工程材料與機械制造基礎(chǔ)-7-鑄造成形課件

1、工程材料與機械制造基礎(chǔ)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 賈 非Dalian University of Technology第七章 鑄造成形* 主 要 內(nèi) 容概述砂型鑄造 造型和造芯的方法 澆注系統(tǒng)和冒口 鑄件成形工藝基礎(chǔ) 液態(tài)合金充型能力及鑄件的收縮 鑄造的缺陷 鑄件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性鑄造工藝分析與設(shè)計特種鑄造 金屬型、熔模、壓力 低壓、離心、實型、連續(xù)鑄造成形新工藝簡介 *概述 鑄造成形 鑄造：將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固后，獲得一定形狀的毛坯或零件的方法。鑄造是生產(chǎn)機器零件毛坯的主要方法之一，其實質(zhì)是液態(tài)金屬逐步冷卻凝固成形。 機床、內(nèi)燃機、重型機器機 械 類 別風(fēng)機

2、、壓縮機拖拉機農(nóng)業(yè)機械汽車 %709060 8050 70 40 7020 30 鑄造的優(yōu)點：1）使用范圍廣。可以鑄出內(nèi)腔、外形很復(fù)雜的毛坯；2）工藝靈活性大。幾乎各種合金，各種尺寸、形狀、重量和數(shù)量的鑄件都能生產(chǎn)；3）成本較低。原材料來源廣泛，價格低廉；4 ）加工余量小，節(jié)約金屬材料和加工工時。 概述 鑄造的缺點： 2）鑄件的力學(xué)性能較低。 3）工序多，難以精確控制，使鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。 4）勞動條件較差,勞動強度較大。 1）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷。 砂型鑄造 砂型鑄造砂型鑄型的組成適當(dāng)?shù)姆中兔?。砂型從適當(dāng)?shù)拿娣珠_，以方便取出模樣并獲得清晰的型腔。合理的澆注

3、系統(tǒng)與通氣孔。型腔中氣體逸出的通道。 足夠的吃砂量。模樣周圍應(yīng)留有足夠的砂層厚度，以承受金屬液流的壓力。 砂型鑄造造型和造芯的方法造型是砂型鑄造的主要工藝之一，一般可分為手工造型和機器造型兩大類。手工造型全部用手工或手動工具完成的造型工序。生產(chǎn)中，根據(jù)鑄件的 形狀、大小和生產(chǎn)批 量的不同進行選擇。手工造型的工具搗砂錘、直澆道棒、通氣針、起模針、墁刀、秋葉、砂勾、皮老虎。 手工造型整模造型模樣為整體，型腔位于一個砂型內(nèi)，分型面是平面。 手工造型分模造型模樣在最大截面處分成兩半，兩半模分開的平面常常就是造型的分型面。造型時，兩半模分別在上下兩個砂箱中進行。是應(yīng)用最廣泛的造型方法。操作簡便，適用于最

4、大截面在中間以及形狀較復(fù)雜的鑄件。如套類、管類、曲軸、立柱、閥體、箱體等零件。 手工造型挖砂造型有些鑄件的模樣不能分開，必須做成整體，造型時挖出阻礙起模的型砂。特點：模樣形狀較為復(fù)雜；分型面是曲面；要求準(zhǔn)確挖至模樣的最大截面處，比較費事，對工人操作技術(shù)水平要求高；分型面處易產(chǎn)生毛刺，鑄件外觀及精度較差，僅用于單件小批量生產(chǎn)。 手工造型假箱造型在造型前先做一個形狀與模樣的分型面（或形狀）一致的假箱，代替上型或下型進行造型。特點：節(jié)省工時，生產(chǎn)率高，鑄型質(zhì)量好，適宜于小批量生產(chǎn)。 手工造型活塊造型鑄件的側(cè)面有凸起部分妨礙起模時，將局部影響起模的凸臺（或肋條）做成活塊，造型時，先起出主體模樣，再從側(cè)

5、面起出活塊模?；顗K與主體的連接方法：活塊較小時，用銷釘和模樣主體相連定位；活塊較大時，采用燕尾槽連接。特點：操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率較低；使用于小批量生產(chǎn)。 手工造型三箱造型形狀較復(fù)雜鑄件，兩端截面大中間截面小，一個分型面起不出模樣，采用兩個分型面和三個砂箱。特點：模樣須分模，操作較復(fù)雜，生產(chǎn)率低，成本相對高，適于單件小批量生產(chǎn)。水平要求高；為省卻挖砂操作，在造型前特制一個底胎，然后在底胎上造下箱；底胎可多次使用，不參與澆注常用手工造型方法的特點及應(yīng)用造型方法主要特點適用范圍整模造型整體模，平面分型面，型腔在一個砂箱內(nèi)；造型簡單，鑄件精度表面質(zhì)量較好分模造型模樣沿最大截面分為兩半，型腔位于上、下兩個

6、砂箱，造型簡便挖砂造型假箱造型最大截面位于一端并為平面的簡單鑄件的單件、小批生產(chǎn)最大截面在中部，一般為對稱性鑄件，如套、管、閥類零件單件、小批生產(chǎn)模樣為整體，但分型面不是平面，造型時手工挖去阻礙取模的型砂，生產(chǎn)率低，技術(shù)水平高分型面不是平面的鑄件的單件、小批生產(chǎn)分型面不是平面的鑄件的成批生產(chǎn)活塊造型對鑄件上妨礙起模的小部分做成活動部分。起模時先取出主體部分，再取出活動部分用于妨礙起模部分的鑄件的單件、小批生產(chǎn)機器造型：用機器全部或至少完成緊砂操作的造型方法。優(yōu)點：生產(chǎn)效率高，勞動條件好，砂型質(zhì)量好（緊實度高而均勻)，型腔輪廓清晰，鑄件質(zhì)量也好。缺點：但設(shè)備和工藝裝備費用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時間較長.應(yīng)

7、用：適于中小鑄件的成批或大量生產(chǎn)。 機器造型機器造型的緊砂方法 機器造型的緊砂方法主要有壓實、振實、振壓、拋砂四種基本形式。 鑄造成形壓實造型 機器造型振實造型 機器造型拋砂造型 機器造型射砂造型 機器造型造芯的方法開通氣孔和通氣道 2. 放芯骨和安裝吊環(huán) 砂型鑄造 合型時應(yīng)檢查鑄型型腔是否清潔，型芯的安裝是否準(zhǔn)確牢固，砂箱的定位是否準(zhǔn)確，牢固。 金屬液的溫度過低，鑄件產(chǎn)生冷隔、澆不足、氣孔等缺陷。金屬液的溫度過高，鑄件總收縮量增加，吸收氣體多，粘砂等缺陷。鑄造生產(chǎn)常用的熔煉設(shè)備有沖天爐（熔煉鑄鐵）、電弧爐（熔煉鑄鋼）、坩堝爐（熔煉有色金屬），感應(yīng)加熱爐（熔煉鑄鐵和鑄鋼）。 澆注溫度過高，金屬

8、液吸氣多，液體收縮大，鑄件容易產(chǎn)生氣孔、縮孔、粘砂等缺陷。澆注溫度過低，金屬液流動性差，鑄件易產(chǎn)生澆不足，冷隔等缺陷。合型 熔煉 澆注 砂型鑄造落砂 澆注后，經(jīng)過充分的凝固和冷卻后落砂。落砂過早，鑄件的冷速過快，使鑄鐵表層出現(xiàn)白口組織，導(dǎo)致切削困難；落砂過晚，由于收縮應(yīng)力大，使鑄件產(chǎn)生裂紋，且生產(chǎn)率低。清理 落砂后，用機械切割、鐵錘敲擊、氣割等方法清除表面粘砂，多余金屬等操作過程稱為清理。鑄件清理后應(yīng)進行質(zhì)量檢驗。檢驗 鑄件清理后應(yīng)進行質(zhì)量檢驗。通過眼睛觀察找出鑄件的表面缺陷，如氣孔、砂眼、粘砂、縮孔、澆不足、冷隔。鑄件內(nèi)部缺陷可進行耐壓試驗、超聲波探傷等。 砂型鑄造1）合金的熔點。熔點高，熱

9、量散失快，流動性差。2）結(jié)晶區(qū)間。純金屬和共晶合金在恒溫下結(jié)晶，為逐層凝固方式，阻力小，熔點最低，流動性好。液固兩相區(qū)越寬，枝晶越發(fā)達，流動阻力越大，流動性差。鉛錫合金的流動性與相圖的關(guān)系 液態(tài)合金的充型能力影響合金流動性的因素3）雜質(zhì)和含氣量。夾雜物使粘度增加，流動性下降；含氣量越少，流動性越好。凝固方式對流動性的影響 合金的流動性成形2. 澆注條件1）澆注溫度 澆注溫度越高，保持液態(tài)的時間越長，流動性越好。溫度越高，合金粘度越低，阻力越小，充型能力越強。故提高澆注溫度能有效提高充型能力；但過高吸氣量和總收縮大，易產(chǎn)生鑄造缺陷。故在保證充型能力的前提下溫度應(yīng)盡量低。生產(chǎn)中薄壁件常采用較高溫度

10、，厚壁件采用較低澆注溫度。2）充型壓力 澆注速度快、壓力頭高，能加快合金液體的流動速度，有利于提高流動性，充型能力越強。 液態(tài)合金的充型能力3. 鑄件結(jié)構(gòu)1）鑄件結(jié)構(gòu) 壁厚過小或壁厚變化劇烈、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大平面都影響充型。2）鑄件尺寸 大時不易澆滿，出現(xiàn)冷隔及澆不足。 液態(tài)合金的充型能力4. 鑄型條件1）造型材料 導(dǎo)熱能力及蓄熱能力越強，金屬液散熱越快，充型能力越差；2）澆注系統(tǒng)的設(shè)置 直澆道高度小、澆口截面積小或分布不合理，降低金屬液靜壓力及充型能力；3）氣體阻力 澆注后，型砂發(fā)氣量過多或透氣性不良，阻礙充型。鑄件的收縮收縮 鑄造合金從液態(tài)冷卻至常溫的過程中，體積或尺寸縮小的現(xiàn)象。收縮是鑄件產(chǎn)

11、生縮孔、縮松和變形等缺陷的主要原因。通常用體收縮率或線收縮率來表示： 體收縮率線收縮率式中 、 合金在 、 時的體積（ ）； 、 合金在 、 時的長度（ ）； 、 合金在 至 溫度范圍內(nèi)的體收縮系數(shù)和線收縮系數(shù)（ ） 鑄件成形工藝基礎(chǔ)合金的收縮過程可分為三個階段：1）液態(tài)收縮 從澆注溫度冷卻到液相線溫度的收縮。3）固態(tài)收縮 從固相線溫度冷卻到室溫時的收縮。用線收縮率表示。它對鑄件形狀和尺寸精度影響大，是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因。合金狀態(tài)圖 b) 一定溫度范圍合金c) 共晶合金鑄造合金收縮過程示意圖 I液態(tài)收縮 II凝固收縮 III固態(tài)收縮 a) b) c)2）凝固收縮 在液相線

12、和固相線之間凝固階段的收縮。結(jié)晶溫度范圍寬，收縮率大。 鑄件的收縮影響收縮的因素1）合金化學(xué)成分 鑄鋼的收縮最大，灰鑄鐵收縮最小?；诣T鐵中增加碳、硅含量和減少含硫量使收縮減??；2）澆注溫度 合金的澆注溫度越高，過熱度越大，液態(tài)收縮量也越大，體收縮越大;3）鑄型結(jié)構(gòu) 鑄件結(jié)構(gòu)造成各部分冷卻速度不同，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力阻礙收縮；鑄型和型芯對收縮產(chǎn)生機械阻力。鑄件的實際線收縮率比其自由線收縮率小。 鑄件的收縮 收縮是造成縮孔、縮松、應(yīng)力、變形和裂紋的基本原因;充型能力不好，鑄件易產(chǎn)生澆不到、冷隔、氣孔、夾雜、縮孔、熱裂等缺陷。鑄造性能對鑄件質(zhì)量的影響縮孔和縮松 凝固結(jié)束后在鑄件某些部位出現(xiàn)的孔洞。大而集中

13、的孔洞稱為縮孔，細小而分散的孔洞稱縮松。縮孔縮松可使鑄件力學(xué)性能大大降低，以致成為廢品。 鑄件的收縮 縮孔產(chǎn)生的基本原因是合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值大于固態(tài)收縮值，且得不到補償?？s孔產(chǎn)生的部位在鑄件最后凝固區(qū)域，此區(qū)域也稱熱節(jié)。 （1）縮孔的形成 金屬在恒溫或很窄的溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，鑄件壁以逐層凝固方式凝固。縮孔形成過程示意圖 縮孔和縮松的形成縮松形成過程示意圖 縮孔和縮松的形成（2）縮松的形成 基本原因也是液態(tài)收縮和凝固收縮大于固態(tài)收縮。主要出現(xiàn)在糊狀凝固的合金中，或斷面較大的鑄件壁中。一般在鑄件壁的軸線區(qū)域、熱節(jié)處、冒口根部和內(nèi)澆口附近，也常分布在集中縮孔的下方。 （3）縮孔縮松的形成規(guī)律1

14、）合金的液態(tài)收縮和凝固收縮越大（如鑄鋼、白口鐵等），鑄件越易形成縮孔。2）合金的澆注溫度高，液態(tài)收縮大，易形成縮孔。3）結(jié)晶溫度范圍寬的合金，傾向于糊狀凝固，易形成縮松。純金屬和共晶成分合金傾向于逐層凝固，易形成縮孔。 縮孔和縮松的形成 一定成分的合金，縮孔、縮松的數(shù)量可以相互轉(zhuǎn)化，但其總?cè)莘e基本一定。鐵碳合金成分與體積收縮率的關(guān)系防止縮孔和縮松的基本原則是：采用合理的工藝條件，使縮松轉(zhuǎn)化為縮孔，并使縮孔移至冒口中。 縮孔和縮松的防止（1）按照順序凝固原則進行凝固 采用各種工藝措施，使鑄件上從遠離冒口的部分到冒口之間建立一個逐漸遞增的溫度梯度，實現(xiàn)向冒口的方向順序地凝固， 使縮孔轉(zhuǎn)移到冒口中。

15、適用于收縮大或壁厚差別大，易產(chǎn)生縮孔的合金鑄件，如鑄鋼、高強度灰鑄鐵、可鍛鑄鐵等。 （2）合理確定內(nèi)澆道位置及澆注工藝 內(nèi)澆道的引入位置應(yīng)按照順序凝固原則確定；澆注溫度和澆注速度應(yīng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)類型確定，慢澆有利于順序凝固和補縮，消除縮孔。順序凝固原則示意圖 縮孔和縮松的形成（3）合理應(yīng)用冒口、冷鐵和補貼等工藝措施 冒口 在鑄件厚壁處和熱節(jié)部位設(shè)置冒口。 冷鐵 用鑄鐵、鋼、銅等材料制成的激冷物。加大冷卻速度，調(diào)節(jié)凝固順序。 補貼 在鑄件壁上部靠近冒口處增加一個楔型厚度，使鑄件壁厚變成朝冒口逐漸增厚的形狀。 三者綜合應(yīng)用是消除縮孔縮松的有效措施。冒口冷鐵的作用 縮孔和縮松的形成鑄造應(yīng)力、

16、鑄件變形和裂紋 鑄造應(yīng)力:鑄件的固態(tài)收縮受到阻礙而引起的內(nèi)應(yīng)力。分為熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和收縮應(yīng)力。熱應(yīng)力：鑄件各部分由于冷卻速度不同，收縮量不同而引起的阻礙,由其引起的應(yīng)力稱熱應(yīng)力。相變應(yīng)力：鑄件由于固態(tài)相變，各部分體積發(fā)生不均衡變化而引起的應(yīng)力。收縮應(yīng)力：鑄件在固態(tài)收縮時，因受到鑄型、砂芯、澆冒口、箱擋等外力的阻礙而引起的應(yīng)力稱收縮應(yīng)力（機械應(yīng)力）。 鑄件成形工藝基礎(chǔ)第一階段，兩者都塑性變形，無熱應(yīng)力；第二階段，一塑性，一彈性，仍無熱應(yīng)力；第三階段，兩者均彈性變形，冷卻慢的受拉，快的受壓。熱應(yīng)力和合金的彈性模量、線收縮系數(shù)、鑄件各部分壁厚差別及溫度差成正比。熱應(yīng)力的形成 由熱阻礙引起，落砂后熱

17、應(yīng)力仍存在于鑄件內(nèi)，是一種殘留鑄造應(yīng)力，以框架鑄件為例，說明殘留熱應(yīng)力的形成過程，其熱應(yīng)力形成過程分三階段。 熱應(yīng)力 由機械阻礙產(chǎn)生，一般都是拉應(yīng)力，在形成應(yīng)力的原因消除時，應(yīng)力也隨之消除。但如果臨時拉應(yīng)力和殘留熱應(yīng)力同時作用在某瞬間超過鑄件的強度極限時，鑄件將產(chǎn)生裂紋。減小和消除鑄造應(yīng)力的措施1）合理設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)。盡量避免牽制收縮的結(jié)構(gòu)，如壁厚均勻，壁之間連接均勻等。 2）盡量選用線收縮率小、彈性模量小的合金。3）采用同時凝固的工藝。各部分溫差小，不易產(chǎn)生熱應(yīng)力。用于收縮較小的普通灰鑄鐵、結(jié)晶范圍大，不易實現(xiàn)冒口補縮，對氣密性要求不高的錫青銅鑄件等。 鑄造應(yīng)力4）設(shè)法改善鑄型、型芯的退讓性，

18、合理設(shè)置澆冒口。5）對鑄件進行時效處理。自然時效、熱時效（去應(yīng)力退火）和共振時效。鑄件的變形與裂紋鑄件的變形 殘留鑄造應(yīng)力超過材料的屈服極限時產(chǎn)生翹曲變形。框架鑄件的變形T形梁的變形 鑄造應(yīng)力 防止鑄造應(yīng)力的方法也是防止變形的根本方法；同時在工藝上還可以采用反變形法，提早落砂、去應(yīng)力退火消除機械應(yīng)力。 鑄件的裂紋：當(dāng)鑄造應(yīng)力超過金屬的強度極限時，鑄件便產(chǎn)生裂紋?？煞譃闊崃押屠淞?。 1）熱裂 在凝固末期高溫下形成的裂紋。裂紋表面被氧化而呈氧化色，裂紋沿晶粒邊界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則；裂紋短，縫隙寬。 產(chǎn)生原因：凝固末期，合金絕大部分已成固體，但強度和塑性很低，當(dāng)鑄件受到機械阻礙產(chǎn)生很小的鑄

19、造應(yīng)力就能引起熱裂。分布在應(yīng)力集中處或熱節(jié)處。 鑄造應(yīng)力防止熱裂的措施： 應(yīng)盡量選用凝固溫度范圍小、熱裂傾向小的合金； 提高鑄型、型芯的退讓性，減小機械應(yīng)力；合理設(shè)計澆道、冒口；對于鑄鋼、鑄鐵件，嚴格控制硫含量，防止熱脆性。2）冷裂 是鑄件處于彈性狀態(tài)即在低溫時形成的裂紋。其表面光滑，具有金屬光澤或呈微氧化色，裂紋穿過晶粒而發(fā)生，外形規(guī)則，常是圓滑曲線或直線。防止方法是盡量減少鑄造應(yīng)力。 鑄件裂紋鑄件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性鑄件的結(jié)構(gòu)是指鑄件的外形、內(nèi)腔、壁厚及壁之間的連接形式，加強肋板及凸臺等。鑄件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性是指所設(shè)計的零件采用鑄造方法生產(chǎn)時，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性，在具體生產(chǎn)條件下能否用

20、最經(jīng)濟的方法制造出既符合設(shè)計要求又便于加工、檢驗、裝配和維修的鑄件。鑄件結(jié)構(gòu)工藝性是否合理，對提高鑄件質(zhì)量、節(jié)省原材料、降低成本、提高生產(chǎn)率都有很大的影響。 鑄造成形鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄件的外形設(shè)計設(shè)計凸臺、筋條及法蘭時，應(yīng)便于起模，避免不必要的型芯，盡量少用活塊。 鑄件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性鑄造的外形設(shè)計應(yīng)利于盡量減少和簡化鑄型的分型面。盡可能避免三箱造型，增設(shè)外型芯或修改結(jié)構(gòu)。 鑄件工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄造的外形設(shè)計合理設(shè)置結(jié)構(gòu)斜度。結(jié)構(gòu)斜度是零件結(jié)構(gòu)所具有的斜度。與分型面垂直的非加工面應(yīng)設(shè)計結(jié)構(gòu)斜度，可使起模方便，起模時型腔表面不易損壞，模樣松動量少，提高了鑄件的尺寸精度和模樣壽命。 鑄

21、件工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄件的內(nèi)腔設(shè)計鑄件的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)應(yīng)利于少用或不用型芯。簡單的內(nèi)腔形狀，可簡化芯盒結(jié)構(gòu)、便于制芯。 鑄件工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄件的內(nèi)腔設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于型芯的固定、排氣和清理。型芯在鑄型中應(yīng)能可靠地固定和便于排氣，以避免偏芯、氣孔等缺陷。大件和形狀復(fù)雜件可采用組合結(jié)構(gòu)。分為若干件分別鑄造，通過焊接或機械連接等方法組合為一體。 鑄件工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄件的壁厚鑄件應(yīng)有合理的壁厚。壁太薄，產(chǎn)生澆不足、冷隔、白口等缺陷；過厚，晶粒粗大，易產(chǎn)生縮孔和縮松。 鑄件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性滿足承載能力的前提下，可選擇合理的截面代替厚壁結(jié)構(gòu)（如工字形、槽形和箱形）。鑄

22、件的壁厚鑄件壁厚應(yīng)均勻。壁厚相差太大，鑄造時金屬液在肥厚處聚集太多，容易形成縮孔、縮松等缺陷。 合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求內(nèi)壁厚應(yīng)小于外壁厚。鑄件內(nèi)部的筋、壁等，散熱條件差，冷卻速度慢。內(nèi)壁厚度小，使整體均勻冷卻，減少壓力和防止裂紋。鑄件壁的連接壁間的連接應(yīng)采用圓角過渡。鑄件壁的轉(zhuǎn)角處應(yīng)采用圓角過渡，以利于造型和提高鑄型強度，防止形成應(yīng)力集中和結(jié)晶脆弱面，避免裂紋、縮孔、縮松等。 合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄件壁的連接 合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求應(yīng)避免壁的交叉和銳角連接。鑄件壁的連接應(yīng)避免交叉和銳角，以減小熱應(yīng)力，避免產(chǎn)生裂紋、縮孔、縮松等缺陷。交錯接頭適用于中小型鑄件；環(huán)形接頭適用于大

23、型鑄件。銳角連接采用過渡形式。澆注位置與分型面的確定鑄造成形鑄造工藝設(shè)計是根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件，確定鑄造方案和工藝參數(shù)，繪制工藝圖，編制工藝卡和工藝規(guī)范。鑄造工藝包括：鑄件的澆注位置和分型面位置，加工余量、收縮率和拔模斜度等工藝參數(shù)，型芯和芯頭結(jié)構(gòu)，澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵的布置等 。鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件所處的位置，分為水平澆注、垂直澆注和傾斜澆注。分型面是鑄型砂箱間的結(jié)合面，其影響鑄件的質(zhì)量。鑄造工藝分析與設(shè)計澆注位置的確定鑄造工藝分析與設(shè)計鑄件的主要加工面、主要工作面和受力面應(yīng)盡量放在底部或側(cè)面。鑄件的大平面盡可能朝下或采用傾斜澆注。澆注位置的確定鑄造工藝分析

24、與設(shè)計盡量將鑄件大面積的薄壁部分放在鑄型的下部或垂直、傾斜，將厚壁部分朝上。澆注位置的確定鑄造工藝分析與設(shè)計熱節(jié)處應(yīng)位于分型面附近的上部或側(cè)面。便于型芯的固定和排氣，減少型芯的數(shù)量分型面的選擇鑄造工藝分析與設(shè)計分型面一般應(yīng)取在鑄件的最大截面上。鑄件的加工面及加工基準(zhǔn)面盡量放在同一砂型中，以保證鑄件的加工精度。分型面的選擇鑄造工藝分析與設(shè)計應(yīng)使鑄件有最少的分型面，盡量只有一個分型面。分型面最好是一個簡單而平直的平面。盡量減少型芯、活塊的數(shù)量主要工藝參數(shù)的確定鑄造工藝分析與設(shè)計機械加工余量收縮率鑄造圓角起模斜度最小鑄出孔、槽尺寸型芯頭收縮余量：為補償收縮，模樣比鑄件圖樣尺寸增大的數(shù)值。其大小與鑄件

25、尺寸大小、結(jié)構(gòu)、壁厚、鑄造合金的線收縮率及收縮時受阻礙情況有關(guān)。常以鑄件線收縮率表示。加工余量：指在鑄件表面上留出的準(zhǔn)備切削去的金屬層厚度。影響加工余量的因素有合金種類、鑄造方法、鑄件結(jié)構(gòu)、尺寸及加工面在型內(nèi)的位置等。起模斜度：為便于取模，在平行于起模方向的模樣表面上所增加的斜度稱起模斜度。一般用角度或?qū)挾缺硎?。起模斜度?yīng)根據(jù)模樣高度及造型方法來確定。對有加工余量的側(cè)面應(yīng)加上加工余量再給起模斜度，一般按增加厚度法或加減厚度法。非加工面用減小厚度法。 主要工藝參數(shù)的確定芯頭：芯頭起定位和支撐型芯、排除型芯內(nèi)氣體的作用，不形成鑄件輪廓。有垂直和水平兩種形式。1）分析鑄件質(zhì)量要求、結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)批量

26、；2）選擇造型方法； 鑄造工藝圖的繪制3）選擇澆注位置和分型面；4）確定工藝參數(shù)。如加工余量、起模斜度、不鑄孔、鑄造收縮率；5）設(shè)計型芯；6）設(shè)計澆冒口系統(tǒng)；7）繪制鑄造工藝圖。 金屬型鑄造 金屬型的材料一般采用鑄鐵，鑄件內(nèi)腔可用金屬型芯或砂芯得到。結(jié)構(gòu)有整體式，水平分型、垂直分型及復(fù)合分型式等。 金屬型鑄造是在重力作用下將金屬液體澆入金屬鑄型以獲得鑄件的方法。鑄型用金屬制成，可反復(fù)使用，故又稱永久型鑄造。 特種鑄造2）刷涂料：金屬型表面應(yīng)噴刷一層耐火涂料，以保護型壁表面，免受直接沖蝕和熱擊。還可改變冷卻速度、蓄氣和排氣。不同合金采用不同涂料，鋁合金常用含氧化鋅粉、滑石粉和水玻璃的涂料；灰鑄鐵

27、用石墨、滑石粉、耐火粘土、桃膠和水。 3）澆注溫度：澆注溫度應(yīng)比砂型鑄造高20300C。 4）開型時間:鑄件在型內(nèi)停留時間越長，溫度越低，收縮量越大，取出鑄件越困難，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂紋的傾向越大；同時金屬型的溫度越高，冷卻時間越長，生產(chǎn)率下降。合適的開型時間十分重要。 金屬型鑄造的工藝特點 1）金屬型預(yù)熱：未預(yù)熱的金屬型導(dǎo)熱性好，使金屬液冷卻過快，鑄件易出現(xiàn)冷隔、澆不足、夾雜、氣孔等缺陷；鑄型受強烈熱沖擊，應(yīng)力倍增，極易損壞。預(yù)熱溫度應(yīng)根據(jù)合金種類和鑄件結(jié)構(gòu)而定。 金屬型鑄造金屬型鑄造的特點及應(yīng)用范圍1）簡化了造型等工序，使生產(chǎn)率提高，改善了勞動條件。便于實現(xiàn)機械化、自動化生產(chǎn)。2)有較高的尺寸

28、精度和較低表面粗糙度，機加工余量少。3）由于冷卻快，晶粒細小，鑄件力學(xué)性能好。4）金屬型制造成本高，周期長，不適合單件小批量生產(chǎn)。5）鑄件的外形尤其是內(nèi)腔不能太復(fù)雜。6）鑄件不宜過薄，以防澆不足等缺陷。7）用于高熔點合金時，金屬型的壽命低。主要用于有色金屬鑄件的大批量生產(chǎn)。如內(nèi)燃機活塞、缸體、油泵殼體、軸瓦等鑄件。金屬型鑄造熔模鑄造 在易熔模樣表面包覆若干層耐火涂料，待其硬化干燥后，將模樣熔去后而制成型殼，經(jīng)澆注而獲得鑄件的一種方法。模樣材料多為蠟質(zhì)，故又稱失蠟鑄造。 特種鑄造熔模鑄造的工藝過程1）制母模 2）制壓型3）制蠟?zāi)?4）組合蠟?zāi)?）蠟?zāi)＝Y(jié)殼 6）失蠟7）焙燒、澆注特點和適用范圍 熔

29、模鑄造適用于制造形狀復(fù)雜，難以加工的高熔點合金及有特殊要求的精密鑄件；主要用于汽輪機、燃汽輪機葉片、切削刀具、儀表元件、汽車、拖拉機及機床等零件的生產(chǎn)。1）鑄件的精度和表面質(zhì)量高；2）可制造形狀較復(fù)雜的鑄件；3）適用于各種合金鑄件，尤其是高熔點和難以加工的高合金鋼，如耐熱合金、不銹鋼、磁鋼等。 4）工藝過程較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，使用費和消耗的材料費較貴，多用于小型零件。 熔模鑄造壓力鑄造 壓力鑄造：將熔融金屬在壓鑄機中以高速壓射入金屬鑄型內(nèi)，并在壓力下結(jié)晶的鑄造方法。 壓鑄設(shè)備和壓鑄工藝過程 壓鑄過程主要由壓鑄機來實現(xiàn)。常用壓鑄機分為熱壓室和冷壓室兩大類。特種鑄造壓室與坩堝相連的為熱壓室，適于低

30、熔點合金；壓室與熔化設(shè)備分開的為冷壓室，用于壓鑄鋁、鎂、銅等合金。如臥式冷壓室壓鑄機，其包括合型、澆注，壓射、開型、頂出鑄件幾個過程。 壓力鑄造的特點和應(yīng)用范圍 缺點：1）壓鑄時，高速液流會包住大量空氣，凝固后在鑄件表皮下形成許多氣孔，故不能太多加工和熱處理。優(yōu)點：1）鑄件的尺寸精度高，表面粗糙度??；2）可壓鑄形狀復(fù)雜的薄壁精密鑄件，如直接鑄出螺紋、齒形；3）壓鑄件在高壓下結(jié)晶，組織致密，力學(xué)性能好，其強度比砂型鑄件提高25%40%；4）生產(chǎn)率很高，生產(chǎn)過程易于機械化和自動化。 2）設(shè)備投資大，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長，只適于大量生產(chǎn)。 壓力鑄造主要用于生產(chǎn)鋁、鋅、鎂等有色合金鑄件，如發(fā)動機缸體、缸蓋、

31、箱體、支架等。壓力鑄造低壓鑄造的工藝過程 ： 1）準(zhǔn)備合金液和鑄型。合金液倒入保溫坩堝中，裝上密封蓋，升液管及鑄型。2）升液、澆注。低壓鑄造 低壓鑄造：用較低壓力將金屬液由鑄型底部注入型腔，并在壓力下凝固以獲得鑄件的方法。 特種鑄造3）增壓凝固。4）減壓、降液。5）開型取出鑄件。低壓鑄造的特點和應(yīng)用范圍 1）充型平穩(wěn)且易控制，減少了沖擊、飛濺現(xiàn)象，不易產(chǎn)生夾渣、砂眼、氣孔等缺陷，提高了產(chǎn)品合格率。2）金屬液上升速度和結(jié)晶壓力可調(diào)整，低壓鑄造適用于各種鑄型、各種合金和各種大小的鑄件。3）澆注系統(tǒng)簡單，金屬利用率高。4）與重力鑄造比較，鑄件的輪廓清晰，力學(xué)性能較高，勞動條件改善，易于機械化和自動化

32、。 低壓鑄造低壓鑄造主要用于質(zhì)量要求高的鋁、鎂合金鑄件，如氣缸體、氣缸蓋、鋁活塞等。 離心鑄造 離心鑄造：將金屬液澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在離心力作用下成形并凝固的鑄造方法。可用金屬型也可用砂型。 離心鑄造的類型 根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸的位置，可分為立式和臥式兩大類。1）立式離心鑄造：鑄型繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。離心力和重力共同作用，用于高度小于直徑的圓環(huán)類或成形鑄件。特種鑄造2）臥式離心鑄造：鑄型繞水平軸旋轉(zhuǎn)，適于長度較大的管、套類零件。離心鑄造的特點和應(yīng)用范圍 1）組織致密，無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，力學(xué)性能好 。2）鑄造中空鑄件時，可不用型芯和澆注系統(tǒng)，大大簡化了生產(chǎn)過程，節(jié)約金屬。 3）便于制造雙金屬鑄件，如鋼套鑲銅軸承 。4）離心力作用下，金屬液的充型能力得到提高，可澆注流動性較差的合金鑄件和薄壁鑄件，如渦輪、葉輪等。 優(yōu)點：離心鑄造離心鑄造主要用于管、套類零件。如鑄鐵管、銅套、氣缸套等。 缺點： 鑄件易偏析，內(nèi)孔不準(zhǔn)確，內(nèi)表面較粗糙。 擠壓鑄造 擠壓鑄造：用鑄型的一部分直接擠壓金屬液，使金屬在壓力作用下成形、凝固而獲得零件或毛坯的方法；又稱液態(tài)模鍛。擠壓鑄造的原理及工藝過程 鑄型中澆入金屬液，上型向下運動擠