第二篇 金屬液態(tài)成形(鑄造生產(chǎn))_圖文

1、河南工程學(xué)院教案首頁課程名稱 :金屬材料成形基礎(chǔ) 任課教師:郝少祥第二篇 金屬液態(tài)成形(鑄造生產(chǎn) 計(jì)劃學(xué)時(shí):10教學(xué)目的和要求:本篇主要介紹了液態(tài)成形工藝方法的基本原理、 各種液態(tài)成形工藝方法和零 件的結(jié)構(gòu)工藝性和鑄造工藝設(shè)計(jì)。 學(xué)完本篇要求學(xué)生了解并掌握液態(tài)成形工藝方 法的基本原理、各種液態(tài)成形工藝方法和零件的結(jié)構(gòu)工藝性和鑄造工藝設(shè)計(jì)。重點(diǎn):重點(diǎn)為鑄造工藝基礎(chǔ)、鑄造生產(chǎn)方法、鑄件的結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)。難點(diǎn):難點(diǎn)為鑄造工藝基礎(chǔ)、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性及鑄造工藝設(shè)計(jì)。思考題:1.金屬液態(tài)成形有哪些特點(diǎn)?哪些機(jī)器零件適宜采用鑄件為毛坯?2.何謂澆注位置和分型面?選擇它們的出發(fā)點(diǎn)是什么?選擇是應(yīng)考慮哪些問 題?

2、3.石墨對(duì)灰口鑄鐵的性能有哪些影響?提高灰口鑄鐵強(qiáng)度的途徑有哪些?4.鑄件某些部位的壁厚過大或過小會(huì)產(chǎn)生哪些缺陷?為了保證鑄件壁厚處的質(zhì) 量,在鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選材及鑄造工藝等方面應(yīng)如何處理?5.什么是合金的收縮?影響合金收縮的因素有哪些?合金收縮時(shí)易在鑄件中產(chǎn) 生哪些缺陷?6.在設(shè)計(jì)鑄件的外形結(jié)構(gòu)與內(nèi)腔結(jié)構(gòu)時(shí)各應(yīng)考慮哪些因素?為什么?15第二篇 金屬液態(tài)成型序:一、什么是液態(tài)成型(鑄造生產(chǎn)將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀相適應(yīng)的鑄型型腔中, 待其冷卻凝固, 以獲得 毛坯或零件的生產(chǎn)方法。二、砂型鑄造的工藝過程 三、鑄造生產(chǎn)的特點(diǎn)1.可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜的制件,特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜的制件。如汽缸體、汽缸

3、蓋、蝸輪葉片、床身件等。2.適應(yīng)性強(qiáng):(1合金種類不受限制; (2鑄件大小幾乎不受限制。3.成本低:(1材料來源廣; (2廢品可重熔; (3設(shè)備投資低。4.廢品率高、表面質(zhì)量較低、勞動(dòng)條件差。第一章 金屬液態(tài)成型工藝基礎(chǔ)§1-1 液態(tài)金屬的充型能力與流動(dòng)性充型能力 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(shí),會(huì)產(chǎn)生澆不足、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷。一、液態(tài)合金的流動(dòng)性合金的流動(dòng)性是:液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力。0.45%C 鑄鋼:200、 4.3%C 鑄鐵:180016 17 合金流動(dòng)性主要取決于合金化學(xué)成分所決定的 結(jié)晶特點(diǎn)二、澆注條件(1澆注溫度

4、一般 T 澆越高,液態(tài)金屬的充型能力越強(qiáng)。(2充型壓力 液態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受的壓力越大,充型能力越強(qiáng)。(3澆注系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,流動(dòng)阻力越大,充型能力越差。三、鑄型充填條件(1鑄型的蓄熱系數(shù) 鑄型的蓄熱系數(shù)表示鑄型從其中的金屬吸取熱量并儲(chǔ)存在本身的能力。(2鑄型溫度 鑄型溫度越高,液態(tài)金屬與鑄型的溫差越小,充型能力越強(qiáng)。(3鑄型中的氣體四、鑄件結(jié)構(gòu)(1折算厚度 折算厚度也叫當(dāng)量厚度或模數(shù),為鑄件體積與表面積之比。折a 在恒溫下凝固 b 在一定溫度范圍內(nèi)凝固 Pb Sb 2040 60 80 流 動(dòng) 性 (cm 溫 度 ( 第二篇 金屬液態(tài)成形(鑄造18 算厚度大,熱量散失

5、慢,充型能力就好。鑄件壁厚相同時(shí),垂直壁比水平壁更容 易充填。(2鑄件復(fù)雜程度 鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜,流動(dòng)阻力大,鑄型的充填就困難。§1-2 液態(tài)金屬的凝固與收縮一、鑄件的凝固方式1. 逐層凝固2. 糊狀凝固3. 中間凝固 影響鑄件凝固方式的主要因素 :(1合金的結(jié)晶溫度范圍合金的結(jié)晶溫度范圍愈小,凝固區(qū)域愈窄,愈傾向于逐層凝固 。(2鑄件的溫度梯度在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下, 凝固區(qū)域的寬窄取決與鑄件內(nèi)外層之間的溫 度差。若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大,則其對(duì)應(yīng)的凝固區(qū)由寬變窄 。二、合金的收縮1. 收縮的概念合金的收縮經(jīng)歷如下三個(gè)階段:(1液態(tài)收縮 從澆注溫度到凝固開始溫度之間的收

6、縮。T 澆 T 液(2 凝固收縮T 液 T 固 (3 固態(tài)收縮 從凝固終止溫度到室溫間的收縮。 T 固 T 室 體收縮率: %100-=鑄件 鑄件 鑄型 V V V V %100-=鑄件 鑄件鑄型 L L L L 19體收縮 率是鑄件產(chǎn)生 縮孔或縮松 的根本原因。線收縮 率是鑄件產(chǎn)生 應(yīng)力、變形、裂紋 的根本原因。2. 縮孔與縮松液態(tài)合金在冷凝過程中,若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補(bǔ) 充,則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞 。大而集中的稱為 縮孔 ,細(xì)小而分 散的稱為 縮松 。1 縮孔和縮松的形成2 縮孔和縮松的防止防止縮孔和縮松常用的工藝措施就是控制鑄件的凝固次序, 使鑄件實(shí)現(xiàn) “

7、順 序凝固”冒口 儲(chǔ)存補(bǔ)縮用金屬液的空腔。順序凝固 尋找熱節(jié)的方法:等溫線法;內(nèi)切圓法。 同時(shí)凝固 整個(gè)鑄件幾乎同時(shí)凝固。§1-3一、液態(tài)成形內(nèi)應(yīng)力生內(nèi)應(yīng)力。 1. . 機(jī)械應(yīng)力(收縮應(yīng)力 內(nèi)應(yīng)力。 2.熱應(yīng)力起的應(yīng)力。 t 0t1: t 1t2: t 2t3: 熱應(yīng)力使鑄件的厚壁或心部受拉伸,薄壁或表層受壓縮。 熱應(yīng)力是永久應(yīng)力。 二、鑄件的變形與防止 冷鐵tT T 臨 T 室防止變形的方法:1使鑄件壁厚盡可能均勻;2采用同時(shí)凝固的原則;3采用反變形法。三、鑄件的裂紋與防止1 .熱裂熱裂的形狀特征是:裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、縫內(nèi)呈氧化色。熱裂的防止: 應(yīng)盡量選擇凝固溫度范圍小,熱

8、裂傾向小的合金。 應(yīng)提高鑄型和型芯的退讓性,以減小機(jī)械應(yīng)力。 對(duì)于鑄鋼件和鑄鐵件,必須嚴(yán)格控制硫的含量,防止熱脆性。 2 .冷裂冷裂的特征是:裂紋細(xì)小,呈連續(xù)直線狀,縫內(nèi)有金屬光澤或輕微氧化色。 冷裂的防止:1使鑄件壁厚盡可能均勻;2采用同時(shí)凝固的原則;3對(duì)于鑄鋼件和鑄鐵件,必須嚴(yán)格控制磷的含量,防止冷脆性。 §1-4 液態(tài)成形件的質(zhì)量與控制 鑄件缺陷的產(chǎn)生與鑄造工藝、造型材料、模具、合金的熔煉與澆注、鑄造合 金的選擇、 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 技術(shù)要求的設(shè)計(jì)是否合理等各個(gè)環(huán)節(jié)密切相關(guān)。 因此, 應(yīng)從以下幾個(gè)方面控制鑄件質(zhì)量:1.合理選定鑄造合金和鑄件結(jié)構(gòu)2.合理制定鑄件的技術(shù)要求 具有缺陷

9、的鑄件并不都是廢品,在合格鑄件中, 允許存在那些缺陷及其存在的程度, 應(yīng)在零件圖或有關(guān)的技術(shù)文件中做出具體規(guī) 定,作為鑄件質(zhì)量要求的依據(jù)。3.鑄件質(zhì)量檢驗(yàn) 鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)是控制鑄件質(zhì)量的重要措施。鑄件檢驗(yàn)的項(xiàng)目有:鑄件外觀質(zhì)量,包括鑄件表面缺陷、表面粗糙度、重量公差 和尺寸公差等;鑄件內(nèi)在質(zhì)量,包括鑄件內(nèi)部缺陷、化學(xué)成分、金相組織和材質(zhì) 性能等;鑄件使用性能,包括鑄件在強(qiáng)力、高速、耐蝕、耐熱、耐低溫等不同條 件下的工作能力。鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)最常用的是宏觀法。它是通過肉眼觀察(或借助尖咀錘找出 鑄件的表面缺陷和皮下缺陷, 如氣孔、 砂眼、夾渣、 粘砂、 縮孔、 澆不到、 冷隔、 尺寸誤差等。對(duì)于內(nèi)部缺

10、陷則要用儀器檢驗(yàn),如著色滲透檢驗(yàn)、超聲波探傷、射 線探傷、磁粉探傷、熒光探傷、耐壓試驗(yàn)等。此外,若有必要還應(yīng)對(duì)鑄件進(jìn)行解 剖檢驗(yàn)、金相檢驗(yàn)、力學(xué)性能檢驗(yàn)和化學(xué)成分分析等。第二章 常用液態(tài)成形合金及其熔煉§2-1 鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵是含碳量大于 2.11%(通常為 2.5%-4.0%的鐵碳合金。根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式的不同,鑄鐵可分為:1. 白口鑄鐵 :碳全部以 Fe3C 的形式存在,斷口呈銀色。由于白口鑄鐵具有良好 的耐磨性,所以有時(shí)也用來制造一些耐磨件,如軋輥、粉碎機(jī)錘頭、襯板、球磨 機(jī)磨球和犁鏵等。2.灰口鑄鐵:碳大部或全部以 石墨 形式存在,斷口呈暗灰色。3. 麻口鑄鐵:組織中既存

11、在石墨、 又有萊氏體, 是白口和灰口之間的過渡組織, 因斷口處有黑白相間的麻點(diǎn),故而得名。根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同,灰口鑄鐵又可分為:1.普通灰口鑄鐵 :簡(jiǎn)稱灰口鑄鐵,其石墨呈片狀。如圖 a 所示2.可鍛鑄鐵:其石墨呈團(tuán)絮狀。如圖 b 所示。3.球墨鑄鐵:其石墨呈球狀。如圖 c 所示。4.蠕墨鑄鐵 :其石墨呈蠕蟲狀。如圖 d 所示。a一、影響鑄鐵組織和性能的因素鑄鐵中的碳可以以化合態(tài) 滲碳體 和 游離態(tài) 石墨 兩種形式存在。碳以石墨形式析出的現(xiàn)象稱為 石墨化 。1、化學(xué)成分1碳和硅:碳是形成石墨的元素,也是促進(jìn)石墨化的素。含碳愈高,析出的石 墨愈多、石墨片愈粗大。硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素,隨著

12、含硅量的增加,石墨顯著增多。 所以:當(dāng)鑄鐵中 碳、硅含量均高 時(shí),析出的石墨就愈多、愈粗大,而金屬基體 中鐵素體增多,珠光體減少。2硫:硫是強(qiáng)烈阻礙石墨化元素。硫量高易促使碳以 Fe3C 白口組織 ;硫量高 熱脆性;使鑄鐵鑄造性能惡化(如降低流動(dòng)性,增大收率 。所以:硫含量限制在 0.1-0.15%以下,高強(qiáng)度鑄鐵則應(yīng)更低。3錳:錳是弱阻礙石墨化元素,具有穩(wěn)定珠光體,提高鑄鐵強(qiáng)度和硬度的作用。 一般控制在 0.60.12%之間4磷:磷對(duì)鑄鐵的石墨化影響不顯著。含磷過高將增加鑄鐵的冷脆性。a b c d限制在 0.5%以下,高強(qiáng)度鑄鐵則限制在 0.20.3%以下。2.冷卻速度 1鑄型材料 2鑄件

13、壁厚 鑄件壁愈厚,冷卻速度愈慢,則石墨化傾向愈大,愈 易得到粗大的石墨片和鐵素體基體。由此可知:隨著壁厚的增加, 石墨片的數(shù)量和尺寸都 增大,鑄鐵強(qiáng)度、硬度反而下降。這一現(xiàn)象稱為壁厚(對(duì) 力學(xué)性能的敏感性。在實(shí)際生產(chǎn)中, 一般是根據(jù)鑄件的壁厚 (主要部位的 壁厚 ,選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分(主要指碳、硅 ,以獲得所 需要的組織。 a二、灰口鑄鐵(一灰口鑄鐵的化學(xué)成分、組織和性能 1 .灰口鑄鐵的化學(xué)成分與組織灰口鑄鐵的化學(xué)成分一般為:2.63.6%C, 1.23.0%Si, 0.41.2Mn, S 0.15%, P 0.3%。1 鐵素體灰口鑄鐵(F+G片 :這種鑄鐵抗拉強(qiáng)度和硬度低, 易加工, 鑄造

14、性能好。 常用來制造性能要求不 高的鑄件和一些薄壁件。2 鐵素體 -珠光體灰口鑄鐵(F+P+G片 :此種鑄鐵強(qiáng)度亦較低, 但可滿足一般機(jī)件要求, 且其鑄造性能、 切削加工性 能和減振性較好,因此應(yīng)用較廣。 3 珠光體灰口鑄鐵( P+G片 :這種鑄鐵強(qiáng)度和硬度較高,主要用來制造較為重要的機(jī)件。 2 .灰口鑄鐵的性能1力學(xué)性能:b=120-250Mpa,僅為鋼件的 20-30%, 0 2良好的減振性 3良好的耐磨性 4低的缺口敏感性(二灰口鑄鐵的孕育處理灰口鑄鐵的組織和性能,很大程度上取決于石墨的數(shù)量、大小和形態(tài)。鑄鐵壁厚(mm 1020 30 40 50 60 705.06.0 7.0(w C

15、+wSi %0 50 150 50 100 100 150 150 表面 表面 中心 160 140 170 180 硬 度 HB 孕育處理 熔煉出相當(dāng)于白口或麻口組織的低碳、低硅的高溫鐵水,向鐵水 中沖入細(xì)顆粒的 孕育劑 , 孕育劑在鐵水中形成大量彌散的石墨結(jié)晶核心, 使石墨化作用驟然提高,從而得到在細(xì)晶粒珠光體上均勻的分布著細(xì)片狀石墨的組織。孕育鑄鐵:P 細(xì) +G細(xì)片b=250-400Mpa,HB=170-270, 0 常用的孕育劑為含硅 75%的硅鐵,加入量為鐵水重量的 0.25-0.6%。冷卻速度對(duì)其組織和性能的影響很小。孕育鑄鐵適用于靜載荷下,要求較高強(qiáng)度、硬度、耐磨性或氣密性的鑄件

16、, 特別是 厚大截面鑄件 。如重型機(jī)床床 身,汽缸體、缸套及液壓件等。必須指出: 孕育鑄鐵原鐵水的碳、硅含量不能太高; 原鐵水出爐溫度不應(yīng)低于 1400; 經(jīng)孕育處理后的鐵水必須盡快澆注,以防止孕育作用衰退。(三灰口鑄鐵的工藝性能1 .良好的鑄造性能。良好的流動(dòng)性、小的收縮率。2 .良好的切削加工性能。3 .鍛造性和焊接性差。(四灰口鑄鐵生產(chǎn)特點(diǎn)及牌號(hào)選用1 .灰口鑄鐵件的生產(chǎn)特點(diǎn)1灰口鑄鐵一般在沖天爐中熔煉,成本低廉;2具有良好的鑄造性能。3灰口鑄鐵一般不通過熱處理來提高其性能。2 .灰口鑄鐵的牌號(hào)選用灰口鑄鐵的牌號(hào)用漢語拼音“強(qiáng)度 b (Mpa 。 三、可鍛鑄鐵(一可鍛鑄鐵的組織、性能、牌

17、號(hào)及選用1 .可鍛鑄鐵的組織、性能、牌號(hào)及選用1鐵素體(黑心可鍛鑄鐵(F+G團(tuán) :具有良好的塑性和韌性, 耐蝕性較高, 適于制造承受振動(dòng)和沖擊、 形狀復(fù)雜 的薄壁小件,如汽車拖拉機(jī)的底盤類零件、各種水管接頭、農(nóng)機(jī)件等。2珠光體(P+ G團(tuán) :其強(qiáng)度、硬度、耐磨性優(yōu)良,并可通過淬火、調(diào)質(zhì)等熱處理強(qiáng)化。可取代鍛 鋼制造小型連桿、曲軸等重要件。2 .可鍛鑄鐵的牌號(hào)可鍛鑄鐵的牌號(hào)用漢語拼音和兩組數(shù)字表示, 第一組數(shù)字表示其 最低抗拉強(qiáng) 度 b (Mpa ,第二組數(shù)字表示其最低伸長(zhǎng)率 。 (二可鍛鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)1. 鑄出白口坯料1碳、硅含量要低。通常為 2.42.8%C, 0.41.4%Si。2冷卻速度

18、要快。2. 石墨化退火石墨化退火的總周期一般為 4070小時(shí)高溫階段的石墨化退火時(shí)間需 10-20小時(shí)可鐵黑 b 可鐵珠 b 四、球墨鑄鐵1.球墨鑄鐵的組織、性能、牌號(hào)及用途1珠光體球墨鑄鐵(P + F少 +G球 其性能特點(diǎn)是:b=600800 MPa ; =2%a 強(qiáng)度高。特別是屈服強(qiáng)度高, 屈、強(qiáng)比(0.2/b 0.70.8 高于 45號(hào)鋼 (0.2/b 0.6 ;b 疲勞強(qiáng)度較高;c 硬度和耐磨性遠(yuǎn)比高強(qiáng)度灰鑄鐵高。因此, 珠光體球墨鑄鐵可代替碳鋼制造某些受較大交變負(fù)荷的重要件, 如 曲 軸、連桿、凸輪、蝸桿 等。2鐵素體球墨鑄鐵 (F + P少 +G球其性能特點(diǎn):b=450500 MP

19、a ; =17%我國(guó)主要用于代替可鍛鑄鐵制造汽車、 拖拉機(jī)底盤類零件, 如后橋殼等。 國(guó) 外則大量用于鑄管,如上、下水管道及輸氣管道等。球墨鑄鐵的牌號(hào)用漢語拼音“ 拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。 2.球墨鑄鐵的生產(chǎn)1控制原鐵水化學(xué)成分a 應(yīng)嚴(yán)格控制 S 0.07%、 P 0.1%。b 適當(dāng)提高含碳量(3.64.0%C ,以改善鑄造性能。2較高的鐵水溫度: 出爐溫度應(yīng)高于 1400 。3球化處理和孕育處理a 球化處理球化劑的作用:促使石墨在結(jié)晶時(shí)呈球狀析出。 稀土鎂合金球化劑加入量一般為鐵水重量的 1.0-1.6%。b 孕育處理孕育劑的作用:促進(jìn)鑄鐵石墨化,防止球化元素所造成的白口傾向 。 常用的孕育劑為含硅

20、 75%的硅鐵,加入量為鐵水重量的 0.4-1.0%。球化處理工藝有 沖入法 和 型內(nèi)球化法 。 4球墨鑄鐵的熱處理退火、正火 及其它熱處理(淬火、回火等 。五、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵的性能特點(diǎn):(1力學(xué)性能(強(qiáng)度和韌性比灰鑄鐵高,與鐵素體球墨鑄鐵相近。(2壁厚敏感性比灰鑄鐵小得多。(3導(dǎo)熱性和耐疲勞性比球墨鑄鐵高得多,與灰口鑄鐵相近。(4耐磨性比灰口鑄鐵好,為 HT300的 2.2倍以上。(5減振性比球墨鑄鐵高,但比灰口鑄鐵低。(6工藝性能良好,鑄造性能近于灰口鑄鐵,切削加工性能近于球墨鑄鐵。蠕墨鑄鐵主要用來 代替 高強(qiáng)度灰鑄鐵、 合金鑄鐵、 鐵素體球墨鑄鐵和鐵素體 可鍛鑄鐵生產(chǎn)復(fù)雜的大型鑄件。

21、如大型柴油機(jī)機(jī)體、 大型機(jī)床立柱等, 更適合制 造在熱循環(huán)作用下工作的零件,如大型柴油機(jī)汽缸蓋、排汽管、制動(dòng)盤、鋼錠模 及金屬型等鐵水 水 冒口 §2-2 鑄鋼件生產(chǎn)一、鑄鋼的分類、性能、牌號(hào)及應(yīng)用1 .碳素鋼1低碳鋼:C<0.25% 鑄造性能差、應(yīng)用較少。2中碳鋼:C=0.250.45% 鑄造性能較好、應(yīng)用廣泛。3高碳鋼:C=0.500.60 鑄造性能差、應(yīng)用較少。2 .合金鋼1低合金鋼:Me<5%2高合金鋼:Me>5% Mn13 二、鑄鋼的熔鑄工藝特點(diǎn)1. 鑄鋼的鑄造性能差:流動(dòng)性差、收縮大。1鑄件要安放冒口和冷鐵; 2必須嚴(yán)格控制澆注溫度;3鑄件的壁不能太薄。

22、2. 鑄鋼的熱處理:退火:C 0.35%;正火:C 0.35%3. 鑄鋼的熔煉:電爐§2-3 鑄造有色合金一、鑄造銅合金1.鑄造黃銅 (Cu-Zn鑄 造 黃 銅 有 相 當(dāng) 高 的 力 學(xué) 性 能 , 如 b=250450Mpa, =730%, HBS=60120。因其含銅量低,價(jià)格低于鑄造青銅,而且它的凝固溫度范圍小, 有優(yōu)良的鑄造性能。所以鑄造黃銅常用于生產(chǎn)重載低速下或一般用途下的軸承、襯套、齒輪等耐磨件和閥門及大型螺旋槳等耐蝕件等。2.鑄造青銅青銅是指除了銅鋅合金以外的其它銅合金 。鑄造錫青銅的力學(xué)性能雖低于黃銅,但 其耐磨、耐蝕性 優(yōu)于黃銅,錫青銅特 別適合制造高速滑動(dòng)軸承和

23、襯套。 除錫青銅外, 還有鋁青銅、 鉛青銅、 鈹青銅等, 其中鋁青銅 有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐磨、 耐蝕性 , 但鑄造性能較差, 僅用于重要用 途的耐磨、耐蝕件。二、鑄造鋁合金1 .鋁硅合金(Al-Si 鋁硅合金流動(dòng)性好、 線收縮率低、 熱裂傾向小、 氣密性好, 又有足夠的強(qiáng)度, 所以應(yīng)用最廣。 常用于制造形狀復(fù)雜的薄壁件或氣密性要求較高的鑄件, 如內(nèi)燃 機(jī)缸體、化油器、儀表外殼等。2 .鋁銅合金(Al-Cu 鋁銅合金的鑄造性能差, 熱裂傾向大、 氣密性和耐蝕性較差, 但耐熱性較好, 主要用于制造活塞、汽缸頭等。3 .鋁鎂合金(Al-Mg 鋁鎂合金是所有鋁合金中比強(qiáng)度最高的, 主要用于航天、 航空

24、或長(zhǎng)期在大氣、 海水中工作的零件等 。4 .鋁鋅合金(Al-Zn 第三章 液態(tài)金屬的成形工藝方法 §3-1 砂型鑄造成形工藝一、手工造型適用于單件、小批量生產(chǎn)二、機(jī)器造型1 生產(chǎn)效率高 ;2 鑄型質(zhì)量好(緊實(shí)度高而均勻、型腔輪廓清晰 ;3 設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高,生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)。適用于中、小型鑄件的成批、大批量生產(chǎn)。 1 .機(jī)器造型的造型方法:1振擊壓實(shí)2汽動(dòng)微振壓實(shí)3高壓造型4拋砂緊實(shí)2 .機(jī)器造型的造芯方法:1射芯機(jī)2殼芯機(jī) §3-2 金屬型鑄造成形工藝將液態(tài)金屬金屬型 鑄件的生產(chǎn)方法。一、金屬型的材料及結(jié)構(gòu)材料一般采用鑄鐵,要求較高時(shí),可選用碳鋼或低合金鋼 。金屬型的

25、結(jié)構(gòu) 有水平分型式、垂直分型式和復(fù)合分型式等 。 二、金屬型的鑄造工藝 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; 4 .及時(shí)開型。三、金屬型鑄造的特點(diǎn)及適用范圍1.金屬型鑄件冷卻速度快,組織致密,力學(xué)性能高。2.鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量均優(yōu)于砂型鑄造件。尺寸精度達(dá) IT12IT14, Ra值平均可達(dá) 6.312.5m 。 3 .生產(chǎn)率高,勞動(dòng)條件得到改善。4 .金屬型不透氣、無退讓性、鑄件冷卻速度快,易產(chǎn)生 氣孔、應(yīng)力、裂紋、澆不到、冷隔、白口 等鑄造缺陷。應(yīng)用 :主要用于銅、鋁、鎂等有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)。§3-3 熔模鑄造成形

26、工藝在易熔模樣表面包覆若干層耐火材料, 待其硬化干燥后, 將模樣熔去制成中 空型殼,經(jīng)澆注而獲得鑄件的一種成形工藝方法。澆入 獲得一、熔模鑄造的工藝過程 二、熔模鑄造的特點(diǎn)和適用范圍1.鑄件的精度和表面質(zhì)量較高,公差等級(jí)可達(dá) IT11IT13,表面粗糙度 Ra 值達(dá) 1.612.5m 。2.合金種類不受限制,尤其適用于高熔點(diǎn)及難加工的高合金鋼,如耐熱合金、 不銹鋼、磁鋼等。3.可鑄出形狀較復(fù)雜的鑄件,如鑄件上寬度大于 3mm 的凹槽、直徑大于 2mm 的小孔均可直接鑄出。4.生產(chǎn)批量不受限制,單件、成批、大量生產(chǎn)均可適用。5.工藝過程較復(fù)雜,生產(chǎn)周期長(zhǎng);原材料價(jià)格貴,鑄件成本高;鑄件不能太大、

27、 太長(zhǎng),否則熔模易變形,喪失原有精度。應(yīng)用:它最適合 25kg 以下的高熔點(diǎn)、難以切削加工合金鑄件的成批大量生產(chǎn)。§3-4 壓力鑄造成形工藝液態(tài)金屬在 高壓作用 下 快速壓入金屬鑄型 中, 并 在壓力下結(jié)晶 , 以獲得鑄件 的成形工藝方法。一、壓鑄機(jī)和壓鑄工藝過程 二、壓力鑄造的特點(diǎn)和適用范圍 1. 鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量最高。 公差等級(jí)一般為 IT11IT13級(jí), Ra 為 3.20.8m 。2.鑄件的強(qiáng)度和表面硬度高?？估瓘?qiáng)度可比砂型鑄造提高 2530%, 但伸長(zhǎng)率 有所下降。3.可壓鑄出形狀復(fù)雜的薄壁件。 4.生產(chǎn)率高。國(guó)產(chǎn)壓鑄機(jī)每小時(shí)可鑄 50150 次,最高可達(dá) 500次

28、。 5.便于采用鑲嵌法。6.壓鑄設(shè)備投資大,壓鑄型制造成本高,工藝準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng), 不適宜單件、小批 生產(chǎn) 。7.由于壓鑄型壽命的原因,目前壓鑄尚不適宜鑄鐵、鋼等高熔點(diǎn)合金的鑄造。 8.壓鑄件內(nèi)部存在縮孔和縮松,表皮下形成 許多氣孔。三、在壓鑄件的設(shè)計(jì)和使用中,應(yīng)注意的問題1. 應(yīng)使鑄件壁厚均勻,并以 34mm壁厚為宜,最大壁厚應(yīng)小于 68mm,以防 止縮孔、縮松等缺陷。2 . 壓鑄件不能進(jìn)行熱處理或在高溫下工作,以免壓鑄件內(nèi)氣孔中的氣體膨脹, 導(dǎo)致鑄件表面鼓泡或變形。3.壓鑄件應(yīng)盡量避免切削加工,以防止內(nèi)部孔洞外露。4 . 由于壓鑄件內(nèi)部疏松,塑性、韌性相對(duì)較差,因此不適宜制造承受沖擊的制 件。

29、應(yīng)用 :有色薄壁小件的大批量生產(chǎn)。§3-5 低壓鑄造成形工藝低壓鑄造是在 0.20.7大氣壓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。 一、低壓鑄造的工藝過程二、低壓鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 1.澆注壓力和速度便于調(diào)節(jié),可適應(yīng)不同材料 的鑄型。2.鑄件的氣孔、夾渣等缺陷較少。3.便于實(shí)現(xiàn)順序凝固,使鑄件組織致密、力學(xué) 性能高。4.由于省去了補(bǔ)縮冒口,使金屬的利用率提高 到 9098%。應(yīng)用:目前廣泛應(yīng)用于鑄造鋁合金鑄件,如汽車發(fā)動(dòng)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。§3-6 其它鑄造成形工

30、藝方法簡(jiǎn)介一、擠壓鑄造 二、陶瓷型鑄造三、實(shí)型鑄造 35第四章 液態(tài)成形金屬件的工藝設(shè)計(jì)§4-1 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、鑄件壁厚的設(shè)計(jì) 1 .合理設(shè)計(jì)鑄件壁厚 1鑄件的最小壁厚在一定鑄造工藝條件下,所能澆注出的鑄件最小壁厚。 2鑄件的臨界壁厚在砂型鑄造條件下, 臨界壁厚 3×最小壁厚 在最小壁厚和臨界壁厚之間就是適宜的鑄件壁厚。 3鑄件截面形狀2 .鑄件壁厚應(yīng)均勻、避免厚大截面 二、鑄件壁的連接 1 .鑄件的結(jié)構(gòu)圓角2 .避免銳角連接3 .厚壁與薄壁間的聯(lián)接要逐步過渡4 .減緩筋、輻收縮的阻礙三、鑄件外形的設(shè)計(jì)1 .避免外部側(cè)凹、凸起;2 .分型面應(yīng)盡量為平直面;3 .凸臺(tái)、筋條

31、的設(shè)計(jì)應(yīng)便于起模。 3637四、鑄件內(nèi)腔的設(shè)計(jì)1 .應(yīng)盡量減少型芯的數(shù)量,避免不必要的型芯。2 .便于型芯的固定、排氣和清理。五、鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的其它問題 1 .鑄造方法2 .組合鑄件的設(shè)計(jì) 38§4-2 砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝圖將工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容 (工藝方案 用工藝符號(hào)或文字在零件圖上表示出來 所形成的圖樣。一、澆注位置的選擇澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的空間位置。1. 鑄件的重要加工面和受力面應(yīng)朝下或位于側(cè)面;2. 應(yīng)將面積較大的薄壁部位置于鑄型下部,或使其傾斜位置;3. 鑄件的大平面應(yīng)朝下 ;4. 39件的厚大部位朝上或側(cè)放。 二、分型面的選擇1. 分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面處。

32、2. 應(yīng)盡量使鑄件的全部或大部置于同一砂箱,以保證鑄件的尺寸精度。3. 應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量,并盡可能選擇平面分型。 4. 為便于造型、下芯、合箱及檢驗(yàn)鑄件壁厚,應(yīng)盡量使型腔及主要型芯位于下 箱。三、工藝參數(shù)的確定 1.機(jī)械加工余量和鑄孔凡是零件表面有加工符號(hào)處均需留出機(jī)械加工余量。 2.起模斜度在垂直于分型面的立壁上所加的斜度。3.鑄造圓角 鑄件上壁與壁的過渡處均應(yīng)圓角過渡。圓角半徑一般約為相交兩壁平均厚度的 1/31/2。4.鑄造收縮率通?；诣T鐵為 0.71.0%,鑄造碳鋼為 1.32.0%,鋁硅合金為 0.81.2%,錫 青銅為 1.21.4%。5 .型芯及芯頭型芯的功用是形成鑄件的內(nèi)

33、腔、孔洞和形狀復(fù)雜阻礙起模部分的外形。 芯頭的作用:1定位作用; 2固定作用; 3排氣作用。 四、澆、冒口系統(tǒng)1. 澆注系統(tǒng)1澆注系統(tǒng)的組成及作用2澆注系統(tǒng)的常見類型 封閉式澆注系統(tǒng) F 直 >F 橫 >F 內(nèi)F 直 F 橫 F 內(nèi) =1.15 1.1 1 開放式澆注系統(tǒng)F 直 <F 橫 <F 內(nèi)F 直 F 橫:F 內(nèi) =1 2 4 2. 冒口冒口是在鑄型中設(shè)置的一個(gè)儲(chǔ)存補(bǔ)縮用金屬液的空腔。 §4-3 液態(tài)成形工藝設(shè)計(jì)實(shí)例 冒口 普通冒口 特種冒口 明冒口暗冒口易割冒口保溫冒口發(fā)熱冒口大 氣 壓 力 第五章 液態(tài)成形技術(shù)新進(jìn)展§5-1 造型技術(shù)的新進(jìn)

34、展一、氣體沖壓造型這是近年來發(fā)展迅速的低噪音造型方法, 其主要特點(diǎn)是在緊實(shí)前先將型砂填 入砂箱和輔助框內(nèi), 然后在短時(shí)間內(nèi)開啟快速釋放閥門而給氣, 對(duì)松散的型砂進(jìn) 行脈沖沖擊緊實(shí)成形,氣體壓力達(dá) 3×105Pa ,且壓力增長(zhǎng)速率 P/ t 大于 40Mpa/s,可一次緊實(shí)成形,無需輔助緊實(shí)。它包括空氣沖擊造型和燃?xì)鉀_擊造 型兩類。 前者是將貯存在壓力罐內(nèi)的壓縮空氣突然釋放實(shí)現(xiàn)脈沖成績(jī); 后者是利 用貯氣罐內(nèi)的可燃?xì)怏w和空氣的混合物點(diǎn)火燃燒爆炸產(chǎn)生的壓力波沖擊緊實(shí)。 氣 體沖壓造型具有砂型緊實(shí)度高、 均勻合理、 能生產(chǎn)復(fù)雜鑄件、 噪音小、 節(jié)約能源、 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),進(jìn)年來發(fā)展較快

35、。主要用于汽車、拖拉機(jī)、縫紉機(jī)、紡織 機(jī)械所用鑄件及水管的造型。二、靜壓造型靜壓造型的特點(diǎn)是消除了震壓造型機(jī)的噪音污染,型砂緊實(shí)效果好,鑄件 尺寸精度高。 其工藝過程為:首先將砂箱置于裝有通氣塞的模板上, 通如壓縮空 氣,使之穿過通氣塞排出,型砂被壓想模板,越靠近模板,型砂密度越高,最后 用壓實(shí)板在型砂上進(jìn)一步壓實(shí),使其上、下硬度均勻,起模即成鑄型。它不需要刮去大量余砂,維修要求簡(jiǎn)單,因而較適合我國(guó)國(guó)情,目前主要用 于汽車和拖拉機(jī)的汽缸等復(fù)雜件的生產(chǎn)。三、真空密封造型(V 法造型V 發(fā)造型是一種全新的物理造型方法。其基本原理是在特制的砂箱內(nèi)填入無 水無粘結(jié)劑的干砂, 用塑料薄膜將砂箱密封后抽成

36、真空, 借助鑄型內(nèi)外的壓力差,材料:HT200 收縮率:1.0 %使型砂緊實(shí)成形。 V 法造型用于生產(chǎn)面積大、壁薄、形狀不太復(fù)雜及表面要求十 分光潔、輪廓十分清晰的鑄件。近年來,在叉車配重塊、藝術(shù)鑄件、大型標(biāo)牌、 鋼琴弦架、浴缸等領(lǐng)域獲得了極大的發(fā)展。四、冷凍造型冷凍造型又稱為低溫造型,是英國(guó) BCD 公司首先研制出來,并于 1977年建 成世界上第一條冷凍造型自動(dòng)生產(chǎn)線。冷凍造型法采用石英砂作為骨架材料,加入少量水,必要是時(shí)還加入少量粘 土, 按普通造型方法制好鑄型后送入冷凍室里, 用液態(tài)的氮或二氧化碳作為致冷 劑, 使鑄型冷凍, 借助于包覆在砂粒表面的冰凍水分而實(shí)現(xiàn)砂粒的結(jié)合, 使鑄型 具有很高的強(qiáng)度和硬度。澆注時(shí),鑄型溫度升高,水分蒸發(fā),鑄型逐漸解凍,稍 加振動(dòng)立即潰散,可方便地取出鑄件。與其它造型方法相比,這種造型方法具有:(1型砂配制簡(jiǎn)單、落砂清理方 便。 (2對(duì)環(huán)境的污染少。 (3鑄型的強(qiáng)度高、硬度大、透氣性好、鑄件表面光 潔、缺陷少。 (4成本低等特點(diǎn)。§5-2 快速成形技術(shù)(RPT 的類型及應(yīng)用一、激光立體光刻成形技術(shù)(SLA SLA 是世界第一種快速成形技術(shù)。其基本原理為:S