液態(tài)成形鑄造

1、液態(tài)成形鑄造第二篇第二篇毛毛 坯坯 成成 形形機(jī)械制造工程精品課程小組液態(tài)成形鑄造一、毛坯成形類型 以成形時材料的形態(tài)特征分類：液態(tài)成形、固態(tài)成形、粉末成形、連接成形二、毛坯成形的重要性 1.毛坯的內(nèi)在質(zhì)量零件的機(jī)械性能；2.毛坯的外在質(zhì)量形狀尺寸的準(zhǔn)確性； 3.成本費(fèi)用。毛坯成形篇 概述液態(tài)成形鑄造第五章 液態(tài)成型（鑄造）液態(tài)成形鑄造教學(xué)內(nèi)容： 1.鑄造成形的基本原理。 2.各種常用鑄造方法。 3.各種常用鑄造方法的綜合比較。重點(diǎn)：常用鑄造方法的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用條件。難點(diǎn)：鑄造的基本原理。教學(xué)目的與要求: 1.了解鑄造的基本原理。 2.掌握常用鑄造方法的主要工藝過程、特點(diǎn)及應(yīng)用條件。液態(tài)成形鑄

2、造主要參考書：1.機(jī)械制造工程概論（第三版），王金鳳主編，航空工業(yè)出版社，2006年。2.機(jī)械工程材料（修訂版），周鳳云主編，華中理工大學(xué)出版社，2002年。3.材料成型工藝基礎(chǔ)（第三版），沈其文主編，華中理工大學(xué)出版社，2003年。液態(tài)成形鑄造齒圈鋼錠退火罩渣斗液態(tài)成形鑄造西安秦皇陵出土的銅馬車 古銅錢內(nèi)燃機(jī)缸蓋古代十八般武器和編鐘液態(tài)成形鑄造一、液態(tài)成形（鑄造） 液態(tài)成形液態(tài)成形是將液態(tài)金屬澆注到與所要求的毛坯或零件的形狀和尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，冷卻凝固后獲得毛坯或零件的一種毛坯成形工藝方法。 概 述液態(tài)成形鑄造二、液態(tài)成形的特點(diǎn)液態(tài)成形具有的優(yōu)點(diǎn)液態(tài)成形具有的優(yōu)點(diǎn)1. 一次成形，易獲得

3、形狀復(fù)雜件 ;2. 適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛 ;3.加工成本低 ;液態(tài)成形的缺點(diǎn)液態(tài)成形的缺點(diǎn)1. 液態(tài)成形工序多;2.機(jī)械性能差;3.勞動條件差。 液態(tài)成形鑄造三、液態(tài)成形工藝方法的分類1、按鑄型材料來分：砂型鑄造、金屬型鑄造、石墨型鑄造、陶瓷鑄造；2、按充型方式來分：重力充型、高壓充型、低壓充型、離心力充型；3、按液態(tài)成形工藝方法的作用力不同又可分為兩類：重力作用下的液態(tài)成形工藝方法：砂型鑄造、金屬型鑄造、熔模鑄造、氣化模鑄造、陶瓷型鑄造等；外力作用下的液態(tài)成形工藝方法：離心鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造等。液態(tài)成形鑄造四、應(yīng)用 一般用于形狀復(fù)雜，受力不大件。像主軸變速箱、尾座、床身等。液態(tài)

4、成形鑄造 常用合金的流動性和收縮性來評價的合金的鑄造性能，即鑄件的質(zhì)量。 零件用模樣造型用芯盒造型芯以形成鑄件內(nèi)孔 成形原理帶澆注系統(tǒng)的鑄件鑄件成品第一節(jié) 合金的鑄造性能液態(tài)成形鑄造一、合金的充型 充型充型 液態(tài)合金填充鑄型的過程。 充型能力充型能力液體金屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的成形件的能力。 充型能力不足時，會產(chǎn)生澆不到、冷隔、夾渣、氣孔等澆不到、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷缺陷。液態(tài)成形鑄造（一）合金的流動性 合金的流動性是： 液態(tài)合金本身的流動能力。合金的流動性越好，填充性也越好。1 1、流動性對鑄件性能的影響、流動性對鑄件性能的影響 (1)有利于液態(tài)合金中氣體和熔渣的上浮與排

5、除； (2)有助于對凝固過程中所產(chǎn)生的收縮進(jìn)行補(bǔ)縮； (3)若合金的流動性差，鑄件容易產(chǎn)生澆不到、冷隔等缺陷，而且也是引起鑄件氣孔、夾渣和縮孔等缺陷的間接原因。液態(tài)成形鑄造合金流動性的測定液態(tài)成形鑄造2、影響流動性的因素 合金的流動性主要與合金的化學(xué)成分有關(guān)。 鐵碳合金的化學(xué)成分與流動性的關(guān)系 液態(tài)成形鑄造幾種合金流動的比較:1、鑄鐵大于鑄鋼；2、共晶大于非共晶；3、近共晶大于遠(yuǎn)共晶。 液態(tài)成形鑄造（二）澆注溫度 澆注溫度越高，金屬液的粘度越低，且因其過熱度高，金屬液蓄熱多，保持液態(tài)的時間長，故有利于提高金屬液的充型能力。 但澆注溫度過高，會導(dǎo)致金屬的收縮增大，吸氣增多，氧化嚴(yán)重，使鑄件產(chǎn)生縮

6、孔、縮松、氣孔和粘砂等缺陷。 液態(tài)成形鑄造（三）填充壓力增大填充壓力，可以使液態(tài)金屬充型能力增強(qiáng)。（四）鑄型導(dǎo)熱能力 鑄型導(dǎo)熱能力越差，液態(tài)金屬處于高溫下的時間越長，鑄型導(dǎo)熱能力越差，液態(tài)金屬處于高溫下的時間越長，有利于液態(tài)金屬的流動和充型。有利于液態(tài)金屬的流動和充型。（五）鑄型阻力 鑄型型腔狹窄、形狀復(fù)雜或鑄型材料的發(fā)氣量大，型腔內(nèi)氣體量就顯著增加，如果鑄型排氣又不通暢，則造成鑄型內(nèi)氣體反壓力增大，導(dǎo)致鑄型對金屬液流動阻力增加，從而降低合金流動性。液態(tài)成形鑄造二、合金的收縮性（一）合金收縮的概念 液態(tài)合金在凝固和冷卻過程中，體積和尺寸減小的現(xiàn)象稱為合金的收縮。 收縮能使鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、裂

7、紋、變形和內(nèi)應(yīng)力等缺陷。液態(tài)成形鑄造收縮過程經(jīng)歷的三個階段液態(tài)成形鑄造體積收縮率： 合金的液態(tài)收縮和凝固收縮表現(xiàn)為合金體積的縮減，常用體積收縮率表示，是形成鑄件縮孔和縮松缺陷的基本原因。 線收縮率： 合金的固態(tài)收縮，直觀地表現(xiàn)為鑄件輪廓尺寸的減小，因而常用鑄件單位長度上的收縮量，即線收縮率來表示，是鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋的基本原因。液態(tài)成形鑄造（二）影響合金收縮的因素1. 化學(xué)成分2. 澆注溫度3. 鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件 液態(tài)成形鑄造（三）鑄件中的縮孔與縮松 縮孔的形成 縮松的形成 液態(tài)成形鑄造縮孔和縮松的防止： 縮孔： 采用冒口和冷鐵實(shí)現(xiàn)定向凝固。 縮松： 熱節(jié)處安放冷鐵；涂激冷涂料；加大

8、結(jié)晶壓力液態(tài)成形鑄造零件圖鑄造工藝圖鑄型芯型芯盒 芯砂型砂模型熔化合 箱落砂、清理檢 驗(yàn)鑄 件 砂型鑄造的工藝過程砂型鑄造動畫演示過程一、砂型鑄造第二節(jié) 重力作用下的液態(tài)成形工藝方法液態(tài)成形鑄造液態(tài)成形鑄造常見的砂型鑄造方法演示1、整模造型2、分模造型3、三箱造型4、挖砂造型5、活塊造型6、機(jī)器造型液態(tài)成形鑄造返回液態(tài)成形鑄造返回液態(tài)成形鑄造返回液態(tài)成形鑄造返回液態(tài)成形鑄造返回液態(tài)成形鑄造返回液態(tài)成形鑄造1、概念 液態(tài)金屬在重力作用下注入金屬型中成形的方法，稱為金屬型鑄造，習(xí)慣上亦稱之為硬模鑄造。由于金屬型可重復(fù)使用，故它又有永久型鑄造之稱。 制造金屬型的材料應(yīng)根據(jù)澆注的合金選用，一般金屬型材

9、質(zhì)的熔點(diǎn)應(yīng)高于液態(tài)合金的溫度。澆注錫、鋅、鎂等低熔點(diǎn)合金，可用灰鑄鐵做金屬型；澆注鋁、銅等合金，要用合金鑄鐵或鋼做金屬型。三、金屬型鑄造液態(tài)成形鑄造金屬型鑄造過程演示液態(tài)成形鑄造2、金屬型鑄造工藝(1) 加強(qiáng)金屬型的排氣；(2) 在金屬型的工作表面上噴刷涂料；(3) 預(yù)熱金屬型并控制其溫度。液態(tài)成形鑄造3、金屬性鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用 (和砂型鑄造相比)優(yōu)缺點(diǎn)比較：優(yōu)缺點(diǎn)比較：(1) 投入費(fèi)用（金屬型砂型）(2) 加工質(zhì)量（金屬型優(yōu)于砂型）(3) 加工效率（金屬型高于砂型）(4) 靈活性（砂型優(yōu)于金屬型）(5) 勞動強(qiáng)度、勞動條件液態(tài)成形鑄造應(yīng)用條件比較：(1) 生產(chǎn)批量 砂型：單件小批；金屬型

10、：大批量生產(chǎn)(2) 鑄件材料（指材料的熔點(diǎn)） 金屬型有限制；而砂型無限制。(3) 鑄件尺寸重量大小 金屬型鑄造不適合制造形狀復(fù)雜（尤其是內(nèi)腔形狀復(fù)雜）、薄壁和大型鑄件。 金屬型鑄造主要用于銅、鋁、鎂等非鐵鑄件的大批生產(chǎn)，如內(nèi)燃機(jī)活塞、缸蓋、油泵殼體、軸瓦、襯套、盤蓋等中小型鑄件。 液態(tài)成形鑄造1、概念 熔模鑄造是液態(tài)金屬在重力作用下澆入由蠟?zāi)Ｈ凼Ш笮纬傻闹锌招蜌げ⒃谄渲谐尚螐亩@得精密鑄件的方法，又稱為失蠟鑄造。四、熔模鑄造液態(tài)成形鑄造2、熔模鑄造的基本工藝過程液態(tài)成形鑄造3、熔模鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用熔模鑄造的優(yōu)點(diǎn)： 鑄件精度高，表面粗糙度低，質(zhì)量好，又稱精密鑄造。 可鑄出形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。 鑄

11、造合金種類不受限制，鋼鐵及非鐵合金均可適用。 生產(chǎn)批量不受限制，單件、小批、成批、大量生產(chǎn)均可適用。液態(tài)成形鑄造熔模鑄造的缺點(diǎn)： 工序復(fù)雜，生產(chǎn)周期長。 原材料價格高，鑄件成本高。 鑄件不能太大、太長，否則蠟?zāi)Ｒ鬃冃危瑔适г芯?。液態(tài)成形鑄造熔模鑄造的應(yīng)用: 熔模鑄造是一種實(shí)現(xiàn)少無切削加工的、先進(jìn)的精密成形工藝，它最適用于25kg以下的高熔點(diǎn)、難以切削加工的合金鑄件的成批、大量生產(chǎn)。 目前主要用于航天飛行器、飛機(jī)、汽輪機(jī)、泵、汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床上的小型精密鑄件和復(fù)雜刀具的生產(chǎn)。液態(tài)成形鑄造1、概念 將液態(tài)金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)（通常為2501500r/min）的鑄型中，使其在離心力作用下充填鑄型和

12、凝固而形成鑄件的液態(tài)成形工藝稱為離心鑄造。一、離心鑄造第三節(jié) 外力作用下的液態(tài)成形工藝方法液態(tài)成形鑄造2、離心鑄造的類型 （1）立式離心鑄造液態(tài)成形鑄造（2）臥式離心鑄造液態(tài)成形鑄造3、離心鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用離心鑄造的優(yōu)點(diǎn)： 用離心鑄造生產(chǎn)空心旋轉(zhuǎn)體鑄件時，可省去型芯、澆 注系統(tǒng)和冒口。 由于旋轉(zhuǎn)時液體金屬在所產(chǎn)生的離心力作用下，密度 大的金屬被推往外壁，而密度小的氣體、熔渣向自由 表面移動，形成自外向內(nèi)的定向凝固，因此補(bǔ)縮條件 好，鑄件組織致密，力學(xué)性能好。 便于澆注“雙金屬”軸套和軸瓦，如在鋼套內(nèi)鑲鑄一薄層 銅襯套，可節(jié)省價格較貴的銅料。液態(tài)成形鑄造離心鑄造的缺點(diǎn)： 鑄件內(nèi)自由表面粗糙，尺寸

13、誤差大，品質(zhì)差。 不適用于密度偏析大的合金（如鉛青銅）及鋁、鎂等 輕合金。離心鑄造的應(yīng)用 離心鑄造主要用來大量生產(chǎn)管筒類鑄件大量生產(chǎn)管筒類鑄件，如鐵管、銅套、缸套、雙金屬鋼背銅套、耐熱鋼輥道、無縫鋼管毛坯、造紙機(jī)干燥滾筒等，還可用來生產(chǎn)輪盤類鑄件生產(chǎn)輪盤類鑄件，如泵輪、電機(jī)轉(zhuǎn)子等。液態(tài)成形鑄造1、概念 壓力鑄造（簡稱壓鑄）是在高壓作用下將液態(tài)或半液態(tài)金屬快速壓入金屬壓鑄型（亦可稱為壓鑄?；驂盒停┲?，并在壓力下凝固而獲得鑄件的液態(tài)成形方法。 金屬液在高壓下以高速充填壓鑄型，是壓鑄區(qū)別于其它鑄造工藝方法的重要特征。二、壓力鑄造液態(tài)成形鑄造2、種類（根據(jù)壓室的種類）（1）熱壓室壓鑄機(jī)液態(tài)成形鑄造（2

14、）冷壓室壓鑄機(jī) 液態(tài)成形鑄造3、壓力鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用 （和金屬型鑄造相比）特點(diǎn)比較：(1) 投入費(fèi)用（壓力鑄造投入費(fèi)用大）(2) 工件質(zhì)量（壓力鑄造工件質(zhì)量高）(3) 加工效率（壓力鑄造效率高）(4) 靈活性（準(zhǔn)備鑄型的時間是一樣的）(5) 勞動強(qiáng)度和條件（壓力鑄造勞動強(qiáng)度更小，條件更好）液態(tài)成形鑄造應(yīng)用條件：(1) 生產(chǎn)批量 金屬型鑄造應(yīng)用于中小批量生產(chǎn)；壓力鑄造應(yīng)用于大批量生產(chǎn)。(2) 鑄件材料（無差異）(3) 鑄件的尺寸重量（金屬型鑄造中小尺寸，壓力鑄造小尺寸）(4) 鑄件質(zhì)量要求 壓力鑄造適用于鑄件質(zhì)量較高的零件；金屬型鑄造適用于鑄件質(zhì)量較低的零件。(5) 鑄件形狀復(fù)雜程度 壓力鑄造適

15、于鑄造形狀復(fù)雜的鑄件。液態(tài)成形鑄造1、概念 低壓鑄造是介于金屬型鑄造和壓力鑄造之間的一種鑄造方法，是在0.020.07 MPa的低壓下將金屬液注入型腔，并在壓力下凝固成形而獲得鑄件的方法。三、低壓鑄造液態(tài)成形鑄造低壓鑄造工作原理示意圖液態(tài)成形鑄造2、低壓鑄造的特點(diǎn)（1）澆注時的壓力和速度可以調(diào)節(jié)，故可適用于各種不同鑄 型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各種大小的 鑄件。（2）采用底注式充型，金屬液充型平穩(wěn)，無飛濺現(xiàn)象，可避 免卷入氣體及對型壁和型芯的沖刷，提高了鑄件的合格 率。 （3）省去補(bǔ)縮冒口，金屬利用率提高到 9098%。（4）鑄件在壓力下結(jié)晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表面光 潔，力學(xué)性能較高，對于大薄壁件的鑄造尤為有利。（5）勞動強(qiáng)度低，勞動條件好，設(shè)備簡易，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和 自動化。液態(tài)成形鑄造3、應(yīng)用 中低批量生產(chǎn)，質(zhì)量要求高，大中尺寸，形狀復(fù)雜，各種熔點(diǎn)的金屬鑄件。 目前廣泛應(yīng)用于鑄造鋁合金鑄件，如汽車發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋、活塞、葉輪等，也可用于球墨鑄鐵、銅合金等澆注較大的鑄件，如球鐵曲軸、銅合金螺旋槳等。液態(tài)成形鑄造壓鑄件產(chǎn)品 液態(tài)成形鑄造第四節(jié) 各