金属工艺学项目教学 模块八 铸造.ppt

模块八 铸造 项目一 砂型铸造 教学要求： 1、掌握砂型造型、模样、芯盒、造型材料、熔炼、浇铸等基本概念 2、理解砂型造型的生产工艺过程 3、掌握常用手工造型的特点及应用 4、了解机器造型 5、掌握造型材料的组成及性能要求 6、了解熔炼与浇铸的方法 重点难点： 1、砂型造型、模样、芯盒、造型材料、熔炼、浇铸等基本概念 2、砂型造型的生产工艺过程 3、常用手工造型的特点及应用 4、型砂、芯砂的组成和性能要求砂型铸造,铸造分为砂型铸造和特种铸造两大类 在砂型中生产铸件的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％ 砂型铸造是最常用的方法，其生产工艺过程如下：,下图为砂型铸造生产套筒铸件的工艺流程示意图活动一 造型材料 1.对型砂和芯砂的性能要求 （1）强度 指型（芯）砂抵抗外力破坏的能力足够的强度可保证砂型在制造、搬运和浇铸过程中不至于变形毁坏 （2）耐火性 型砂承受高温作用而不软化、不熔融的能力若型砂耐火性差，易使铸件产生粘砂缺陷 （3）其它性能 透气性、流动性、韧性、落砂性、溃散性、退让性等。

2.造型材料的配制 （1）原砂 成颗粒状，主要成分是石英（SiO2）,耐火度高，质地坚硬 （2）粘结剂 常用粘土、树脂、水玻璃、合脂等，使砂粒粘结，型砂有强度 （3）附加物 主要有煤粉、木屑等活动二 模样和芯盒 模样 是用来形成铸型型腔的工艺装备 芯盒 是制造砂芯或其他种类耐火材料芯所有的装备 活动三 造型 1.手工造型 是全部 用手工或手动工具完成 的造型工序 常用手工造型材料和工具,常用手工造型方法特点及应用,1、整体模造型 特点：模样为一整体，分型面为一 平面，型腔在同一砂箱中，不会产 生错型缺陷，操作简单 应用：最大截面在端部且为一平面的铸件，应用较广 2、分块模造型 特点：模样在最大截面处分开，型腔 位于上、下型中，操作较简单 应用：造型较复杂，用于单件、小 批生产，带有凸台，难以起模的铸件 3、挖砂造型 特点：整体模样，分型面为一曲面， 需挖去阻碍起模的型砂才能取出 模样，对工人的操作技能要求高，生产率低 应用：适宜中小型、分型面不平的铸件单件、小批生产4、假箱造型 特点： 将模样置于预先做好的 假箱或成型底板上，可直接造出曲 面分型面，代替挖砂造型，操作 较简单。

应用： 用于小批或成批生产，分型 面不平的铸件 5、活块造型 特点：将模样上阻碍起模的部分做 成活动的，取出模样主体部分后，小心 将活块取出 应用：造型较复杂，用于单件、小批 生产，带有凸台，难以起模的铸件 6、刮板造型 特点：刮板形状和铸件截面相适应， 代替实体模样，可省去制模的工序 应用：单件小批生产，大、中 型轮类、管类铸件7、两箱造型 特点：采用两个砂型，只有 一个分型面，操作简单 应用：是最广泛应用的造型方法 8、三箱造型 特点：采用上、中、下三个砂箱，有两个分型面，铸件的中间截面小，用两个砂箱时取 不出模样，必须分开，操作复杂 应用：单件小批生产，适合于 中间截面小，两端截面大的铸件 9、脱箱造型 特点：它是采用带有锥度的砂箱来造型，在铸型合型后将砂箱脱出，重新用于造型所以 一个砂箱可制出许多铸型 应用：可用手工造型，也可用 机器造型用于大量、成批或单件 生产的小件是用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序机器造型生产率高，质量稳定，劳动条件好，在大批量生产中已代替大部分手工造型。

机器造型有震实造型、压实造型、震压造型、抛砂造型、射砂造型等以震压造型最常见，见下图：,,（2）机器造型,,活动四 浇铸系统 浇铸系统是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道通常有浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道和冒口组成，见下图其作用是承接和导入金属液，控制金属液流动方向和速度，使金属液平稳地充满型腔；调节铸件各部分的温度分布；阻挡夹杂物进入型腔活动五 浇注、落砂与清理 浇注是指将熔炼金属从浇包中浇入铸型的操作 （2）控制要素 液相线以上2000C（一般为12500～14700）若浇注温度过高，金属液吸气多、体收缩大，铸件容易产生气孔、缩孔、粘砂等缺陷；若浇注温度过底，金属液流动性差，铸件容易产生浇不到、冷隔等缺陷 浇注速度过快会使铸型中的气体来不及排除而产生气孔，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，易产生夹砂结疤等缺陷1）定义,①浇注温度,②浇注速度,,落砂是指用手工或机械方法使铸件与型（芯）砂分离的操作落砂应在铸件充分冷却后进行，若落砂过早，铸件冷却过快，会使灰铸铁表层出现白口组织，导致切削困难，增大铸造内应力，使铸件变形、开裂；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。

一般铸铁件的落砂温度为4000～5000 清理是指对落砂后的铸件采用机械切割、铁锤敲击、气割等方法清除表面粘砂、型砂、多余金属（包括浇冒口、飞翘和氧化皮）等过程的总称 清理后的铸件应进行检验，并将合格铸件进行去应力退火1）落砂,（2）清理,（3）检验,,巩固练习： 1、什么是砂型铸造、模样、芯盒、熔炼、浇铸？ 砂型铸造：在砂型中生产铸件的方法称为砂型铸造 模样：是用来形成铸型型腔的工艺装备 芯盒：是制造砂芯或其他种类耐火材料芯所有的装备 熔炼：熔炼是通过加热使金属由固态转变为液态，并通过冶金反应去除金属液中的杂质，使其温度和成分达到规定要求的过程和操作 浇注：浇注是指将熔炼金属从浇包中浇入铸型的操作 2、试述砂型铸造的生产工艺过程 3、铸铁的浇注温度和落砂温度各是多少？ 浇注温度：液相线以上2000C（一般为12500～ 14700） 落砂温度： 4000～5000,,小结： 1、砂型铸造的生产工艺过程 2、型砂、芯砂的组成及性能 3、手工造型特点及应用 4、熔炼、浇铸及清理落砂概念 作业： 列表说明常用手工造型的特点及应用项目二 特种铸造 教学要求： 1、熟悉金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造的铸造工艺。

2、知道各铸造方法的特点和适用范围 重点、难点： 特种铸造工艺、各铸造方法的特点和适用范围活动一 熔模铸造 1、定义：是用易熔材料如蜡料制成模样，在模样上包覆若干层耐火材料，制成型壳，熔出模样后经高温培烧即可浇注的铸造方法 2、熔模铸造的特点和适用范围 优点： （1）型腔表面极为光滑 （2）能生产高熔点的黑色金属铸件 （3）生产批量不受限制 缺点：铸造工艺复杂，生产周期长 适用范围： 主要用于小型生产精密的碳钢及合金钢铸件，如涡轮发电机、增压器、汽轮机叶片和叶轮、切削刀具等3、熔模铸造的工艺过程 （1）蜡模制造：a.压型制造 b.蜡模的压制 c.蜡模组装 （2）型壳制造：a.浸涂料 b.撒砂 c.硬化 （3）焙烧和浇注：a.焙烧 b.浇注,,活动二 金属型铸造 1、定义:是指在重力作用下将熔融金属浇入金属型获得铸件的方法 2、金属型的铸造工艺 （1）喷刷涂料 （2）金属型应保持一定的工作温度 （3）适合的出型时间,,3、金属型铸造的特点和适用范围 优点：生产率高；铸件晶粒细小；能获得较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度值 缺点：金属型无退让性，铸件易开裂；冷速过大，充型能力差；受命短 适用范围：主要用于大批量生产形状简单的有色金属铸件。

如铝合金活塞、泵体，铜合金轴瓦、轴套等 活动三 压力铸造 1、定义：是指熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法 2、压力铸造的优点和适用范围 （1）铸件的精度及其表面质量较其它铸造方法均高 （2）可压铸形状复杂的薄壁件，或直接铸出小孔、螺纹、齿轮等 （3）铸件的强度和硬度均较高 （4）压铸的生产率较其它铸造方法均高3、压力铸造的工艺过程 （1）注入金属 （2）压铸 （3）取出铸件,,项目三 常见铸造缺陷与技术检验 教学要求： 1、了解铸件的检验方法 2、掌握常见铸造缺陷特征及产生的主要原因 重点、难点： 常见铸造缺陷特征及产生的主要原因活动一 常见铸造缺陷及产生原因,名称,缺陷特征,产生的主要原因,气孔,缩孔,砂眼,粘砂,错型,铸件内部呈梨形、圆形、椭圆形的孔洞，内壁较光滑，大孔常孤立存在，小孔则成群出现,多分布预铸件厚端面处，形状不规则，孔内粗糙,铸件内部或表面砂粒的孔洞,铸件表面或内腔粘附着难以清除的砂粒,铸件的一部分相对于另一部分在分型面处错开,型砂含水量过多，透气性差；起模和修型时刷水过多；芯子烘干不良或芯子的通气孔堵塞；浇注温度过低或浇注速度过快,铸件结构不合理，局部尺寸过大，形成热节；浇注系统和冒口的位置不对，或冒口过小；浇注温度过高或化学成分不合格，收缩率过大,型砂和芯砂的强度不够；型砂和芯砂的紧实度不够；合型时砂型局部损坏；浇注系统不合理，冲坏了砂型,造型时模样未对好；合型时上下型未对好,,型砂和芯砂的耐火度不够；浇注温度太高；未刷涂料或涂料太薄,,,名称,缺陷特征,产生的主要原因,冷隔,浇不到,热裂,冷裂,夹砂,铸件上未完全熔合的边缘呈圆角的缝隙,常在薄壁处出现的铸件残缺或轮廓不完整,铸件开裂，开裂表面氧化，外形曲折而不规则,铸件开裂处无氧化，裂口常穿过晶粒延伸至整个端面,铸件表面一层突起的表面粗糙的金属片状物和铸件之间夹有一层型砂,型砂受热膨胀，表层鼓起或开裂；型砂湿态强度较低；砂型局部过紧，水分过多；内浇到过于集中，使局部砂型烘烤严重；浇注温度过高，浇注速度太慢等,型砂退让性差；铸件结构不合理；含硫量高；落砂过早等,浇注温度太低；浇注速度太慢或浇注时曾断流，浇注系统开设不当或内浇道截面积太小等,浇注温度太低；浇入金属量不够；浇注时金属液从分型面处流出；铸件太薄；浇注速度太慢,型砂退让性差；铸件壁厚差别大、形状复杂，大面薄；含硫量高等,续表,,活动二 铸件检验 1、目视检验 目测或借助放大镜（＜10倍）检验铸件外观品质。

2、无损检验 常用的有渗透探伤、磁粉探伤、超声波探伤、射线探伤等 铸件缺陷修复方法： 补焊、渗补、熔补、环氧树脂粘补、塞补、腻补、金属喷涂等 铸件质量等级： 1、质量评定内容 成品质量、生产过程的技术管理、用户服务与反馈三个方面 2、质量分等 合格品、一等品、优等品三个等级项目四 砂型铸造工艺设计简介 教学要求： 熟悉浇注位置和分型面、浇注系统和冒口，加工余量、起模斜度，铸造圆角，铸件线收缩率，型芯头，能绘制典型铸件的铸造工艺图 重点与难点： 分型面、浇注系统和冒口一、铸造工艺设计 1、定义 铸造工艺设计是根据铸件结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制图样和标注符号、编制工艺和工艺规程等 2、作用 它是进行生产、管理、铸件验收和经济核算的依据 3、内容 主要是绘制铸造工艺图和铸件图 二、铸造工艺图 铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、型芯结构尺寸、控制凝固措施等的图样 活动一 铸件图 铸造图是反映铸件实际尺寸、形状和技术要求的图样，是铸造生产、铸造检验与验收的主要依据，也是机械加工工艺装备设计的依据铸件图应在完成了铸造工艺图的基础上画出绘制方法如下：,,1、在铸件图上，用粗实线表示铸件的外形轮廓，用细双点画线表示零件的外形。

在粗实线与细双点画线之间标注加工余量数值在剖面图上用网格线表示加工余量或不铸孔、槽等 2、尺寸的标注方法多以零件尺寸为基准同时铸件图也用符号标出分型面 3、铸件图上还应标出公差、硬度、不允许出现的铸造缺陷即检验方法等技术要求 活动二 铸造方案的确定 1、浇铸位置的确定 应遵循“三上一下”的原则：主要工作面和重要面朝下或置于侧壁，宽大平面朝下，薄壁面朝下，厚壁朝上。