機械制造工藝學(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、 鑄造的特點鑄造的特點表1-1優(yōu)點：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，價格低廉，應(yīng)用廣泛缺點：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，所以被廣泛應(yīng)用于機械工件的毛坯制造。在各種機械和設(shè)備中，鑄件質(zhì)量占有很大的比例，如拖拉機及其他農(nóng)業(yè)機械中，鑄件質(zhì)量所占比例達40%70%；在金屬切

2、削機床、內(nèi)燃機中達70%80%，在重型機械設(shè)備中則可高達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)定穿戴好勞動保護用品。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械要求，爐坑干燥并設(shè)護欄或蓋板，爐料符合專門要求。l 鑄造設(shè)備完好，操縱靈敏，安全防護裝置齊全可靠，除塵裝置符合要求。l 壓鑄機壓鑄型區(qū)有防護裝置并與壓射程序聯(lián)鎖；制芯機芯盒加熱棒長短適中，線頭連接可靠；混砂機防護罩牢固可靠，檢修門電器聯(lián)鎖；拋（噴

3、）丸機密封良好，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、防噴濺的防護用品；液態(tài)金屬、高溫材料運輸設(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，離開廠區(qū)時應(yīng)當(dāng)發(fā)出警報信號。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，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)點優(yōu)點：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)備簡單

4、，操作靈活，生產(chǎn)準備時間短缺點：缺點：1、產(chǎn)品尺寸精度低、質(zhì)量不穩(wěn)定，報廢率高一、砂型鑄造的優(yōu)缺點一、砂型鑄造的優(yōu)缺點 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 模樣模樣用來形成鑄型型腔的工藝裝備。 芯盒芯盒用來制造型芯的工藝裝備。 一、砂型鑄造的工藝過程一、砂型鑄造的工藝過程消耗模樣可復(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程。 （2）機器造型 手

5、工造型手工造型全部用手工或手動工具完成的造型工序。手工造型操作靈活、適應(yīng)性廣、工藝裝備簡單、成本低，但其鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)率低、勞動強度大、操作技藝要求高。 鑄型由成對的上型和下型構(gòu)成，操作簡單。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分型面的間距相適應(yīng)。操作費工。 主要適用于具有兩個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鑄型內(nèi)，其造型簡單，鑄件不會產(chǎn)

6、生錯型缺陷 。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、下兩個砂箱內(nèi)。造型簡單，生產(chǎn)率低。常用于最大截面在中部的鑄件 制模時，將鑄件上妨礙起模的小凸臺、肋條等部分做成活動的（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）機器造型 機器造型機器造型指用機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)的芯砂緊實度的操作。常用方法有壓實法、震實法、拋砂法等。 振壓式造型機緊砂和起模a）震壓式造型機 b）緊砂 c）起模 4 4造芯造芯 造芯造芯制造型芯的過程。 手工造芯：主要應(yīng)用于單件、小批量生產(chǎn)。 機器造芯：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，是將鑄型的各個組元，如上型、下型、型芯、澆注系統(tǒng)等組合成一個完整鑄型的操作過程。 合型前，應(yīng)對砂型和型芯的質(zhì)量進行檢查，若有損壞，需要進行修

8、理；為檢查型腔頂面與型芯頂面之間的距離，需要進行試合型（稱為驗型）試合型（稱為驗型）。 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程，液體金屬通過澆注系統(tǒng)進入型腔。 （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)液體金屬進入型腔的通道 。（2）冒口 冒口冒口鑄型內(nèi)存儲供補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所測量到的溫度。 澆注速度澆注速度（kg/s）單位時間內(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械使鑄件和型砂、砂箱分開的操作。落砂分為手工落砂和機械落砂兩種。（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）和氧化皮等過程的總稱。 8 8檢驗檢驗 （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的鑄件內(nèi)部狀況和達到用戶要求的程度。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a）立式壓鑄機 b）臥式熱室壓鑄機壓力鑄造過程a）合型并注入液態(tài)金屬 b）壓射 c）開型并頂出鑄件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特種鑄造的特點及應(yīng)用特種鑄造的特點及應(yīng)用特種特種鑄造鑄造特特 點點應(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)雜的鑄件和高熔點合金鑄件；但生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，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，無粉塵；鑄造非鐵合金鑄件有細化組織的作用，鑄造灰鑄鐵件易出現(xiàn)白口；設(shè)備費用高 用于非鐵合金鑄件的批量生產(chǎn)；鑄件不宜過大，形狀不宜過于復(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；但壓鑄機昂貴，壓鑄型制造復(fù)雜、費用高 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 鑄件組織細密，設(shè)備簡單，成本低，生產(chǎn)率高；但內(nèi)表層余量大，機械加工量大 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