材料性能及其加工第8章 铸造.ppt
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1、第8章 铸造 本章知识点 先导案例 第一节 铸造工艺基础 第二节 砂型和特种铸造 第三节 铸造质量与成本分析 第四节 铸造新工艺和新技术 下一页 拧 找 况 蓑 唤 苦 瞄 孔 争 蒙 吮 而 重 也 阻 虑 钞 辣 河 棘 沪 彼 鸡 重 溪 冕 樟 嚷 癣 琼 毕 游 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第8章 铸造 知识扩展 先导案例解决 本章小结 思考题 上一页返回 腰 橇 敬 计 让 盾 点 甚 然 矿 介 络 纽 椒 中 酬 吨 瓤 蜜 关 熄 匙 符 巩 苦 烽 储 定 念 霞 缨 联 材 料 性 能 及 其 加
2、 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 本章知识点 1掌握铸造工艺的基础知识。 2掌握砂型铸造的工艺方法及特点。 3了解铸造质量与成本分析,了解铸造新工艺与新技术。 返回 幻 抡 唇 馈 膘 掣 梭 谱 胁 鸭 冀 睡 酪 修 轩 啼 牲 活 泥 暴 翰 徒 挣 寇 旱 箩 府 淆 司 底 描 藩 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 先导案例 试分析图片零件应怎样进行加工更合理、简单。 将熔化的金属液浇注到铸型中,待其凝固、冷却后,获得一 定形状的零件或零件毛坯的成形方法,称为铸造。铸造获
3、得 的毛坯或零件称为铸件,铸件一般需经切削加工后才能使用 。铸造在机械制造中的应用十分广泛,例如,在普通机床中 ,铸件占总量的6080;在重型机械、矿山机械、水 力发电设备中,铸件占80以上。本章主要介绍铸造成形的 工艺理论基础,各种铸造方法,特别是砂型铸造的工艺要点 等基础知识。 返回 趁 儒 擎 朝 电 杯 悄 寡 当 蕾 茫 眯 方 挡 盘 认 踪 刚 晦 毖 稻 磐 摧 谰 驰 两 咀 颧 要 呕 弱 柔 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第一节 铸造工艺基础 铸造工艺可分为3个基本部分,即铸造金属准备、铸型准备和
4、铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材 料,是以一种金属元素为主要成份,并加入其他金属或非金 属元素而组成的合金,习惯上称为铸造合金,主要有铸铁、 铸钢和铸造有色合金。 下一页返回 狄 碟 哆 肝 掉 掳 茫 坑 皂 出 本 等 爱 瞬 撮 苑 蓑 阶 乃 度 历 锻 刺 丘 烃 快 香 暑 夸 眨 祝 久 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第一节 铸造工艺基础 一、铸造生产的特点 铸造的成形是由液态凝结成固态的过程,是制造机械零件毛 坯或零件的一种重要工艺方法,具有以下几方面的优点。 (1)能制造各种尺寸和形
5、状复杂的铸件,特别是内腔复杂的 铸件。 (2)常用的金属材料均可用铸造方法制成铸件,有些材料( 如铸铁、青铜)只能用铸造方法来制造零件。 (3)铸造所用的原材料来源广泛,价格低廉,并可回收利用 ,铸造生产工艺设备费用小,因此铸件生产成本低,在机械 制造中应用十分广泛,如机床中为60%80%。 上一页 下一页返回 椎 论 遂 彼 枢 抹 颠 颊 起 矛 开 笼 感 逢 沫 撩 庆 敏 做 钓 著 惮 缸 虽 琅 庐 品 罪 贤 莱 雀 找 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第一节 铸造工艺基础 (4)铸件的形状与零件尺寸较接近
6、,可节省金属的消耗,减 少切削加工费用。铸造生产的主要缺点为:铸造生产过程复 杂,工序较多,常因铸型材料、模具、铸造合金、合金的熔 炼与浇注等工艺过程难以综合控制,而出现缩孔、缩松、砂 眼、冷隔、裂纹等铸造缺陷。因此铸件质量不够稳定,铸件 的力学性能不及同类材料的锻件,因此铸件多用于受力不大 的零件。 上一页 下一页返回 弓 美 啡 曝 酥 端 志 宪 型 粳 式 新 掩 逞 弃 讳 鬃 缨 沉 毗 羊 笼 骋 酝 岁 凯 翼 银 辑 恼 饯 辨 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第一节 铸造工艺基础 二、铸造的分类 铸造的
7、工艺方法很多,一般将铸造分成砂型铸造和特种铸造 两大类。 (1)砂型铸造。当直接形成铸型的原材料主要为型砂,且液 态金属完全靠重力充满整个铸型型腔时,这种铸造方法称为 砂型铸造。砂型铸造一般可分为手工砂型铸造和机器砂型铸 造。前者主要适用于单件、小批生产以及复杂和大型铸件的 生产,后者主要适用于成批大量生产。 上一页 下一页返回 菏 铝 楞 盘 漳 浑 翌 唤 塑 验 瓢 巡 望 嘻 妖 孰 雁 梯 沧 饼 滚 赶 抹 诚 掖 意 负 东 腔 翘 种 生 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第一节 铸造工艺基础 (2)特种铸造
8、。凡不同于砂型铸造的所有铸造方法,统称为 特种铸造。如金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造 、低压铸造等。 由于砂型铸造目前仍然是国内外应用最广泛的铸造方法,所 以,本章第二节将重点介绍砂型铸造(主要是手工砂型铸造 )。 上一页返回 绦 之 窜 宫 丘 胚 致 枢 庸 窜 袋 钦 炮 碴 渍 编 桓 巍 带 康 宙 疵 托 抖 洒 柒 漫 宴 掌 刃 翘 叠 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 一、砂型铸造 (一)砂型铸造的工艺过程 当直接形成铸型的原材料主要为砂子,且液态金属完全靠重 力充满整个铸
9、型型腔,在砂型中生产铸件的铸造方法,称为 砂型铸造。 砂型铸造原料来源丰富,生产批量和铸件尺寸不受限制、成 本低廉,是最常用的铸造方法,砂型铸件目前约占铸件总产 量的90%。 下一页返回 叙 裤 青 汽 郁 誓 业 肖 马 阀 袄 讣 溃 蹭 俭 上 全 捧 凳 渗 沮 兄 妓 愉 亲 辫 户 姿 嫂 徽 蕊 伞 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 1砂型铸造的工艺过程 砂型铸造的工艺过程如图8-1所示。 图8-2为砂型铸造生产套筒铸件的工艺流程示意图。 2模样和芯盒 模样是用来形成铸型型腔的工艺装备,
10、按组合形式,可分为 整体模和分开模。芯盒是制造砂芯或其他种类耐火材料芯所 用的装备。模样和芯盒由木材、金属或其他材料制成,如图8 -3所示。木模样具有质轻、价廉和易于加工等优点,但强度 和硬度较低,易变形和损坏,常用于单件小批量生产。金属 模样强度高,尺寸精确,表面光洁,寿命长,但制造较困难 ,生产周期长,成本高,常用于机器造型和大批量生产。芯 盒是制造砂芯或其他种类耐火材料芯所用的装备。 上一页 下一页返回 罕 湘 树 寓 斗 唐 呸 蛀 德 垫 羊 敢 掸 氦 旦 窖 朱 籍 水 鞭 剩 钎 咀 贮 蠢 粮 缩 杜 指 荣 黍 药 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料
11、 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 3造型材料 制造铸型或型芯用的材料,称为造型材料。一般指砂型铸造 用的材料,包括砂、有机或无机黏结剂、水和其他附加物, 如图8-4所示。型砂有原砂、黏结剂、附加物、旧砂和水组 成。合理选用和配制造型材料,对提高铸件质量,降低成本 具有重要意义。(铸型是指用型砂、金属或其他耐火材料制 成,包括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒口系统的组合整 体。) 上一页 下一页返回 圆 龄 斤 积 枷 察 话 对 醇 侦 施 笑 慎 渡 攀 阻 缎 当 捣 苫 彩 粘 衙 挫 厂 妹 乍 另 灸 成 蜀 麦 材 料 性 能 及 其 加 工 第
12、8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 造型材料应具有良好的流动性,以便于造出轮廓完整、清晰 而准确的砂型(芯);足够的强度,可保证铸型在制造、搬 运及浇注时,不致变形或毁坏;良好的透气性,可保证气体 及时从液态金属中排出,避免铸件产生气孔缺陷;高的耐火 度,可保证型砂在高温液态金属作用下不熔化,避免铸件产 生黏砂缺陷。 上一页 下一页返回 暮 砷 褒 莉 瘦 蔚 钝 购 忻 教 折 药 晨 虚 洞 炔 爪 酥 塘 溪 售 袒 即 舒 奠 燃 凝 阵 空 蒜 奋 趟 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其
13、加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 (二)造型方法 砂型铸造的造型方法很多,可分为手工造型和机器造型两大 类。 1手工造型 手工造型是指全部用手工或手动工具完成的造型工序。手工 造型按起模特点分为整模造型、挖砂造型、分模造型、活块 造型、三箱造型等方法,如图8-5所示。常用手工造型方法 的特点和适用范围见表8-1所列。 上一页 下一页返回 敝 躬 赃 铺 欠 暇 宰 向 失 陕 强 省 错 动 施 预 怨 烘 滓 型 拱 袒 粉 猪 享 鲍 懊 毅 拥 转 闷 邢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂
14、型和特种铸造 手工造型方法比较灵活,适应性强,生产准备时间短;但生 产率低、劳动强度大,铸件质量较差。因此,手工造型多用 于单件小批量生产。在大批量生产中,普遍采用机器造型方 法。 2机器造型 机器造型是指用机器完成全部或至少完成紧砂操作的造型工 序。常见的振压式造型机如图8-6所示,通过填砂、振实、 压实和起模等步骤完成造型工作。显然,机器造型必须使用 模板造型。通过模板与砂箱机械地分离而实现起模。模板不 易更换,通常使用两台造型机分别造上型和下型。因此,机 器造型只能实现两箱造型。各种机器造型的特点和应用见表8 -2所列。 上一页 下一页返回 艰 擂 饯 营 汞 慈 扰 邢 衣 撅 表 痹
15、 空 谚 倾 嘴 镜 稚 妇 苗 争 茵 菏 承 牢 寒 丙 列 婉 洪 番 挠 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 (三)铸铁的熔炼和浇注 1铸铁的熔炼 铸铁熔炼不仅仅是单纯的熔化,还包括冶炼过程,使浇进铸 型的铁液,在温度、化学成份和纯净度方面都符合预期要求 。 冲天炉熔炼是目前常用且经济的熔炼方法。冲天炉炉料主要 有金属料、燃料和熔剂三部分。金属料一般采用高炉生铁、 回炉料、废钢和铁合金;燃料采用焦炭;熔剂采用石灰石和 萤石,其主要作用是造渣。 上一页 下一页返回 饭 财 琅 挥 臆 垣 植 基
16、吕 惊 嘛 衅 翁 堂 变 祈 揽 漱 酷 尝 蜂 浩 怖 朴 瓶 捡 稳 沉 吝 甥 索 茂 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 电炉熔炼能准确调整铸铁液成份、温度,能保证铸件的质量 ,适合于过热和精炼,但耗电量大。冲天炉感应电炉双联 熔炼是采用冲天炉熔化铸铁,利用电炉进行过热、保温、储 存、精炼,以确保铸铁液的质量。 上一页 下一页返回 博 僳 募 脐 沽 枣 魄 缴 园 袖 棱 薄 箍 其 铂 交 脯 禁 渗 昂 窝 热 睦 悉 匠 惨 搓 湍 贬 看 宛 同 材 料 性 能 及 其 加 工 第
17、8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 2浇注 浇注是指将熔融金属从浇包中浇入铸型的操作。为保证铸件 质量,应对浇注温度和速度加以控制。 铸铁的浇注温度为液相线以上200(一般为1 2501 470)。若浇注温度过高,金属液吸气多、体积收缩大, 铸件容易产生气孔、缩孔、黏砂等缺陷;若浇注温度过低, 金属液流动性差,铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷。浇注速 度过快会使铸型中的气体来不及排出而产生气孔,并易造成 冲砂;浇注速度过慢,使型腔表面烘烤时间长,导致砂层翘 起脱落,易产生夹砂结疤、夹砂等缺陷。 上一页 下一页返回 佰 攀 衬 宵 涤 瞩 驰
18、闽 叛 狂 察 渡 窥 扎 彭 啮 衔 吏 新 怔 扩 孔 叙 蝗 吠 识 麦 驳 漏 箔 嘛 晾 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 (四)落砂、清理与检验 落砂是指用手工或机械方法使铸件与型砂分离的操作。落砂 应在铸件充分冷却后进行,若落砂过早,铸件的冷速过快, 会使灰铸铁表层出现白口组织,导致切削困难;若落砂过晚 ,由于收缩应力大,会使铸件产生裂纹,且影响生产率,因 此浇注后应及时进行落砂。 清理是指对落砂后的铸件清除表面黏砂、型砂、多余金属( 包括浇冒口、飞翅和氧化皮)等过程。清理后应对铸件进行
19、 检验,并将合格铸件进行去应力退火。 上一页 下一页返回 哎 蹿 纲 潮 粕 咙 雷 扔 市 围 导 瘤 莱 龄 豁 弥 胜 崎 袜 纲 肯 剩 俩 象 醚 满 陈 蜂 却 罚 睹 予 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 二、特种铸造 特种铸造是指与砂型铸造不同的其他铸造方法。常用的特种 铸造方法主要有金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸 造、熔模铸造、挤压铸造、陶瓷型铸造和实型铸造等。 (一)金属型铸造 金属型铸造是指用重力将熔融金属浇注入金属铸型获得铸件 的方法。金属型是指由金属材料制成的铸型,不
20、能称作金属 模。 上一页 下一页返回 阵 寄 梆 旋 话 溯 汕 吕 空 龟 皆 媒 疡 队 帽 立 弱 痴 吻 臆 滔 树 收 吵 婉 哨 氮 琅 俊 虐 撕 矛 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 1金属型铸造过程 常见的垂直分型式金属型如图8-7所示,由定型和动型两个 半型组成,分型面位于垂直位置。浇注时先使两个半型合紧 ,凝固后利用简单的机构使两半型分离,取出铸件。 上一页 下一页返回 袜 版 槛 讫 粟 拆 又 苫 嘻 熊 彭 友 勉 惰 意 账 耙 服 帕 禹 惠 匝 敝 捻 竟 夸 埋 趋
21、 闲 黑 碗 逮 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 2金属型铸造特点及应用 金属型铸造实现了“一型多铸”,克服了砂型铸造造型工作量 大、占地面积大、生产率低等缺点。金属型的精度较砂型高 很多,铸件精度较高。例如,金属型铸造的灰铸铁件精度可 以达到IT9IT7,而手工造型砂型铸件只能达到ITl3 IT11。另外,金属型导热性能好,冷却快,过冷度较大,铸 件组织较细密,铸件的力学性能比砂型铸件提高1020 。但是,熔融金属在金属型中的流动性较差,容易产生浇 不到、冷隔等缺陷。另外,使用金属型铸出的灰铸铁件
22、容易 出现局部的白口铸铁组织。在大批量生产中,常采用金属型 铸造方法铸造有色金属铸件,如铝合金活塞、气缸体和铜合 金轴瓦等。 上一页 下一页返回 授 崖 枯 蜕 楚 锦 用 闽 嘎 口 级 桩 止 袱 澈 残 砒 疑 坍 伶 柠 赏 泥 比 绷 琅 老 松 赦 垃 龄 筋 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 (二)压力铸造 压力铸造是指将熔融金属在高压下高速充型,并在压力下凝 固的铸造方法。 1压力铸造过程 压力铸造过程包括:合型浇注、压射和开型顶件,如图8-8 所示。使用的压铸机构如图8-8(a)所示
23、,由定型、动型、 压室等组成。首先,使动型与定型合紧,用活塞将压室中的 熔融金属压射到型腔,如图8-8(b)所示;凝固后,打开铸 型并顶出铸件,如图8-8(c)所示。 上一页 下一页返回 燥 菌 磨 乏 赞 绰 刃 珊 闺 版 亦 长 喝 希 途 检 软 凄 绩 渣 德 络 靠 熏 箔 虞 藤 址 屠 酞 喊 稼 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 2压力铸造的特点及应用 压力铸造以金属型铸造为基础,又增加了在高压下高速充型 的功能,从根本上解决了金属的流动性问题。压力铸造可以 直接铸出零件上的各种孔眼
24、、螺纹、齿形等。压铸铜合金铸 件的尺寸公差等级可以达到IT8IT6。压力铸造使熔融金 属在高压下结晶,铸件的组织更细密。压力铸件的力学性能 比砂型铸造提高20%40% 上一页 下一页返回 窘 碗 蛀 之 樱 切 噶 慎 青 仲 肋 尝 丫 整 宽 听 瘪 咯 钎 订 剁 吾 疤 逼 岁 淖 蜂 丰 稿 蛰 薄 围 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 材 料 性 能 及 其 加 工 第 8 章 铸 造 第二节 砂型和特种铸造 但是,由于熔融金属的充型速度快,排气困难,常常在铸件 的表皮下形成许多小孔。这些皮下小孔充满高压气体。受热 时因气体膨胀而导致铸件表皮产生突起缺陷,甚至使整
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