金属工艺学_第2篇_热加工工艺基础_01铸造04_LJH

金属工艺学主讲教师：李建辉联系电话：[phone]电子信箱：[e-mail]冶金与材料工程学院LJH@CQUST金属热加工工艺金属液态凝固成形（铸造）金属固态塑性成形（锻压）金属连接成形（焊接）热加工工艺一、熔模铸造二、金属型铸造三、压力铸造四、低压铸造五、离心铸造第四节特种铸造简介熔模铸造（亦称为精密铸造、失蜡铸造）用易熔材料制成模样，然后在模样上涂挂若干层耐火涂料制成型壳，经硬化后再将模样熔化，排出型外，从而获得无分型面的铸型；铸型经高温焙烧后即可进行浇注。一、熔模铸造第四节特种铸造模样材料：蜡基材料、树脂（松香）材料铸型材料：起粘附作用的涂料和起支撑作用的石英砂材料一、熔模铸造第四节特种铸造熔模铸造蜡模制造生产工艺过程结壳脱蜡（熔模）焙烧、造型、浇注落砂清理压型蜡模压制浸涂料撒砂（石英砂）硬化干燥处理化学硬化热水法高压蒸汽法耐火材料粘结剂800~1000°C焙烧600~700°C浇注打碎型壳落砂去浇口、毛刺清理蜡模组装熔模铸造过程示意图第四节特种铸造一、熔模铸造（二）熔模铸造的主要特点及适用范围1）铸件的精度和表面质量较高，尺寸公差等级可达IT11~IT14，表面粗糙度Ra值可达12.5μm~1.6μm。2）适用于各种合金铸件的批量或单件生产。3）可制造形状较复杂的铸件，铸出孔的最小直径为0.5mm，最小壁厚可达0.3mm。4）工艺过程较复杂，生产同期长，制造费用和消耗的材料费用较高，多用于小型零件（从几十克到几千克），一般不超过45kg。熔模铸造主要用于形状复杂、难以切削加工的小零件，例如汽轮机叶片以及飞机、汽车、机床等上的小型零件。第四节特种铸造一、熔模铸造第四节特种铸造一、熔模铸造熔模铸造典型零件熔模铸造主要用于形状复杂、难以切削加工的小零件，例如汽轮机叶片以及飞机、汽车、机床等上的小型零件。第四节特种铸造一、熔模铸造熔模铸造镂空附饰金属型铸造又称硬模铸造，永久型铸造，是将液体金属浇入金属铸型，在重力或其它作用下充填铸型，以获得铸件的铸方法。铸型一般用铸铁或耐热钢制成，可重复使用几千次至几万次。二、金属型铸造典型金属型构造（复合式分型）第四节特种铸造（一）金属型材料特点为保证使用寿命，制造金属型的材料具备如下的性能：高的耐热性和导热性，反复受热不变形，不破坏；一定的强度、韧性及耐磨性；好的切削加工性能。金属型材料一般选用铸铁、碳素钢或低合金钢。（二）金属型铸造的工艺特点1.金属型预热金属型预热温度主要通过试验来确定，一般不低于150℃。2.刷涂料金属型表面应喷刷一层耐火涂料（厚度约为0.1mm~0.5mm），以保护型壁表面，免受金属液的直接冲蚀和热冲击。3.浇注由于金属型的导热能力强，因此浇注温度应比砂型铸造高20℃~30℃。如铸铁为1300℃~1370℃，锡青铜为1100℃~1150℃，对薄壁小件取上限，对厚壁大件取下限。4.开型时间对于金属型铸造，要根据不同的铸件选用合适的开型时间，通常开型时间为10~60s，具体数值需通过试验来确定。二、金属型铸造第四节特种铸造（三）金属型铸造的特点和应用范围1）金属型铸件冷却快，组织致密，力学性能高；2）铸件的精度和表面质量较高（IT12~IT16，Ra25~12.5μm）；3）浇冒口尺寸较小，液体金属耗量减少，一般可节约15%~30%；4）节省造型材料，容易实现“一型多铸”，生产率高。金属型铸造的主要缺点是金属型无透气性和退让性，铸件冷却速度大，容易产生浇不到、冷隔、裂纹等缺陷。另外，金属型铸造生产周期长，成本高，工艺参数严格。二、金属型铸造金属型铸造主要用于铜合金、铝合金等有色金属的大批量铸造生产，如活塞、连杆、气缸盖等。第四节特种铸造二、金属型铸造金属型铸造主要用于铜合金、铝合金等有色金属的大批量铸造生产，如活塞、连杆、气缸盖等。第四节特种铸造金属型模具金属型铸造零件压力铸造简称压铸，是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填型腔（一般为金属铸型），并在压力作用下成型和凝固而获得铸件的方法。常用压射压力为5~150MPa，充填时间很短，约0.01~0.2s。高压高速是压力铸造的重要特点。压铸过程主要由压铸机来实现。压铸机分热压室式和冷压室式两类。其中，热压室压铸机的压室与坩埚连成一体，而冷压室压铸机而这时分开的。冷压室卧式压铸机基本结构三、压力铸造第四节特种铸造三、压力铸造冷压室卧式压铸机工作原理第四节特种铸造合模、浇注压射开型取件压铸的特点和应用1.压铸优点：1）铸件尺寸精度最高（IT11~13），表面粗糙度最小（Ra6.3~1.6μm）；2）可以做形状复杂的薄壁件；3）铸件强度和表面硬度都较高；4）生产效率很高，生产过程易于机械化和自动化。2.压铸缺点：1）压铸时高速液流会包住大量空气，凝固后在铸件表皮下形成气孔，故压铸件不宜进行较多余量的切削加工，以免气孔外露。2）压铸黑色金属时，压铸型寿命很低，困难较大。3）设备投资大，生产准备周期长。三、压力铸造压力铸造应用广泛，可用于生产锌合金、铝合金、镁合金、铜合金等有色金属铸件，其中铝合金占比重最大，约为30~50%。第四节特种铸造三、压力铸造压力铸造应用广泛，可用于生产锌合金、铝合金、镁合金、铜合金等有色金属铸件，其中铝合金占比重最大，约为30~50%。第四节特种铸造压力铸造典型零件四、低压铸造低压铸造是液体金属在压力作用下自下而上充填型腔，并在压力作用下凝固获得铸件的方法。所使用的铸型通常为金属型，也可以是砂型。与压力铸造相比，所用的压力较低（0.02~0.06MPa），所以称为低压铸造。第四节特种铸造低压铸造的特点和应用1）采用底注式充型，金属液流动平稳，提高了铸件的合格率；2）充型压力和金属液速度便于控制，适用于各种铸型；3）金属利用率高，可达90~98%（与砂型铸造相比，省去了冒口）；4）铸件在压力下结晶，组织致密，力学性能好，尤其适于大型薄壁件；5）生产效率很高，生产过程易于机械化和自动化。低压铸造广泛应用于对质量要求较高的铝、镁合金铸件，如汽车发动机缸体、缸盖、活塞、叶轮等，同时也可用于铸造各种铜合金铸件。第四节特种铸造四、低压铸造低压铸造广泛应用于对质量要求较高的铝、镁合金铸件，如汽车发动机缸体、缸盖、活塞、叶轮等，同时也可用于铸造各种铜合金铸件。第四节特种铸造四、低压铸造低压铸造典型零件五、离心铸造离心铸造顾名思义，离心铸造是在离心力作用下成型铸件的，也就是将熔融金属液浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力作用下填充铸型并凝固成型。离心铸造的铸型可以是金属型，也可以是砂型。第四节特种铸造立式卧式低压铸造的特点和应用优点：1）制造筒形件时省去型芯和浇注系统，大大简化套筒、管类铸件的生产过程；2）由于离心力的作用，改善了补缩条件，铸件组织致密，产生缩孔、缩松等缺陷的几率很小，力学性能较好；3）充型能力较好，适用于流动性较差的合金和薄壁件的生产；4）可以生产双金属铸件，结合面牢固。缺点：容易产生比重偏析，内表面粗糙等缺陷。离心铸造广泛应用于制造铸铁管、气缸涛、铜套、双金属轴承、特殊钢的无缝管坯、造纸机滚筒等铸件的生产。第四节特种铸造五、离心铸造第四节特种铸造五、离心铸造离心铸造广泛应用于制造铸铁管、气缸涛、铜套、双金属轴承、特殊钢的无缝管坯、造纸机滚筒等铸件的生产。离心铸造典型零件