机械制造基础第3版 宋昭祥机械制造基础 第二章
98页1、机械制造基础,第二章 铸造,第二章 铸造,铸造是指熔炼金属,制造铸型,并将熔融(或液态)金属浇入铸型,凝固后获得一定形状和性能的铸件的成形方法。铸件通常作为毛坯,经机械加工制成零件。 铸造一般分为砂型铸造和特种铸造。其中砂型铸造应用最为普遍。砂型铸造是用型砂紧实成形的铸造方法。砂型在取出铸件后便已损坏,所以砂型铸造也称为一次性铸造。,砂型铸造的工艺过程如图1-2-1所示。它主要包括:制造模样和型芯盒,制备型砂和芯砂,造型、造芯,砂型和型芯的烘干,合箱,金属的熔炼及浇注,落砂、清理、检验等。,第二章 铸造,图1-2-1 砂型铸造的工艺过程,铸造是毛坯成形的主要工艺方法之一,在机械制造中占有很重要的地位。按质量计算,在一般机械设备中铸件约占40%90%;在农业机械中占40%70%;在金属切削机床中占70%80%;在重型机械、矿山机械中占85%以上。铸造能得到如此广泛的应用,是因为它具有一系列优点: 1)可以生产形状复杂、特别是内腔复杂的铸件。 2)可用各种合金来生产铸件。 3)既可用于单件生产,也可用于批量生产。 4)铸件与零件的形状、尺寸很接近,因而铸件的加工余量小,可以节约金属材料和加
2、工工时。 5)铸件的成本低。,第二章 铸造,但是,铸造生产工艺过程复杂,工序多,一些工艺过程难以控制,易出现铸造缺陷,铸件质量不够稳定,废品率较高;铸件内部组织粗大、不均匀,使其力学性能不如同类材料的锻件高。此外,目前铸造生产还存在劳动强度大、劳动条件差等问题。随着铸造技术的迅速发展,新材料、新工艺、新技术和新设备的推广和使用,铸造生产面貌将大大改观,铸件质量和铸造生产率会得到很大提高,劳动条件也会显著改善。,第二章 铸造,砂型制造,铸铁的熔炼及浇注,铸件结构的工艺性及铸件图,特种铸造,1,2,3,4,铸造新工艺、新技术简介,5,第一节 砂型制造,第二章 铸造,第一节 砂型制造,一、砂型铸型的组成 砂型制造的任务是获得质量合格的铸型。它应使砂型从最适当的面分开(即分型面),以方便取出模样并获得清晰的型腔;模样周围应留有足够的砂层厚度(称为吃砂量),以承受金属液流的压力,并且砂型的紧实度应随所受金属的压力而变化;还应考虑金属液流入型腔的通道浇注系统及型腔中气体逸出的通道通气孔等。一般砂型铸型的组成如图1-2-2所示。,图1-2-2 砂型铸型的组成,第一节 砂型制造,二、型砂和芯砂 砂型铸
3、造的铸型是由型砂和芯砂制成的。型(芯)砂是由原砂、粘结剂、水和附和物按一定比例配合,以制成符合造型、造芯要求的混合料,如图1-2-3所示。,图1-2-3 型砂和芯砂的组成示意图,第一节 砂型制造,铸型在浇注、凝固过程中要承受金属熔液的冲刷、静压力和高温的作用,并要排除大量气体,型芯还要承受铸件凝固时的收缩压力等,因而为获得优质铸件,型砂和芯砂应满足如下的性能要求: (1)强度 型(芯)砂抵抗外力破坏的能力称为型砂强度,包括湿强度、干强度、热强度等。型(芯)砂强度高,在搬运和浇注过程中就不易发生变形、掉砂和塌箱。型(芯)砂中粘结剂含量的提高,砂粒细小,形状不圆整且大小不均匀,以及紧实度高等均可使型(芯)砂强度提高。,第一节 砂型制造,(2)透气性 型(芯)砂能让气体透过的能力称为透气性。浇注过程中,型腔中的气体和砂型在高温金属液作用下产生的气体,都必须透过型(芯)砂排出型外,否则,就可能残留在铸件内而形成气孔。原砂颗粒越粗大、均匀,粘结剂含量越低,含水量适当(质量分数为4%6%),或加入易燃的附加物(如锯末等)均能使型(芯)砂的透气性提高。 (3)耐火度 型(芯)砂经高温金属液作用后,不
4、被烧焦、熔融和软化的能力称为耐火度。耐火度低的型(芯)砂,易使铸件产生化学粘砂。型(芯)砂中SiO2含量越高,砂粒越粗大而圆整,粘土及碱性化合物含量越低,则型(芯)砂的耐火度越高。在湿型(芯)砂中添加少量煤粉,或在型腔表面覆盖一层耐高温的石墨涂料,可有效地防止铸件表面粘砂。,第一节 砂型制造,(4)可塑性 造型时,型(芯)砂在外力作用下能塑制成形,而当去除外力并取出模样(或打开型芯盒)后,仍能保持清晰轮廓形状的能力,称为可塑性。可塑性好,则容易变形,易于制造形状复杂的砂(芯)型,起模也容易。型(芯)砂随含水量和粘结剂含量的提高,可塑性得到提高;而砂粒的颗粒越粗,形状越圆整,可塑性越差。 (5)退让性 型(芯)砂不阻碍铸件收缩的性能称为退让性。退让性差的型(芯)砂,铸件易产生较大的内应力或开裂。型(芯)砂中的原砂颗粒越细小均匀,粘结剂含量越高,退让性就越差。如果向型(芯)砂中加入可燃性附加物,如生产大铸件时,在型(芯)砂中添加少量锯末或焦炭粒,能使型(芯)砂的退让性提高。,第一节 砂型制造,2.型砂和芯砂的组成及成分 (1)原砂 原砂是型(芯)砂的主体。其主要成分是含SiO2的质量分数为
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