《铸造成形》PPT课件.ppt

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1、81铸造成形理论基础,8.1.1 金属或合金的流动性及充型能力 1 金属或合金的流动性 2 影响流动性的因素 金属的种类、（铸铁、硅黄铜铝硅合金钢）合金成分及结晶特征、粘度、结晶潜热、8.1.2 铸件的凝固与收缩 1 铸件的凝固方式 2 铸造金属或合金的收缩 3 缩孔与缩松及防止措施 4 铸造内应力、变形和裂纹8.1.3 铸件的偏析与铸造合金的吸气 1 铸件偏析（晶内偏析、区域偏析、比重偏析）2 铸造合金的吸气,第八章 铸造成形,第八章 铸造成形,8.1铸造成形理论基础 铸造是指熔炼金属、制造铸型，并将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔，凝固后获得一定形状和性能的零件或毛坯的金属成形工艺。液态合

2、金的流动性与充型能力1.合金的流动性熔融金属的流动能力，称为合金的流动性。液态合金的流动性通常以“螺旋形式样”长度来衡量。铸钢的流动性最差，共晶成分的流动性最好。,螺旋形试样,第八章 铸造成形,合金成分及结晶特征对流动性的影响,第八章 铸造成形,第八章 铸造成形,2.充型能力合金的流动性越好，充型能力就越强。影响充型能力的主要因素还有铸型条件、浇注温度。为提高合金的充型 能力，改善铸件质量，应尽可能选用流动性好的共晶成分，或结晶温度范围窄的合金。在合金成分确定的情况下，需从改善铸型条件，提高浇注温度和改进铸件结构等几方面来提高充型能力。,第八章 铸造成形,铸造合金的收缩1.收缩的概念 在合金从

3、液态冷却至室温的过程中，体积收缩的现象称为收缩。收缩是铸造合金的物理本性，也是铸件产生缩孔、缩松、变形、裂纹、残余应力等铸造缺陷的基本原因。,第八章 铸造成形,铸件中的缩孔与缩松 铸件凝固结束后往往在某些部位出现孔洞，大而集中的孔洞称为缩孔；小而分散的孔洞称为缩松。缩孔产生的基本原因是合金的液态收缩和凝固收缩大于固 态收缩，且得不到补偿所致。缩松产生的基本原因也是合金的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩所致。但缩松主要出现在结晶温度范围较宽的合金中或断面较大的铸件壁中。,铸件的凝固方式,第八章 造铸成形,缩孔的形成过程示意图,第八章 铸造成形,宏观缩松,第八章 铸造成形,缩孔和缩松的防止措施,采取

4、顺序凝固或安放冷铁,第八章 铸造成形,8.2砂型铸造,砂型铸造的工艺过程：包括混砂、造型和造芯、烘干、合箱、熔化与浇注、铸件的清理和检验等工序。型（芯）砂应具备的性能：强度；透气性（与砂粒的形状大小及粘土的比例、型砂的臼紧度有关）；耐火性；退让性；型（芯）砂的分类：粘土砂（由砂、粘土、和附加物如煤粉木 屑等组成）；水玻璃砂；油砂及合脂砂；树脂砂。821 造型方法（手工造型、机器造型）822 砂型铸造工艺,第八章 铸造成形,手工造型方法,第八章 铸造成形,机器造型方法,根据紧砂原理的不同，机器造型方法有以下几种：压实造型、震实造型、震压实造型、微震压实造型、高压造型、射砂造型、抛砂造型等。,第八

5、章 铸造成形,震实造型工作原理示意图,微震压实造型机工作原理示意图,第八章 铸造成形,多触头高压微震压实造型机工作原理示意图,第八章 铸造成形,射砂造型机工作原理示意图,第八章 铸造成形,822砂型铸造工艺,1 浇注位置(是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置）的选择 原则：重要加工面或质量要求较高的面，应置下部或侧面。大平面朝下。大面积薄壁处，应置下或侧面。易产生 缩孔的厚大部位应置顶部或侧面，以安装冒口。2分型面位置的选择原则：重要加工面或大部分加工面与基 准面放在同一砂箱内。尽可能减少分型面数目或活块数目，以方便起模。尽可能减少型心的数目。便于下芯、合箱、检查型腔尺寸等操作。3铸造工艺参数

6、的确定：包括铸造工艺参数包括机加工余量、铸 出孔、起模斜度、铸造圆角、铸造收缩率等。4砂型铸造工艺分析,第八章 铸造成形,床身浇注位置,第八章 铸造成形,大平面的浇注位置,第八章 铸造成形,箱盖浇注位置的比较,第八章 铸造成形,卷扬筒浇注位置,第八章 铸造成形,床身铸件分型面的选择,第八章 铸造成形,三通的分型面的选择,第八章 铸造成形,起重臂的分型面的选择,第八章 铸造成形,接头的分型面的选择,第八章 铸造成形,箱盖的分型面的选择,第八章 铸造成形,机加工余量和铸出孔的大小,机加工余量的大小与铸件的大小、材质批量结构的复杂程度及该加工面在铸型中的位置等不同而变化。（可查手册）铸件中较大的孔和

7、槽应铸出，以减少切削工时，节约金属。铸件的最小铸出孔尺寸,第八章 铸造成形,起模斜度,第八章 铸造成形,铸造圆角和铸造收缩率,铸造圆角是指铸件上壁和壁的交角应做成圆弧圆度，以防在该处产生缩孔和裂纹。铸造圆角半径一般为两相交壁平均厚度的1/31/2。铸造收缩是指金属液浇注到铸型后，随温度的下降将发生凝固所引起的尺寸缩减。通常灰铸铁的收缩率为07%10%；铸钢为15%20%；有色金属合金为10%15%。,第八章 铸造成形,砂型铸造工艺分析,第八章 铸造成形,拖拉机轮,83 特种铸造,831 熔模铸造832 金属型铸造833 压力铸造834 低压铸造835 离心铸造836 陶瓷型铸造 837 连续铸

8、造838 实型铸造839 V法铸造8.3.10 磁型铸造,第八章 铸造成形,831 熔模铸造,第八章 铸造成形,熔模铸造工艺过程,熔模铸造的特点及应用,1铸件精度高（尺寸公差可达IT11IT13，表面粗糙度可达 Ra12.51.6m。铸件可不进行机加工直接使用。2适合各种合金。特别是那些难熔的难切削的的高合金钢。3能铸造形状复杂、不便分型的铸件。4能铸造出厚度0.3mm薄壁件。5能铸造出0.5mm孔径的孔。适合难以切削或少切削的小型零件（重量25kg）。,832金属型铸造,第八章 铸造成形,金属型的结构,金属型铸造的特点及应用,1一型多用。2所获得的铸件晶粒细小、组织致密、力学性能高。3所获得

9、的铸件精度高（尺寸精度可达IT12IT14，表 面粗糙度 可达Ra6.3m）。4模型制造周期长、成本高。主要适合低熔点的有色金属或合金铸件的大批量生 产。,833压力铸造,第八章 铸造成形,热压室压铸机的工作原理,热压铸,第八章 铸造成形,卧式冷压室压铸机,(,第八章 铸造成形,立式压室压铸机,1压铸室2压铸活塞3铸型4下活塞5剩余金属6铸件,压铸的特点,1常用压力为几个至几十个MPa。1所获得的铸件精度高（尺寸精度可达IT11IT13，表 面粗糙度可达Ra3.20.8m）。铸件可不进行机加 工而直接使用。2所获得的铸件的晶粒细小，力学性能高。3生产效率高，便于实现机械化、自动化。4可实现嵌铸

10、。5适合低熔点的有色金属或合金，难于适应钢和铸铁。6铸件中不可避免存在气孔、缩松等缺陷。故不能热处 理或在高温下使用。7设备投资大，适用于大批量生产。,嵌铸件,低压铸造工作原理示意图 1坩埚；2升液管；3金属液；4进气管；5密封盖 6浇道；7型腔；8铸型,834低压铸造,第八章 铸造成形,低压铸造的特点及应用,1常用压力为0.020.06MPa。介于重力和压力铸造之间。2铸件轮廓清晰、组织致密。3金属利用率高（可达90%以上）。4浇注方法为底注式充型，无金属液的飞溅，不对铸型 冲刷，故铸件中无针孔等缺陷。5设备简单，易于实现机械化、自动化。6升液管的寿命短，金属液在保温过程中易氧化。主要应用于

11、铸造性能要求高的铝合金和镁合金铸件。如：汽缸体、缸盖、曲轴箱等铸件。,835离心铸造,第八章 铸造成形,卧式离心铸造,离心铸造的特点,1所获得的铸件组织致密、没有气孔、缩松、缩孔、夹渣等缺陷，力学性能高。2没有型芯和浇注系统便可生产中空铸件。3铸件在离心的作用下，金属液的充型能力好，可浇注 流动性差的金属或壁薄件。4铸件的内表面粗糙，且易产生比重偏析。,完全陶瓷型铸造工艺过程,836陶瓷型铸造,第八章 铸造成形,第八章 铸造成形,砂套陶瓷型铸造工艺过程,陶瓷型铸造的特点,1与熔模铸造相似，可获得尺寸精度高、表面粗糙度低 的铸件。2可铸造大型的精密铸件，其重量可达十几吨（熔模铸 造的铸件尺寸不能

12、超过25kg）。3灌浆工序烦琐，难于实现机械化、自动化。不宜制造 批量大、重量轻的铸件。主要应用于生产大型和厚壁的精密铸件。如：冲摸、压铸模、锻模、玻璃器皿模等。,837连续铸造,第八章 铸造成形,1浇包2浇口杯或中间浇包3结晶器4铸坯5引锭6保温炉7石墨工作套8引拔辊9-切割机,连续铸造的特点及应用,1所获得的铸锭和铸管组织致密均匀，力学性能好。2没有浇注系统和冒口，金属的利用率高。3不须造型等工序，可实现机械化和自动化，便于实现 连铸连轧。4生产率高。,838实型铸造,第八章 铸造成形,实型铸造又称“气化模造型”和“消失模铸造”。,实型铸造的特点及应用,不须分型、起模、制芯；铸件尺寸精度和

13、表面粗糙度与熔模铸造相近；由于造型工序的简化，使生产率高，成本低。实型铸造适用于各种批量的、形状复杂的、除铁和低碳钢以外的合金铸件的生产。,1发热元件；2塑料薄膜在烘烤位置；3塑料薄膜在覆盖成形；4抽气箱；5抽气孔；6砂箱；7密封塑料薄膜；8过滤抽气孔；9通气道；10水芯,839 V法铸造（真空薄膜铸造）,第八章 铸造成形,铸造内应力,铸造应力分热应力和机械应力,第八章 铸造成形,图837中、杆固态冷却曲线,第八章 铸造成形,同时凝固示意图,第八章 铸造成形,机械应力,第八章 铸造成形,铸件的变形,第八章 铸造成形,不同截面的变形,第八章 铸造成形,沸点,气体在合金中的溶解度与温度的关系示意图

14、,第八章 铸造成形,84铸件的结构设计,841 铸件工艺对铸件结构的要求 1 对铸件外形的要求（力求简单，起模方便）避免侧凹、去掉不必要的外圆角，使分型面为平面、设计凸台和筋条，应考虑造型方便、铸件的外形尽可能 使分型面数目最少 2 对铸件内腔的要求 不用或少用型芯、型芯的安放应稳固，并方便排气和清理 增设工艺孔、3 结构斜度842 金属或合金的铸造性能对铸件结构的要求 1 合理设计铸件壁厚（壁厚均匀、有差别时应顺序凝固）2 铸件壁与壁连接（设计结构圆角、避免锐角连接、厚薄 逐渐过渡、避免交叉连接）3 与合金铸造性能有关的问题（不阻碍收缩、避免过大面积 的水平面、截面对称、设计加强筋）4 组合

15、式铸件,第八章 铸造成形,机床铸件结构的设计,第八章 铸造成形,缸体铸件结构的设计,第八章 铸造成形,托架铸件的结构设计,第八章 铸造成形,箱体铸件的结构设计,第八章 铸造成形,零件上的凸台设计,第八章 铸造成形,端盖的结构设计,第八章 铸造成形,阀体的结构设计,第八章 铸造成形,支柱铸件的结构设计,第八章 铸造成形,圆盖铸件的结构设计,第八章 铸造成形,轴承架铸件的结构设计,第八章 铸造成形,紫铜风口铸件内腔的结构设计,第八章 铸造成形,结构斜度,第八章 铸造成形,铸件的结构斜度（Q/ZB1581978）,第八章 铸造成形,1合理设计铸件壁厚,砂型铸造条件下铸件的最小壁厚值,第八章 铸造成形

16、,顶盖铸件的结构设计,第八章 铸造成形,阀体铸件的结构设计,第八章 铸造成形,壁厚有差别时铸件的结构设计,第八章 铸造成形,不同转角的热节,第八章 铸造成形,金属结晶的方向性,第八章 铸造成形,铸造内圆角半径R值,第八章 铸造成形,铸件壁之间避免锐角连接,第八章 铸造成形,铸件壁之间避免交叉连接,第八章 铸造成形,轮辐铸件的结构设计,第八章 铸造成形,轮形铸件辐板的设计,第八章 铸造成形,薄壁罩壳的设计,第八章 铸造成形,梁形铸件的结构设计,第八章 铸造成形,平板铸件的结构设计,第八章 铸造成形,防裂筋的应用,第八章 铸造成形,铸钢底座,第八章 铸造成形,床身的组合设计,第八章 铸造成形,本章小结,本章以砂型铸造为例，介绍了铸造成型的工艺过程，成型工艺参数，金属和合金的铸造性能，铸件的结构工艺性，此外，还介绍了除砂型铸造以外的特种铸造成型方法。,第八章 铸造成形,