哈工程材料成型課件--鑄造方法

1、1.2.1 砂型鑄造 1.2 鑄造方法 特點： 砂型鑄造可以生產(chǎn)結構復雜的鑄件，鑄件的大小幾乎不受限制，小到1kg以下，大到400多噸。其生產(chǎn)成本較低，是所有鑄造方法中成本最低的方法。 既可以手工生產(chǎn)，又可以機械化生產(chǎn)，且批量可大可小。所生產(chǎn)的鑄件的質量等級可根據(jù)技術要求進行控制，但是與其他方法相比，其尺寸公差、重量公差和表面粗糙度相對低一些。1.2.1 砂型鑄造 1. 砂型砂型1）砂型結構及造型材料）砂型結構及造型材料 型砂和芯砂：由原砂、粘結劑（粘土、水玻璃和樹脂等）、水和附加物等按一定比例配制而成。一強三性， 一定的強度、透氣性、退讓性、耐火性 明冒口暗冒口外澆口直澆道下砂箱分型面橫澆道

2、內澆道芯撐型腔型芯上砂箱砂型結構砂型結構 1.2 鑄造方法 1.2.1 砂型鑄造 1. 砂型砂型2）模樣及芯盒）模樣及芯盒 模樣是用來形成砂型的型腔；模樣的外形與鑄件的外形相似，其尺寸大于鑄件。模樣應具有足夠的強度和剛度，以及與鑄件相適應的表面粗糙度和尺寸精度。主要有木模樣、金屬模樣和塑料模樣等。 芯盒用來制造型芯，以形成鑄件的內腔。1.2 鑄造方法 1.2.1 砂型鑄造 2. 砂型鑄造工藝過程砂型鑄造工藝過程制 作 模 樣配 制 型 砂制 作 芯 盒制 作 芯 砂砂 型型 芯造 型制 芯鑄 型烘 干澆注液 態(tài) 金 屬凝 固 、 落 砂 、 清 理 、 檢 驗鑄 件熔 煉選 配 爐 料合型砂型

3、鑄造工藝流程砂型鑄造工藝流程 1.2 鑄造方法 1.2.1 砂型鑄造 2. 砂型鑄造工藝過程砂型鑄造工藝過程芯盒模樣芯砂型砂造芯砂芯造型鑄型澆注鑄件落砂清理砂型合型上型下型套筒砂型鑄造工藝過程套筒砂型鑄造工藝過程 1.2 鑄造方法 1.2.1 砂型鑄造 3. 造型方法造型方法造型方法: 壓實式造型 震壓實式造型 機器造型 微震壓實式造型 氣流緊實式造型 射壓式造型 拋砂式造型手工造型1.2 鑄造方法 1.2.1 砂型鑄造 3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型 是指填砂、緊實、起模等工序主要由手工或手動工具來完成的造型過程。 手工造型的主要方法: 手工造型按模樣特征可分為整模造型、分

4、模造型、活塊造型、挖砂造型、假箱造型、刮板造型；按砂箱特征可分為兩箱造型、三箱造型、脫箱造型和地坑造型。 1）手工造型）手工造型(1)整模造型齒輪坯整模造型過程齒輪坯整模造型過程 1.2 鑄造方法 1.2.1 砂型鑄造 1.2 鑄造方法 1）手工造型）手工造型(2)分模造型1.2.1 砂型鑄造 套筒分模造型過程套筒分模造型過程 1）手工造型）手工造型(3)活塊造型活塊造型過程活塊造型過程 1.2 鑄造方法 1.2.1 砂型鑄造 1）手工造型）手工造型(4)挖砂造型手輪挖砂造型過程手輪挖砂造型過程 1.2 鑄造方法 1.2.1 砂型鑄造 1）手工造型）手工造型(5)假箱造型手輪假箱造型過程手輪假

5、箱造型過程 1.2 鑄造方法 1.2.1 砂型鑄造 1）手工造型）手工造型(6)刮板造型帶輪鑄件的刮板造型過程帶輪鑄件的刮板造型過程 1.2 鑄造方法 1.2.1 砂型鑄造 1）手工造型）手工造型(7)兩箱造型套筒兩箱造型過程套筒兩箱造型過程1.2 鑄造方法 1.2.1 砂型鑄造 帶輪的三箱造型帶輪的三箱造型 1）手工造型）手工造型(8)三箱造型1.2 鑄造方法 1.2.1 砂型鑄造 4. 砂型鑄造的應用砂型鑄造的應用汽車：發(fā)動機缸體，前后橋，曲軸和輪轂；船舶：柴油機缸體，螺旋槳葉片，曲軸和錨；電站汽輪機：汽缸，主汽閥，蒸汽室，噴嘴室，軸承箱和葉片環(huán).；在電站電機領域，可用于水輪機葉片、轉輪、

6、下環(huán)等；在泵及閥門領域，可用于閥殼、泵殼、轉輪、碟片等。 發(fā)動機缸體鑄件發(fā)動機缸體鑄件 1.2.1 砂型鑄造 1.2.2 特種鑄造 1.2 鑄造方法 砂型鑄造雖然應用十分廣泛，但是也存在一些不足。如鑄件尺寸精度比較低、鑄件表面粗糙以及鑄件組織不夠致密等；砂型是一次性使用，因而其造型工作量比較大，生產(chǎn)率較低；鑄造工藝過程復雜，工作條件差等。針對這些問題，出現(xiàn)了形形色色的特種鑄造方法。 1. 金屬型鑄造 金屬型鑄造又稱硬模鑄造，它是將液態(tài)金屬澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。因鑄型是用金屬制成，可以反復使用幾百次、幾千次，故又被稱為永久型鑄造。1.2.2 特種鑄造 1. 金屬型鑄造金屬型鑄造

7、1）金屬型的材料及結構）金屬型的材料及結構材料：灰鑄鐵（如錫合金、鋅合金、鎂合金時）、合金鑄鐵（澆注鋁合金、銅合金）、球墨鑄鐵、碳鋼和低合金鋼（澆注鑄鐵和鑄鋼時）等。結構：整體式、水平分型式、垂直分型式和復合分型式 1.2.2 特種鑄造 1. 金屬型鑄造金屬型鑄造2）金屬型鑄造的工藝特點）金屬型鑄造的工藝特點金屬型的預熱預熱。避免由于金屬液冷卻過快而出現(xiàn)的冷隔 、夾雜和氣孔等缺陷。同時，可減少鑄型本身受到劇烈的熱沖擊，并削弱鑄型的激冷作用而產(chǎn)生的應力過大，并可延長金屬型的使用壽命。噴刷涂料。 一是避免高溫金屬液與金屬型內表面直接接觸，以延長金屬型的使用壽命；同時，利用涂料層的厚度的改變來調節(jié)鑄

8、件各部分的冷卻速度，以實現(xiàn)不同的凝固順序；另外，噴刷涂料還可以起到蓄氣和排氣的作用。適當?shù)臐沧囟取＝饘傩偷膶崮芰Ρ容^強，比砂型鑄造高2030 恰當?shù)某鲂蜁r間:由于金屬型無退讓性，鑄件在型內冷卻時容易因收縮、引起較大內應力而導致開裂。同時，溫度過低，鑄件在金屬型內停留的時間過久，會增加抽芯和取出鑄件的難度，甚至卡住鑄件，故在保證鑄件強度的前提下，應盡早開型，取出鑄件。對于一般中、小鑄件，開型時間為澆注后1060s 1.2.2 特種鑄造 1.2 鑄造方法 1. 金屬型鑄造金屬型鑄造3）金屬型鑄造的特點及應用）金屬型鑄造的特點及應用（1）金屬型鑄造的優(yōu)點金屬型導熱快，鑄件冷卻速度快，因而其組織致

9、密，力學性能高力學性能高。鑄件的尺寸精度和表面質量均優(yōu)于砂型鑄件。 金屬型壽命長，可“一型多鑄”，省去了砂型鑄造中的配砂、造型、落砂等工序。節(jié)省了大量的造型材料和生產(chǎn)場地，提高了生產(chǎn)率，易于實現(xiàn)機械化和自動化，改善了勞動條件。1.2.2 特種鑄造 1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 1. 金屬型鑄造金屬型鑄造3）金屬型鑄造的特點及應用）金屬型鑄造的特點及應用（2）金屬型鑄造的缺點金屬型不透氣，且無退讓性，鑄件產(chǎn)生的內應力及裂紋傾向也比較鑄件產(chǎn)生的內應力及裂紋傾向也比較大大，易產(chǎn)生氣孔、應力、裂紋、澆不足、冷隔、白口組織等鑄造缺陷；金屬型不適宜生產(chǎn)形狀復雜不適宜生產(chǎn)形狀復雜(尤其是內腔復雜尤

10、其是內腔復雜)、薄壁和大型鑄件、薄壁和大型鑄件；金屬型的制造成本高，周期長，不適合單件、小批量生產(chǎn)；澆注高熔點的合金會降低金屬型的壽命等。1. 金屬型鑄造金屬型鑄造（3）金屬型鑄造應用 主要用來大批量生產(chǎn)銅、鋁、鎂等非鐵合金鑄件，如內燃機活塞、汽缸蓋、油泵殼體、軸瓦、軸套等。對于鋼鐵鑄件，只限形狀簡單的中、小鑄件。1.2.2 特種鑄造 2. 熔模鑄造熔模鑄造熔模鑄造是在易熔材料制成的模樣表面包覆若干層耐火涂料，待其硬化干燥后，將模樣熔去制成中空型殼，再將金屬液澆入型殼而獲得鑄件的一種成形方法。 1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 2. 熔模鑄造熔模鑄造1）熔模鑄造的工藝過程）熔模鑄造的工藝

11、過程 主要工序包括制蠟模、制作型殼、熔模失蠟、焙燒和澆注等。主要工序包括制蠟模、制作型殼、熔模失蠟、焙燒和澆注等。熔模鑄造工藝過程熔模鑄造工藝過程 1.2.2 特種鑄造 2. 熔模鑄造熔模鑄造2）熔模鑄造的特點和應用）熔模鑄造的特點和應用優(yōu)點：鑄件的精度和表面質量高。 適于各類金屬材料的鑄件其適用于高熔點及難加工的高合金鋼。 可鑄出形狀較復雜的鑄件。如噴氣式發(fā)動機的葉片 生產(chǎn)批量不受限制，單件、成批、大量生產(chǎn)均可。 缺點：工藝過程較復雜，生產(chǎn)周期長；原材料價格貴，鑄件成本高，鑄件不宜過大過長，最適合25kg以下的鑄件，否則焙模易變形，喪失原有精度。 1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 2.

12、 熔模鑄造熔模鑄造2）熔模鑄造的特點和應用）熔模鑄造的特點和應用 航空航天、船舶制造、電站汽輪機和燃氣輪機、兵器、石化、泵航空航天、船舶制造、電站汽輪機和燃氣輪機、兵器、石化、泵閥等，其中包括國防尖端產(chǎn)品定向凝固和單晶葉片等。閥等，其中包括國防尖端產(chǎn)品定向凝固和單晶葉片等。1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 3. 壓力鑄造壓力鑄造壓力鑄造簡稱壓鑄，是將液態(tài)或半液態(tài)金屬在高壓作用下快速壓入壓鑄模型腔中，并在壓力下凝固和成形，以獲得鑄件的成形方法。 1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 (a) 合型，注入定量金屬液 (b) 壓射 (c) 開型，頂出鑄件3. 壓力鑄造壓力鑄造1）壓力鑄造的工藝

13、過程）壓力鑄造的工藝過程1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 優(yōu)點：可以獲得形狀復雜并且壁厚較薄的鑄件，可直接鑄出細孔、螺紋、齒形和圖案，也可以鑄出鑲嵌件。 所壓鑄件的尺寸精度、表面粗糙度都是所有鑄造方法中最好的，一般可以不經(jīng)過機械加工直接使用。 壓鑄件的強度和表面硬度較高。尤其表面層晶粒細小。 易于實現(xiàn)機械化和自動化，生產(chǎn)率高。缺點：壓力鑄造時充型時間極短（0.010.2s），型腔中氣體排出困難，所以壓鑄件中有許多小氣孔，因此，機械加工余量不宜太大，否則氣孔外露，也不宜進行熱處理或在高溫下工作，以免氣孔中的氣體膨脹是使鑄件表面鼓包。 3. 壓力鑄造壓力鑄造2）壓力鑄造的特點和應用）壓力鑄造

14、的特點和應用1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 3. 壓力鑄造壓力鑄造2）壓力鑄造的特點和應用）壓力鑄造的特點和應用 主要用于鋁合金和鎂合金等非鐵合金的中小型鑄件。該方法應用的領域包括：航空航天、儀器儀表、汽車、醫(yī)療器械，筆記本電腦、手機、數(shù)碼照相機等的機殼等。1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 4. 離心鑄造離心鑄造離心鑄造是指將液態(tài)金屬澆入旋轉的鑄型中，在離心力的作用下充型并凝固成鑄件的鑄造方法。1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 優(yōu)點：離心鑄造不用型芯即可獲得中空鑄件，工藝簡單，生產(chǎn)率高，節(jié)約金屬材料。 獲得的鑄件組織致密、無縮孔、縮松、氣孔和夾渣等缺陷，力學性能好?？蓾沧⒊?/p>

15、型能力差的薄壁鑄件。 離心鑄造便于生產(chǎn)雙金屬鑄件。 缺點：鑄件易產(chǎn)生偏析、孔內壁粗糙、尺寸不易控制。 4. 離心鑄造離心鑄造1.2.2 特種鑄造 應用：主要用于大批量生產(chǎn)套、管類鑄件，如鑄鐵管、銅套、缸套、雙金屬鋼背銅套等，同時也應用在耐熱鋼管、特殊無縫鋼管毛坯、冶金毛坯和冶金軋輥等生產(chǎn)方面。 4. 離心鑄造離心鑄造1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 5. 低壓鑄造低壓鑄造低壓鑄造是介于重力鑄造(如金屬型鑄造、砂型鑄造等)和壓力鑄造之間的一種鑄造方法。是在0.020.07MPa的低壓下將金屬液注入型腔，并在壓力下凝固成形，以獲得鑄件的方法。 1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 優(yōu)點：澆

16、注壓力和速度便于調節(jié)。 由于充型壓力較低，所以充型平穩(wěn)，對鑄型的沖擊力小，故氣孔、夾渣等缺陷較少。 鑄件在壓力下凝固結晶，因而鑄件組織致密、力學性能高。 由于省去了補縮冒口，金屬的利用率高，節(jié)省材料。 低壓鑄造設備投資少，便于操作，易于實現(xiàn)機械化和自動化。缺點：低壓鑄造存在的主要問題是升液管壽命短，液態(tài)金屬在保溫過程中易產(chǎn)生氧化和夾渣、且生產(chǎn)率低于壓鑄。 5. 低壓鑄造低壓鑄造1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 應用：用于生產(chǎn)鋁 合金和鎂合金鑄件，如發(fā)動機的汽缸體和汽缸蓋、汽車輪芯、高速內燃機和壓氣機的活塞等 ，并生產(chǎn)出大功率內燃機車的大型球墨鑄鐵曲軸、萬噸油輪用的質量達30 t的銅合金螺

17、旋槳等。5. 低壓鑄造低壓鑄造1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 6. 陶瓷型鑄造陶瓷型鑄造 陶瓷型鑄造是在砂型鑄造和熔模鑄造的基礎上發(fā)展起來的一種精密鑄造方法。陶瓷型鑄造的特征是型腔表面有一層陶瓷層。 1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 6. 陶瓷型鑄造陶瓷型鑄造1）陶瓷鑄造的工藝過程）陶瓷鑄造的工藝過程(a)制造砂套 (b)灌漿與膠結 (c)起模與噴燒 (d)焙燒與合型 (e)澆注 (f)零件1.2 鑄造方法 1.2.2 特種鑄造 6. 陶瓷型鑄造陶瓷型鑄造2）陶瓷型鑄造的特點和應用）陶瓷型鑄造的特點和應用優(yōu)點：鑄件的尺寸精度和表面粗糙度等與熔模鑄造相近 。 陶瓷型鑄件的大小幾乎不受限制，可從幾公斤到數(shù)噸。 在單件、小批量生產(chǎn)條件下，投資少、生產(chǎn)周期短，在一般鑄造車間即可生產(chǎn)。 缺點：不適于生產(chǎn)批量大、重量輕或形狀復雜的鑄件，生產(chǎn)過程難以實現(xiàn)機械化和自動化。 1.2