哈工程材料成型--鑄造方法.ppt

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(zhì)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 1）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,砂型結構,1.2 鑄造方法,1.2.1 砂型鑄造,1. 砂型 2）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(nèi)腔。,1.2 鑄造方法,1.2.1 砂型鑄造,2. 砂型鑄造工藝過程,砂型鑄造工藝流程,1.2 鑄造方法,1.2.1 砂型鑄造,2. 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,1.2 鑄造方法,1.2.1 砂型鑄造,3. 造型方法： 1）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(1)整模造型,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(2)分模造型,1.2.1 砂型鑄造,套筒分模造型過程,“這束花真好看，聞著也特別香?！饼埶家艘^余敏手上的玫瑰花，珍惜地輕嗅著說。 “你喜歡嗎？你喜歡送你吧。”余敏放下包，一邊蹲下來換室內(nèi)拖鞋一邊跟龍思宜說這句話，語氣很是隨意。 龍思宜聞言眉毛往上一挑，身子懶散的斜倚著墻壁，好奇般地反問道：“聽你這口氣是不喜歡這束花嘍！這花誰送你的?。俊闭f著兩只手還不住地把玩著玫瑰花。 “哎呀你今天怎么那么多話，我以前不是也把花拿到你這里過，怎么不見你問是誰送的？”余敏換好鞋，直起腰來奇怪的看著龍思宜。 龍思宜嘴角一勾，戲謔道：“我這不是好奇嗎！這花到底是誰送的??？是哪個傻小子又迷上了我們美麗動人、溫柔可人的敏敏公主了？” 余敏白了龍思宜一眼，越過她往客廳走去，一副對你不想和你說話的表情。 “說嘛說嘛八卦不帶扒一半的，沒準送你花的這個人我還認得呢！”龍思宜跟了上去，不依不饒的，頗有幾分你不說我就一直纏著你的架勢。 余敏看了龍思宜一眼，忽略掉她渴望的眼神，慢慢悠悠地坐到了沙發(fā)上，再慢慢悠悠打開電腦包拿出電腦按下啟動鍵。待覺得徹底的吊足了龍思宜的胃口后，才好整以暇的開口道：“這個人你還真認識，就是你們部的副部長，好像叫什么高佳木來著。,1）手工造型(3)活塊造型,活塊造型過程,1.2 鑄造方法,1.2.1 砂型鑄造,1）手工造型(4)挖砂造型,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(5)假箱造型,手輪假箱造型過程,1.2 鑄造方法,1.2.1 砂型鑄造,1）手工造型(6)刮板造型,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(7)兩箱造型,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,1）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 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(zhuǎn)輪、下環(huán)等； 在泵及閥門領域，可用于閥殼、泵殼、轉(zhuǎn)輪、碟片等。,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 1）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 2）金屬型鑄造的工藝特點 金屬型的預熱。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(nèi)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(diào)節(jié)鑄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?。金屬型的導熱能力比較強，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(nèi)冷卻時容易因收縮、引起較大內(nèi)應力而導致開裂。同時，溫度過低，鑄件在金屬型內(nèi)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 3）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，因而其組織致密，力學性能高。 鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)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 3）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(nèi)應力及裂紋傾向也比較大，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(尤其是內(nèi)腔復雜)、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 （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(nèi)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 1）熔模鑄造的工藝過程 主要工序包括制蠟模、制作型殼、熔模失蠟、焙燒和澆注等。,熔模鑄造工藝過程,1.2.2 特種鑄造,2. 熔模鑄造 2）熔模鑄造的特點和應用,優(yōu)點： 鑄件的精度和表面質(zhì)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. 熔模鑄造 2）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 1）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 2）壓力鑄造的特點和應用,1.2 鑄造方法,1.2.2 特種鑄造,3. 壓力鑄造 2）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 離心鑄造是指將液態(tài)金屬澆入旋轉(zhuǎn)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湫湍芰Σ畹谋”阼T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(nèi)壁粗糙、尺寸不易控制。,4. 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,1.2 鑄造方法,1.2.2 特種鑄造,5. 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： 澆注壓力和速度便于調(diào)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,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(nèi)燃機和壓氣機的活塞等 ，并生產(chǎn)出大功率內(nèi)燃機車的大型球墨鑄鐵曲軸、萬噸油輪用的質(zhì)量達30 t的銅合金螺旋槳等。,5. 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 1）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 2）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 鑄造方法,1.2.2