸造机器造型方法根据紧砂原理的不同，机器造型方法有以下几种：压实造型、震实造型、震压实造型、微震压实造型、高压造型、射砂造型、抛砂造型等。第七章铸造震实造型工作原理示意图微震压实造型机工作原理示意图第七章铸造多触头高压微震压实造型机工作原理示意图第七章铸造射砂造型机工作原理示意图第七章铸造7·1·2砂型铸造工艺1·浇注位置(是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置）的选择原则：⑴重要加工面或质量要求较高的面，应置下部或侧面。⑵大平面朝下。⑶大面积薄壁处，应置下或侧面。⑷易产生缩孔的厚大部位应置顶部或侧面，以安装冒口。2·分型面位置的选择原则：⑴重要加工面或大部分加工面与基准面放在同一砂箱内。⑵尽可能减少分型面数目或活块数目，以方便起模。⑶尽可能减少型心的数目。⑷便于下芯、合箱、检查型腔尺寸等操作。3·铸造工艺参数的确定：包括铸造工艺参数包括机加工余量、铸出孔、起模斜度、铸造圆角、铸造收缩率等。4·砂型铸造工艺分析第七章铸造床身浇注位置第七章铸造大平面的浇注位置第七章铸造箱盖浇注位置的比较第七章铸造卷扬筒浇注位置第七章铸造床身铸件分型面的选择第七章铸造三通的分型面的选择第七章铸造起重臂的分型面的选择第七章铸造接头的分型面的选择第七章铸造箱盖的分型面的选择第七章铸造机加工余量和铸出孔的大小机加工余量的大小与铸件的大小、材质批量结构的复杂程度及该加工面在铸型中的位置等不同而变化。（可查手册）铸件中较大的孔和槽应铸出，以减少切削工时，节约金属。铸件的最小铸出孔尺寸生产批量铸件最小铸出孔尺寸/mm灰铸铁件铸钢件大量12~15——成批15~3030~50单件、小批30~5050第七章铸造起模斜度第七章铸造铸造圆角和铸造收缩率铸造圆角是指铸件上壁和壁的交角应做成圆弧圆度，以防在该处产生缩孔和裂纹。铸造圆角半径一般为两相交壁平均厚度的1/3~1/2。铸造收缩是指金属液浇注到铸型后，随温度的下降将发生凝固所引起的尺寸缩减。通常灰铸铁的收缩率为0·7%~1·0%；铸钢为1·5%~2·0%；有色金属合金为1·0%~1·5%。第七章铸造砂型铸造工艺分析第七章铸造拖拉机轮7·2特种铸造7·2·1熔模铸造7·2·2金属型铸造7·2·3压力铸造7·2·4低压铸造7·2·5离心铸造7·2·6陶瓷型铸造7·2·7连续铸造7·2·8实型铸造7·2·9V法铸造7.2.10磁型铸造第七章铸造7·2·1熔模铸造第七章铸造熔模铸造工艺过程熔模铸造的特点及应用1·铸件精度高（尺寸公差可达IT11~IT13，表面粗糙度可达Ra12.5~1.6μm。铸件可不进行机加工直接使用。2·适合各种合金。特别是那些难熔的难切削的的高合金钢。3·能铸造形状复杂、不便分型的铸件。4·能铸造出厚度≥0.3mm薄壁件。5·能铸造出＞0.5mm孔径的孔。适合难以切削或少切削的小型零件（重量＜25kg）。7·2·2金属型铸造第七章铸造金属型的结构金属型铸造的特点及应用1·一型多用。2·所获得的铸件晶粒细小、组织致密、力学性能高。3·所获得的铸件精度高（尺寸精度可达IT12~IT14，表面粗糙度可达Ra6.3μm）。4·模型制造周期长、成本高。主要适合低熔点的有色金属或合金铸件的大批量生产。7·2·3压力铸造第七章铸造热压室压铸机的工作原理热压铸第七章铸造卧式冷压室压铸机(第七章铸造立式压室压铸机1—压铸室2—压铸活塞3—铸型4—下活塞5—剩余金属6—铸件压铸的特点1·常用压力为几个至几十个MPa。1·所获得的铸件精度高（尺寸精度可达IT11~IT13，表面粗糙度可达Ra3.2～0.8μm）。铸件可不进行机加工而直接使用。2·所获得的铸件的晶粒细小，力学性能高。3·生产效率高，便于实现机械化、自动化。4·可实现嵌铸。★5·适合低熔点的有色金属或合金，难于适应钢和铸铁。6·铸件中不可避免存在气孔、缩松等缺陷。故不能热处理或在高温下使用。7·设备投资大，适用于大批量生产。嵌铸件低压铸造工作原理示意图1—坩埚；2—升液管；3—金属液；4—进气管；5—密封盖6—浇道；7—型腔；8—铸型7·2·4低压铸造第七章铸造低压铸造的特点及应用1·常用压力为0.02~0.06MPa。介于重力和压力铸造之间。2·铸件轮廓清晰、组织致密。3·金属利用率高（可达90%以上）。4·浇注方法为底注式充型，无金属液的飞溅，不对铸型冲刷，故铸件中无针孔等缺陷。5·设备简单，易于实现机械化、自动化。6·升液管的寿命短，金属液在保温过程中易氧化。主要应用于铸造性能要求高的铝合金和镁合金铸件。如：汽缸体、缸盖、曲轴箱等铸件。7·2·5离心铸造第七章铸造卧式离心铸造离心铸造的特点1·所获得的铸件组织致密、没有气孔、缩松、缩孔、夹渣等缺陷，力学性能高。2·没有型芯和浇注系统便可生产中空铸件。3·铸件在离心的作用下，金属液的充型能力好，可浇注流动性差的金属或壁薄件。4·铸件的内表面粗糙，且易产生比重偏析。完全陶瓷型铸造工艺过程7·2·6陶瓷型铸造第七章铸造第七章铸造砂套陶瓷型铸造工艺过程陶瓷型铸造的特点1·与熔模铸造相似，可获得尺寸精度高、表面粗糙度低的铸件。2·可铸造大型的精密铸件，其重量可达十几吨（熔模铸造的铸件尺寸不能超过25kg）。3·灌浆工序烦琐，难于实现机械化、自动化。不宜制造批量大、重量轻的铸件。主要应用于生产大型和厚壁的精密铸件。如：冲摸、压铸模、锻模、玻璃器皿模等。7·2·7连续铸造第七章铸造1—浇包2—浇口杯或中间浇包3—结晶器4—铸坯5—引锭6—保温炉7—石墨工作套8—引拔辊9---切割机连续铸造的特点及应用1·所获得的铸锭和铸管组织致密均匀，力学性能好。2·没有浇注系统和冒口，金属的利用率高。3·不须造型等工序，可实现机械化和自动化，便于实现连铸连轧。4·生产率高。7·2·8实型铸造第七章铸造实型铸造又称“气化模造型”和“消失模铸造”。实型铸造的特点及应用不须分型、起模、制芯；铸件尺寸精度和表面粗糙度与熔模铸造相近；由于造型工序的简化，使生产率高，成本低。实型铸造适用于各种批量的、形状复杂的、除铁和低碳钢以外的合金铸件的生产。1—发热元件；2—塑料薄膜在烘烤位置；3—塑料薄膜在覆盖成形；4—抽气箱；5—抽气孔；6—砂箱；7—密封塑料薄膜；8—过滤抽气孔；9—通气道；10—水芯7·2·9V法铸造（真空薄膜铸造）第七章铸造7·3金属或合金的铸造性能7·3·1金属或合金的流动性及充型能力1·金属或合金的流动性2·影响流动性的因素金属的种类、（铸铁、硅黄铜＞铝硅合金＞钢）合金成分及结晶特征、粘度、结晶潜热、7·3·2铸件的凝固与收缩1·铸件的凝固方式2·铸造金属或合金的收缩3·缩孔与缩松及防止措施4·铸造内应力、变形和裂纹7·3·4铸件的偏析与铸造合金的吸气1·铸件偏析（晶内偏析、区域偏析、比重偏析）2·铸造合金的吸气第七章铸造螺旋形试样第七章铸造合金成分及结晶特征对流动性的影响第七章铸造不同结晶特征合金的流动性铁碳合金的流动性与含碳量关系铸铁流动性铸件的凝固方式第七章铸造缩孔的形成过程示意图第七章铸造宏观缩松第七章铸造缩孔和缩松的防止措施采取顺序凝固或安放冷铁第七章铸造顺序凝固冷铁的应用铸造内应力铸造应力分热应力和机械应力第七章铸造图7·37中Ⅰ、Ⅱ杆固态冷却曲线第七章铸造同时凝固示意图第七章铸造机械应力第七章铸造--铸件型芯--铸型--阻力铸件的变形第七章铸造不同截面的变形第七章铸造沸点气体在合金中的溶解度与温度的关系示意图第七章铸造7·4铸件结构工艺性7·4·1铸件工艺对铸件结构的要求1·对铸件外形的要求（力求简单，起模方便）避免侧凹、去掉不必要的外圆角，使分型面为平面、设计凸台和筋条，应考虑造型方便、铸件的外形尽可能使分型面数目最少2·对铸件内腔的要求不用或少用型芯、型芯的安放应稳固，并方便排气和清理增设工艺孔、3·结构斜度7·4·2金属或合金的铸造性能对铸件结构的要求1·合理设计铸件壁厚（壁厚均匀、有差别时应顺序凝固）2·铸件壁与壁连接（设计结构圆角、避免锐角连接、厚薄逐渐过渡、避免交叉连接）3·与合金铸造性能有关的问题（不阻碍收缩、避免过大面积的水平面、截面对称、设计加强筋）4·组合式铸件第七章铸造机床铸件结构的设计第七章铸造缸体铸件结构的设计第七章铸造托架铸件的结构设计第七章铸造箱体铸件的结构设计第七章铸造零件上的凸台设计第七章铸造端盖的结构设计第七章铸造阀体的结构设计第七章铸造支柱铸件的结构设计第七章铸造圆盖铸件的结构设计第七章铸造轴承架铸件的结构设计第七章铸造紫铜风口铸件内腔的结构设计第七章铸造结构斜度第七章铸造斜度α：h角度β适应范围1：51：101：201：501：10011°30′5°30′3°1°30′h＜25mm，钢和铸铁件h=25~500mm，钢和铸铁件h＞500mm，钢和铸铁件有色金属合金件铸件的结构斜度（Q/ZB158—1978）第七章铸造1·合理设计铸件壁厚铸件尺寸/mm不同合金铸件的最小壁厚值/mm铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铝合金铜合金＜200×20085~66533~5200×200~500×50010~126~1012846~8＞500×50015~2015~2015~2010~12610~12砂型铸造条件下铸件的最小壁厚值第七章铸造顶盖铸件的结构设计第七章铸造阀体铸件的结构设计第七章铸造壁厚有差别时铸件的结构设计第七章铸造不同转角的热节第七章铸造金属结晶的方向性第七章铸造铸造内圆角半径R值a+b2≤88~1212~1616~2020~2727~3535~4545~60铸铁铸钢4668101216206681012162025第七章铸造铸件壁之间避免锐角连接第七章铸造铸件壁之间避免交叉连接第七章铸造轮辐铸件的结构设计第七章铸造轮形铸件辐板的设计第七章铸造薄壁罩壳的设计第七章铸造梁形铸件的结构设计第七章铸造平板铸件的结构设计第七章铸造防裂筋的应用第七章铸造铸钢底座第七章铸造床身的组合设计第七章铸造7·5常用合金铸件的制造7·5·1铸铁件的制造1·铸铁的结晶及石墨化（影响石墨化的因素：化学成分、冷却速度）2·灰铸铁普通灰铸铁(3.0%~3.7%C,1.8%~2.4%Si)铁水不须处理孕育铸铁(2.8%~3.2%C,1.0%~2.0%Si)铁水须孕育处理3·球墨铸铁（成分特点、球化处理、孕育处理、热处理）球墨铸铁的铸造工艺特点：流动性差、铸型的刚度与收缩4·蠕墨铸铁须蠕化处理(用稀土硅铁合金和稀土硅钙合金)和孕育处理5·可锻铸铁（种类、成分特点、生产过程、铸造性能）7·5·2铸钢件的制造7·5·3有色金属或合金铸件的制造第七章铸造铸铁的结晶及石墨化第七章铸造C、Si含量对铸件组织的影响（壁厚50mm）第七章铸造砂型铸件壁厚、碳和硅含量与组织的关系第七章铸造冲入法球化处理第七章铸造型内球化法第七章铸造球墨铸铁件缩孔和缩松的形成第七章铸造7·5·2铸钢件的制造1·碳素铸钢（低碳铸钢ZG15、中碳铸钢ZG25、高碳铸钢ZG55）2·合金铸钢（低合金铸钢、高合金铸钢）3·铸钢的铸造工艺特点：熔点高、钢液易氧化、钢水流动性差、收缩大相应的措施：①壁厚＞8mm，提高浇注温度以改善铸造性能，采用干铸型和热铸型。②由于收缩大，应采用冒口冷铁和补贴，以实现顺序凝固。③薄壁铸钢件应采用同时凝固。④采用耐火度高的人造石英砂制作铸型，并在铸型表面涂刷石英粉或锆砂，以防粘砂。⑤