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文檔簡介

1、1 1 / / 1010壓鑄工藝數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝,已有約 60006000 年的歷史。中國約 在公元前17001700前 10001000 年之間已進(jìn)入青銅鑄件的全盛期,工藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 中國商朝的重 87875 5公斤的司母戊方鼎,戰(zhàn)國時期的曾侯乙尊盤,西漢的透光鏡,都是古 代鑄造的代表產(chǎn)品。早期的鑄件大多是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、宗教、生活等方面的工具或用具,藝 術(shù)色彩濃厚。那時的鑄造工藝是與制陶工藝并行發(fā)展的,受陶器的影響很大。中國在公元前 513513 年,鑄出了世界上最早見于文字記載的鑄鐵件晉國鑄型鼎,重約270270 公斤。歐洲在公元八世紀(jì)前后也開始生

2、產(chǎn)鑄鐵件。鑄鐵件的出現(xiàn),擴(kuò)大了鑄件的應(yīng)用范圍。例如 在 15151 17 7世紀(jì),德、法等國先后敷設(shè)了不少向居民供飲用水的鑄鐵管道。1818 世紀(jì)的工業(yè)革命以后,蒸汽機、紡織機和鐵路等工業(yè)興起,鑄件進(jìn)入為大工業(yè)服務(wù)的新時期,鑄 造技術(shù)開始有了大的發(fā)展。進(jìn)入 2020 世紀(jì),鑄造的發(fā)展速度很快,其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步,要求鑄件各種機械物理性能更好,同時仍具有良好的機械加工性能;另一個原因是機械工業(yè)本身和 其他工業(yè)如化工、儀表等的發(fā)展,給鑄造業(yè)創(chuàng)造了有利的物質(zhì)條件。如檢測手段的發(fā)展, 保證了鑄件質(zhì)量的提高和穩(wěn)定,并給鑄造理論的發(fā)展提供了條件;電子顯微鏡等的發(fā)明, 幫助人們深入到金屬的微觀世

3、界,探查金屬結(jié)晶的奧秘,研究金屬凝固的理論,指導(dǎo)鑄 造生產(chǎn)。在這一時期內(nèi)開發(fā)出大量性能優(yōu)越,品種豐富的新鑄造金屬材料,如球墨鑄鐵, 能焊接的可鍛鑄鐵,超低碳不銹鋼,鋁銅、鋁硅、鋁鎂合金,鈦基、鎳基合金等,并發(fā) 明了對灰鑄鐵進(jìn)行孕育處理的新工藝,使鑄件的適應(yīng)性更為廣泛。5050 年代以后,出現(xiàn)了濕砂高壓造型,化學(xué)硬化砂造型和造芯,負(fù)壓造型以及其他特種鑄造、拋丸清理等新 工藝,使鑄件具有很高的形狀、尺寸精度和良好的表面光潔度,鑄造車間的勞動條件和 環(huán)境衛(wèi)生也大為改善。2020 世紀(jì)以來鑄造業(yè)的重大進(jìn)展中,灰鑄鐵的孕育處理和化學(xué)硬化 砂造型這兩項新工藝有著特殊的意義。這兩項發(fā)明,沖破了延續(xù)幾千年的傳

4、統(tǒng)方法,給 鑄造工藝開辟了新的領(lǐng)域,對提高鑄件的競爭能力產(chǎn)生了重大的影響。鑄造一般按造型方法來分類,習(xí)慣上分為普通砂型鑄造和特種鑄造。普通砂型鑄造包括 濕砂型、干砂型、化學(xué)硬化砂型三類。特種鑄造按造型材料的不同,又可分為兩大類: 一類以天然礦產(chǎn)砂石作為主要造型材料,如熔模鑄造、殼型鑄造、負(fù)壓鑄造、泥型鑄造、 實型鑄造、陶瓷型鑄造等;一類以金屬作為主要鑄型材料,如金屬型鑄造、離心鑄造、 連續(xù)鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造等。鑄造工藝可分為三個基本部分,即鑄造金屬準(zhǔn)備、鑄型準(zhǔn)備和鑄件處理。鑄造金屬是指鑄造生產(chǎn)中用于澆注鑄件的金屬材料,它是以一種金屬元素為主要成分,并加入其他金 屬或非金屬元素而組成的合金

5、,習(xí)慣上稱為鑄造合金,主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合 金。金屬熔煉不僅僅是單純的熔化,還包括冶煉過程,使?jié)策M(jìn)鑄型的金屬,在溫度、化學(xué)成分和純凈度方面都符合預(yù)期要求。為此,在熔煉過程中要進(jìn)行以控制質(zhì)量為目的的各種2 2 / / 1010檢查測試,液態(tài)金屬在達(dá)到各項規(guī)定指標(biāo)后方能允許澆注。有時,為了達(dá)到更高要求, 金屬液在出爐后還要經(jīng)爐外處理,如脫硫、真空脫氣、爐外精煉、孕育或變質(zhì)處理等。 熔煉金屬常用的設(shè)備有沖天爐、電弧爐、感應(yīng)爐、電阻爐、反射爐等。不同的鑄造方法有不同的鑄型準(zhǔn)備內(nèi)容。以應(yīng)用最廣泛的砂型鑄造為例,鑄型準(zhǔn)備包括 造型材料準(zhǔn)備和造型造芯兩大項工作。砂型鑄造中用來造型造芯的各種原材料,如

6、鑄造 砂、型砂粘結(jié)劑和其他輔料,以及由它們配制成的型砂、芯砂、涂料等統(tǒng)稱為造型材料 造型材料準(zhǔn)備的任務(wù)是按照鑄件的要求、金屬的性質(zhì),選擇合適的原砂、粘結(jié)劑和輔料, 然后按一定的比例把它們混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂設(shè)備有碾輪式 混砂機、逆流式混砂機和葉片溝槽式混砂機。后者是專為混合化學(xué)自硬砂設(shè)計的,連續(xù) 混合,速度快。造型造芯是根據(jù)鑄造工藝要求,在確定好造型方法,準(zhǔn)備好造型材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 鑄件的精度和全部生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效果,主要取決于這道工序。在很多現(xiàn)代化的鑄造車 間里,造型造芯都實現(xiàn)了機械化或自動化。常用的砂型造型造芯設(shè)備有高、中、低壓造 型機、拋砂機、無箱射壓造型機、射

7、芯機、冷和熱芯盒機等。鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后,有澆口、冒口及金屬毛刺披縫,砂型鑄造的鑄件還粘 附著砂子,因此必須經(jīng)過清理工序。進(jìn)行這種工作的設(shè)備有拋丸機、澆口冒口切割機等。 砂型鑄件落砂清理是勞動條件較差的一道工序,所以在選擇造型方法時 ,應(yīng)盡量考慮到 為落砂清理創(chuàng)造方便條件。有些鑄件因特殊要求,還要經(jīng)鑄件后處理,如熱處理、整形、 防銹處理、粗加工等。鑄造是比較經(jīng)濟(jì)的毛坯成形方法,對于形狀復(fù)雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟(jì)性。如汽車 發(fā)動機的缸體和缸蓋,船舶螺旋槳以及精致的藝術(shù)品等。有些難以切削的零件 ,如燃汽 輪機的鎳基合金零件不用鑄造方法無法成形。另外,鑄造的零件尺寸和重量的適應(yīng)范圍很寬,

8、金屬種類幾乎不受限制;零件在具有一 般機械性能的同時,還具有耐磨、耐腐蝕、吸震等綜合性能,是其他金屬成形方法如鍛、 軋、焊、沖等所做不到的。因此在機器制造業(yè)中用鑄造方法生產(chǎn)的毛坯零件,在數(shù)量和 噸位上迄今仍是最多的。鑄造生產(chǎn)有與其他工藝不同的特點,主要是適應(yīng)性廣、需用材料和設(shè)備多、污染環(huán)境。 鑄造生產(chǎn)會產(chǎn)生粉塵、有害氣體和噪聲對環(huán)境的污染,比起其他機械制造工藝來更為嚴(yán) 重,需要采取措施進(jìn)行控制。鑄造產(chǎn)品發(fā)展的趨勢是要求鑄件有更好的綜合性能,更高的精度,更少的余量和更光潔 的表面。此外,節(jié)能的要求和社會對恢復(fù)自然環(huán)境的呼聲也越來越高。為適應(yīng)這些要求, 新的鑄造合金將得到開發(fā),冶煉新工藝和新設(shè)備將

9、相應(yīng)出現(xiàn)。鑄造生產(chǎn)的機械化自動化程度在不斷提高的同時,將更多地向柔性生產(chǎn)方面發(fā)展,以擴(kuò) 大對不同批量和多品種生產(chǎn)的適應(yīng)性。節(jié)約能源和原材料的新技術(shù)將會得到優(yōu)先發(fā)展, 少產(chǎn)生或不產(chǎn)生污染的新工藝新設(shè)備將首先受到重視。質(zhì)量控制技術(shù)在各道工序的檢測 和應(yīng)力測定等方面,將有新的發(fā)展。鑄造工作者在電子技術(shù)和測試手段不斷進(jìn)步的條件下,將對金屬結(jié)晶凝固和型砂緊實等 理論進(jìn)行更3 3 / / 1010深入的探索,以研究提高鑄件性能和內(nèi)部質(zhì)量的有效途徑。機器人和電子計 算機在鑄造生產(chǎn)和管理領(lǐng)域里的應(yīng)用,也將日益廣泛?,F(xiàn)在鑄造工廠所采用的造型方法,過去十年間沒有大的變化而造型技術(shù)有了大的進(jìn)步。對濕砂造型、精密砂型

10、、消失模鑄造分別敘述如下。1 1濕砂造型法。 MountMount 公司認(rèn)為:適用于大部分金屬材質(zhì)、大批量生產(chǎn)的造型法中,粘 土濕砂造型是最經(jīng)濟(jì)的造型法。鑄造工廠裝備有最新技術(shù)的控制裝置,就應(yīng)逐步做到, 用濕型砂控制技術(shù)可以反復(fù)得到最佳的性能。這些控制裝置包括,篩分分離金屬、回用 砂的冷卻、回用砂混練時準(zhǔn)確釋量添加劑等等。VulcanVulcan 公司認(rèn)為,現(xiàn)在的粘土濕砂造型機具有優(yōu)良的性能,能以二年前從未達(dá)到過的速 度,制造要求嚴(yán)格、允許差別很小時濕砂型。再加上準(zhǔn)確控制效率高的供砂裝置,使粘 土濕砂型在鐵基合金和非鐵合金的造型中保持最重要的地位。MaclerMacler AssocAssoc

11、 認(rèn)為,在濕砂造型中,垂直分型與水平分型兩種加以比較,對于大批量生 產(chǎn)中、小型,灰鐵件或球鐵件的鑄造工廠,重直分型造型都占優(yōu)勢,因其設(shè)備費用比較 便宜、可以高速造型、所需人員少、緊實度的偏差小等優(yōu)點。但采用垂直分型工藝,在 澆口方案與昌口與形態(tài)上,以及在用復(fù)雜的芯子、過濾片、冷鐵、套管、舂入芯等方面 都受到限制。此外,用流動性好的合金鑄造時,由于金屬靜壓比較高,容易引起金屬滲 透粘砂。在制造有色合金鑄件方面,已設(shè)計了適合這類合金鑄件的大批量生產(chǎn)各種特性垂直分型 造型法,現(xiàn)正在推廣。但是,具有要求的機械特性的鑄件,在用這種造型法達(dá)到相當(dāng)高 度的大批量生產(chǎn)之前 ,作為大批量鋁合金鑄件的生產(chǎn)方式,金

12、屬型鑄造法依然占有優(yōu)勢。MaclerMacler AssocAssoc 認(rèn)為,水平分型濕砂型鑄造法,對于中、小批量鑄造工廠,還是有利的造 型法之一,無論是上型、下型方式,或雙面模板方式,對復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)都有適應(yīng)性。 可在一個循環(huán)期內(nèi)更換模樣,短時間運行、長時間運行都可以有效的進(jìn)行生產(chǎn)。但手工 操作需要機械化,為了保證生產(chǎn)表面優(yōu)良、尺寸精度高的鑄件,還需對整套設(shè)備進(jìn)行改 造。溫砂造型法的選擇,需要考慮以下各點:要有能造型出硬度均一的高質(zhì)量鑄型的造型設(shè)備。可以迅速更換模板。下芯、鑄型的裝卸機械化。MaclerMacler AssocAssoc 談到,為使造型度均一,采用了多種技術(shù)。有幾種自動雙面模

13、板機采用了 射砂和壓實法,此時,為了取得均一的鑄型密度,射砂和壓實法,此時,為了取得均一 的鑄型密度,射砂的方向要是與板垂直的方向。還有一種上型、下型造型機,為使鑄型 密度均一,還采了微振擊和壓實。另外,為向模樣填砂時有強的沖擊力,也有用高壓縮 氣體的。但是,為得到均一的鑄型硬度,采用了多種方法,對各種造型方式來講一種方法是解決 不了的。在造型機的選擇上,要對現(xiàn)在使用的鑄造廠進(jìn)行調(diào)查,并用自己的模樣試驗, 以觀察其結(jié)果。精密砂型4 4 / / 1010這種造型法的要點是用冷芯盒法的化學(xué)粘結(jié)鑄型。 VulcanVulcan 認(rèn)為這是鋁合金缸體和缸蓋鑄 件鑄造工藝的復(fù)活。其理由是這種方法,可將缸套

14、鑄在缸體中,同時,還有能使用實現(xiàn) 方向性凝固的冷鐵的優(yōu)點。這種方法是在 19701970 年代出現(xiàn)的用于鑄造近凈形鑄件和用濕砂鑄造對需要增加芯子的形 狀復(fù)雜的鑄件。現(xiàn)在,鑄造形狀復(fù)雜尺寸的準(zhǔn)確的鑄件時,標(biāo)準(zhǔn)的辦法是用冷芯盒造型 法。而且,與砂型鑄造相比適用于更多的合金。在制芯作業(yè)中可見到,由于樹脂化學(xué)和 造型裝置的革新, 可用更低的價格鑄造質(zhì)量 ,更高的零部件用液泵和機械手自動生產(chǎn)線, 裝置進(jìn)一步改善,所需勞動力減少,可生產(chǎn)出高質(zhì)量、低成本的鑄件。冷芯盒工藝造型 機是制芯機的重大的變型。有的造型機上型、下型同時造型,有的造型機可制出兩面型 腔的鑄型疊型鑄造,第三種變型是利用二組造型機,一組是上型,一組造下型。這些造型機為了提高精度,使分型線的飛邊最小,在全過程中將鑄型緊實是其特點。大 型造型機,為使其動作平滑可靠完全用油壓驅(qū)動。裝有機械手,實施上涂料型、干燥、 下芯、涂粘結(jié)劑和合箱等作業(yè)。由于有了這些裝置,可減少所需的勞動力,保證最高的 質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 這種冷芯盒造型機 ,其鑄型的狀況不僅影響鑄件表面質(zhì)量和清理作業(yè), 對芯子的正確組裝和芯頭使型砂在射砂頭中流態(tài)化的位置也有影響,因而,鑄型的設(shè)計 是非常重要的。MaclerMacler AssocAssoc 稱,冷芯盒造

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