機(jī)械制造工藝學(xué)第一章鑄造

1、第三節(jié)第三節(jié) 特種鑄造及鑄造新技術(shù)特種鑄造及鑄造新技術(shù) 31第一節(jié)第一節(jié) 鑄造基礎(chǔ)鑄造基礎(chǔ) 2第二節(jié)第二節(jié) 砂型鑄造砂型鑄造 一、一、 鑄造及其分類鑄造及其分類鑄造分類圖 第一節(jié)第一節(jié) 鑄造基礎(chǔ)鑄造基礎(chǔ)二、二、 鑄造的特點(diǎn)鑄造的特點(diǎn)表1-1優(yōu)點(diǎn)：1. 便于生產(chǎn)形狀復(fù)雜形狀復(fù)雜 特別是有復(fù)雜內(nèi)腔復(fù)雜內(nèi)腔的工件2. 成本低，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛缺點(diǎn)：組織疏松，內(nèi)部容易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷鑄件韌度降低三、鑄造的應(yīng)用三、鑄造的應(yīng)用 由于鑄造具有上述特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于機(jī)械工件的毛坯制造。在各種機(jī)械和設(shè)備中，鑄件質(zhì)量占有很大的比例，如拖拉機(jī)及其他農(nóng)業(yè)機(jī)械中，鑄件質(zhì)量所占比例達(dá)40%70%；在金屬切

2、削機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)中達(dá)70%80%，在重型機(jī)械設(shè)備中則可高達(dá)90%。但由于鑄造易產(chǎn)生缺陷，性能不高，因此多用于制造承受應(yīng)力不大的工件。四、鑄造安全文明生產(chǎn)要求四、鑄造安全文明生產(chǎn)要求l 進(jìn)行鑄造的工作人員必須有相應(yīng)的上崗證和操作證，持證上崗。l 操作人員必須按規(guī)定穿戴好勞動(dòng)保護(hù)用品。l 熔煉爐爐體及其附屬設(shè)施完好，控制系統(tǒng)靈敏可靠，升降起吊裝置符合起重機(jī)械要求，爐坑干燥并設(shè)護(hù)欄或蓋板，爐料符合專門要求。l 鑄造設(shè)備完好，操縱靈敏，安全防護(hù)裝置齊全可靠，除塵裝置符合要求。l 壓鑄機(jī)壓鑄型區(qū)有防護(hù)裝置并與壓射程序聯(lián)鎖；制芯機(jī)芯盒加熱棒長(zhǎng)短適中，線頭連接可靠；混砂機(jī)防護(hù)罩牢固可靠，檢修門電器聯(lián)鎖；拋（噴

3、）丸機(jī)密封良好，門孔電器聯(lián)鎖。l 鐵水包、鋼水包和灼熱件起重作業(yè)影響范圍內(nèi)，不得設(shè)置休息室、更衣室和人行通道，不得存放危險(xiǎn)物品，地面應(yīng)保持干燥。l 高溫烘烤作業(yè)人員應(yīng)穿戴耐高溫、防噴濺的防護(hù)用品；液態(tài)金屬、高溫材料運(yùn)輸設(shè)備要設(shè)置耐高溫、防噴濺設(shè)施，不得在有易燃易爆物質(zhì)的區(qū)域停留，離開(kāi)廠區(qū)時(shí)應(yīng)當(dāng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)。l 鑄件、托板、鐵箱等要整齊地碼放，防止傾倒傷人。l 為了避免散亂、便于清掃、利于裝運(yùn)，需將鑄件、冷鐵、廢砂、垃圾等裝入箱內(nèi)或盒中。鑄件盡可能地不直接著地，而放在托板上,工具分類裝入工具箱中,化學(xué)品需放入專用箱內(nèi)并蓋好。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、不受合金種類、鑄件形狀和尺寸的限制，應(yīng)用最廣2、設(shè)備簡(jiǎn)單

4、，操作靈活，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、產(chǎn)品尺寸精度低、質(zhì)量不穩(wěn)定，報(bào)廢率高一、砂型鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)一、砂型鑄造的優(yōu)缺點(diǎn) 第二節(jié)第二節(jié) 砂型鑄造砂型鑄造1 1制作模樣與芯盒制作模樣與芯盒 模樣模樣用來(lái)形成鑄型型腔的工藝裝備。 芯盒芯盒用來(lái)制造型芯的工藝裝備。 一、砂型鑄造的工藝過(guò)程一、砂型鑄造的工藝過(guò)程消耗模樣可復(fù)用模樣2 2制備型（芯）砂制備型（芯）砂 基本原材料基本原材料鑄造砂和型砂黏結(jié)劑。 型（芯）砂型（芯）砂用來(lái)制造鑄型的材料。 常用的鑄造砂常用的鑄造砂原砂、硅質(zhì)砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等。3 3造型造型（1）手工造型 造型造型利用制備的型砂及模樣等制造鑄型的過(guò)程。 （2）機(jī)器造型 手

5、工造型手工造型全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型工序。手工造型操作靈活、適應(yīng)性廣、工藝裝備簡(jiǎn)單、成本低，但其鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作技藝要求高。 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 鑄型由上、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)。操作費(fèi)工。 主要適用于具有兩個(gè)分型面的鑄件的單件或小批量生產(chǎn) 。在地基上挖坑，并利用挖出的地坑進(jìn)行造型主要用于大型鑄件 用若干塊砂芯組合成鑄型，而不需要砂箱。它可提高鑄件的精度，但成本高 。適用于批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件 模樣是整體的，鑄件分型面為平面，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)

6、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 模樣是整體的，鑄件分型面為曲面。 適用于分型面不是平面的單件或小批量生產(chǎn)的鑄件 。 在造型前預(yù)先做一底胎（即假箱），然后在底胎上制作下箱，底胎不參與澆注。用于代替批量生產(chǎn)中需要挖砂造型的鑄件。 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，生產(chǎn)率低。常用于最大截面在中部的鑄件 制模時(shí)，將鑄件上妨礙起模的小凸臺(tái)、肋條等部分做成活動(dòng)的（即活塊）。 主要用于帶有凸出部分、難以起模的鑄件的單件或小批量生產(chǎn)。 采用刮板代替實(shí)體模樣造型，可降低模樣成本，節(jié)約木 材，縮短生產(chǎn)周期。 可用于有等截面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件或小批量生產(chǎn)

7、，如帶輪、鑄管、彎頭等 。（2）機(jī)器造型 機(jī)器造型機(jī)器造型指用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序。 緊砂緊砂提高砂箱內(nèi)的型砂和芯盒內(nèi)的芯砂緊實(shí)度的操作。常用方法有壓實(shí)法、震實(shí)法、拋砂法等。 振壓式造型機(jī)緊砂和起模a）震壓式造型機(jī) b）緊砂 c）起模 4 4造芯造芯 造芯造芯制造型芯的過(guò)程。 手工造芯：主要應(yīng)用于單件、小批量生產(chǎn)。 機(jī)器造芯：生產(chǎn)效率高，砂芯質(zhì)量好，適用于批量生產(chǎn)。 芯盒造芯示意圖a）芯盒的裝配b）取芯5 5合型合型 合型合型又稱合箱，是將鑄型的各個(gè)組元，如上型、下型、型芯、澆注系統(tǒng)等組合成一個(gè)完整鑄型的操作過(guò)程。 合型前，應(yīng)對(duì)砂型和型芯的質(zhì)量進(jìn)行檢查，若有損壞，需要進(jìn)行修

8、理；為檢查型腔頂面與型芯頂面之間的距離，需要進(jìn)行試合型（稱為驗(yàn)型）試合型（稱為驗(yàn)型）。 合型后，要夾緊上、下型或在鑄型上放置壓鐵。 澆注澆注把熔融金屬注入鑄型的過(guò)程，液體金屬通過(guò)澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔。 （1）澆注系統(tǒng)（2）冒口（3）澆注工藝要求6 6熔煉和澆注熔煉和澆注（1）澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)鑄型中引導(dǎo)液體金屬進(jìn)入型腔的通道 。（2）冒口 冒口冒口鑄型內(nèi)存儲(chǔ)供補(bǔ)縮鑄件用熔融金屬的空腔。一般設(shè)置在鑄件的最高處和最厚處。 （3）澆注工藝要求 澆注溫度澆注溫度（）液體金屬澆入鑄型時(shí)所測(cè)量到的溫度。 澆注速度澆注速度（kg/s）單位時(shí)間內(nèi)澆入鑄型中的液體金屬的質(zhì)量。 澆包澆包容納、輸送和澆注熔融金

9、屬用的容器，用鋼板制成外殼，內(nèi)襯耐火材料。 常用澆包a）握包 b）抬包 c）吊包7 7落砂和清理落砂和清理 （1）落砂 落砂落砂用手工或機(jī)械使鑄件和型砂、砂箱分開(kāi)的操作。落砂分為手工落砂和機(jī)械落砂兩種。（2）清理 清理清理落砂后從鑄件上清除表面黏砂、型砂、多余金屬（包括澆冒口、飛翅）和氧化皮等過(guò)程的總稱。 8 8檢驗(yàn)檢驗(yàn) （1）鑄件的外觀質(zhì)量鑄件的外觀質(zhì)量鑄件表面狀況和達(dá)到產(chǎn)品要求的程度。包括鑄件的表面粗糙度、表面缺陷、尺寸誤差、形狀及位置誤差、質(zhì)量偏差等。 （2）鑄件的內(nèi)在質(zhì)量鑄件的內(nèi)在質(zhì)量一般不能用肉眼檢查出來(lái)的鑄件內(nèi)部狀況和達(dá)到用戶要求的程度。包括鑄件的化學(xué)成分、力學(xué)性能、金相組織，以及

10、存在于鑄件內(nèi)部的孔洞、裂紋、夾雜物等缺陷。 （3）鑄件的使用性能鑄件的使用性能指鑄件能滿足使用要求的性能。使用性能有在強(qiáng)力、高速、磨耗、腐蝕、高熱等不同條件下的工作性能、切削加工性能、焊接性能、運(yùn)轉(zhuǎn)性能等。 二、二、 鑄件的缺陷鑄件的缺陷一、特種鑄造一、特種鑄造 1熔模鑄造 2金屬型鑄造 3壓力鑄造 4離心鑄造 5特種鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用 二、鑄造新技術(shù)和新工藝二、鑄造新技術(shù)和新工藝1消失模鑄造2陶瓷型鑄造 第三節(jié)第三節(jié) 特種鑄造及鑄造新技術(shù)特種鑄造及鑄造新技術(shù)1 1熔模鑄造熔模鑄造熔模鑄造的工藝過(guò)程a）撥叉鑄件 b）制作蠟?zāi)?c）制作型殼 d）澆注2 2金屬型鑄造金屬型鑄造 金屬型鑄造金屬型鑄造

11、又稱硬模鑄造，是將液體金屬澆入金屬鑄型，在重力作用下充填鑄型，以獲得鑄件的鑄造方法 。 鑄型材料常選用鑄鐵、碳素鋼或低合金鋼。金屬型鑄造示意圖 金屬型鑄造產(chǎn)品 壓力鑄造壓力鑄造簡(jiǎn)稱壓鑄，是利用高壓使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填金屬型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。3 3壓力鑄造壓力鑄造壓鑄機(jī)a）立式壓鑄機(jī) b）臥式熱室壓鑄機(jī)壓力鑄造過(guò)程a）合型并注入液態(tài)金屬 b）壓射 c）開(kāi)型并頂出鑄件a）b）c）4 4離心鑄造離心鑄造 離心鑄造離心鑄造將熔融金屬澆入繞水平軸、立軸或傾斜軸旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，在離心力作用下凝固成型的鑄造方法。離心鑄造的工作原理a） 繞立軸旋轉(zhuǎn)的離心鑄造 b）繞水平軸

12、旋轉(zhuǎn)的離心鑄造5 5特種鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用特種鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用特種特種鑄造鑄造特特 點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)應(yīng) 用用熔模鑄造 鑄件精度高，表面質(zhì)量好，可鑄造形狀較為復(fù)雜的鑄件和高熔點(diǎn)合金鑄件；但生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本高 用于以碳鋼、合金鋼為主的合金和耐熱合金的復(fù)雜、精密鑄件（鑄件質(zhì)量不大于10kg）的批量生產(chǎn) 金屬型鑄造 與砂型鑄造相比，鑄件精度高，力學(xué)性能好，生產(chǎn)率高，無(wú)粉塵；鑄造非鐵合金鑄件有細(xì)化組織的作用，鑄造灰鑄鐵件易出現(xiàn)白口；設(shè)備費(fèi)用高 用于非鐵合金鑄件的批量生產(chǎn)；鑄件不宜過(guò)大，形狀不宜過(guò)于復(fù)雜，鑄件壁不能太薄壓力鑄造 精度高、效率高的高壓成型方法，可以鑄造形狀復(fù)雜的薄壁鑄件；但壓鑄機(jī)昂貴，壓鑄型制造復(fù)雜、費(fèi)用高 用于鋅合金、鋁合金、鎂合金、銅合金等有色金屬合金的中、小型薄壁鑄件的大批量生產(chǎn)離心鑄造 鑄件組織細(xì)密，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，生產(chǎn)率高；但內(nèi)表層余量大，機(jī)械加工量大 用于空心回轉(zhuǎn)體鑄件的單件或批量生產(chǎn)，并可進(jìn)行雙金屬襯套、軸瓦的鑄造1 1消失模鑄造消失模鑄造 消失模鑄造消失模鑄造是利用泡沫塑