汽車制造工藝—鑄造.ppt

鑄造,主講教師梅建偉電話(628)郵箱bainiangudu1999,鑄造,1.1概述1.2鑄造方式1.3鑄造工藝1.4質(zhì)量控制,第1章鑄造,鑄造,1.機(jī)械制造工藝的定義,鑄造,1.1概述,機(jī)械制造工藝是將各種原材料通過改變其形狀、尺寸、性能或相對(duì)位置，使之成為成品或半成品的方法和過程。機(jī)械制造工藝是機(jī)械制造業(yè)的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)技術(shù)。機(jī)械制造工藝流程是由原材料和能源的提供、毛坯和零件成形、機(jī)械加工、材料改性與處理、裝配與包裝、質(zhì)量檢測(cè)與控制等多個(gè)工藝環(huán)節(jié)組成。,機(jī)械制造工藝按其功能的不同可分為三個(gè)階段：零件毛坯的成形準(zhǔn)備階段，包括原材料切割、焊接、鑄造、鍛壓加工成形等；機(jī)械切削加工階段，包括車削、鉆削、銑削、刨削、鏜削、磨削加工等；表面改性處理階段，包括熱處理、電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂、涂裝等。,鑄造,在現(xiàn)代機(jī)械制造工藝中，上述階段的劃分逐漸變得模糊、交叉，甚至合而為一.,2、鑄造定義,鑄造,鑄造是熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和性能的鑄件的成型方法。,1)是機(jī)械零件毛坯或成品零件熱加工的一種重要工藝方法。,2)用鑄造方法制造的毛坯或零件稱為鑄件。,3)普通鑄件尺寸精度不高、表面粗糙，須切削加工才成為零件,是制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬件的最靈活、最經(jīng)濟(jì)的成形方法，是目前零件毛坯生產(chǎn)的主要方法。,6,3、鑄造優(yōu)缺點(diǎn),鑄造,優(yōu)點(diǎn)：1）可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛坯，如各種箱體、床身、機(jī)架等。2）鑄造生產(chǎn)的適應(yīng)性廣，工藝靈活性大。工業(yè)上常用的金屬材料均可用來進(jìn)行鑄造，鑄件的重量可由幾克到幾百噸，壁厚可由0.5mm到1m左右。3）鑄造用原材料大都來源廣泛，價(jià)格低廉，并可直接利用廢機(jī)件，故鑄件成本較低。,缺點(diǎn)：1）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度低于同種材料的鍛件。2）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。,7,4、應(yīng)用,鑄造,8,汽缸體、汽缸蓋、曲軸、凸輪軸,汽車典型鑄件舉例,鑄造,9,鑄造,10,1.2鑄造方式,鑄造,1.砂型鑄造,用型砂緊實(shí)成型的鑄造方法稱為砂型鑄造。砂型鑄造是應(yīng)用最廣泛的一種鑄造方法，其主要工序包括：制造模樣，制備造型材料、造型、造芯、合型、熔煉、澆注、落砂、清理與檢驗(yàn)等。,砂型在取出鑄件后便損壞，故稱為一次鑄型。砂型澆注的鑄件約占鑄件總產(chǎn)量的90左右。,1)手工造型,手工造型是全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型工序,砂型不同：兩箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型、組芯造型,11,特點(diǎn)：操作靈活、適應(yīng)性廣、工藝裝備簡(jiǎn)單、成本低，但其鑄件質(zhì)量差、生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、技術(shù)水平要求高,模樣不同：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活塊造型、刮板造型。,2)機(jī)器造型,機(jī)器造型是指用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序。,造型方法有：壓實(shí)緊實(shí)、高壓緊實(shí)、震擊緊實(shí)、震壓緊實(shí)、微震緊實(shí)、拋砂緊實(shí)、射壓緊實(shí)、射砂緊實(shí)。,特點(diǎn)：鑄件尺寸精確、表面質(zhì)量好、加工余量小，但需要專用設(shè)備，投資較大，適合大批量生產(chǎn)。,鑄造,12,2.特種鑄造,分類：熔模鑄造、消失模（實(shí)型）鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造、陶瓷型鑄造、電磁鑄造、爆炸成型等。,鑄造,以金屬模取代砂型模，可使鑄件尺寸精確，表面光潔，內(nèi)部致密，鑄件可實(shí)少切削或無切削加工。,每一種特種鑄造方法都有其自身的特點(diǎn)，應(yīng)用場(chǎng)合都有一定的局限性，一般僅適用于中小型鑄件的生產(chǎn)，除熔模鑄造適用于鑄鋼件外，大多數(shù)特種鑄造方法僅局限于有色合金鑄件。,3清潔(綠色)鑄造技術(shù),清潔鑄造技術(shù)的主要內(nèi)容有：1)采用潔凈的能源:如以鑄造焦代替冶金焦；以少粉塵、少熔渣的感應(yīng)電爐熔化代替沖天爐熔化，以減輕在熔煉過程對(duì)空氣的污染。2)采用無砂和少砂的特種鑄造工藝:如壓力鑄造、金屬型鑄造、金屬型覆砂鑄造、擠壓鑄造等，改善操作者工作環(huán)境。3)使用清潔無毒的工藝材料:如研究使用無毒無味的變質(zhì)劑、精煉劑、粘結(jié)劑，用濕型砂無毒無污染粉料光潔劑代替煤粉等。,鑄造,4)采用高潰散性型砂工藝:如樹脂砂、改性酯硬化水玻璃砂工藝。5)研究開發(fā)多種廢棄物的再生和綜合利用技術(shù):如鑄造舊砂的再生回收技術(shù)、熔煉爐渣的處理和綜合利用技術(shù)。6)研制開發(fā)鑄造機(jī)器人或機(jī)械手:以代替工人在惡劣條件下工作。,鑄造,15,1.3鑄造工藝,鑄造工藝主要包括:造型與制芯、熔化、鑄造、熱處理、落砂處理；實(shí)際加工中，從實(shí)際用途出發(fā)，注意汽車鑄件的質(zhì)量，對(duì)鑄造工藝的特殊要求。,2、汽車鑄件的質(zhì)量要求鑄件形狀復(fù)雜、尺寸精度高、采用薄壁鑄件、材質(zhì)穩(wěn)定、要求足夠的耐壓性和抗壓性。,3、鑄造技術(shù)造型技術(shù)、熔煉技術(shù)、材質(zhì)選擇以及鑄造方法上進(jìn)行特殊處理。,鑄造,1、鑄件工藝性要求鑄件結(jié)構(gòu)的合理性、對(duì)鑄造方法要有適應(yīng)性,16,1)鑄件應(yīng)有合理的壁厚,2)鑄件壁厚應(yīng)力求均勻,1、鑄件結(jié)構(gòu)的合理性,3)鑄件壁的聯(lián)接形式要合理,4)盡量避免過大的水平面,5)避免冷卻收縮受阻和有利于減小變形,2、鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性,1)鑄件的外形設(shè)計(jì)：少的分型面、盡量使分型面垂直、避免外部側(cè)凹、結(jié)構(gòu)上要有斜度,2)鑄件的內(nèi)腔設(shè)計(jì)：少用型芯、型芯安放穩(wěn)固、排氣容易、清砂方便、避免封閉空腔,鑄造,返回,17,造型技術(shù)：可通過真空吸砂、氣流吹砂、氣動(dòng)壓實(shí)、液動(dòng)擠壓和氣沖等工藝手段獲得高緊實(shí)率鑄型（或高速高壓造型機(jī)）,熔化技術(shù)：采用感應(yīng)爐，或者沖天爐與低頻感應(yīng)爐相結(jié)合的雙聯(lián)熔化方式。,鑄造技術(shù)：結(jié)合材料、應(yīng)用場(chǎng)合、生產(chǎn)規(guī)模以及各種鑄造方法本身的特點(diǎn)，選用合適的鑄造技術(shù)。,鑄造,18,鑄造,19,熔模鑄造基本工藝過程,20,1.4質(zhì)量控制,1、影響鑄件質(zhì)量的主要因素,鑄造,鑄造方案、造型、熔化、澆注、后處理等每一個(gè)過程都可能影響到鑄件的質(zhì)量,1）鑄造方案是影響鑄造缺陷和經(jīng)濟(jì)性的重要因素，根據(jù)材料、壁厚、形狀、鑄造方法選擇；,2、控制因素,2）型砂配比、砂粒度對(duì)鑄件的尺寸精度和表面粗糙度有重要影響；,3）砂型硬度和含水量與氣孔和縮孔有密切影響；,21,4）熔化與澆注條件、鐵水成分也是影響鑄件質(zhì)量的重要因素；,3、質(zhì)量控制,1）外觀檢查,2）尺寸檢查,3）材料檢查,4）耐壓防漏檢查,5）無損探傷檢查,22,兩箱造型,最基本的造型方法，鑄型由成對(duì)的上型和下型構(gòu)成，操作簡(jiǎn)單。適用于各種生產(chǎn)批量和各種大小的鑄件。,23,三箱造型,由上、中、下三型構(gòu)成。中型高度需與鑄件兩個(gè)分型面的間距相適應(yīng)。三箱造型操作費(fèi)工，主要適用于具有兩個(gè)分型面的單件、小批生產(chǎn)的鑄件。,24,利用車間地面砂床作為鑄型的下箱。大鑄件需在砂床下面鋪焦炭，埋上出氣管，以便澆注時(shí)引氣。地坑造型僅用或不用上箱即可造型，減少了造砂箱的費(fèi)用和時(shí)間，但造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，要求工人技術(shù)水平高。適用于砂箱不足，或生產(chǎn)要求不高的中、大型鑄件。,地坑造型,25,組芯造型（殼型鑄造）,是用若干塊砂芯組合成鑄型，而無需砂箱。可提高鑄件的精度，但成本高。適用于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件。,26,模樣是整體的，分型面是平面，鑄型型腔全部在半個(gè)鑄型內(nèi)，其造型簡(jiǎn)單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)型缺陷。適用于鑄件最大截面在一端，且為平面的鑄件。,整模造型,27,挖砂造型,整體模樣，分型面為曲面。為便于起模，造型時(shí)用手工挖去阻礙起模的型砂、其造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于分型面不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。,28,分模造型,將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)，造型簡(jiǎn)單省工。常用于最大截面在中部的鑄件。,29,刮板造型,用刮板代替實(shí)體模樣造型，降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于有等截面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)，如帶輪、鑄管、彎頭等。,鑄造,返回,30,壓實(shí)緊實(shí)機(jī),31,沖擊緊實(shí)機(jī),32,震擊壓實(shí)造型機(jī),33,氣動(dòng)多觸頭內(nèi)力壓實(shí)微震造型機(jī),34,半自動(dòng)氣動(dòng)微震壓實(shí)造型機(jī),35,氣動(dòng)微振壓實(shí)造型鑄造生產(chǎn)線,鑄造,返回,36,熔模鑄造設(shè)備射制蠟?zāi)ＴO(shè)備,37,熔模鑄造設(shè)備注蠟機(jī),38,熔模鑄造設(shè)備單工位注蠟機(jī),39,熔模鑄造設(shè)備雙工位免缸注蠟機(jī),40,熔模鑄造設(shè)備搖臂式注蠟機(jī),41,熔模鑄造設(shè)備50t單工位注蠟機(jī),42,熔模鑄造設(shè)備常規(guī)淋砂、浮砂、沾漿機(jī),43,熔模鑄造設(shè)備滾筒式淋砂機(jī),44,熔模鑄造設(shè)備機(jī)械手專用淋砂機(jī),45,熔模鑄造設(shè)備提升式淋砂機(jī),46,熔模鑄造設(shè)備矩形浮砂機(jī),47,熔模鑄造設(shè)備大型沾漿、浮砂機(jī),48,熔模鑄造設(shè)備快速配漿機(jī),49,熔模鑄造設(shè)備沾漿機(jī)械臂（機(jī)器人）,50,熔模鑄造設(shè)備調(diào)溫式沾漿機(jī),51,熔模鑄造設(shè)備脫蠟釜-800,52,熔模鑄造設(shè)備全自動(dòng)脫蠟釜-1200,53,熔模鑄造設(shè)備蠟脫水桶與靜置桶,54,熔模鑄造設(shè)備煤氣發(fā)生器焙燒爐,55,熔模鑄造設(shè)備燃煤焙燒爐,56,熔模鑄造設(shè)備英式真空爐,57,熔模鑄造設(shè)備恒溫恒濕機(jī),58,熔模鑄造設(shè)備恒溫恒濕機(jī),59,熔模鑄造設(shè)備雙頭澆口磨光機(jī),60,熔模鑄造設(shè)備模殼自動(dòng)線,61,熔模鑄造設(shè)備模殼自動(dòng)線,62,熔模鑄造設(shè)備制殼自動(dòng)線,63,熔模鑄造的主要特點(diǎn)及適用范圍,1）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高，尺寸公差等級(jí)可達(dá)IT14-IT11，表面粗糙度Ra值可達(dá)12.5mm-1.6mm。2）適用于各種合金鑄件。3）可制造形狀較復(fù)雜的鑄件，鑄出孔的最小直徑為0.5mm，最小壁厚可達(dá)0.3mm。4）工藝過程較復(fù)雜，生產(chǎn)同期長(zhǎng)，制造費(fèi)用和消耗的材料費(fèi)用較高，多用于小型零件（從幾十克到幾千克），一般不超過25kg。,64,熔模鑄造產(chǎn)品,65,熔模鑄造產(chǎn)品,66,熔模鑄造產(chǎn)品,67,熔模鑄造產(chǎn)品,68,熔模鑄造產(chǎn)品,69,金屬型鑄造,概念：把液體金屬澆入用金屬制成的鑄型內(nèi)，而獲得鑄件的方法稱為金屬型鑄造。由于金屬型可重復(fù)使用，故又稱為永久型。為保證使用壽命，制造金屬型的材料具備如下的性能：高的耐熱性和導(dǎo)熱性，反復(fù)受熱不變形，不破壞；一定的強(qiáng)度、韌性及耐磨性；好的切削加工性能。金屬型材料一般選用鑄鐵、碳素鋼或低合金鋼。,70,金屬型鑄造的工藝過程：,金屬型預(yù)熱：預(yù)熱溫度通過試驗(yàn)來確定，一般不低于150。刷涂料：金屬型表面應(yīng)噴刷一層耐火涂料（厚0.30.4mm），以保護(hù)型壁表面，免受金屬液的直接沖蝕和熱擊。澆注：金屬型的導(dǎo)熱能力強(qiáng)，澆注溫度應(yīng)比砂型鑄造高2030。鋁合金680740，鑄鐵13001370，錫青銅11001150，薄壁小件取上限，厚壁大件取下限。開型時(shí)間：要根據(jù)不同的鑄件選用合適的開型時(shí)間，具體數(shù)值需通過試驗(yàn)來確定。,71,金屬型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍,1）金屬型鑄件冷卻快，組織致密，力學(xué)性能高。2）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高3）澆冒口尺寸較小，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約1530%。4）不用砂或少用砂。主要缺點(diǎn)：金屬型無透氣和退讓性，鑄件冷卻速度大，容易產(chǎn)生澆不到、冷隔、裂紋等缺陷。應(yīng)用范圍：大批量生產(chǎn)形狀簡(jiǎn)單的有色金屬鑄件，如鋁活塞、汽缸體、汽缸蓋、泵體、水泵葉輪、銅合金軸瓦、軸套等。,72,金屬型鑄造金相組織,73,金屬型示意圖,74,金屬型重力鑄造機(jī),75,金屬型低壓鑄造機(jī),76,鎂合金金屬型鑄件,77,金屬型鑄造產(chǎn)品鋁合金,78,金屬型鑄造產(chǎn)品鋁合金,79,金屬型鑄造產(chǎn)品銅鑄件,80,金屬型鑄造產(chǎn)品,81,壓力鑄造,概念：將熔融金屬液在高壓下快速壓入鑄型，并在壓力凝固，而獲得鑄件的方法稱為壓力鑄造，簡(jiǎn)稱壓鑄。常用壓射壓力為51500MPa，充填速度約550m/s，充填時(shí)間很短，約0.010.2s。應(yīng)用范圍：主要用于大批量生產(chǎn)低熔點(diǎn)的有色合金（如鋁、鎂、鋅合金）中、小型鑄件，在汽車、航空、儀表、電子電器等部門獲得廣泛應(yīng)用。,82,壓力鑄造的優(yōu)點(diǎn)：,1）壓鑄件尺寸精度高，表面質(zhì)量好，尺寸公差等級(jí)可達(dá)CT47，表面粗糙度達(dá)Ra1.612.5m，有時(shí)可達(dá)0.8m，一般不需機(jī)加工即可直接使用。2）壓力鑄造在快速、高壓下成型，可壓鑄出形狀復(fù)雜、輪廓清晰的薄壁精密鑄件，鋁合金鑄件最小壁厚可達(dá)0.5mm，最小孔徑0.7mm。3）鑄件組織致密，力學(xué)性能好，其抗拉強(qiáng)度比砂型鑄件提高2540%，但伸長(zhǎng)率有所降低。4）生產(chǎn)率高，勞動(dòng)條件好。,83,壓力鑄造的缺點(diǎn),1）壓鑄時(shí)，高速液流會(huì)包住大量空氣，凝固后在鑄件表皮下形成許多氣孔，故壓鑄件不宜進(jìn)行較多余量的切削加工，以免氣孔外露。2）壓鑄黑色金屬時(shí)，壓鑄型壽命很低，困難較大。3）設(shè)備投資大，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)。,84,壓力鑄機(jī)分類,按照壓室是否浸入坩堝爐中分為：熱室壓鑄機(jī)和冷室式壓鑄機(jī)冷室式壓鑄機(jī)按照壓射活塞工作方式分為：立式和臥式壓鑄機(jī)；立式也有熱室和冷室,85,熱室和冷室,86,立式壓鑄機(jī),87,立式壓鑄機(jī)冷室,88,立式壓鑄機(jī)冷室,89,立式壓鑄機(jī)熱室,90,臥式壓鑄原理,91,臥式壓鑄機(jī),92,臥式壓鑄機(jī),93,臥式壓鑄機(jī),94,臥式壓鑄機(jī),95,臥式壓鑄機(jī),96,臥式壓鑄機(jī),97,臥式壓鑄機(jī),98,壓鑄產(chǎn)品摩托車類,99,壓鑄產(chǎn)品汽車類,100,壓鑄產(chǎn)品汽車類,101,壓鑄產(chǎn)品其他,102,壓鑄產(chǎn)品鎂合金,103,壓鑄產(chǎn)品鎂合金,104,壓鑄產(chǎn)品鋅合金,105,壓鑄產(chǎn)品鋅合金,106,壓鑄產(chǎn)品鋅合金,107,壓鑄產(chǎn)品鋁鋅合金,108,壓鑄產(chǎn)品鋁合金,109,壓鑄產(chǎn)品鋁合金,110,壓鑄產(chǎn)品鋁合金,111,壓鑄產(chǎn)品鋁合金,112,離心鑄造,名詞解釋：是將液體金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在離心力作用下凝固成形的鑄造方法。應(yīng)用范圍：廣泛用于生產(chǎn)管、套類鑄件，如鑄鐵管、銅套、汽缸套、雙金屬軋輥、滾筒、耐熱鋼管道、特殊鋼無縫鋼管毛坯等。,113,離心鑄造的特點(diǎn),1）鑄件在離心力作用下結(jié)晶，組織致密，無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，力學(xué)性能好。2）鑄造圓形中空鑄件時(shí)，可省去型芯和澆注系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了工藝，節(jié)約了金屬。3）便于制造雙金屬鑄件，如鋼套鑲鑄銅襯，其結(jié)合面牢固、耐磨，可節(jié)約銅合金。4）離心鑄造內(nèi)表面粗糙，尺寸不易控制，需要增加加工余量來保證鑄件質(zhì)量，且不適宜生產(chǎn)易偏析的合金。,114,離心鑄造示意圖,a)立式離心鑄造b)立式離心澆注成形鑄件c)臥式離心鑄造,1，16澆包2，14鑄型3，13液體金屬4帶輪和帶5旋轉(zhuǎn)軸6鑄件7電動(dòng)機(jī)8澆注系統(tǒng)9型腔10型芯11上型12下型15澆注槽17端蓋,115,臥式離心鑄機(jī),116,臥式離心鑄機(jī),117,臥式離心鑄機(jī),118,臥式離心鑄機(jī),119,立式離心鑄機(jī),120,離心鑄造鑄鐵件,121,成型離心鑄造鑄鐵件,122,離心鑄造鑄件,123,鋁青銅離心鑄件,124,離心鑄造球墨鑄鐵管連續(xù)鑄造,125,離心鑄造雙金屬管,126,陶瓷型鑄造是指用陶瓷質(zhì)耐火材料制成鑄型而獲得鑄件的方法。,特點(diǎn)：陶瓷型的材料與熔模鑄造的殼型相似，鑄件精度和表面質(zhì)量與熔模鑄造相當(dāng)；適合于高熔點(diǎn)、難加工材料的鑄造；與熔模鑄造相比，鑄件大小基本不受限制，工藝簡(jiǎn)單、投資少、生產(chǎn)周期短。缺點(diǎn)：陶瓷型鑄造原材料價(jià)格貴，不適宜于鑄造大批量、形狀復(fù)雜的鑄件，且生產(chǎn)工藝過程難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化。應(yīng)用：適于制造小批量、較大尺寸精密鑄件，多用于模具的生產(chǎn)（如金屬型、壓鑄模、塑料模、鍛模等），還用于生產(chǎn)噴嘴、閥體、齒輪、鉆探用鉆頭、開鑿隧道用刀具等。,127,陶瓷型鑄造工藝過程,（a）模樣（b）砂套造型（c）灌槳（d）噴燒（e）合型（f)鑄件,128,陶瓷型鑄造工藝過程,129,陶瓷型鑄造石英陶瓷粉末,130,實(shí)型鑄造EPC（ExpendablePa