《铸造基础知识教程》PPT课件.ppt
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1、铸造基础知识教程,第一篇 铸铁简介第一章:绪论1.铸造在国民经济中的地位和作用铸造是熔炼金属,制造铸型,并将熔融金属浇入铸型,凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。,1.铸造在国民经济中的地位和作用,1)、特点及其重要性1适用范围广从几克到480吨的各种合金铸件。铸件形状可以非常复杂2可制造各种合金铸件3铸件的尺寸精度高4成本低廉 铸件在一般机器生产中约占总质量的40%80,而成本只占机器总成本的25%30。成本低廉的原因是:容易实现机械化生产;可大量利用废、旧金属料;与锻件相比,其动力消耗小;尺寸精度高,加工余量小,节约加工工时和金属,2)、我国铸造技术的发展,我国的铸造技术已有6000年
2、悠久的历史,是世界上较早掌握铸造技术的文明古国,1978年湖北省随县出土的曾侯乙墓青铜器重达t。有64件的一套编钟,铸造时代是距今2400年前的战国初期。湖北省随县出土的曾侯尊盘可以看出铸工之精湛,铸于战国初期。河北省沧州的大铁狮,高5m多,长近6m重193t,是公元9世纪五代后周时铸成的,战国时期的青铜编钟之一,战国初期铸的曾侯尊盘,沧州的大铁狮(铸于公元953年),5m轧机机架(480T)浇注情况,合金船用推进器直径11米重量100吨,吉祥钟大钟之最 锡青铜铸造重ll6吨,加工中心床身,立车工作台,135T球铁横梁,14米唐津床身,3)近代工业生产中占有不可替代的地位,特别是基础工业:(1
3、)机械加工工业如机床,铸件占5090%;(2)汽车、拖拉机工业;(3)铁路;(4)石油化工、矿山冶金;(5)国防工业;(6)其他造船、仪表、航空航天、民政城建等。4)铸造生产水平的标志:(1)机械化、自动化生产;(2)质量(包括表面质量)大大提高;(3)生产规模扩大;(4)产量。,2.铸造生产工艺流程和控制关键,1)生产工艺流程:合同签订行政管理环境管理生产计划生产调度原材料进厂原材料检验库房管理基本建设设备管理设备维护工艺设计工装设计模型制作模型检验工艺施工工艺检验配 砂天车运输造 型制 芯合 箱配 料熔 化浇 注打 箱落 砂清 理退 火抛 丸打 磨精 整油 漆产品检验产品加工产品包装产品运
4、输出入库管理产品销售售后服务,1)生产工艺流程,合箱,2)控制关键:,(1)原材料(包括金属的、非金属的、以及辅料);(2)熔炼(包括配料及其控制,熔炼方法及设备);(3)造型(包括造型方法、铸型工艺设计以及造型材料处理);(4)热处理;(5)检测。,3.铸铁的特性和分类,1)特性:(1)具有一定的力学性能;*性能举例和检测方法介绍。,(2)铸造性能好,造型工艺性好流动性、补缩性、防裂性;(3)减震性好,缺口敏感性低;(4)加工切削性能好;(5)有一定的耐磨性和其他特殊性能;(6)较好的热处理性;(7)生产成本低、设备可简单。2)分类:HT、QT、RuT、KT、特种铸铁等。,第二章 灰铸铁,2
5、-1 灰铸铁的特点1.金相组织与力学性能组织:G片+P 或G片+P+F(间或有少量Cm)非金属夹杂物:硫化物+磷共晶,2.牌号与成分1)灰铸铁牌号:HT150、HT200、HT250、HT300、HT350,共5个牌号,表一 灰铸铁件的化学成分,表一 灰铸铁件的化学成分,说明:1.随牌号提高(即b),则C、Si;2.同一牌号,铸件壁厚,则C、Si;3.高于HT250的牌号(或高于HT200),是通过孕育处理得到的;4.根据目前国内的生产水平,一般要求 P、S0.10%;5.高牌号灰铸铁件可采用低合金化。,2-3 灰铸铁组织中的石墨和基体,1.石墨1)分布形态:A 均匀分布、无向性过冷度小结晶;
6、B 片状和点状石墨聚集成菊花状(蔷薇状)较大过冷下结晶;C 部分石墨带尖角块状、粗大片状、初生石墨过共晶成分、冷速小;D 晶间点状石墨、呈无向分布冷速大,为过冷石墨。亚、共、过共晶成分都存在;E 晶间网状石墨、呈有向分布冷速小,Sc较小的成分下存在;F 星状石墨、初生石墨过共晶成分、冷速大(薄壁铸件)。2)尺寸大小:分8级。,2.基体,珠光体(P):b=800850N/mm2,HB=160260,=2025%铁素体(F):b=250300N/mm2,HB=80100,=4055%需要特别指出的是,由于石墨(片状)割裂并缩减了基体,灰铸铁的b只及纯P体的1/51/3,而0%。,说明:(1)HT的
7、基体由不同比例的F、P组成,不容许 Cm存在(13%)(降低切削性能)。(2)HT中随P,则b,HB;而牌号越 高,P。高牌号HT中,P100%;在 实际生产中,100%F的HT几乎没有。(3)从提高铸件的均匀性、改善切削性能的角 度出发,要求在 b 同时HB,2-4 灰铸铁的孕育,1.孕育处理的目的1)消除白口结晶为灰口;2)改善石墨形态得到GA+P细片组织 b;3)细化晶粒增加P量和共晶团数目;4)提高组织均匀性消除壁厚差别。3.孕育处理工艺孕育剂:75Si-Fe、SiBaCa等。粒 度:2-5mm,加入量:0.20.6%。加入方式:炉前包内冲入、出铁口随流、包底、瞬时随流等。,第三章 球
8、墨铸铁,3-1 概述1.球墨铸铁的特点1947年,英国人H.Morrogh在实验室内采用Ce处理铁液,得到球状石墨,并于1948年在美国铸造工程师协会上宣布,成为球铁的发明者。球铁的根本性特点:1)石墨形状的改变(从片球状),使石墨对 基体的割裂作用减到最小,从而根本上改变 了铸铁的性能水平;2)可以发挥基体的作用来达到性能要求:(1)通过热处理调节;(2)铸态下获得。,2.球铁的主要种类和应用:,3.球铁的牌号QT400-18 QT400-15 QT450-10 QT500-7 QT600-3 QT700-2 QT800-2 QT900-2QT600-3 QT 球铁 600抗拉强度600MP
9、a 3 延伸率3奥铁体球铁-等温淬火ADI 1600Mp,4.球铁生产工艺过程,3-2 球墨铸铁的化学成分球铁的基本合金成分:C、Si、Mn、P、S、Mg、RE,第四章 冲天炉熔炼,1.冲天炉炉体为一直立的圆筒,由钢板卷成,内砌耐火砖炉衬。2.金属炉料有铸造生铁、废钢、回炉料和硅铁、锰铁等合金。3.燃料主要有焦炭。4造渣熔剂有石灰石、萤石等。根据铸铁的技术要求,考虑到熔炼过程中元素的增损情况,须进行配料计算并称量入炉。,第二篇 铸造生产过程,第一章 造型1.造型材料:1)原砂:石英砂。主要成分SiO2。颗粒形状:尖角形、多边形、圆形2)粘结材料:1.粘土:用于粘土砂。高岭石:Al2O3.2Si
10、O2.2H2O 蒙脱石:(Al,Mg)2【(OH)2|Si4O10】(Na,Ca)x*n H2O,2.膨润土:是以蒙脱石为主的含水粘土矿。3.水玻璃:俗称泡花碱,是一种水溶性硅酸盐,其水溶液为水玻璃。其化学式为R2On SiO24.合成树脂:呋喃树脂是指以具有呋喃环的糠醇、甲醛和尿素作原料生产的树脂类的总称(1:1:1),种类有糠醇树脂、糠醛树脂、糠酮树脂、糠酮甲醛树脂等。外观为深褐色至黑色的液体或固体。,3)固化剂:使型(芯)砂中的粘结剂产生化学反应而将砂粒固结在一起的材料。苯磺酰氯、对甲苯磺酰氯、硫酸乙酯、磷酸和甲苯磺酸等。,4)涂料:作用:(1)防止铸件粘砂(2)降低表面粗糙度(3)加固
11、砂型表面(4)屏蔽或隔离作用(5)铸件表面合金化和晶粒细化(6)减少铸件落砂(7)调节铸件凝固温度场,根据载体不同分为:水基涂料(需烘干)、醇基涂料。组成:1.耐火材料:石英粉、刚玉粉、锆英粉、石墨粉等。2.载体3.悬浮剂:膨润土。4.粘结剂:酚醛树脂。5.添加剂方法:1.刷涂法。2.浸涂法3.喷涂法4.流涂法。,5)树脂自硬砂,(1)特点:1.无需加热烘干。2.铸件质量高。尺寸精度可达CT8-CT103.型砂容易紧实,易溃散,好清理,旧砂容易再生利用,大大减轻劳动强度,改善劳动环境4.价格较高,成本高。5.起模时间为几分钟到几十分钟,生产效率高6.受环境温度、湿度影响大,要求严格的工艺控制。
12、7.有刺激性气味,注意劳动保护。8.发气量大,必须保持通气道畅通。,(2)原材料,1.原砂:SiO290。含泥量0.2。粒度适中。水分0.2%。颗粒形状越接近圆形越好。2.粘结剂:呋喃树脂,糠醇含量越高,强度越高,含氮越高,硬化速度越快。掺加量0.8-1.0。3.固化剂:甲苯磺酸。加入量依硬化速度,气温、湿度、砂温、树脂种类调整。加入量增加,硬化速度加快,但不能过量,否则,树脂膜焦化,强度明显降低。掺加量0.4-0.54.添加剂:硅烷、氧化铁粉、甘油等。提高强度,防止气孔、冲砂混砂工艺:砂+固化剂混匀+树脂混匀卸砂,(3)性能:,1.终强度:24h强度值。型砂:,芯砂0.8-1.0MPa,复杂
13、砂芯1.6-2.0MPa.8字模检测。2.硬化速度。调整固化剂酸度值,温度降低,酸度值增加。固化剂加入量。3.热变形性及溃散性。调整树脂成分比例。4.紧实度:单位体积内型砂质量的大小表示密集程度。,(4)旧砂再生:1.减少环境污染,降低成本。2.减少树脂掺入量。3.热稳定性好,易控制。(5)常见缺陷:1.气孔。固化剂加入过多。涂料干燥不充分。通气道堵塞及砂芯出气不良2.机械粘砂:原砂粒度太粗或分布过于集中。紧实度不够。涂料耐火度不够、涂料层太薄.,2.造型方法:,1)根据铸造方法分:(1)砂型铸造 用型砂紧实成型的铸造方法。型砂来源广泛,价格低廉,且砂型铸造方法适应性强,因而是目前生产中用得最
14、多、最基本的铸造方法。(2)特种铸造 与砂型铸造不同的其它铸造方法,如熔模铸造、石膏型铸造、陶瓷型铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造和离心铸造等。,区别:1.改变铸型的制造工艺或材料2.改善液体金属充填铸型及随后的冷凝条件,2)根据操作方式分:手工造型和机器造型3)根据模型类型分:实样造型和型板造型4)根据工装分:砂箱造型和地坑造型5)根据砂型分 湿型 干型 自硬型,第二章 制芯,1.作用:形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位。砂型局部要求特殊性能的部分,有时也用砂芯。2要求:砂芯的形状、尺寸以及在砂型中的位置应符合铸件要求,具有足够的强度和刚度,在铸件形成过程中砂芯所产生的气体能及时
15、排出型外,铸件收缩时阻力小和容易清砂。,3.芯头是指伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分。包括芯头长度、斜度、间隙等。芯头长度指的是砂芯伸入铸型部分的长度。芯头斜度、芯头间隙 为了下芯方便。通常在芯头和芯座之间留有间隙。(0.2-6mm)。防压环(打披缝)防止砂型被压塌,防止掉砂缺陷。作用:定位和固定砂芯,排出气体。,4芯盒种类:,1)整体式芯盒:结构简单,砂芯易取出2)可拆式芯盒:结构复杂,砂芯不易取出3)对开式芯盒:结构简单且对称4)脱落式芯盒:结构及其复杂,砂芯活块不容易取出,5.芯骨(芯铁)作用:1)增加砂芯的强度和刚度2)便于砂芯的吊运3)固定砂芯4)排气种类:铸铁浇注 铁丝绑扎 钢筋
16、焊接,第三章合箱,1.检查砂型和砂芯2.下芯3.验型4.合箱5.紧固及放压铁:(1)上砂型抬箱力:P1=Fhg(2)砂芯浮力:P2=Vg-G(砂芯)(3)总压重:P=(P1+P2)*S-G(上),第四章 浇注,浇注温度:厚大的铸件,易裂的铸件应采取较低的浇注温度,薄壁铸件,应采用较高的浇注温度。原则:高温熔炼、低温浇注浇注速度:薄壁铸件、形状复杂、具有大平面的铸件,应快速浇注。形状简单的厚实铸件,宜慢速浇注。,第五章 落砂及清理,1.落砂温度:大型铸铁件 200300复杂易裂件 2002.热处理:时效及退火作用:消除应力、降低硬度,改善加工性能,第三篇 铸造工艺简介,第一章 铸造工艺设计概论一
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