《机械制造工艺基础》第一章铸造DOCWord文档下载推荐.docx
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将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中,凝固后得到一定形状和性能铸件方法。
砂型铸造
金属型铸造
铸造的分类:
压力铸造
特种铸造离心铸造
熔模铸造
二、铸造特点:
可获得复杂外形及内腔的铸件;
铸件尺寸与质量不受限制;
(1)、优点:
可铸造任何金属和合金铸件;
成本低廉;
铸件形状、尺寸与零件很接近。
工序繁多,易产生缺陷;
(2)、缺点:
尺寸精度低;
铸件的内在质量差,承载能力不及锻件;
工作条件差,劳动强度大。
三、铸造应用:
广泛应用于机械零件的毛坯制造。
铸造步骤:
1、制造具有和零件形状相适应空腔的铸型。
2、制备成分、温度都合格的液态金属。
3、将液态金属浇注入铸型的空腔内
4、凝固后取出铸件并清理它的表面和内腔。
四、铸造安全文明生产(P6)
(二)、小结
铸造最大的优缺点是:
可获得复杂外形及内腔的铸件,但铸件的内在质量差,承载能力不及锻件,这也是我们以后选择毛坯制造方法的主要参考点。
(三)、布置作业
简答:
(1)、铸造的优缺点是什么?
(2)、砂型铸造的工艺过程?
共5页
1-2砂型铸造
2012.2.14
6节
1、掌握模样和芯盒尺寸的确定;
2、熟悉造型、造芯的过程及浇注系统和冒口的设计。
3、通过学习,使学生了解浇注、落砂和清理的操作过程;
4、熟悉铸件常见缺陷并了解其产生的原因。
模样和芯盒尺寸的确定
浇注系统和冒口的设计
1、铸造的优缺点及应用;
2、砂型铸造的工艺过程;
3、铸造的分类。
复习提问:
铸造的优缺点是什么?
砂型铸造的工艺过程?
→如何进行铸造:
砂型的制作
用型砂紧实成型的铸造方法。
特点:
操作灵活、设备简单、生产准备时间短等优点;
尺寸精度低、质量不稳定等缺点。
应用:
单件、小批量生产或特大型铸造和复杂铸造产生。
一、砂型铸造的工艺过程:
图1-1砂型铸造工艺流程示意图
图1-2砂型铸造工艺过程
1、制造模样和芯盒
1、模样概念:
获得与零件外部轮廓相似的型腔。
材料:
木材、金属或其它材料
2、模样尺寸要求:
(1)、加工余量:
根据铸件尺寸、公差等级和加工余量等级查手册确定;
(2)、收缩余量:
式中:
ε——铸件收缩率;
La,Lb——同一尺寸在模样与铸件上的长度,㎜。
(3)、起模斜度:
容易从铸型中取出模样或型芯自芯盒中脱出,平行于起模方向在模样或芯盒壁上的斜度α。
(如图1-2)一般α=0.5°
~3°
(4)、铸造圆角:
(如图1—3)
造型方便
作用:
防止浇注时尖角被冲坏
减少铸件尖角处应力集中
(5)、芯头:
定位和支承型芯
(6)、分型面:
接合面
分型面具有最大水平投影尺寸;
分型面数量尽可能少;
选择要求:
尽量满足浇注位置的要求;
造型方便;
起模容易。
3、芯盒
尺寸要求:
芯盒的内腔与型芯的形状和尺寸相同。
2、制备型(芯)砂
(1)、材料:
砂、黏土、有机或无机粘结剂和其它附加物
①砂:
硅砂(sio2),耐火,砂粒均匀,粒度为0.075~1㎜,透气性好。
②黏土:
二维层状构造的水化硅酸铝,颗粒尺寸小于2μm。
③有机或无机粘结剂:
使型(芯)砂具有一定强度和可塑性。
常有:
有机:
干性油、树脂、淀粉
无机:
高岭土、膨润土、水玻璃(硅酸钠)、水泥。
④附加物:
煤粉和木屑
煤粉的作用:
防止铸件表面粘砂;
木屑的作用:
改善透气性和退让性。
可塑性:
可塑性好,易于成形
强度:
要有足够的强度,避免产生铸造缺陷
(2)、型(芯)砂性能要求耐火性:
能承受高温,防止铸件粘砂
透气性:
透气性与孔隙度有关,透气性差易产生气孔
退让性:
退让性好,防止铸件变形、裂纹
3、造型
配制好的型砂+模样=造型
两箱造型:
两个砂箱;
三箱造型:
三个砂箱;
地坑造型:
在地平面以下的砂箱中造下型;
组芯造型:
若干块砂芯组合成铸型,不用砂箱;
(1)、手工造型整模造型:
没有分模面;
挖砂造型:
挖去阻碍起模的型砂;
假箱造型:
使用底胎(假箱);
分模造型:
有分模面;
活块造型:
用活块做小凸台;
刮板造型:
不用模样而用刮板操作;
(2)、机器和自动化造型
概念:
用机器全部完成或至少完成紧砂工作的造型工序。
特点:
生产率高,铸件精度高,质量好,但设备、工艺装备投资大。
应用:
大批量生产和流水线作业。
4、造芯
目的:
获得铸件内孔或局部外形;
手工造芯:
应用于单件、小批量生产;
分类 机器造芯:
应用于大批量生产。
烘芯——提高型芯的强度和透气性;
要求 放置芯骨——提高型芯强度;
放置蜡线——提高型芯透气性;
刷涂料——提高耐火性、保温性、化学稳定性。
5、合型
概念:
将铸型的各组元(上型、下型、型芯、浇口盆等)组合成一完整铸型;
操作:
合型前检查→试合型→合型→压紧。
6、熔炼和浇注
定义:
把熔融金属注入铸型的过程。
(1)、浇注系统
作用:
⑴、保证熔融金属平稳、均匀、连续充满型腔;
⑵、阻渣;
⑶、调节凝固顺序;
⑷、补缩作用。
组成:
浇口杯:
漏斗形,作用:
承接、导入、缓冲、挡渣;
直浇道:
垂直通道,有一定锥度,作用:
调节速度、增加压力;
横浇道:
截面梯形,作用:
分配、挡渣;
内浇道:
截面梯形或半圆形,作用:
控制流速和流向。
封闭式浇注系统关系:
A直﹥A横﹥A内
(2)、冒口
在铸型内储存供补缩铸件用熔融金属的空腔。
补缩、排气、集渣;
位置:
铸件最高和最厚处,可根据铸件的大水开设多个冒口。
(3)、浇注工艺要求
影响铸件质量的因素:
①、浇注温度 温度高:
铸件易产生粘砂;
温度低:
铸件易产生浇注不足。
②、浇注速度 速度快:
冲坏铸型,产生夹砂;
速度慢:
形成断层,产生裂纹。
浇注要求:
浇注前,清除熔融金属表面熔渣;
浇注时,保持浇口杯充满。
7、落砂和清理
1、落砂 手工落砂:
用于单件、小批量生产;
机械落砂:
用于大批量生产。
铸铁件:
用铁锤敲打;
2、清理 铸钢件:
用气割切除;
有色金属铸件:
用锯削除去。
8、检验
外观质量:
粗糙度、尺寸公差、形状偏差、质量偏差、表面缺陷;
铸件质量 内在质量:
化学成分、力学性能、金相组织、内部缺陷;
使用性能:
工作性能、被切割性能、焊接性能、运转性能。
二、铸件的缺陷
(1)气孔:
表面光滑,呈梨形、圆形或椭圆形;
造型材料水分多;
→烘干;
产生原因:
透气性差;
→加木屑、砂均匀、扎针孔;
浇注速度过快。
→降速
(2)缩孔:
形状不规则,壁粗糙,在最后凝固部位;
产生原因:
补缩性差。
→加冒口。
(3)砂眼:
有砂粒的孔洞;
型砂强度不够;
→加黏结剂;
紧实度不足;
→紧实;
浇注速度快。
(4)粘砂:
铸件表面粗糙;
型砂耐火性差;
→刷涂料;
浇注温度过高。
(5)冷隔:
铸件未完全融合,交接处圆滑;
浇注温度过低;
浇注速度慢;
浇注系统开设不当。
(6)浇不足:
铸件不完整;
浇注温度过低;
浇注系统开设不当;
金属量不够;
铸件太薄。
(7)裂纹:
冷裂:
容易产生,呈长条形;
热裂;
严重氧化,无光泽。
铸件壁厚相差大;
→过渡圆角;
浇注系统开设不当;
→重开;
退让性差。
→加木屑、蜡线。
(四)、小结
1、铸造工艺图尺寸=加工余量+收缩量+起模斜度+铸造圆角;
2、型(芯)砂的性能要求:
可塑性、强度、耐火性、透气性、退让性;
3、分型面的选择;
4、浇注系统和冒口的开设。
5、铸件常见缺陷:
气孔、缩孔、砂眼、粘砂、裂纹,产生的原因。
(五)、布置作业
1、名词解释:
型砂、芯砂、模样、冒口;
2、简答:
(1)、制造模样时要注意的问题?
(2)、冒口的作用及设置的位置?
3、填空题:
铸件常见的缺陷有、裂纹、砂眼、和气孔等。
4、选择题:
(1)、防止铸件产生裂纹的方法有()。
A、提高浇注温度;
B、提高砂型与型芯的退让性;
C、提高砂型的强度;
D、使铸件壁厚均匀;
E、重新开设浇注系统。
1-3特种铸造及
铸造新技术
2012.2.22
2节
1、通过学习,使学生了解常用的特种铸造方法;
2、熟悉各种特种铸件的特点及应用范围。
金属型铸造、压力铸造的特点及应用范围
离心铸造、熔模铸造的特点及应用范围
1、铸件常见缺陷:
气孔、缩孔、砂眼、粘砂、裂纹;
2、砂型铸造的缺点;
3、熟悉造型、造芯的过程及浇注系统和冒口的设计。
铸件常见缺陷:
砂型铸造的缺点。
有没有一种更好的铸造方法?
→特种铸造。
1-3特种铸造及铸造新技术
一、特种铸造
1、熔模铸造(失蜡铸造)
(1)、概念:
(2)、工艺过程:
[板书]①制作蜡模(第一次铸造—金属型铸造)
制造标准铸件(母模)→压型(制造蜡模型腔)→浇注→冷却→得到蜡模组。
母模的尺寸=零件尺寸+加工余量+蜡料收缩量+铸造合金收缩量+铸造圆角。
②制作型壳(第二次铸造—砂型铸造)
蜡模→熔模涂料→加石英砂→硬化(氧化铵)→重复,得到5~10㎜厚型壳(制壳)→脱蜡→焙烧→得到铸型
③浇注
填砂(增强强度和稳定性)→金属的浇注→落砂、清理→检查→合格的铸件。
(3)、特点:
①、可制造复杂的铸件;
②、精度高,IT12~IT9,Ra12.5µ
m~1.6µ
m,没有起模斜度和分型面;
③、适应性广;
④、工艺复杂,成本高,质量不能太大。
(4)、应用:
各形状复杂的精密小型零件的毛坯。
图1—7熔模铸造工艺过程
2、金属型铸造(永久型铸造)
(1)、概念:
(重力作用)
(2)、常用材料:
外壳:
灰铸铁、铸钢;
砂芯:
用于高熔点合金铸件;
型芯:
金属芯:
用于有色金属铸件。
①、可重复使用,又叫永久型铸造;
②、精度高,IT12~IT10,Ra12.5µ
m~6.3µ
m;
③、晶粒细,力学性能好;
④、生产率高;
⑤、成本高,生产准备时间长;
⑥、透气性差,无退让性,铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹等缺陷,铸造合金的熔点不能太高,质量不能太大。
(4)、应用:
非铁合金、尺寸小、形状简单壁不能太薄的铸件大批量生产。
3、压力铸造
(外力作用、少切削或无切削加工方法)
(2)、组成:
压射装置+合型机构(金属型)(如图1-5)图1-5 压铸机工作原理
①、铸造形状复杂的薄壁件;
②、质量高,精度高,IT12~IT10,Ra3.2µ
m~0.8µ
③、生产率高;
④、投资大,制型复杂,周期长;
⑤、铸件内部有大量气孔;
⑥、压铸件不能大余量加工和热处理。
非铁合金(锌、铝、镁、铜合金)有色金属的中小型薄壁件的大批量生产。
4、离心铸造
(离心力作用)(如图)
(2)、分类:
绕立轴旋转:
铸件内表面呈抛物面,壁厚不均匀;
水平轴旋转:
壁厚均匀。
(3)、特点:
①、结晶由外向内顺序进行,呈方向性;
②、结晶组织细密,力学性能好;
③、没有浇注系统、冒口等金属的消耗,省去型芯;
图1-6 离心铸造
④、铸件内孔不准确,内表面质量差。
(4)、应用:
铸造空心回转体,如管、缸套及滑动轴承。
二、铸造新技术和新工艺
1、消失模铸造(实型铸造)
定义:
将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇,刷涂耐火涂料并烘干后,埋在干石英砂中振动造型,在负压下浇注,使模型气化,液体金属占据模型位置,凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。
工艺过程:
(1)、铸件质量好,成本低;
(2)、材质不限,大小皆宜;
(3)、精度高、表面光洁、减少清理、节省机加;
(4)、内部缺陷大大减少,铸件组织致密;
(5)、可实现大规模、大批量生产;
(6)、适用于相同铸件的大批量生产铸造;
(7)、适用于人工操作与自动化流水线生产运行控制;
(8)、生产线的生产状态符合环保技术参数指标要求;
(9)、可以大大改善铸造生产线的工作环境与生产条件、降低劳动强度、减少能源消耗。
2、陶瓷型铸造
将金属液浇注到陶瓷铸型中获得铸件的方法,是在砂型铸造和熔模铸造基础上发展起来的一种精密铸造。
分类:
陶瓷型全由陶瓷浆料浇灌而成。
采用衬套,在衬套和模样之间的空隙浇灌陶瓷浆料制造铸型
砂套→陶瓷浆料的配制及灌浆→起模→喷烧→焙烧(全部由陶瓷浆料灌制的,焙烧温度可高达800℃,焙烧时间2~3h,水玻璃套的陶瓷型,焙烧温度在350~550℃)→浇注与清理
特点
(1)、铸件的尺寸精度高IT3~5、表面粗糙度低Ra10~1.25μm,与熔模铸造铸件的相近。
(2)、可以铸出大型的精密铸件,重量可达十几吨。
(3)、投资少、生产周期短
(4)、由于有灌浆工序,不适合生产批量大、重量轻和形状复杂的铸件,且工艺过程难以实现机械化和自动化。
陶瓷铸造已成为铸造大型厚壁、精密铸件的重要方法。
如铸造冲模、锻模、玻璃器皿模、压铸模和模板等,可以大大节约加工工时,也可用于生产中型精密铸钢件。
(五)各种铸造方法的比较:
砂型铸造虽有许多缺点,但适应性强,设备简单,是最广泛的方法,特种铸造只是在一定条件下才显优越性。
表1.1常用铸造方法的特点及适用范围
铸造方法
比较项目
熔模铸造
金属型铸造
压力铸造
离心铸造
适用金属
不限制
不限制,以碳钢和合金钢为主
以有色金属为主
用于有色金属
多用于黑色金属及铜合金
铸件晶粒
粗
细
特细
铸件形状
不宜复杂
不宜厚壁或壁厚差太大的铸件
适宜回转体的中空铸件
铸件最小壁厚/mm
铝合金>3
灰铸铁>4
铸钢>6
一般0.2~0.7
孔φ1.5~2
铝合金>2~3
铸钢>5
一般0.5~1
孔φ0.7
最小孔为φ7
适合铸件大小
小型铸件,一般小于25kg
以中小型铸件为主
中小型铸件,一般为10kg以下
批量
大量
大批量
尺寸精度(IT)
12~9
12~10
表面粗糙度Ra/μm
粗糙
12.5~1.6
12.5~6.3
3.2~0.8
12.5~6.3,但内孔粗糙
铸件加工余量
大
小或不加工
小
生产率
低、中
中、高
最高
高
应用举例
机床床身、变速箱、泵体、发动机缸体、电机外壳、皮带轮
刀具、增压器叶轮、工艺品
发动机铝活塞、气缸盖、差速器壳
汽车化油器、喇叭、电器、仪表、照相器材
铸铁污水管、气缸套、活塞环、双金属轴承
(六)、小结
常见的特种铸造:
金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造,其特点和应用。
(七)、布置作业
1、填空题:
常用的特种铸造有、离心铸造、、熔模铸造等。
2、选择题:
(1)、铸造双层金属轴瓦应采用()。
A、离心铸造;
B、压力铸造;
C、熔模铸造;
D、金属型铸造。
(2)、铸造形状复杂的精密小型零件的毛坯应采用()。
D、金属型铸造