鑄造工藝基礎(chǔ)知識

鑄造工藝基礎(chǔ)知識一、造型材料型砂、芯砂和原材料統(tǒng)稱為造型材料

2.1砂型鑄造的造型工藝

砂型鑄造的應用最為廣泛，其基本工序是：模樣和芯盒制作；配制型(芯)砂、造型造芯、合型——形成鑄型；熔煉合金、澆注；落砂清理和檢驗。

二、造型方法造型方法可分為手工和機器造型兩大類手工造型主要用于單件小批生產(chǎn)，機器造型主要用于大批量生產(chǎn)。

第2頁,共24頁，2024年2月25日，星期天各種手工造型方法的特點和適用范圍

造型方法主要特點適用范圍整模造型模樣是整體的，分型面是平面，鑄型型腔全部在半個鑄型內(nèi)，其造型簡單，鑄件不會產(chǎn)生錯型缺陷。適用于最大截面在一端，且為平面的鑄件。分模造型模樣沿截面最大處分為兩半，型腔位于上、下兩個半型內(nèi)，造型簡單，節(jié)省工時。適用于最大截面在中部的鑄件?；顗K造型

鑄件上有妨礙起模的小凸臺、肋板等，制模時將它們做成活動部分。造型起模時，先起出主體模樣，然后再從側(cè)面取出活塊。其造型費工時，要求操作技術(shù)水平高。主要用于單件、小批生產(chǎn)帶有突出部分并且難以起模的鑄件。挖砂造型模樣雖為整體的，但鑄件的分型面為曲面。為了起出模型，造型時用手工挖去阻礙起模的型砂。其造型費工時、生產(chǎn)率低，要求操作技術(shù)水平高。用于單件、小批生產(chǎn)分型面不是平面的鑄件。假箱造型克服上述挖砂成型的挖砂缺點，在造型前預先作個底胎(即假箱)，然后再在底胎上造下箱。由于底胎并不參加澆注，故稱假箱。此法比挖砂造型簡便，且分型面整齊。用于成批生產(chǎn)需要挖砂的鑄件。此外還有三箱造型，脫箱造型(無箱造型）等第3頁,共24頁，2024年2月25日，星期天機器造型

在大量生產(chǎn)鑄件時，都采用機器造型與手工造型相比，機器造型生產(chǎn)率高、質(zhì)量穩(wěn)定、工人勞動強度低、對工人技術(shù)水平要求不高、便于實現(xiàn)自動化。

按照緊砂方式不同，機器造型可分為：

震壓造型震壓式造型機以壓縮空氣為動力，使振動活塞帶動工作臺振擊將砂型震實。射壓造型利用壓縮空氣將型砂射入型腔進行初緊實，然后壓實活塞將砂型再緊實。

高壓造型高壓造型機是利用液壓系統(tǒng)產(chǎn)生很高的壓力來壓實砂型。拋砂造型拋砂機是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉片將輸送帶輸送過來的型砂高速拋下來緊實砂型。第4頁,共24頁，2024年2月25日，星期天三、鑄件澆注位置和分型面的選擇

鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型內(nèi)所處的位置分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面它們的選擇原則主要是：保證鑄件質(zhì)量和簡化造型工藝

第5頁,共24頁，2024年2月25日，星期天1.澆注位置的選擇原則(1)鑄件的重要加工面應朝下(2)鑄件的大平面應朝下(3)鑄件薄壁部分應放在下部

(4)應保證鑄件實現(xiàn)定向凝固

(5)應便于型芯的固定、安裝和排氣并便于合型第6頁,共24頁，2024年2月25日，星期天2.分型面的選擇原則(1)分型面盡量采用平面

(2)分型面數(shù)量盡量減少

(3)盡量使鑄件全部或大部分放在同一砂型內(nèi)

(4)應盡量減少型芯和活塊的數(shù)量

2半環(huán)形砂芯加砂芯后變成整箱造型第7頁,共24頁，2024年2月25日，星期天四、工藝參數(shù)的選擇

鑄造工藝的工藝參數(shù)包括：加工余量；起模斜度；鑄造圓角；型芯頭；收縮余量加工余量第8頁,共24頁，2024年2月25日，星期天一、合金的鑄造性能合金的鑄造性能包括：流動性、收縮性、氧化性、吸氣性和偏析合金的鑄造性能不好時：容易產(chǎn)生澆鑄不足、冷隔、縮孔、縮松、氣孔、夾渣和裂紋等鑄造缺陷。

2.2常用鑄造合金

常用的鑄造合金有：鑄鐵、鑄鋼、鑄造鋁合金和鑄造銅合金

1.合金的流動性

鑄造時液態(tài)金屬充填鑄型的能力，稱為流動性。

流動性好，容易獲得輪廓清晰的薄而復雜的鑄件，避免產(chǎn)生澆不足和冷隔，減少氣孔、夾渣和縮孔等缺陷。影響流動性最主要的因素是化學成分和鑄造工藝條件第9頁,共24頁，2024年2月25日，星期天2.合金的收縮

收縮指在金屬熔液凝固冷卻過程中體積和尺寸減小的現(xiàn)象

收縮過程的三個階段：①液態(tài)收縮從澆注溫度到液相線溫度間的收縮；②凝固收縮從液相線到固相線溫度間的收縮；③固態(tài)收縮從固相線到室溫溫度間的收縮。

合金收縮的影響因素：不同合金的收縮率不同碳鋼收縮最大，灰鑄鐵最小。不同的澆注溫度收縮率不同合金的澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大，形成縮孔的傾向越大。第10頁,共24頁，2024年2月25日，星期天縮孔和縮松的形成及防止

鑄件在凝固過程中，內(nèi)部的液態(tài)金屬不斷補充各部金屬的收縮，體積減小，液面下降，在鑄件內(nèi)部上表面出現(xiàn)的空隙稱為縮孔。鑄件在凝固過程中，樹枝狀枝晶很發(fā)達，將液體分隔成互相不連通的小區(qū)域，導致外部金屬液不能進行補縮，使枝晶間和枝晶內(nèi)產(chǎn)生了細小的縮孔即縮松。

防止縮孔的措施：

設(shè)置冒口，使縮孔集中到冒口中，最后切去冒口部分盡量選用共晶成分和結(jié)晶溫度范圍窄的合金

第11頁,共24頁，2024年2月25日，星期天鑄造內(nèi)應力、變形和裂紋1.鑄造內(nèi)應力鑄造內(nèi)應力——鑄件在進行固態(tài)收縮時受到阻礙，在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生的應力根據(jù)應力產(chǎn)生的原因不同，分為熱應力和收縮應力熱應力是鑄件在冷卻過程中各部分冷卻速度不同導致同一時間收縮量不一致而產(chǎn)生的應力。收縮應力是鑄件在冷卻過程中的固態(tài)收縮受到型芯、鑄型等機械阻礙而產(chǎn)生的應力。當鑄件在冷卻過程中收縮不均時會產(chǎn)生變形。當熱應力和收縮應力超過材料當時的強度極限時，鑄件就會產(chǎn)生裂紋。第12頁,共24頁，2024年2月25日，星期天二、鑄鐵及其工藝性能

鑄鐵是碳的質(zhì)量分數(shù)大于2.11％的鐵碳合金鑄鐵可分為白口鑄鐵、麻口鑄鐵和灰鑄鐵白口鑄鐵斷口呈銀白色，性能特征是硬而脆，切削加工很困難?；诣T鐵斷口呈灰色，可切削加工，工業(yè)上常用。麻口鑄鐵介于白口鑄鐵和灰鑄鐵之間，應用極少。

根據(jù)灰鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，把灰鑄鐵分為：普通灰鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵

第13頁,共24頁，2024年2月25日，星期天1.普通灰鑄鐵(習慣上簡稱灰鑄鐵)

灰鑄鐵的特性：抗拉強度較低，塑性、韌性很差，屬脆性材料；具有良好的減振性和耐磨性；具有良好的鑄造性能；

常用灰鑄鐵：普通灰鑄鐵HT100，HT150，HT200孕育鑄鐵HT200，HT250

，HT300

第14頁,共24頁，2024年2月25日，星期天2.可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵的特性：具有一定塑性和韌性；鑄造性能較灰鑄鐵差。

3.球磨鑄鐵球磨鑄鐵的特性：力學性能與鑄鋼相近，特別是屈服強度高

；塑性、韌性高于其他鑄鐵，耐磨性高于鋼材；具有良好的鑄造性能。第15頁,共24頁，2024年2月25日，星期天球墨鑄鐵的牌號、力學性能及用途

牌號抗拉強度屈服強度伸長率δ(%)硬度HBS基體組織應用舉例QT400-18QT400-15QT450-10400400450250250310181510130~180130~180160~210鐵素體

汽車和拖拉機底盤零件、輪轂、電動機殼、閘瓦、聯(lián)軸器、泵、閥體、法蘭等。QT500-7QT600-350060032037073170~230190~270鐵素體＋珠光體電動機架、傳動軸、直齒輪、鏈輪、罩殼、托架、連桿、搖臂、曲柄、離合器片等。QT700-2QT800-270080042048022225~305245~335珠光體

汽車、拖拉機傳動齒輪、曲軸、凸輪軸、缸體、缸套、轉(zhuǎn)向節(jié)等。QT900-29006002280~360貝氏體第16頁,共24頁，2024年2月25日，星期天三、鑄鋼、鑄造非鐵合金及其工藝性能

1.鑄鋼及其工藝性能

鑄鋼具有很好的綜合力學性能，特別是在承受沖擊載荷時安全可靠。常用來制造要求強度高、塑性和韌性好、形狀復雜的機器零件。

可焊性比鑄鐵好；鋼水流動性差，極易產(chǎn)生各種鑄造缺陷。第17頁,共24頁，2024年2月25日，星期天鑄造碳鋼件的主要化學成分、力學性能及用途牌號主要化學成分［質(zhì)量分數(shù)(%)］≤力學性能≥用途舉例

工程用鑄造碳鋼CSiMnPS

σSσbδ(%)ψ(%)AKV/JMPaZG200-4000.20.50.80.04200400254030

有良好的塑性、韌性和焊接性能，用于受力不大的機械零件，如機座、變速箱殼等。ZG230-4500.30.50.90.04230450223225

有一定的強度，用于受力不太大的機械零件，如砧座、外殼、軸承蓋、閥體等。ZG270-5000.40.50.90.04270500182522

有較高的強度，用于機架、連桿、箱體、缸體、軸承座等。ZG310-5700.50.60.90.04310570152115

有高的強度，用于齒輪、棘輪等，裂紋敏感性較大。ZG340-6400.60.60.90.04340640101810第18頁,共24頁，2024年2月25日，星期天2.鑄造銅合金及其工藝性能

鑄造銅合金具有良好的導電性、導熱性、耐磨性和耐腐蝕性，主要制作耐腐蝕及耐磨零件。鑄造銅合金可分為鑄造黃銅和鑄造青銅兩大類合金名稱合金牌號主要化學成分(%)鑄造方法力學性能應用舉例σb/MPaσ0.2／MPa

δS(%)10-1錫青銅ZCuSn10P1Sn:9.0~11.5P:0.5~1.0余為CuSJ22031013017032

用于耐磨零件，如連桿襯套、軸瓦、齒輪、蝸輪等。10-10鉛青銅ZCuPb10Sn10Pb:8.0~11.0P:0.5~1.0余為CuSJ1802208014075

軋輥、車輛用軸承、內(nèi)燃機雙金屬軸瓦、活塞銷套、摩擦片等。38黃銅ZCuZn38Cu:60.0~63.0余為ZnSJ295295——3030

一般結(jié)構(gòu)件和耐蝕零件，如法蘭、閥座、支架、手柄、螺母等。第19頁,共24頁，2024年2月25日，星期天3.鑄造鋁合金及其工藝性能

鑄造鋁合金具有良好的導電性、導熱性和耐腐蝕性，而且密度小、熔點低，在工業(yè)生產(chǎn)中應用比較廣泛。

鑄造鋁合金分為:

鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金

幾種鋁合全的牌號、成分、性能和用途見表2-8第20頁,共24頁，2024年2月25日，星期天2.3鑄件結(jié)構(gòu)工藝性

鑄件結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計的鑄件結(jié)構(gòu):能保證零件使用性能的要求;能適應鑄造工藝和合金鑄造性能的要求。鑄件結(jié)構(gòu)的設(shè)計應盡量使制模、造型、造芯、合型和清理等工序簡化一、鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，對鑄件質(zhì)量、鑄造成本和生產(chǎn)率有很大的影響。

從以下3個方面考慮：外形、內(nèi)腔和結(jié)構(gòu)斜度第21頁,共24頁，2024年2月25日，星期天1.鑄件外形的設(shè)計(1)分型面盡量減少并盡可能為平面

分型面容易使鑄件產(chǎn)生錯型，影響鑄件外形和尺寸精度盡量避免兩個以上的