材料加工技术2铸造
第二章第二章 铸造成型铸造成型 l2.1概述概述l一铸造一铸造：把金属加热熔化后注入铸型的型腔中，待金属液冷却后获得铸件的一种生产工艺方法。.l二特点：l优点：1适应范围广。材料广；尺寸几乎不限壁厚 可从0.3mm到1m ；批量不限。l 2本钱低。形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、床身、气缸体等。在金属切削机床中，铸件占机床总重量75%以上，而生产本钱仅占1530%。l缺点：组织疏松，晶粒粗大，缺陷多；力学性能差；工序多，难以精确控制。.l2.2金属液态成型理论一 铸件的凝固：合金从液态转变为固态的过程。经历填充、凝固、收缩、吸气、偏析和形成非金属夹杂的过程，又称结晶，经历形核和长大的过程。1 铸件的温度场：合金液充满型腔后，在凝固和冷却的某瞬间，铸件横截面上的温度分布曲线。.图.圆柱体铸件某瞬间横断面上的温度场.2铸件的凝固方式：a逐层凝固:纯金属或共晶合金。没有凝固区，TL=TS。b糊状凝固：凝固温度范围宽，外表枝晶固体将金属液分割开，充型和补缩能力变差。c中间凝固：1-逐层凝固+糊状凝固+液相 2-逐层凝固+糊状凝固。.l2铸件的凝固方式：铸件的凝固方式：a逐层凝固逐层凝固:纯金属或共晶合金。没有凝固区，纯金属或共晶合金。没有凝固区，TL=TS 易产生缩孔易产生缩孔.b糊状凝固：凝固温度糊状凝固：凝固温度TLTS 宽，外表枝晶固体将宽，外表枝晶固体将金属液分割开，充型和补缩能力变差。易缩松。金属液分割开，充型和补缩能力变差。易缩松。表层散热快凝固结壳，内部较宽的液、固共存表层散热快凝固结壳，内部较宽的液、固共存的凝固区，枝晶易粗化成等轴晶组织。其相互连的凝固区，枝晶易粗化成等轴晶组织。其相互连接成固体以后接成固体以后(约约70)，将液态金属分割为许多，将液态金属分割为许多小的封闭区，其收缩时得不到补充，形成小而分小的封闭区，其收缩时得不到补充，形成小而分散的孔洞。散的孔洞。.二二 液态金属充型能力：液态合金充满型腔，获得液态金属充型能力：液态合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。形状完整、轮廓清晰铸件的能力。充不到、冷隔、砂眼、气孔等充不到、冷隔、砂眼、气孔等-充型不利充型不利影响因素：影响因素：1合金流动性合金流动性金属液流动的最大长金属液流动的最大长 度表示。度表示。2浇铸温度高，流动性好。浇铸温度高，流动性好。三铸件的收缩：合金液浇铸到型腔，在液态、凝三铸件的收缩：合金液浇铸到型腔，在液态、凝固态、固态冷却中体积减少的现象。固态、固态冷却中体积减少的现象。1缩孔：逐层凝固缩孔：逐层凝固固液温度相同。固液温度相同。2缩松：糊状凝固缩松：糊状凝固结晶温度范围宽。结晶温度范围宽。.l消除缩孔：l1实现顺序凝固。2实现同时凝固。.l四 合金铸造性能：合金易于液态成形而获得优质铸件的能力。包括：流动性、凝固温度范围、吸气性等。.2.3砂型铸造一一 砂型铸造工艺路线：砂型铸造工艺路线：制造模型、准备型砂、制作砂型、烘干砂型制造模型、准备型砂、制作砂型、烘干砂型、合箱、合箱、熔炼金属、浇铸、铸件清砂、检验。熔炼金属、浇铸、铸件清砂、检验。.二铸件结构工艺性二铸件结构工艺性1 合理均匀的壁厚：厚合理均匀的壁厚：厚流动性好，太厚流动性好，太厚易缩孔、缩松；易缩孔、缩松；2 壁连接应平缓、圆滑：尖角定向结晶应力壁连接应平缓、圆滑：尖角定向结晶应力大；大；3 连接处防止交叉和锐角：交叉连接处防止交叉和锐角：交叉金属多易金属多易缩孔、缩松。交叉缩孔、缩松。交叉用交错或环状接头代用交错或环状接头代替；锐角替；锐角用圆滑用圆滑+直角过渡。直角过渡。4 轮形铸件辐条形式：直辐条用弯曲辐条代轮形铸件辐条形式：直辐条用弯曲辐条代替，防止应力大。替，防止应力大。5 少用型芯和模块：活块改加厚结构。少用型芯和模块：活块改加厚结构。6 减少分型面。减少分型面。7 垂直于分型面的壁上应设计结构斜度。垂直于分型面的壁上应设计结构斜度。.2.4特种铸造特种铸造定定 义：除砂型铸造外的铸造方法义：除砂型铸造外的铸造方法一、熔模铸造：用易熔材料刷模，外表包覆假设干层一、熔模铸造：用易熔材料刷模，外表包覆假设干层耐火涂料，刷成型壳，熔出易熔料，高温焙烧即可浇耐火涂料，刷成型壳，熔出易熔料，高温焙烧即可浇注的铸造方法。注的铸造方法。1.熔模铸造工艺过程：熔模铸造工艺过程：熔模组的制造：熔模组的制造：蜡基蜡基50%的石蜡的石蜡+50%的硬脂酸的硬脂酸熔模材料：熔模材料：树脂基树脂基松香松香.l制造熔模方法：用压力将模料压入压型型腔，凝固后取出按一定分布方式熔焊在浇口棒熔模上，组成模组。图1 熔模制备图2 熔模模组制备.l型壳制造：耐火涂料石英粉水玻璃涂于熔模组外表，撒上一层细石英沙，然后自然硬化，屡次重复涂料，撒上石英砂和硬化，得到砂粒逐渐增大有59层砂壳组成的型壳。图三 造型.l脱模型壳熔烧：用热水法或高压蒸汽法脱出腊模，型壳8001000焙烧，净化内腔提高硬度。l浇铸、落砂、切割浇口、打磨铸。l2.熔模铸造特点熔模铸造特点l优点 :精度高：尺寸公差达CT46,Ra=3.5 12.5。发动机叶片，无机加余量要求。适于各种合金铸造。无分型面：热壳浇注，金属充型性好，最小孔直径0.5mm最小壁厚0.3mm。.l缺点：缺点：工艺复杂，生产周期长。工艺复杂，生产周期长。l 热壳铸，组织粗大，力学性能差。热壳铸，组织粗大，力学性能差。l 受型壳强度限制，不能制造大铸受型壳强度限制，不能制造大铸 l 件小于件小于25kg。.l二、金属型铸造永久型铸造：二、金属型铸造永久型铸造：l 在重力作用下，将熔融金属浇入金属铸型在重力作用下，将熔融金属浇入金属铸型获得铸件的方法。获得铸件的方法。l1.金属型材料：一般用铸铁，也可以用碳素钢或金属型材料：一般用铸铁，也可以用碳素钢或合金钢。合金钢。l2.金属型铸点工艺：金属型铸点工艺：l 预热：金属导热好，金属液充型能力预热：金属导热好，金属液充型能力l 差所以要预热。大于差所以要预热。大于150l 喷涂料：耐火涂料喷涂料：耐火涂料0.30.4mm保护表保护表l 面耐金属冲蚀。面耐金属冲蚀。l 浇注、开型、取铸件、清理。浇注、开型、取铸件、清理。.l3.金属型铸造特点：金属型铸造特点：l优点：铸件冷却快，组织致密，力学性 能高。尺寸精度高，公差等级CT7CT9 粗糙度Ra3.212.5mm。生产率高，易于机械化、自动化。l缺点：不透气，无退让性，工艺设计难度大 适于轴瓦、轴套、活塞、简单缸体的 生产。.l三、压力铸造：三、压力铸造：熔融金属在高压下高速充型，并 在压力下凝固的铸造方法。压 力：几几十兆帕 充填速度：0.550m/s 时 间：0.010.25sl1.压铸工艺：在压铸机上，预热金属铸型，喷涂料、合型、压射金属、凝固、开铸型，顶出铸件。.l2.铸造特点：l优点：尺寸精度高CT4CT7外表质量好，l Ra1.612.5mml 铸件强度高，可生产复杂薄壁铸件l 小于1mm)。l 效率高l缺点：充型快，气体来不及排出，有气孔，l 不能加工和热处理。l 设备投资大，生产准备周期长。.l思考题：1 砂型铸造结构工艺性主要包括哪些方面？2 简述熔模铸造、金属型铸造、压力铸造工艺过程。.
