第7章金属的铸造.ppt

汽车材料与金属加工,第7章金属的铸造,了解铸造生产的工艺过程；熟悉各种基本造型方法以及选用的基本原则；掌握基本造型方法的特点及其应用范围；针对不同铸件能正确判断分型面的位置，并选择其合适的造型方法。,教学目的和要求,砂型铸造生产过程；铸件结构设计铸造工艺特点及应用；特种铸造。,教学内容摘要,铸造生产的工艺过程、基本造型方法的特点及其应用范围。,教学重点、难点,教学方法和使用教具,讲授、现场教学、课件。,4学时。,教学时数,铸造是零件毛坯成形的基本方法。将熔融的金属液体浇入一定的型腔中，凝固后获得一定形状和性能的毛坯的成形方法称为铸造。,铸造方法有砂型铸造和特种铸造两大类。其中砂型铸造应用最广泛。主要在于其具有如下的优点1可以生产出形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯和零件。2工艺灵活性大，几乎能铸造各种合金任何形状的零件，铸件尺寸壁厚0.51米和质量几克甚至几百吨不受限制。3原材料来源广泛，价格低廉，还可直接利用废旧金属料重熔。铸造设备的投资少，见效快，成本低。但其缺点是铸件组织疏松、晶粒粗大，内部常有缩孔、缩松、气孔等缺陷产生，导致铸件力学性能，特别是冲击性能较低。,砂型铸造生产过程,7.1砂型铸造,基本术语铸型用型砂、金属或其他耐火材料制成；包括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒系统的组合整体。型腔铸型中造型材料所包围的空腔部分。铸件用铸造方法制成的金属件，一般作毛坯用。分型面铸型组元间的接合面。分模面模样组元间的接合面模样由木材、金属或其他材料制成，用来形成铸型型腔的工艺装备。零件铸件经切削加工制成的金属件。砂芯为获得铸件的内孔或局部外形，用芯砂或其他材料制成的，安放在型腔内部的铸型组元。芯盒制造砂芯或其他耐火材料所用的装备。,7.1.1砂型铸造造型方法用造型混合料，按照模样形状制造铸型的过程叫做造型，是砂型铸造最基本的工序。按紧实型砂的方法，造型方法可分为手工造型和机械造型两大类。1.手工造型手工造型是紧砂、起模用手工进行，其方法很多，主要介绍以下几种。1）整箱造型模样是整体构造，最大截面在模样一端且为平面，分型面与分模面多为同一平面。整箱造型过程如图所示。,整箱造型过程示意图,2）分模造型模样被分成两半，分模面是模样的最大截面，型腔被分置在两个砂箱内，易产生因合箱误差而形成的错误。适用于形状较复杂且有良好对面的铸件，如套筒、管子和阀体等。分模造型过程如下图所示。,3）三箱造型用三个砂箱制造铸型，中箱的高度与铸件两个分型面间距离相同，操作费工，需要中间砂箱。主要用于手工造型中单件小批量，具有两个分型的铸件。三箱造型过程如图所示。,4）刮板造型用与零件截面形状相应的特制刮板，通过旋转、直线或曲线运动完成造型的方法。此造型节省制模材料，降低制模成本。但造型操作复杂，对工人的操作技术要求较高。对单件大尺寸铸件尤为适用。刮板造型过程如图所示。,2.机器造型及其工艺特点随着现代化大生产的发展，机械造型已代替了大部分的手工造型，它不但生产率高，而且质量稳定，是成批生产铸件的主要方法。机械造型的实质是用机器进行紧砂和起模，根据紧砂的起模方式的不同，有各种不同种类的造型机。1）气动微振压实造型机造型气动微振压实造型机是采用振击压实微振紧实型砂的。这种造型机噪音较小，型砂紧实度均匀和生产率高。,气动微振压实造型机紧砂原理图,2）射压式造型机造型射压式造型机是利用压缩空气将砂型快速射入射腔，并进行辅助压实、起模后以获得铸型的方法。如下图所示。,,射压式造型机工作原理,射压式这种方法依次射压的砂型可两面成型，合型后不用砂箱，不仅生产效率高，而且砂型紧实度大，型腔表面光洁，尺寸精确，并可使造型、浇注、冷却、落砂等设备组成简单的直线系统，占地省，易实现自动化。主要用于大批量生产形状较为简单的中、小型铸件。,7.1.2铸造工艺设计主要影响因素铸造的主要影响因素主要体现在二个方面一是影响充型的主要因素和影响凝固收缩的主要因素。,金属的流动性,浇注温度,充型能力在铸件凝固过程中，对铸件质量影响较大的主要是固液两相并存的凝固区的宽窄。铸件的“凝固方式”就是依据凝固区的宽窄来划分的。,,,,铸件的收缩定义收缩是指合金从浇注、凝固到冷却至室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。分类分为三类，液态收缩、凝固收缩和固态收缩。,影响收缩的因素①化学成分的影响②浇注温度的影响③铸件结构与铸型条件的影响铸造缺陷缩孔定义缩孔是指金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容积较大的孔洞。,,产生原因先凝固区域堵住液体流动的通道，后凝固区域收缩所缩减的容积得不到补充。,疏松定义疏松是指金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。产生原因当合金的结晶温度范围很宽或铸件断面温度梯度较小时，凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存的区域。随着树枝晶长大，该区域被分割成许多孤立的小熔池，各部分熔池内剩余液态合金的收缩得不到补充，最后形成了形状不一的分散性孔洞即缩松。另外，疏松还可能由凝固时被截留在铸件内的气体无法排除所致。不过，疏松内表面应该是光滑，近似球状。,裂纹与变形,确定浇注位置和分型面浇注位置指浇注时铸件再铸型中所处的位置。分型面指铸型的分割或装配面7.2.1铸造工艺对铸件结构设计的要求1.尽量减少分型面2.尽量避免或减少型芯3.分型面尽量平直4.铸件要有结构斜度,7.2铸件结构设计,7.2.2合金铸造性能对铸件结构设计的要求1.合理设计铸件壁厚2.壁厚应尽可能均匀3.铸件壁的连接方式要合理4.避免大的水平面5.避免铸件收缩受阻,为获得高质量、高精度的铸件，提高生产率，人们在砂型铸造的基础上，创造了多种其它的铸造方法；通常把这些有别于砂型铸造的其他铸造方法通称为特种铸造。,7.3特种铸造,金属型铸造定义金属型铸造是指利用金属材料制成铸型，在重力作用下将熔融金属浇注到铸型中制造铸件的一种铸造方法，也称永久型铸造。特点和应用1.可重复使用，生产效率高，劳动条件好，但成本高；2.铸件精度高，表面粗糙度较低；3.金属散热性能好，晶粒细化，机械性能好；4.不透气且无退让性，易造成铸件浇不足或开裂。5.适于生产大批量有色金属铸件.熔模铸造定义是指利用易熔材料制成模型，并在模型表面粘结一定厚度的耐火材料，然后将模型熔化而使金属液充满型腔的一种铸造方法。,,特点和应用1.铸件尺寸精度高，表面光洁；2.可铸造形状复杂零件；3.工艺过程复杂，生产周期长，成本高；4.适于铸造小尺寸的各类合金铸件，特别是少切削或无切削精密铸件。压力铸造定义是指将液态或半液态合金浇入压铸机的压室中，使之在高压和高速下充填型腔，并在高压下成形结晶而获得铸件的一种铸造方法。特点和应用1.浇注时间短，易于机械化、自动化作业；2.铸型散热快，晶粒细化，耐磨、耐蚀性好；,3.铸件尺寸精度高，表面光洁；4.凝固速度快，排气困难，易形成疏松和缩孔；5.模具成本高，铸件尺寸受限；6.适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。低压铸造定义是指液态金属在低的气体压力作用下从坩埚中自下而上地充填型腔并凝固而获得铸件的一种铸造方法。特点和应用1.充型压力和充型速度易于控制，气孔、夹渣较少；2.铸型散热快，组织致密，机械性能好；3.无需冒口设置，金属利用率高；4.铸件尺寸精度高，表面光洁；5.适于生产质量要求高的铝镁等有色金属铸件。,离心铸造定义是指将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使金属在离心力的作用下充填型腔并凝固成形的铸造方法。特点和应用1.离心力改善了补缩条件，缩孔等缺陷减少；2.改善金属的流动性，提高了充型能力；3.简化了中空圆柱形铸件的生产过程；4.成分偏析严重，尺寸难以控制；5.特别适于横截面呈圆柱的铸件生产。连续铸造定义是指将熔融金属连续不断地浇注到被成为结晶器的特殊容器中，凝固的铸件不断从结晶器的另一端被引出，从而获得任意长度的等横截面铸件的铸造方法。,特点和应用1.冷却速度快，组织致密，机械性能好；2.工艺简单，生产效率高；3.适于横截面一定的钢材、铝材和铸铁管等铸件的生产。,谢谢大家,