第二章铸造锻压和焊接工艺基础1课件.ppt

1、第二章第二章 铸造、锻压和焊接工艺基础铸造、锻压和焊接工艺基础2.1 铸造工艺基础铸造工艺基础2.1.1 概述概述视频：铸造概述视频：铸造概述 铸造生产是将金属加热熔化，使铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。零件）的一种金属成形方法。铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多铸件无需切削加

2、工就能满足但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。接作为零件使用。2.2.工艺特点工艺特点 铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：1 1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。铸）铸件可以不受金属材料、

3、尺寸大小和重量的限制。铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0.50.5毫米到毫米到1 1米左米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。右；铸件长度可以从几毫米到十几米。2 2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等叶轮等

4、3 3）铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材）铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时料，又省切削加工工时4 4）铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低）铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低5 5）铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以）铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产机械化生产6 6） 铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，中铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，中国约在公元前国约在公元前17001700前前10001000年之间已进入青铜铸件的全年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。盛期，工艺上

5、已达到相当高的水平。 永乐大钟被称为国之重器，至今有永乐大钟被称为国之重器，至今有50O50O多年历史，多年历史，是现存最大的青铜钟。它高是现存最大的青铜钟。它高6.756.75米，重米，重46.546.5吨，最大直吨，最大直径径3.33.3米，钟壁厚度不等，最厚处米，钟壁厚度不等，最厚处185185毫米，最薄处毫米，最薄处9494毫毫米。钟体内外遍铸经文，共米。钟体内外遍铸经文，共22.722.7万字。铜钟合金成分为：万字。铜钟合金成分为：铜铜80.5480.54、锡、锡16.4016.40、铝、铝1.121.12，为泥范铸造。，为泥范铸造。 视频：永乐大钟（中国博物馆之镇馆之宝）视频：永乐

6、大钟（中国博物馆之镇馆之宝）青铜钟铸造工艺青铜钟铸造工艺视频：机壳铸造工艺视频：机壳铸造工艺砂型铸造砂型铸造是以型砂为主要造型材料制备铸型的铸造工艺是以型砂为主要造型材料制备铸型的铸造工艺方法，它具有适应性广、生产准备简单、成本低廉等优方法，它具有适应性广、生产准备简单、成本低廉等优点，是应用最广的铸造方法。点，是应用最广的铸造方法。特种铸造特种铸造是除砂型铸造以外其它铸造方法的总称，是除砂型铸造以外其它铸造方法的总称， 常用的特种铸造方法有金属型铸造、压力铸造、熔常用的特种铸造方法有金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造、实型铸造等。模铸造、离心铸造、实型铸造等。 特种铸造一般具有铸件质量

7、好或生产率高等优点，特种铸造一般具有铸件质量好或生产率高等优点，具有很大的发展潜力。具有很大的发展潜力。2.1.2 零件、砂芯、木模、上砂型和下砂型零件、砂芯、木模、上砂型和下砂型1 1、砂型铸造基本工序、砂型铸造基本工序 模样及芯盒制作模样及芯盒制作 配制型砂、芯砂配制型砂、芯砂 造型、造芯造型、造芯 合型合型铸型铸型 熔炼合金熔炼合金 浇注、落砂、清理浇注、落砂、清理 检验检验 视频：手工砂型铸造工艺流程视频：手工砂型铸造工艺流程砂型铸造流程图砂型铸造流程图2 2、砂型的组成、砂型的组成o 型砂、芯砂和原材料统称为造型材料。型砂、芯砂和原材料统称为造型材料。o 型砂和芯砂由原砂、粘结剂、水

8、和附加物按一定型砂和芯砂由原砂、粘结剂、水和附加物按一定的比例混制成的比例混制成o 据统计，铸件废品率约据统计，铸件废品率约50%50%以上与造型材料有关，以上与造型材料有关，必须严格控制型砂和芯砂的品质必须严格控制型砂和芯砂的品质二、造型材料二、造型材料1 1、对造型材料基本性能的要求、对造型材料基本性能的要求o 强度：型砂在承受外力作用下不易破坏的性能强度：型砂在承受外力作用下不易破坏的性能o 透气性：砂粒之间有间隙能被气体通过的能力透气性：砂粒之间有间隙能被气体通过的能力o 耐火度（性）：在高温液体金属作用下，砂型不软耐火度（性）：在高温液体金属作用下，砂型不软化、不熔融以及不粘附在铸件

9、表面上的性能化、不熔融以及不粘附在铸件表面上的性能o 退（容）让性：随着铸件冷却时收缩，砂型和型芯退（容）让性：随着铸件冷却时收缩，砂型和型芯的体积可以被压缩的性能。以减少铸件内应力的体积可以被压缩的性能。以减少铸件内应力o 可塑性：型砂在外力作用下变形，去除外力后完整可塑性：型砂在外力作用下变形，去除外力后完整地保持已有形状的能力地保持已有形状的能力2 2、各种造型材料、各种造型材料o 原砂原砂 石英砂石英砂(SiO(SiO2 2）：杂质少、粒圆、粒大，耐火性好。）：杂质少、粒圆、粒大，耐火性好。o 粘结剂粘结剂 粘土粘土膨润土：粘结力大、湿压强度高，透气性、膨润土：粘结力大、湿压强度高，透

10、气性、容让性较低。容让性较低。o 附加物附加物 煤粉：提高铸件表面质量、防止粘砂。煤粉：提高铸件表面质量、防止粘砂。 o 水水石英砂石英砂(SiO(SiO2 2）：）：膨润土膨润土3 3、正确地选择造型材料、正确地选择造型材料o 根据铸件的材料要求、尺寸大小、复杂程度、铸件的根据铸件的材料要求、尺寸大小、复杂程度、铸件的质量、性能要求质量、性能要求o 正确地选择砂子、粘土、煤粉的品位和配比，进行充正确地选择砂子、粘土、煤粉的品位和配比，进行充分混制，以达到各项要求分混制，以达到各项要求 视频：型砂和芯砂的经验检验视频：型砂和芯砂的经验检验手工造型手工造型机器造型机器造型三、造型方法三、造型方法

11、砂型铸造分为手工造型（制芯）和机器造型（制芯）砂型铸造分为手工造型（制芯）和机器造型（制芯）手工造型手工造型是指造型和制芯的是指造型和制芯的主要工作均由手工完成主要工作均由手工完成机器造型机器造型是指主要的造型工是指主要的造型工作，包括填砂、紧实、起模、作，包括填砂、紧实、起模、合箱等由造型机完成。合箱等由造型机完成。1.1.手工造型手工造型手工造型因其操作灵活、适应性强，工艺装备简单，无手工造型因其操作灵活、适应性强，工艺装备简单，无需造型设备等特点，被广泛应用于单件小批量生产。需造型设备等特点，被广泛应用于单件小批量生产。但手工造型生产率低，劳动强度较大。但手工造型生产率低，劳动强度较大。

12、常用的手工造型工具常用的手工造型工具整模造型整模造型 当零件的最大截面在端部，并选它作分型面，将当零件的最大截面在端部，并选它作分型面，将模样做成整体。适用于形状简单、最大截面在端部的模样做成整体。适用于形状简单、最大截面在端部的铸件，如齿轮坯、轴承座等铸件，如齿轮坯、轴承座等分模造型分模造型 当铸件的最大截面不在铸件的端部时，为了便于造当铸件的最大截面不在铸件的端部时，为了便于造型和起模，模样要分成两半或几部分，这种造型称为分型和起模，模样要分成两半或几部分，这种造型称为分模造型。模造型。 当铸件的最大截面在铸件的中间时，应采用两箱分当铸件的最大截面在铸件的中间时，应采用两箱分模造型，模样从

13、最大截面处分为两半部分（用销钉定模造型，模样从最大截面处分为两半部分（用销钉定位）。造型时模样分别置于上、下砂箱中，分模面（模位）。造型时模样分别置于上、下砂箱中，分模面（模样与模样间的接合面）与分型面（砂型与砂型间的接合样与模样间的接合面）与分型面（砂型与砂型间的接合面）位置相重合。面）位置相重合。 两箱分模造型广泛用于形状比较复杂的铸件生产，两箱分模造型广泛用于形状比较复杂的铸件生产，如水管、轴套、阀体等有孔铸件。如水管、轴套、阀体等有孔铸件。 铸件形状为两端截面大、中间截面小，如带轮、铸件形状为两端截面大、中间截面小，如带轮、槽轮等，为保证顺利起模，应采用三箱分模造型。槽轮等，为保证顺利

14、起模，应采用三箱分模造型。 此时分模面应选在模样的最小截面处，而分型面此时分模面应选在模样的最小截面处，而分型面仍选在铸件两端的最大截面处，由于三箱造型有两个仍选在铸件两端的最大截面处，由于三箱造型有两个分型面，降低了铸件高度方向的尺寸精度，增加了分分型面，降低了铸件高度方向的尺寸精度，增加了分型面处飞边毛刺的清整工作量，操作较复杂，生产率型面处飞边毛刺的清整工作量，操作较复杂，生产率较低，不适用于机器造型。较低，不适用于机器造型。 因此，三箱造型仅用于形状复杂、不能用两箱造因此，三箱造型仅用于形状复杂、不能用两箱造型的铸件生产。型的铸件生产。活块造型活块造型铸件上妨碍起模的部分（如凸台、筋条

15、等）做成活块，铸件上妨碍起模的部分（如凸台、筋条等）做成活块，用销子或燕尾结构使活块与模样主体形成可拆连接。用销子或燕尾结构使活块与模样主体形成可拆连接。起模时先取出模样主体，活块模仍留在铸型中，起模起模时先取出模样主体，活块模仍留在铸型中，起模后再从侧面取出活块的造型方法称为活块模造型。后再从侧面取出活块的造型方法称为活块模造型。 活块模造型主要用于带有突出部分而妨碍起模的铸件、活块模造型主要用于带有突出部分而妨碍起模的铸件、单件小批量、手工造型的场合。单件小批量、手工造型的场合。 如果这类铸件批量大，需要机器造型时，可以用砂芯如果这类铸件批量大，需要机器造型时，可以用砂芯形成妨碍起模的那部

16、分轮廓。形成妨碍起模的那部分轮廓。 当铸件的外部轮廓为曲面（如手轮等）其最大截面当铸件的外部轮廓为曲面（如手轮等）其最大截面不在端部，且模样又不宜分成两半时，应将模样做成整不在端部，且模样又不宜分成两半时，应将模样做成整体，造型时挖掉妨碍取出模样的那部分型砂，这种造型体，造型时挖掉妨碍取出模样的那部分型砂，这种造型方法称为挖砂造型。方法称为挖砂造型。 挖砂造型的分型面为曲面，造型时为了保证顺利起挖砂造型的分型面为曲面，造型时为了保证顺利起模，必须把砂挖到模样最大截面处。模，必须把砂挖到模样最大截面处。 由于是手工挖砂，操作技术要求高，生产效率低，由于是手工挖砂，操作技术要求高，生产效率低，只适

17、用于单件、小批量生产。只适用于单件、小批量生产。挖砂造型挖砂造型模样做成整体，分型面为曲面模样做成整体，分型面为曲面l用与铸件断面形状相适应的刮板用与铸件断面形状相适应的刮板 代替模样造型代替模样造型l可省去制模的工序可省去制模的工序l操作要求高操作要求高l用于单件小批量生产用于单件小批量生产l适用于大、中型轮类、管类铸件适用于大、中型轮类、管类铸件刮板造型刮板造型视频：皮带轮铸造过程视频：皮带轮铸造过程视频：砂型结构与手工造型视频：砂型结构与手工造型三箱造型三箱造型 有些铸件如两端截面尺寸大于中间截断时，需要有些铸件如两端截面尺寸大于中间截断时，需要用三个砂箱，从两个方向分别起模。用三个砂箱

18、，从两个方向分别起模。三箱造型的特点是：三箱造型的特点是：p模样必须是分开的，以便于从中型内起出模样模样必须是分开的，以便于从中型内起出模样p中型上、下两面都是分型面，中箱高度应与中型的中型上、下两面都是分型面，中箱高度应与中型的模样高度相近模样高度相近p造型过程操作较复杂，生产率较低，易产生错箱缺造型过程操作较复杂，生产率较低，易产生错箱缺陷，只适于单件小批量生产陷，只适于单件小批量生产2 2、机器造型、机器造型o 机器造型是指主要的造型工作，包括填砂、紧实、机器造型是指主要的造型工作，包括填砂、紧实、起模、合箱等由造型机完成。起模、合箱等由造型机完成。o 在大量生产铸件时都是采用机器造型在

19、大量生产铸件时都是采用机器造型o 机械化造型车间是以各种造型机为核心机械化造型车间是以各种造型机为核心, ,配以翻箱配以翻箱机、合箱机、压铁机、落砂机等辅助设备和砂处机、合箱机、压铁机、落砂机等辅助设备和砂处理设备及运输系统组成的机械化和自动化程度较理设备及运输系统组成的机械化和自动化程度较高的生产流水线高的生产流水线各种机器造型各种机器造型按照紧砂方式分类按照紧砂方式分类震压造型震压造型 射压造型射压造型 高压造型高压造型 抛砂造型抛砂造型机器造型机器造型o 生产率高、质量稳定、劳动强生产率高、质量稳定、劳动强度低、对工人技术水平要求不度低、对工人技术水平要求不高，适应大量生产高，适应大量生

20、产o 设备费用高、金属模板生产周设备费用高、金属模板生产周期长，只能两箱造型期长，只能两箱造型震压式造型机震压式造型机(1)(1)震压造型震压造型a.a.震压式造型机以压缩空气为动力，多次使充满型砂的震压式造型机以压缩空气为动力，多次使充满型砂的砂箱、震击活塞等抬起几厘米后自由下落，撞击压实气砂箱、震击活塞等抬起几厘米后自由下落，撞击压实气缸，多次震击后砂箱下部型砂由于惯性力的作用而紧实。缸，多次震击后砂箱下部型砂由于惯性力的作用而紧实。b.b.待砂箱底部型砂紧实后，将压缩空气引入压实气缸，待砂箱底部型砂紧实后，将压缩空气引入压实气缸，使压实活塞带动工作台上升，利用压板压实上部较松使压实活塞带

21、动工作台上升，利用压板压实上部较松散的型砂。散的型砂。c.c.紧砂过程全部完成后，压缩紧砂过程全部完成后，压缩空气通入顶杆气缸，顶杆将砂空气通入顶杆气缸，顶杆将砂箱顶起，完成起模过程箱顶起，完成起模过程震压造型特点震压造型特点o 造型压实力小，型砂紧实度造型压实力小，型砂紧实度不高，铸件表面粗糙，造型不高，铸件表面粗糙，造型时振动噪声大，生产率较低时振动噪声大，生产率较低o 每小时每小时50506060箱箱o 常用于中、小型铸件的生产常用于中、小型铸件的生产视频：震压造型视频：震压造型震压式脱箱造型机震压式脱箱造型机(2)(2)射压造型射压造型 o 利用压缩空气将型砂射入型腔进行初步紧实，然后

22、利用压缩空气将型砂射入型腔进行初步紧实，然后压实活塞将型砂再紧实压实活塞将型砂再紧实o 砂型推出后，前后两砂型之间砂型推出后，前后两砂型之间 的接触面为分型面的接触面为分型面全自动无箱射压造型机全自动无箱射压造型机全自动无箱射压造型机全自动无箱射压造型机型砂入口型砂入口砂型推出口砂型推出口射压造型特点射压造型特点o 造型压实力较高，铸件尺寸精确、表面粗糙度小，造型压实力较高，铸件尺寸精确、表面粗糙度小，生产率较高生产率较高o 每小时每小时240240300300箱箱o 常用于中、小型铸件的大批量生产常用于中、小型铸件的大批量生产(3)(3)高压造型高压造型 o 利用液压系统产生很高的压力利用液

23、压系统产生很高的压力（大于（大于0.7MPa0.7MPa）来压实砂型来压实砂型o 铸件尺寸精确、表面粗糙度小，生产率较高。铸件尺寸精确、表面粗糙度小，生产率较高。o 每小时每小时120240箱。箱。o 适用于形状较复杂的中、小型铸件，多品种、适用于形状较复杂的中、小型铸件，多品种、中等批量以上的生产。中等批量以上的生产。 当压实活塞当压实活塞1 1向上推动时，高压触头将型砂从余砂向上推动时，高压触头将型砂从余砂框压人砂箱，而自身在多触头箱体的相互连通的油腔框压人砂箱，而自身在多触头箱体的相互连通的油腔内浮动，以适应内浮动，以适应多触头高压造型工作原理多触头高压造型工作原理不同形状的模样，不同形

24、状的模样，使整个型砂得到使整个型砂得到均匀的紧实度。均匀的紧实度。(4)(4)抛砂造型抛砂造型 抛砂机的电动机抛砂机的电动机驱动高速叶片，连续驱动高速叶片，连续地将传送带运来的型地将传送带运来的型砂在机头内初步紧实，砂在机头内初步紧实，并在离心力的作用下，并在离心力的作用下，型砂呈团状被高速型砂呈团状被高速（303060m60ms s）抛到）抛到砂箱中，使型砂逐层砂箱中，使型砂逐层地紧实。地紧实。抛砂造型特点抛砂造型特点o 生产效率高，每小时生产效率高，每小时1030m3o 型砂紧实密度均匀型砂紧实密度均匀o 可用于任何批量的大、可用于任何批量的大、中型铸型或大型芯的中型铸型或大型芯的生产生产

25、视频：抛砂造型视频：抛砂造型3 3、造型生产线、造型生产线 通过砂箱运输器、造型机、造芯机、翻箱合箱机、通过砂箱运输器、造型机、造芯机、翻箱合箱机、压铁机、浇注、落砂等机械有机地组合在一起，机械压铁机、浇注、落砂等机械有机地组合在一起，机械化地（或自动化地）完成铸件生产系统化地（或自动化地）完成铸件生产系统造型生产造型生产线（自动生产线）。线（自动生产线）。造型生产线造型生产线四、铸件浇注位置和分型面的选择四、铸件浇注位置和分型面的选择o铸件浇注位置是指浇注时铸件在铸型内所处的位置铸件浇注位置是指浇注时铸件在铸型内所处的位置o分型面是指两半铸型相互接触的表面分型面是指两半铸型相互接触的表面o选

26、择要保证铸件质量和简化造型工艺选择要保证铸件质量和简化造型工艺o一般先选择浇注位置后再定分型面一般先选择浇注位置后再定分型面1 1、浇注位置的选择、浇注位置的选择o 主要以保证铸件质量为出发点主要以保证铸件质量为出发点o 将质量要求高的部分（受力面、重要加工面）和将质量要求高的部分（受力面、重要加工面）和容易产生缺陷的部分（壁厚、壁薄处，大平面等）容易产生缺陷的部分（壁厚、壁薄处，大平面等）放在有利部位放在有利部位下部的金属液下部的金属液较纯净，组织较纯净，组织较致密。较致密。（不合理）（不合理）（合理）（合理）浇注位置的选择原则之浇注位置的选择原则之1 1、2 2：o 铸件的重要加工面、受力

27、面朝下。铸件的重要加工面、受力面朝下。 若有困难放侧面。若有困难放侧面。o 铸件的大平面朝下，避免拱起、开裂。铸件的大平面朝下，避免拱起、开裂。铸件薄壁部分放在下面，提高金属的充型能力，以铸件薄壁部分放在下面，提高金属的充型能力，以避免浇不足和冷隔。避免浇不足和冷隔。浇注位置的选择原则之浇注位置的选择原则之3 3：应保证铸件实现定向凝固。壁厚变化大的铸件，厚度应保证铸件实现定向凝固。壁厚变化大的铸件，厚度大的部分放在上方或分型面处。大的部分放在上方或分型面处。浇注位置的选择原则浇注位置的选择原则之之4 4 ：口口冒口是铸型内用以储存金冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在铸件形成属液的空腔，在铸

28、件形成时补给金属，有防止缩松、时补给金属，有防止缩松、缩孔、排气和集渣的作用。缩孔、排气和集渣的作用。浇注位置的选择原则之浇注位置的选择原则之5 5 ：2 2、分型面的选择、分型面的选择 在保证质量的前提下，尽量减化工艺过程，节省人力物力分型面的选择原则分型面的选择原则o 分型面尽量采用平面。分型面尽量采用平面。（不合理）（不合理）（合理）（合理）分型面的选择原则分型面的选择原则o 分型面结构最简单、数目尽量少。分型面结构最简单、数目尽量少。 分型面的选择原则分型面的选择原则o 尽量使铸件的全部或大部分放在同一砂型内。避免尽量使铸件的全部或大部分放在同一砂型内。避免错型、多飞边毛刺。使铸件精度

29、高、易清理，适于错型、多飞边毛刺。使铸件精度高、易清理，适于批量生产。批量生产。分型面的选择原则分型面的选择原则o 尽量减少砂芯和活块的数量。尽量减少砂芯和活块的数量。o 简化造型、造芯工艺，提高生产率。简化造型、造芯工艺，提高生产率。 五、工艺参数的选择五、工艺参数的选择加工余量加工余量起（拔）模斜度起（拔）模斜度铸造圆角铸造圆角 型芯头型芯头 收缩余量收缩余量加工余量加工余量o 取决于合金种类取决于合金种类o 造型方法、铸件精度造型方法、铸件精度 o 铸件复杂程度铸件复杂程度o 铸件大小铸件大小o 生产批量生产批量o 加工面在铸型中的位置加工面在铸型中的位置钢件表面粗糙，变形大：加工余量大

30、；钢件表面粗糙，变形大：加工余量大；非铁合金件表光洁：加工余量小。非铁合金件表光洁：加工余量小。钢件小于钢件小于3535、铁件上小于、铁件上小于2525的孔一的孔一般不铸出。般不铸出。 一般中小工件的加工余量为一般中小工件的加工余量为2.52.57mm7mm起（拔）模斜度起（拔）模斜度o 为了使模型便于取出，垂直于分型面的立壁上所加的斜度为起模斜度。一般取0.54o 模样越高，斜度值越小。o 内壁斜度比外壁大o 手工造型斜度比机器造型大铸造圆角铸造圆角o 在壁的连接和拐角部分设计成圆角o 以防止铸件在壁的连接和拐角处产生应力集中和裂纹，防止尖角损坏和产生砂眼及缩松缩孔型芯头型芯头为了保证型芯在

31、铸型中的定位，模为了保证型芯在铸型中的定位，模型和型芯都要设计出型芯头，其尺型和型芯都要设计出型芯头，其尺寸和形状要留有芯头装配间隙寸和形状要留有芯头装配间隙收缩余量收缩余量o 铸件冷却时的收缩量要加在模样尺寸上铸件冷却时的收缩量要加在模样尺寸上o 不同的金属在冷却时有不同的收缩率：不同的金属在冷却时有不同的收缩率： 灰铁灰铁0.8-1.0%,0.8-1.0%, 铸钢铸钢1.8-2.2%1.8-2.2%， 铝合金铝合金1.0-1.5%1.0-1.5%。o 收缩量还与铸造工艺和铸件结构有关收缩量还与铸造工艺和铸件结构有关铸件图铸件图零件图零件图铸造工艺图铸造工艺图铸件图铸件图o 不同的铸造成合金

32、有不同的铸造性能，对铸造质量不同的铸造成合金有不同的铸造性能，对铸造质量产生影响产生影响o 常用的铸造合金有常用的铸造合金有: : 铸铁（铸铁（C2.06%C2.06%） 铸钢（铸钢（C2.06%C2.06%） 铸造铝合金铸造铝合金 铸造铜合金铸造铜合金2.1.3 常用铸造合金常用铸造合金一、合金的铸造性能一、合金的铸造性能o流动性流动性o收缩性收缩性o氧化性氧化性o吸气性吸气性o偏析偏析1 1、流动性、流动性o流动性好，充填铸型的能力强，易于获得尺寸准确、流动性好，充填铸型的能力强，易于获得尺寸准确、外形完整、轮廓清晰的铸件外形完整、轮廓清晰的铸件o避免了冷隔、浇不足避免了冷隔、浇不足o有利

33、于杂质和气体的排出，避免夹渣、气孔等缺陷有利于杂质和气体的排出，避免夹渣、气孔等缺陷o有利于补充凝固时的收缩，避免产生缩孔和缩松有利于补充凝固时的收缩，避免产生缩孔和缩松冷隔冷隔浇不足浇不足气孔气孔缩孔缩孔影响流动性的因素：影响流动性的因素：化学成份化学成份铸造工艺铸造工艺o 灰铸铁灰铸铁 流动性好流动性好o 硅黄铜硅黄铜o 铝硅合金铝硅合金o 铸钢铸钢 流动性差流动性差o 减少金属液流动阻力减少金属液流动阻力o 降低冷却速度降低冷却速度o 延长凝固时间延长凝固时间2 2、收缩性、收缩性o铸件在凝固和冷却过程中体积和尺寸减小的现象铸件在凝固和冷却过程中体积和尺寸减小的现象为收缩为收缩o由于熔化

34、的液态金属是由原子团和空穴组成，原由于熔化的液态金属是由原子团和空穴组成，原子间的距离远比固态时大许多子间的距离远比固态时大许多o冷却时金属原子间的距离缩小，空穴数量减少甚冷却时金属原子间的距离缩小，空穴数量减少甚至完全消失，使体积缩小至完全消失，使体积缩小o收缩是铸件中许多缺陷收缩是铸件中许多缺陷( (如缩孔、缩松、裂纹、变如缩孔、缩松、裂纹、变形和残余应力等形和残余应力等) )产生的基本原因。为了获得形状产生的基本原因。为了获得形状和尺寸符合技术要求，组织致密的健全铸件，必和尺寸符合技术要求，组织致密的健全铸件，必须对收缩加以控制须对收缩加以控制合金收缩的三个阶段合金收缩的三个阶段 液态收

35、缩：液态收缩：金属在液体状态时的收缩金属在液体状态时的收缩。金属金属体积体积缩小（体收缩）。缩小（体收缩）。 凝固收缩：凝固收缩：金属在凝固过程时的收缩金属在凝固过程时的收缩。金属金属体积体积缩小（体收缩）。缩小（体收缩）。 固态收缩：固态收缩：金属在固态状态时的金属在固态状态时的收缩。主要是尺收缩。主要是尺寸缩小（线收缩）。寸缩小（线收缩）。 线收缩对铸件形状和尺寸精度影响很大，是铸造线收缩对铸件形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。对收缩量的主要影响因素对收缩量的主要影响因素o 合金的化学成分合金的化学成分o 浇注温度浇注

36、温度o 铸造工艺铸造工艺缩孔的形成缩孔的形成收缩缺陷收缩缺陷 纯金属和共晶成分液体凝固表面较光滑，由外向纯金属和共晶成分液体凝固表面较光滑，由外向内逐层凝固，内部金属不断补充各部的金属的收缩，内逐层凝固，内部金属不断补充各部的金属的收缩，液面下降铸件内部出现空隙，形成缩孔。液面下降铸件内部出现空隙，形成缩孔。视频：缩孔和缩松、渣孔视频：缩孔和缩松、渣孔解决缩松缩孔的办法解决缩松缩孔的办法 应尽量选取纯金属或共晶合金。并按顺序凝固的应尽量选取纯金属或共晶合金。并按顺序凝固的方式，让冒口最后凝固。利用冒口进行补缩，最后切方式，让冒口最后凝固。利用冒口进行补缩，最后切除冒口，获得完整的铸件。除冒口，

37、获得完整的铸件。a a）冒口应就近设在铸件热节的上方或侧旁）冒口应就近设在铸件热节的上方或侧旁b b）冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位。对低处的热）冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位。对低处的热节增设补贴或使用冷铁，造成补缩的有利条件节增设补贴或使用冷铁，造成补缩的有利条件c c）冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位，以防止组）冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位，以防止组织粗大降低强度织粗大降低强度d d）冒口位置不要选在铸造应力集中处，应注意减轻对铸）冒口位置不要选在铸造应力集中处，应注意减轻对铸件的收缩阻碍，以免引起裂纹件的收缩阻碍，以免引起裂纹e e）尽量用一个冒口同时补缩几个热节或

38、铸件）尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件f f）冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时，外观好）冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时，外观好g g）不同高度上的冒口，用冷铁隔开各个冒口的补缩范围）不同高度上的冒口，用冷铁隔开各个冒口的补缩范围选择冒口位置的原则选择冒口位置的原则o 铸件在固态收缩时受到阻力，产生内应力铸件在固态收缩时受到阻力，产生内应力 铸件热应力铸件热应力 铸件收缩应力铸件收缩应力o 这些应力会造成变形、裂纹和变形。这些应力会造成变形、裂纹和变形。铸造内应力铸造内应力裂纹裂纹铸造应力超过金属材料的强度极限时则产生裂纹铸造应力超过金属材料的强度极限时则产生裂纹 热裂热裂 冷

39、裂冷裂减少内应力和变形的措施减少内应力和变形的措施o 壁厚均匀、形状对称壁厚均匀、形状对称o 采用反变形法采用反变形法o 提高型芯、铸型的容让性提高型芯、铸型的容让性o 采用同时凝固的原则采用同时凝固的原则o 消除铸件残余应力的措施：消除铸件残余应力的措施：自然时效（自然时效（将铸件放置于露天，半年以上将铸件放置于露天，半年以上 ）人工时效（去应力退火）人工时效（去应力退火） 二、二、铸铁及其工艺性能铸铁及其工艺性能o 铸铁约占铸造合金总数量的铸铁约占铸造合金总数量的70%80%。o 根据碳的存在形式可分为根据碳的存在形式可分为 白口铸铁白口铸铁 灰铸铁灰铸铁 麻口铸铁麻口铸铁应用极少应用极少

40、灰铸铁按石墨的形态分类：灰铸铁按石墨的形态分类：普通灰铸铁普通灰铸铁孕育灰铸铁孕育灰铸铁可锻灰铸铁可锻灰铸铁球墨灰铸铁球墨灰铸铁 抗拉强度较低，属脆性材料，有良好抗拉强度较低，属脆性材料，有良好的减振性、耐磨性和铸造性，应用广的减振性、耐磨性和铸造性，应用广合金铸铁合金铸铁o 加入磷加入磷P P、硼、硼B B、钒、钒V V、钛、钛TiTi等可提高铸铁的耐磨性等可提高铸铁的耐磨性o 加入铬加入铬CrCr、钼、钼MoMo、铜、铜CuCu等可提高耐磨性、高温强度等可提高耐磨性、高温强度o 加入铝加入铝AlAl、硅、硅SiSi、铬、铬CrCr等可提高铸铁的耐热性等可提高铸铁的耐热性o 加入铝加入铝Al

41、Al、硅、硅SiSi、铬、铬Cr Cr 、镍、镍NiNi、钙、钙CaCa等可提高耐蚀性等可提高耐蚀性 三、铸钢、铸造非铁合金三、铸钢、铸造非铁合金o 铸钢综合机械性能好，浇注温度高，易吸气和氧化，铸钢综合机械性能好，浇注温度高，易吸气和氧化，收缩大、流动性差，极易产生缺陷。可焊性比铸铁好。收缩大、流动性差，极易产生缺陷。可焊性比铸铁好。组织晶粒粗大、组织不均，铸件存在残存应力。可制组织晶粒粗大、组织不均，铸件存在残存应力。可制造重型机械零件和复杂的零件造重型机械零件和复杂的零件o 铸铜合金的导电性、导热性、耐磨性、耐腐蚀性好，铸铜合金的导电性、导热性、耐磨性、耐腐蚀性好，主要制作耐磨和耐腐蚀零

42、件主要制作耐磨和耐腐蚀零件o 铸铝合金的导电性、导热性、耐蚀性好，密度小，熔铸铝合金的导电性、导热性、耐蚀性好，密度小，熔点低。应用广泛点低。应用广泛 2.1.4 铸件结构工艺性一、铸造工艺对铸件结构的要求一、铸造工艺对铸件结构的要求1 1、外形设计、外形设计（1 1）分型面尽量少，）分型面尽量少， 并尽可能是平面并尽可能是平面不合理不合理合理合理（2 2）铸件外观应尽量）铸件外观应尽量方便造型，考虑起方便造型，考虑起模方便，尽量避免模方便，尽量避免使用活块和型芯。使用活块和型芯。起模方便起模方便起模方便起模方便起模不方便起模不方便起模不方便起模不方便起模不方便起模不方便起模方便起模方便2 2

43、、内腔设计、内腔设计（1 1）尽量避免不必要的型芯）尽量避免不必要的型芯不合理不合理合理合理（2 2）型芯便于固定、排气和清理）型芯便于固定、排气和清理二、合金铸造性能对铸件结构的要求二、合金铸造性能对铸件结构的要求1、合理设计铸件壁厚、合理设计铸件壁厚2、铸件壁厚尽可能均匀、铸件壁厚尽可能均匀 壁厚均匀壁厚均匀壁厚不均匀壁厚不均匀2.1.5 特种铸造o特种铸造是指砂型铸造成以外的其它铸造方法。特种铸造是指砂型铸造成以外的其它铸造方法。o由于砂型铸造生产率低、铸件精度低、表面粗糙、由于砂型铸造生产率低、铸件精度低、表面粗糙、内部缺陷多、力学性能不高以及生产过程复杂等内部缺陷多、力学性能不高以及

44、生产过程复杂等缺点，人们不断寻求新的铸造方法，以适应各种缺点，人们不断寻求新的铸造方法，以适应各种铸件的生产需要。铸件的生产需要。o特种铸造具有铸件精度和表面质量高、铸件内在特种铸造具有铸件精度和表面质量高、铸件内在性能好、原材料消耗低、工作环境好等优点。但性能好、原材料消耗低、工作环境好等优点。但铸件的结构、形状、尺寸、重量、材料种类往往铸件的结构、形状、尺寸、重量、材料种类往往受到一定限制。受到一定限制。 目前常用的特种铸造方法有目前常用的特种铸造方法有o 熔模铸造熔模铸造o 金属型铸造金属型铸造o 压力铸造压力铸造o 低压铸造低压铸造o 离心铸造离心铸造一、熔模铸造（也称失蜡铸造或精密铸

45、造）一、熔模铸造（也称失蜡铸造或精密铸造）用低熔点的模料制成与铸件相同的蜡模，在蜡模的表面用低熔点的模料制成与铸件相同的蜡模，在蜡模的表面涂持多层（涂持多层（5-95-9层）的耐火材料，经硬化、干燥后将蜡层）的耐火材料，经硬化、干燥后将蜡模加热熔出，形成壳形，再经焙烧、浇注合金后获得铸模加热熔出，形成壳形，再经焙烧、浇注合金后获得铸件的铸造方法。件的铸造方法。1 1、熔模铸造工艺过程、熔模铸造工艺过程视频：视频：熔模铸造生产工艺过程熔模铸造生产工艺过程2 2、熔模铸造特点及应用、熔模铸造特点及应用二、金属型铸造二、金属型铸造将液体金属在重力作用下浇入金属铸型，以获得铸件将液体金属在重力作用下浇

46、入金属铸型，以获得铸件的一种方法。铸型用金属制成，可以反复使用几百次的一种方法。铸型用金属制成，可以反复使用几百次到几千次。到几千次。金属型铸造的特点金属型铸造的特点（1 1）可连续重复使用，生产率高，节约铸造工时和造型）可连续重复使用，生产率高，节约铸造工时和造型材料，易于实现自动化，劳动条件好材料，易于实现自动化，劳动条件好（2 2）金属型尺寸稳定，但成本高，制作周期长）金属型尺寸稳定，但成本高，制作周期长（3 3）铸件精度高）铸件精度高IT12-14IT12-14、表面质量好，加工量少、表面质量好，加工量少（4 4）冷却速度快，组织细密，力学性能好）冷却速度快，组织细密，力学性能好（5

47、5）冷却速度太快不易做复杂薄壁件，铸铁易生白口）冷却速度太快不易做复杂薄壁件，铸铁易生白口（6 6）金属型的制造成本高，不宜生产大型、形状复杂和）金属型的制造成本高，不宜生产大型、形状复杂和薄壁铸件薄壁铸件（7 7）受金属型材料熔点的限制，熔点高的合金不适宜用）受金属型材料熔点的限制，熔点高的合金不适宜用金属型铸造金属型铸造金属型铸造的应用金属型铸造的应用用于形状不太复杂的铜合金、铝合金等铸件的大批量用于形状不太复杂的铜合金、铝合金等铸件的大批量生产，如活塞、连杆、汽缸盖等生产，如活塞、连杆、汽缸盖等视频：视频：金属型铸造金属型铸造、全自动活塞铸造机全自动活塞铸造机金属型铸造机金属型铸造机三、

48、压力铸造三、压力铸造将液态或半液态金属高速高压将液态或半液态金属高速高压(25-150Mpa)(25-150Mpa)压入金属压入金属铸型，在高压下凝固结晶而获得铸件的方法。铸型，在高压下凝固结晶而获得铸件的方法。视频：视频：压力铸造压力铸造四、低压铸造四、低压铸造 缓慢地向坩埚炉缓慢地向坩埚炉内通入干燥的压缩空内通入干燥的压缩空气，金属液受气体压气，金属液受气体压力（力（ 20-70kPa20-70kPa ）的）的作用，由下而上沿着作用，由下而上沿着升液管和浇注系统充升液管和浇注系统充满型腔，结晶凝固的满型腔，结晶凝固的铸造方法。铸造方法。视频：视频：低压铸造低压铸造五、离心铸造五、离心铸造

49、将液态金属浇入高速旋转将液态金属浇入高速旋转(250-1500r/min)(250-1500r/min)的铸型的铸型中，使液体金属在离心力作用下充填铸型并凝固成形的中，使液体金属在离心力作用下充填铸型并凝固成形的一种铸造方法。一种铸造方法。视频：视频：人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进鼓舞我们前进。北京信息科技大学