60铸造

第二章铸造第一节概述第二节砂型铸造第三节特种铸造第四节基础知识第一节概述一、定义二、特点与应用三、铸造方法一、定义铸造——将金属材料加热到液态，浇注到与零件形状、大小相适应的铸型内，待其冷却凝固后得到所需零件或毛坯的方法。铸件——铸造所获得的零件或毛坯。二、特点与应用应用：铸造生产在机械制造业应用很广泛，铸件所占的比重相当大。例：机床、内燃机中，铸件占总重量的70%～90%优点1、能够制造出形状复杂（尤其是内腔）的铸件，并使其形状、尺寸与零件接近，从而节省金属，减少了切削加工工时；2、适应性广；（材料种类、铸件大小与重量、生产批量）3、铸件的成本较低。缺点1、铸件机械性能低且笨重；2、铸造工序多，铸件质量不稳定，废品率较高；3、在砂型铸造中，粉尘多，劳动强度大三、铸造方法砂型铸造：特种铸造：手工造型、机械造型金属型铸造、压力铸造、离心铸造和熔模铸造等第二节砂型铸造一、模样及芯盒二、型砂及芯砂三、造型方法四、浇注系统五、合金的熔炼与浇注六、铸件的落砂、清理及常见缺陷四、浇注系统五、合金的熔炼与浇注六、铸件的落砂、清理及常见缺陷工艺过程一、模样及芯盒由木材、金属或其他材料制成用模样造型主要获得铸件的外形用芯盒造芯主要用以获得铸件的内腔形状和尺寸也可部分或全部用芯子形成铸件的外形，以简化某些复杂铸件的造型模样及芯盒联轴节的零件图铸造工艺图模样图芯盒注意事项设计、制造模样与芯盒时，应主要考虑以下几个方面：1．分型面——铸型组元之间的接合面必须使模样能从砂型中取出，使造型方便并能保证铸件的质量起模、浇注位置、数量、平面等2．起模斜度起模方便壁愈高，斜度愈小3．加工余量为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时预先增加而在机械加工时切去的金属层厚度其大小依铸造方法、合金种类、加工精度、铸件的形状和尺寸决定。一般铸钢件、大铸件、形状复杂的铸件等，其加工余量较大。4．圆角便于造型，防止浇注时产生冲砂及铸件冷缩时产生应力集中(有缩孔、裂纹、粘砂等缺陷)铸壁交角处5．芯头定位并放置芯子为了准确和方便地下芯子，在垂直放置芯子时，芯头应做出一定的斜度6．收缩余量为了补偿铸件收缩，模样比铸件图纸尺寸增大的数值一般灰铸铁的线收缩率较小，铸钢的线收缩率较大7．孔（或槽）铸件上较小的孔（槽）不易保证质量，不铸出。直接采用机械加工的方法进行加工，既保证质量又经济。二、型砂及芯砂根据铸造合金、技术要求、铸造方法等不同，可选用不同的型砂、芯砂造型和造芯。常用的造型材料由硅砂、水、粘结剂和其他附加物(煤粉、木屑等)混制而成的粘结剂：粘土、水玻璃、植物油、合成树脂等粘结剂薄壁、复杂内腔铸件优点：易机械化，生产率高，不需烘干，强度高，型芯尺寸精确，表面光滑，退让性、出砂性好。成本低、适用范围广、回收利用性好湿型砂：中、小件；干型砂：质量要求高的件、大件。优点：干强度高，不易吸湿返潮，退让性、出砂性↑，不易粘砂、内腔光滑。1、粘土2、水玻璃优点：不需烘干，硬化速度快，生产周期短，强度高，易机械化。3、植物油4、合成树脂缺点：易粘砂，出砂性差，回用性差。大型铸件油(桐油、亚麻油)在烘烤时生成强度很高的氧化膜缺点：价格高大批量型砂及芯砂的性能要求强度不足，会造成塌箱、砂眼等透气性不好，易出现气孔型砂之间本身有空隙，具有透气的能力若耐火性不足，砂粒粘在铸件表面上形成一层硬皮，造成切削加工困难、粘砂严重、铸件报废。型(芯)砂具有随铸件的冷却收缩而被压缩其体积的性能.若退让性不足，铸件收缩受阻，内应力加大，甚至产生裂纹、变形等。加锯末、木屑，提高退让性。型砂在高温金属液的作用下而不软化，熔化1、可塑性2、强度3、透气性4、耐火性5、退让性型砂及芯砂的性能要求芯砂的性能要求比型砂的要高因承受液态金属的高温包围、冲刷力与浮力的作用三、造型方法手工造型机器造型应根据零件的技术要求、铸件形状、尺寸大小和生产批量等不同情况合理选用震压微震压实射砂抛砂等整模：最大截面在一端，且为平面分模：最大截面在中部活块：有突出部位，难起模，单件，小批挖砂：分型面为非平面，要求整模，单件，小批刮板：回转件、轮假箱：成批，需挖砂的件（造型前先做一个特制的假箱，来代替造型用的底板，然后做下型，由下型做上型）1、按砂箱分2、按模型分两箱：基本方法，各种批量，大小件三箱：手工，单件，小批，两个分型面地坑：小批，大、中件脱箱：小件劈箱：大件，如机床床身1．整模两箱造型放好模样加型砂、造下型放好浇口棒、造上型开好外浇口对通气孔起出模样安放好芯子合型主要特征与适用范围主要特征模样是整体的，铸件分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸型内，其造型简单，铸件不会产生错箱缺陷适用范围适用于铸件最大截面在一端，且为平面的铸件2．分模造型用下半模造下型放好上半模，撤分型砂，放浇口棒造上型开外浇口，扎通气孔起模开内浇道，下芯，开排气道，准确合型落砂后带浇口的铸件主要特征与适用范围主要特征适用范围将模样在最大截面处分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内，造型简单省工常用于最大截面在中部的铸件3．挖砂造型放置模样，造下型翻转180°后挖出分型面造上型，起模，合型主要特征与适用范围主要特征适用范围模样是整体的，但铸件分型面是曲面。为便于起模，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂、其造型费工、生产率低，工人技术水平要求高用于分型面不是平面的单件、小批量生产铸件4．活块造型拖板模样造下型造上型起出主体模样起出活块模样及内浇进模样合型主要特征与适用范围主要特征适用范围铸件上有妨碍起模的小凸台，肋条等。制模时将这些部分做成活动的（即活块）。起模时，先起出主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费时，工人技术水平要求高主要用于单件、小批量生产带有突出部分、难以起模的铸件5.刮板造型主要特征适用范围用刮板代替模样造型，它可降低模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低，工人技术水平要求高用于有等截面或回转体的大、中型铸件的单件、小批量生产，如：带轮、铸管、弯头等（二）机器造型机器造型——用机器完成全部造型或至少完成紧砂操作的造型工序。震压式造型机的工作原理以震压造型为例起模方法顶箱起模落模起模（三）铸型分型面的选择原则5、尽量减少型芯和便于下芯，合型及检验位置分型面选择的合理可以简化造型操作，提高劳动生产率。1、便于起模，故分型面应选择在铸件最大截面处(手工造型时，局部阻碍起模的凸起可做活块)2、应尽量减少分型面和活块数量(中小件)3、应尽量使铸件的重要加工面或大部分加工面和加工基准面位于同一砂型中4、尽量采用平直分型面，以简化操作及模型制造四、浇注系统浇注系统——为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道冒口作用：补缩、排气、集渣浇注系统浇口杯直浇道横浇道内浇道漏斗形用以承接并导入熔融金属，可以减缓浇注时液体金属对铸型的冲击，并使熔渣浮于表面使液体金属产生一定的静压力。加长直浇道可提高熔融金属的充型能力与流速连接直浇道和内浇道，主要有阻止熔渣流入型腔的作用，并分配熔融金属流入内浇道引导液体金属进入型腔，控制液态金属流入型腔的方向与速度，调节铸件各部分的冷却速度常开在下型的上部，截面多为扁梯形，以便于铸件的清理两箱造型时，横浇道一般开在上型的底部倒圆锥形梯形内浇道的位置为了使液体金属快而平稳地流入型腔，避免冲歪芯子内浇道可沿芯子的切线方向引入液体金属，或型腔周边均布多个内浇道切忌内浇道正对细长芯子引入液体金属浇注位置的选择1型腔的上表面除了容易产生砂、气孔、夹砂等缺陷外，还产生了夹砂缺陷。这是由于在浇注过中，高温的金属液对型腔的上表面有强烈的热辐射，导致上表面砂急剧膨胀和强度下降而拱起或开裂，使金属液进入表层裂缝，形成夹砂缺陷，所以平板类、圆盘类铸件大平面应朝下。浇注位置是否正确对铸件质量有很大的影响，选对应考虑以下原则：1、铸件的宽大平面应朝下。2、3、以有利于金属充填，防止产生冷隔或浇不足等缺陷。2、面积大的薄壁部分放下面或侧面应使铸件截面较厚的部分放在型面附近的上部或侧面，以便在铸件厚壁处直接安装冒口。3、对于容易产生缩孔的铸件4因为铸件的上表面容易产生砂眼、气孔、渣等缺陷，应将较大的平面朝下。例如车床床身，由于床身导轨面是关键表面，要求组织匀致密和高硬度，不允许有任何缺陷，所以将导轨面朝下。4、铸件的重要加工面或主要工作面应朝下。1)若做不到，可放侧面或倾斜2)若有几个加工面，则应把较大的放下面。五、合金的熔炼与浇注铸铁1、熔炼设备冲天炉铸钢电弧炉、感应炉铸造有色金属坩埚炉2．浇注浇注前应将浇包烘干，检查铸型是否已加压铁或扣紧浇注时要扒去熔液上的熔渣并挡渣，同时要控制好液体金属的浇注速度且不要断流。六、铸件的落砂、清理及常见缺陷落砂——用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作过早落砂会使铸件产生硬皮、变形或开裂等缺陷落砂过迟会使铸件晶粒粗大、力学性能降低清理落砂后经初步检查合格的铸件，即可清除其表面粘砂、芯砂、多余金属（包括浇冒口、飞翅和氧化皮），然后再按有关技术规定作进一步仔细的检查。常见缺陷气孔缩孔砂眼渣眼变形错箱偏芯浇不足粘砂冷隔裂纹第三节特种铸造一、金属型铸造二、熔模铸造三、压力铸造四、离心铸造五、各类铸造方法的比较一、金属型铸造★铸型材料：灰铸铁或铸钢★型芯材质：黑色金属用砂芯；有色金属用金属芯。定义：将液体金属在重力作用下浇入用金属制成的铸型获得铸件的方法称金属型铸造。有色金属铸件金属型铸造原理带孔的铸件可用金属芯或砂芯。有色金属铸件多用组合式金属芯。取件时先抽出销孔芯，再依次抽出组合芯3、4、5。（二）工艺措施1、加强金属型的排气2、使金属型保持一定的工作温度3、金属型腔表面应喷刷涂料4、应尽早从金属型中取出铸件（三）特点优点：1、一型多铸，生产率较高；缺点：1、金属型制造成本高；2、铸件晶粒细密，力学性能高；3、表面质量好。2、不宜生产大型复杂的薄壁铸件；3、铸铁件表层易得到白口组织。（四）应用大批量生产形状简单、壁厚较均匀的中小型有色金属铸件。二、熔模铸造（一）定义（与砂型铸造的主要区别）熔模铸造——由古代失蜡铸造发展成的一种铸造方法。它是用易熔材料（如蜡料等）制成模样，在其表面包覆若干层耐火涂料，制成壳型，将液体金属浇入壳型中冷凝获得铸件的方法。（二）主要工艺过程压型→制蜡模→蜡模组合→结壳→焙烧→熔化金属、浇注→脱壳、清理主要工艺过程1）压型据铸件制作的母模来制造压型2）制蜡模3）蜡模组合4）结壳5）熔蜡7）熔化金属、浇注、脱壳、清理将石蜡、硬脂酸各50％的易熔模料混匀后注入压型制得蜡模把数个蜡模焊在蜡制的浇注系统上成为蜡模组将蜡模组浸入水玻璃和石英粉配成的涂料中，取出后撒上一层细石英砂，经氯化铵硬化便形成一层薄壳，重复数次即能形成所需厚度的型壳把内有蜡模的型壳浸入约90℃的热水中，熔去蜡模并将模料排出，便获得所需的铸型经800～1000℃高温焙烧一段时间，在型壳四周填砂后即可浇注6）焙烧敲破型壳便可取出铸件工艺过程图示母模a)压型b)压制蜡模c)焊成蜡模组d)型壳e)熔模、焙烧、准备浇注（三）特点优点：1、铸件表面质量较好（采用整体熔模涂层的制壳工艺，铸型无分型面、无拔模斜度→）2、可制出难于用砂型铸造、锻压或切削加工方法生产的形状复杂的薄壁铸件（包括一般的小孔或凹槽）3、对于一些加工性不良或难于切削加工的合金铸件（如不锈钢、耐热钢、硬质合金等）也可直接制得精度较高的零件。缺点：生产工序较多，生产周期长，铸件的尺寸不能过大。（四）应用成批生产形状复杂、精度要求高或难于进行锻压、切削加工的中小型铸钢件。三、压力铸造（一）定义高压（高达几十兆帕，甚至超过200MPa）高速（5～40m/s）充型时间（0.1～0.2s）压力铸造（简称压铸）是将熔融金属在高压作用下迅速压入金属铸型，并在压力作用下冷凝获得铸件的方法。（二）工作原理卧式压铸机工作示意图向压缸注入液体金属将液体金属压入铸型芯棒退出，压型分开活塞退回，推出铸件（三）特点优点：1、可制出表面质量好、形状复杂的薄壁铸件；2、晶粒细密，强度较高；3、生产率高。缺点：1、气体难排（充型快→气孔）；2、壁厚（冷凝快→缩孔、缩松）不宜超过6～8mm，常为2～4mm，且