《铸造基础知识》PPT课件.ppt

ABB Group August 2,2023|Slide 1,铸造基础知识培训李静 刘波,ABB Group August 2,2023|Slide 2,ABB Group August 2,2023|Slide 2,Content,ABB Group August 2,2023|Slide 3,ABB Group August 2,2023|Slide 3,基本概念,什么是铸造？,用液态合金形成产品的方法，将液态合金注入铸型中使之冷却、凝固，这种制作金属制品的过程称为铸造生产，简称铸造，所铸出的金属制品称为铸件。,ABB Group August 2,2023|Slide 4,ABB Group August 2,2023|Slide 4,基本概念-铸造分类,按材料分类：铸铁、铸钢和铸造有色合金铸铁分类：灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、特种性能铸铁（抗磨、冷硬、耐热、耐蚀铸铁）按造型方法分类：砂型铸造和特种铸造普通砂型铸造，包括湿砂型、无机化学粘结剂砂型和有机化学粘结 剂砂型特种铸造，按造型材料又可分为：A:以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）B:以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。,ABB Group August 2,2023|Slide 5,ABB Group August 2,2023|Slide 5,基本概念,铸铁是含碳大于2.1%的铁碳合金，它是将铸造生铁（部分炼钢生铁）在炉中重新熔化，并加进铁合金、废钢、回炉铁调整成分而得到。与生铁区别是铸铁是二次加工，大都加工成铸铁件。铸铁件具有优良的铸造性可制成复杂零件，一般有良好的切削加工性。另外具有耐磨性和消震性良好，价格低等特点。,ABB Group August 2,2023|Slide 6,ABB Group August 2,2023|Slide 6,基本概念-铸铁分类,ABB Group August 2,2023|Slide 7,ABB Group August 2,2023|Slide 7,基本概念-灰铸铁&球墨铸铁,ABB Group August 2,2023|Slide 8,ABB Group August 2,2023|Slide 8,基本概念-原材料,ABB Group August 2,2023|Slide 9,ABB Group August 2,2023|Slide 9,Content,ABB Group August 2,2023|Slide 10,ABB Group August 2,2023|Slide 10,生产工艺-铸造流程图,ABB Group August 2,2023|Slide 11,ABB Group August 2,2023|Slide 11,生产工艺-模具,什么是铸造模具？,铸造模具是指为了获得零件的结构形状，预先用其他容易成型的材料做成零件的结构形状，然后再在砂型中放入模具，于是砂型中就形成了一个和零件结构尺寸一样的空腔，再在该空腔中浇注流动性液体，该液体冷却凝固之后就能形成和模具形状结构完全一样的零件了。,ABB Group August 2,2023|Slide 12,ABB Group August 2,2023|Slide 12,生产工艺-模具分类,常见铸造模具按材料分类：木材：单件/小批量生产塑料：小批量生产铝合金：批量生产铸铁：大批量生产钢材：特殊使用,按铸造工艺分类：普通砂型模具精密砂型模具消失模真空铸造模具失蜡模,ABB Group August 2,2023|Slide 13,ABB Group August 2,2023|Slide 13,生产工艺-模具制作,【分型面】是铸型组元间的接合面。为便于起模，一般分型面选择在铸件的最大截面处。分型面的选定应保证起模方便、简化铸造工艺、保证铸件的质量。确定分型面应遵循如下原则。（1）分型面应选择在模样最大截面处，以便于起模。（2）尽量减少分型面。（3）尽量使分型面平直。（4）尽量使铸件的全部或大部分位于同一砂箱中。（5）尽量使型芯位于下箱，并注意减低砂箱的高度。,ABB Group August 2,2023|Slide 14,ABB Group August 2,2023|Slide 14,生产工艺-分型设计,ABB Group August 2,2023|Slide 15,ABB Group August 2,2023|Slide 15,生产工艺-常见参数设计,1，起模斜度一般木模的斜度=0.33，a=0.63.0mm；金属模的斜度=0.22，a=0.42.4mm。模样越高，斜度越小。,ABB Group August 2,2023|Slide 16,ABB Group August 2,2023|Slide 16,生产工艺-常见参数设计,2，收缩率为补偿铸件在冷却过程中产生的收缩，使冷却后的铸件符合图样的要求，需要放大模样的尺寸，放大量取决于铸件的尺寸和该合金的线收缩率。一般中小型灰铸铁件的线收缩率约取1%；非铁金属的铸造收缩率约取1.5%；铸钢的铸造收缩率约取2%。3，铸造圆角模样壁与壁的连接和转角处要做成圆弧过渡，称为铸造圆角。铸造圆角可减少或避免砂型尖角损坏，防止产生粘砂、缩孔、裂纹。但铸件分型面的转角处不能有圆角。铸造内圆角的大小可按相邻两壁平均壁厚的1/31/5选取，外圆角的半径取内圆角的一半4，机械加工余量和公差铸件的尺寸公差CT，其精度等级从高到低有1、2、316共16个等级；加工余量等级MA，从精到粗可分为A、B、C J共9个级别。,ABB Group August 2,2023|Slide 17,ABB Group August 2,2023|Slide 17,生产工艺-浇注系统设计,【浇注系统】是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。（1）浇注系统的组成与作用通常有浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道和冒口等组成。（2）合理地设计浇注系统，可使金属液平稳地充满铸型型腔；控制金属液的流动方向和速度；调节铸件上各部分的温度，控制冷却凝固顺序；阻挡夹杂物进入铸型型腔。冒口起补缩、排气和集渣作用。（3）浇注系统的类型金属液导入型腔的位置，浇注系统可分为底注式、顶注式、中注式、阶梯式等,ABB Group August 2,2023|Slide 18,ABB Group August 2,2023|Slide 18,生产工艺-浇注系统设计,（2）浇注系统的类型金属液导入型腔的位置，浇注系统可分为底注式、顶注式、雨淋式、阶梯式等,ABB Group August 2,2023|Slide 19,ABB Group August 2,2023|Slide 19,生产工艺-铸造流程图,ABB Group August 2,2023|Slide 20,ABB Group August 2,2023|Slide 20,生产工艺-造型&合箱,什么叫造型？,什么叫合箱？,用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。,将砂型、砂芯组合在一起的过程叫合箱。,ABB Group August 2,2023|Slide 21,ABB Group August 2,2023|Slide 21,生产工艺-造型&合箱,铸型一般由上型、下型、型芯、型腔和浇注系统组成，如右图所示。铸型组元间的接合面称为分型面。铸型中造型材料所包围的空腔部分，即形成铸件本体的空腔称为型腔。液态金属通过浇注系统流入并充满型腔，产生的气体从出气口等处排出砂型。,1-分型面 2-上型 3-出气孔4-浇注系统 5-型腔 6-下型7-型芯 8-芯头芯座,ABB Group August 2,2023|Slide 22,ABB Group August 2,2023|Slide 22,生产工艺-造型&合箱,ABB Group August 2,2023|Slide 23,ABB Group August 2,2023|Slide 23,生产工艺-砂型分类,基本特点：砂型无需烘干，不存在硬化过程。起主要优点是生产灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现生产过程的机械化和自动化；材料成本低；节省了烘干设备、燃料、电力及车间生产面积；延长了砂箱使用寿命等。但容易产生铸造缺陷。,粘土砂（潮膜砂）,水玻璃精密铸造,呋喃树脂自硬砂,覆膜砂,机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、表面质量好、加工余量小，但需要专用设备，投资较大，适合大批量生产。,ABB Group August 2,2023|Slide 24,ABB Group August 2,2023|Slide 24,生产工艺-造型方法,手工造型,压实紧实高压紧实震击紧实震压紧实微震紧实抛砂紧实射压紧实射砂紧实,机器造型,ABB Group August 2,2023|Slide 25,ABB Group August 2,2023|Slide 25,生产工艺-造型方法,两箱造型是造型的最基本方法，铸型由成对的上型和下型构成，操作简单。适用于各种生产批量和各种大小的铸件。,分模造型是将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内，造型简单省工。常用于最大截面在中部的铸件。,ABB Group August 2,2023|Slide 26,树脂自硬砂制备系统,砂再生装置：振动落砂破碎再生机,混砂机：双臂连续式树脂砂混砂机,除尘系统：旋风、袋式、颗粒层、冲激式除尘器,生产工艺-造型设备,ABB Group August 2,2023|Slide 27,ABB Group August 2,2023|Slide 27,生产工艺-涂料,ABB Group August 2,2023|Slide 28,ABB Group August 2,2023|Slide 28,生产工艺-造型,ABB Group August 2,2023|Slide 29,ABB Group August 2,2023|Slide 29,生产工艺-合箱,ABB Group August 2,2023|Slide 30,ABB Group August 2,2023|Slide 30,生产工艺-铸造流程图,ABB Group August 2,2023|Slide 31,ABB Group August 2,2023|Slide 31,生产工艺-冲天炉,1-除尘器；2-烟囱；3-进风；4-送风系统；5-过桥；6-前炉；7-出渣口；8-出铁口；9-出铁槽；10-支柱；11-炉底板；12-通风；13-加料口,ABB Group August 2,2023|Slide 32,ABB Group August 2,2023|Slide 32,生产工艺-电炉,ABB Group August 2,2023|Slide 33,ABB Group August 2,2023|Slide 33,生产工艺-熔炼炉,ABB Group August 2,2023|Slide 34,ABB Group August 2,2023|Slide 34,生产工艺-熔炼炉,ABB Group August 2,2023|Slide 35,ABB Group August 2,2023|Slide 35,生产工艺-浇注,浇注系统是引导金属液流入型腔的一系列通道的总称。作用：确保液态金属能够平稳而合理地充满型腔,ABB Group August 2,2023|Slide 36,ABB Group August 2,2023|Slide 36,生产工艺-熔炼控制方法,ABB Group August 2,2023|Slide 37,ABB Group August 2,2023|Slide 37,生产工艺-铸造流程图,ABB Group August 2,2023|Slide 38,ABB Group August 2,2023|Slide 38,生产工艺-后道处理,落砂：将浇注成形后的铸件从型砂和砂箱中分离出来的工序，它分为出箱和清砂两个过程。有手工落砂和机械落砂两种方法。清砂是清除型砂和芯砂的过程，有振动、抛丸清砂和水力、电液压清砂。清理：从铸件上清除表面粘砂、型砂、多余金属（包括浇冒口、飞翅和氧化皮）等过程的总称叫做铸件的清理。,ABB Group August 2,2023|Slide 39,ABB Group August 2,2023|Slide 39,Content,ABB Group August 2,2023|Slide 40,ABB Group August 2,2023|Slide 40,常见铸造缺陷,国家标准GB/T5611-1998铸造术语根据铸件缺陷的外貌特征将其分为八大类：多肉类缺陷孔洞类缺陷裂纹、冷隔类缺陷表面类缺陷残缺类缺陷形状及重量差错类缺陷夹杂类缺陷性能、成分及组织不合格类缺陷。,多肉类缺陷主要有飞翅（飞边、披峰）、毛刺、抬型（抬箱）等。飞翅与毛刺区别：飞翅主要产生的分型面等活动块结合处，通常垂直于铸件表面。又称飞边或披峰。毛刺指铸件表面形状不规则刺状突起。常出现在型、芯开裂处。飞翅与毛刺的形成原因：飞翅形成主要是压射前机器的锁模力调整不佳导致分型面等活动块的配合不严；模具及滑块损坏，闭锁组件失效。毛刺形成主要是紧实度不均匀、浇注温度过高等致使开裂产生。飞翅与毛刺的防止方法：飞翅是检查合模力或增压情况，调整压射增压机构，使压射增压峰值降低；检查模具滑块损坏程度并修整。毛刺的防止方法是浇注温度不宜过高，加大起模斜度等。飞翅与毛刺的补救措施：轻微的用滚筒或喷丸清理，较厚的用铲、磨、冲切等方法去除。抬型与飞翅区别：抬型是铸件在分型面部位高度增大，并伴有厚大飞翅；单纯飞翅厚度较薄，铸件分型面部位高度不增加。,ABB Group August 2,2023|Slide 41,ABB Group August 2,2023|Slide 41,常见铸造缺陷,孔洞类缺陷主要有：气孔、针孔、缩孔、缩松和疏松。针孔属于气孔的一种。气孔主要是指出现在铸件内部或表层，截面呈圆形、椭圆形、腰圆形、梨形或针头状，孤立存在或成群分布的孔洞。缩松属于缩孔的一种，指细小的分散缩孔。缩孔与气孔及缩松、疏松的区别：缩孔形状不规则，表面粗糙，产生在铸件热节和最后凝固部位，常伴有粗大树枝晶；气孔形状规则，表面光滑，分布在铸件表面或遍布整个铸件或某个局部，断口不呈海绵状；缩松与疏松断口呈海绵状，常产生在铸件厚大部位，不遍布整个铸件，缩松与疏松无严格分界，只是程度差别。缩孔、缩松、疏松产生的原因：凝固时间过长；浇注温度不当，过高易产生缩孔，过低易产生缩松和疏松；凝固温度间隔过宽，易产生缩松和疏松；合金杂质过多；浇注系统设置不当；铸件结构不合理，壁厚变化突然；内浇道问题；合金杂质过多；模温问题。缩孔、缩松、疏松的防止方法：改进铸型工艺设计；改进铸件结构设计；加强合金精炼；降低浇注温度和浇注速度，延长浇注时间。缩孔、缩松、疏松的补救措施：焊补；浸渗；重要零件可进行热等静压处理。,ABB Group August 2,2023|Slide 42,ABB Group August 2,2023|Slide 42,常见铸造缺陷,裂纹、冷隔类缺陷主要有：冷裂、热裂、白点（发裂）、冷隔等。冷裂、热裂及白点的定义：冷裂指铸件凝固后冷却到弹性状态时，因铸件局部的铸造应力大于合金的极限强度而引起的裂纹。热裂是铸件在凝固末期或终凝后不久，铸件尚处于强度和塑性很低状态下，因铸件固态收缩受阻而引起的裂纹。白点是淬透性高的合金钢铸件在快速冷却时，因析出氢及产生较高的组织应力和热应力而引起的微细裂纹。冷裂、热裂及白点（发裂）的区别：冷裂为穿晶裂纹，呈平直折线，常贯穿整个铸件截面；热裂为沿晶裂纹，呈较宽，粗细不均的不规则曲线，多发生在铸件壁厚突变和最后凝固部位；白点仅发生在超级合金及高淬透性钢中，裂纹微细，呈毛发状沿晶断裂，无方向性。在断口特征方面，冷裂一般有金属光泽；热裂氧化严重，无金属光泽；白点为银白色圆斑或椭圆斑，呈冰糖花样。冷裂、热裂及白点的防止方法：改进铸件结构设计，壁厚力求均匀，平滑过渡，铸件内腔圆角够大，工艺设计合理，尽量减少铸件收缩阻力；适当降低浇注温度；提高模温；缩短开模及抽芯时间；严格控制有害杂质，锌合金降低铅、锡、镉、铁的含量，铝合金降低锌、铜、铁的含量。冷裂、热裂及白点的补救措施：冷裂允许焊补的铸件，焊后应进行消除应力处理；热裂铸件一般应报废，若允许焊补则应在彻底挖除缺陷区的金属后进行焊补，焊后应进行消除应力处理；白点致裂铸件应报废。冷隔定义：冷隔是铸件上穿透或不穿透的缝隙，边缘呈圆角状，由充型金属流股汇合时熔合不良造成。,ABB Group August 2,2023|Slide 43,ABB Group August 2,2023|Slide 43,常见铸造缺陷,表面缺陷主要有拉模、流痕、皱皮、缩陷、填充不良、气泡等。拉模原因：型芯、型壁的铸造斜度太小或出现倒斜度；型芯、型壁有压伤痕；合金粘附模具；铸件顶出偏斜，或型芯轴线偏斜；型壁表面粗糙；涂料常涂喷不到；铝合金中含铁量低于0.6%。拉模的改善措施：修正模具，保证制造斜度；打光型芯、型壁的压痕；修正模具结构（如顶出偏斜等）；合理设计浇注系统避免金属流对冲型芯型壁，适当降低填充速度；打光型壁表面粗糙处；涂料用量薄而均匀；适当增加含铁量至0.6-0.8%。流痕特征：铸件表面呈现与金属液流动方向相一致的，用物感觉得出的局部下陷光滑纹路。流痕产生原因：两股金属流不同步充满型腔而留下的痕迹；模温低；填充速度太高；涂料用量过多。流痕改善措施：调整内浇口截面积或位置；调整模温，增大溢流槽；调整填充整度以改变金属液填充型腔的流态；涂料使用薄面喷匀。皱皮特征：铸件表面不规则的粗粒状或皱褶状疤痕，一般带有较深的网状沟槽。缩陷指铸件厚断面或断面交接处上平面塌陷。缩陷下面常伴有缩孔和缩松。缩陷产生原因：铸件结构设计不合理，有局部厚实部位，产生热节；合金收缩率大；内浇口截面积太小；比压低；模具温度太高。缩陷防止方法：修改铸件设计，避免断面厚度突然变化，或在厚薄断面交接处加大圆角；选择收缩率小的合金；正确设置浇注系统，加大内浇口的截面积；增大压射力；调整模具热平衡条件，采用温控装置及冷却等。填充不良的改善措施：改善合金的流动性（采用正确的熔炼工艺，排除气体及非金属夹杂物；适当提高浇注温度和模具温度；提高压射速度；补充氮气，提高有效压力；采用定量浇注；改进铸件结构，适当调整壁厚）；改善浇注系统（正确选择浇口位置和导流方式；增大内浇口截面积和提高压射速度）；改善排气条件（增设溢流槽和排气道，深凹型腔处可开设通气塞；涂料使用薄而均匀，吹干燃尽后合模；降低模温）。气泡产生原因：模具或汤料温度太高；填充速度太高，金属卷入气体过多；涂料发气量大，用量过多；排气不畅；开模过早。气泡改善措施：冷却模具或汤料至适当温度；降低压射速度，避免涡流包气；选用发气量小的涂料，用量薄而均匀；清理和增设溢流槽和排气道；调整留模时间。,ABB Group August 2,2023|Slide 44,ABB Group August 2,2023|Slide 44,常见铸造缺陷,残缺类缺陷主要有浇不到、未浇满、损伤等。浇不到与未浇满的区别：浇不到铸件的浇注系统是充满的，未浇满的浇注系统是未充满的。损伤的形成原因：铸件结构不良；铸件在搬运、装卸过程中受撞击而损坏；铸件在机械加工时夹紧力和切削力过大；浇道、冒口、出气冒口截面积过大，与铸件本体连接处无缩颈或缩颈尺寸太大；圆角过小；敲除冒口方法不当；铸件强度和韧性差；铸件内部有较大残留应力或已有裂纹。损伤的防止方法：改进铸件结构，避免薄弱结构，避免壁厚悬殊过大和尖角过渡；小心清理、存放、运输铸件；正确设计冒口；敲除冒口的方向和方法要正确；提高合金力学性能。,形状及重量差错类缺陷是指铸件的形状、尺寸、重量与铸件图样或技术条件的规定不符。主要有尺寸和重量差错、变形、错型（错箱）、错芯、偏芯（漂芯）、舂移等。变形的改善措施：改进铸件结构，使壁厚均匀；确定最佳开模时间，加强铸件刚性；放大铸造斜度；小心取放铸件；合理堆放及去除浇口；合理布置推杆位置。错型与错芯和舂移的区别：错型是铸件外形在分型面处错位，一侧多肉，另一侧缺肉；错芯是铸件内腔沿分芯面错位，一侧多肉，一侧缺肉；舂移是铸件外形在分型面附近局部突起，形成多肉，通常是单侧多肉，另一侧不缺肉。错型的改善措施：合理设置内浇口；调整镶块加以紧固；更换导柱导套；进行修整，消除误差。,夹杂类缺陷是铸件中各种金属和非金属夹杂物的总称，是最常见的缺陷之一。主要分为金属夹杂物和非金属夹杂物。常见的非金属夹杂物主要有夹渣和砂眼。,常见的性能、成分、组织不合格缺陷分为两类，一类是物理性能、力学性能和化学成分不合格；另一类是组织异常。,ABB Group August 2,2023|Slide 45,ABB Group August 2,2023|Slide 45,知识回顾,ABB Group August 2,2023|Slide 46,