《成形工藝基礎(chǔ)鑄》課件

成形工藝基礎(chǔ)本課程介紹塑形工藝，講解金屬加工的基本原理和方法。重點介紹沖壓、鍛造、焊接、鑄造、熱處理等工藝。課程簡介成形工藝基礎(chǔ)課程深入介紹金屬成形加工的原理、工藝和技術(shù)。鑄造工藝重點講解鑄造工藝的基本原理、工藝流程、設(shè)備和質(zhì)量控制。鑄件設(shè)計與應(yīng)用涵蓋鑄件的設(shè)計原則、常見鑄造缺陷分析和解決方法。課程目標(biāo)掌握基礎(chǔ)知識了解鑄造工藝的基本原理、工藝流程、設(shè)備和材料。解決實際問題能夠分析鑄造過程中的常見問題，并提出解決方案。提升設(shè)計能力學(xué)習(xí)鑄件設(shè)計的基本原則，并能夠進行簡單的鑄件設(shè)計。金屬的性質(zhì)與分類延展性金屬可塑性強，可延展成薄片或拉成細絲。導(dǎo)電性金屬是良好的導(dǎo)電體，廣泛用于電線、電路板等。導(dǎo)熱性金屬是熱量的良好導(dǎo)體，應(yīng)用于鍋具、散熱器等。金屬分類金屬分為黑色金屬、有色金屬、貴金屬等，不同金屬具有不同的性能和用途。金屬的結(jié)構(gòu)與組織金屬的結(jié)構(gòu)和組織對于其性能具有重要影響，影響其強度、硬度、延展性和耐腐蝕性。金屬的結(jié)構(gòu)主要包括晶體結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸，而組織則指不同相和成分的分布情況。常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)包括體心立方、面心立方和密排六方等。晶粒尺寸則是指金屬晶體在宏觀尺度上的大小，影響金屬的強度和延展性。金屬的塑性變形金屬塑性變形是指金屬在力作用下發(fā)生永久性形狀改變而不發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。塑性變形是金屬材料成形加工的基礎(chǔ)，也是鑄造工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。1應(yīng)力外力作用于金屬物體表面，產(chǎn)生應(yīng)力。2屈服當(dāng)應(yīng)力達到一定程度時，金屬開始發(fā)生永久變形。3形變隨著應(yīng)力增加，金屬發(fā)生塑性變形。4硬化塑性變形過程中，金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致硬度增加。常見的成形工藝1鑄造將熔融金屬澆入模具中，冷卻凝固成型。2鍛造利用鍛錘或壓力機對金屬坯料進行錘擊或壓制，使其塑性變形，獲得所需形狀和尺寸。3沖壓利用沖床對金屬板材進行沖壓，使其產(chǎn)生彎曲、拉伸、剪切等塑性變形，獲得所需形狀和尺寸。4焊接利用熱或壓力，將兩個或多個金屬零件熔接在一起，形成一個整體。鑄造工藝基本原理熔化金屬首先將金屬材料加熱至液態(tài)，使其能夠流動填充模具。熔化過程需要嚴(yán)格控制溫度，以保證金屬的流動性和成分均勻性。澆注將熔化的金屬注入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具中。澆注過程需要控制速度和壓力，以確保金屬能夠完全填充模具，并避免氣泡和缺陷的產(chǎn)生。凝固熔化的金屬在模具中冷卻凝固，形成最終的鑄件。凝固過程需要控制冷卻速度，以獲得所需的組織結(jié)構(gòu)和機械性能。清理將鑄件從模具中取出，并進行清理和加工，去除鑄造過程中產(chǎn)生的毛刺、砂芯和其他雜質(zhì)。鑄造工藝的優(yōu)缺點優(yōu)點鑄造工藝可以生產(chǎn)各種形狀和尺寸的零件，并且可以生產(chǎn)復(fù)雜的零件，具有較高的材料利用率。缺點鑄造工藝的精度較低，表面質(zhì)量也相對較差，需要后續(xù)的機械加工才能達到要求，生產(chǎn)效率也相對較低。鑄件缺陷及其成因常見缺陷氣孔縮孔冷隔夾渣裂紋成因分析鑄造過程復(fù)雜，金屬液流動，冷卻凝固，容易形成各種缺陷。氣孔源于氣體，縮孔源于金屬液收縮，冷隔源于局部凝固不完全，夾渣源于金屬液中的雜質(zhì)，裂紋源于金屬液冷卻過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。熔模鑄造工藝熔模鑄造工藝是利用可熔性材料制成的模型，然后用熔融金屬澆鑄成型的。該工藝適用于各種材料，包括金屬、陶瓷、塑料和復(fù)合材料，能制作形狀復(fù)雜的零件。1模型制作利用可熔性材料制作模型。2模型涂層在模型上涂覆一層耐火材料層。3熔融金屬澆鑄將熔融金屬澆鑄到涂層模型中。4模型去除去除模型，露出最終鑄件。熔模鑄造工藝具有精度高、表面光潔度好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械、汽車等領(lǐng)域。金屬型鑄造工藝1金屬型鑄造工藝介紹金屬型鑄造工藝使用金屬模具，制作精密度高的鑄件，廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、電子等領(lǐng)域。2優(yōu)勢金屬型鑄造工藝具有精度高、表面光潔度好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，可以制造復(fù)雜形狀和薄壁鑄件。3分類金屬型鑄造工藝主要分為壓鑄、低壓鑄造和離心鑄造等，每種工藝各有特點，適用于不同的鑄件生產(chǎn)。壓鑄工藝模具設(shè)計壓鑄模具是壓鑄生產(chǎn)的關(guān)鍵，它決定了鑄件的形狀、尺寸和表面質(zhì)量。金屬熔煉將鑄造合金熔化至合適的溫度，并去除其中的雜質(zhì)，以確保鑄件的質(zhì)量。金屬充填將熔融金屬注入壓鑄模具中，并利用高壓將其壓入模具的型腔。冷卻固化鑄件在模具中冷卻固化，并形成所需的形狀和尺寸。脫模取出鑄件冷卻至一定溫度后，將其從模具中取出，并進行后續(xù)的加工和處理。高壓鑄造工藝1高壓注射金屬熔液以高壓注入模具2快速冷卻模具預(yù)熱，快速凝固成型3壓力保持保持壓力，提高鑄件密度高壓鑄造工藝?yán)酶邏簩⑷廴诮饘僮⑷肽＞?，形成高質(zhì)量的鑄件。此工藝快速高效，適合生產(chǎn)尺寸精確、表面光滑的零件。高壓鑄造廣泛應(yīng)用于汽車、電子等行業(yè)。低壓鑄造工藝低壓鑄造工藝是一種利用金屬熔液壓力進行澆注的鑄造方法。它將熔化的金屬通過管道注入模具，壓力由氣體或液壓系統(tǒng)提供，在模具中形成鑄件。這種方法可以生產(chǎn)尺寸精度高、表面光潔度好的鑄件，且易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。1熔化金屬材料在高溫下熔化。2澆注熔融金屬在壓力下注入模具。3凝固金屬在模具中冷卻凝固成型。4脫模鑄件從模具中取出。低壓鑄造工藝常用于生產(chǎn)汽車零部件、發(fā)動機部件、泵體、閥門等復(fù)雜形狀的鑄件。離心鑄造工藝1工藝概述離心鑄造是一種利用旋轉(zhuǎn)力使熔融金屬在模具中形成空心或?qū)嵭男螤畹蔫T造方法。2應(yīng)用場景常用于生產(chǎn)圓柱形或圓錐形的管道、軸承、輪轂等產(chǎn)品。3優(yōu)勢特點離心鑄造工藝可獲得具有優(yōu)良的機械性能和表面質(zhì)量的鑄件，并能有效降低生產(chǎn)成本。砂型鑄造工藝制芯將芯砂用芯盒壓制成型，形成鑄件內(nèi)部形狀的空腔。造模將造型材料填充到模具中，形成鑄件外部形狀。澆注將熔融金屬澆注到模具中，使其凝固成鑄件。清理去除鑄件表面的型砂和澆口，并進行必要的機械加工。特殊鑄造工藝熔模鑄造熔模鑄造是一種精確的鑄造方法，適用于復(fù)雜形狀和高精度的零件，如渦輪葉片和醫(yī)療器械。壓鑄壓鑄使用金屬模具，適用于大批量生產(chǎn)，例如汽車零部件和電子產(chǎn)品外殼。離心鑄造離心鑄造利用旋轉(zhuǎn)力使金屬均勻分布，適用于制造管狀或圓形產(chǎn)品，例如管道和軸承。失蠟鑄造失蠟鑄造采用蠟?zāi)Ｖ谱髂Ｐ?，適用于復(fù)雜的藝術(shù)品和裝飾品，例如雕塑和珠寶。鑄件的熱處理退火降低鑄件硬度，提高塑性，改善加工性能。正火細化晶粒，提高強度，改善切削性能。淬火提高鑄件硬度和強度，但會降低塑性?；鼗鸾档丸T件硬度，提高韌性，緩解內(nèi)應(yīng)力。鑄件的機械加工1表面處理鑄件表面粗糙，需要機械加工以提高精度、光潔度和尺寸精度。2形狀調(diào)整鑄件可能存在尺寸偏差，需要機械加工以調(diào)整形狀，滿足設(shè)計要求。3功能加工鑄件需要加工出螺紋、鍵槽等功能孔，以滿足其功能需求。4材料去除鑄件可能存在澆口、冒口等不需要的部分，需要機械加工去除。鑄件的質(zhì)量檢測外觀檢驗檢測鑄件表面是否存在裂紋、氣孔、砂眼等缺陷。使用肉眼或放大鏡觀察，并記錄缺陷類型和位置。表面缺陷可能影響鑄件的強度、密封性或美觀度。尺寸檢驗使用卡尺、游標(biāo)卡尺或三坐標(biāo)測量機測量鑄件的尺寸，并與圖紙尺寸進行比較。尺寸偏差會影響鑄件的裝配精度和使用性能。性能檢驗檢測鑄件的機械性能，如抗拉強度、屈服強度、硬度等。性能檢測確保鑄件滿足設(shè)計要求，能夠承受工作負荷。無損檢測利用超聲波探傷、X射線探傷等技術(shù)檢測鑄件內(nèi)部缺陷。內(nèi)部缺陷可能造成鑄件失效，無損檢測可以提前發(fā)現(xiàn)并避免潛在問題。鑄件的尺寸公差鑄件尺寸公差是指鑄件實際尺寸與圖紙尺寸之間的允許偏差，是保證鑄件質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。公差過大會影響產(chǎn)品性能，公差過小會增加生產(chǎn)成本。尺寸公差的選擇要根據(jù)產(chǎn)品的實際要求和生產(chǎn)工藝水平來確定，不同的鑄件尺寸公差要求也不一樣。公差的確定需要考慮以下因素：鑄件的尺寸、形狀、材料、加工方法、精度要求等。鑄件的表面質(zhì)量鑄件表面質(zhì)量直接影響其外觀、使用壽命和性能。常見的表面缺陷包括毛刺、氣孔、縮孔、冷隔、砂眼等。這些缺陷會降低鑄件強度、韌性、抗腐蝕性等性能，并影響其加工精度和使用性能。鑄造表面質(zhì)量控制是鑄造生產(chǎn)中一項重要環(huán)節(jié)，可以通過優(yōu)化工藝參數(shù)、選用合適的鑄造材料、改進澆注方式、采用合理的熱處理工藝等措施來提高鑄件表面質(zhì)量。鑄件的材料配方合金種類鑄件通常采用各種金屬合金，如鋁合金、銅合金、鐵合金等，根據(jù)應(yīng)用場景和性能需求選擇合適的合金?；瘜W(xué)成分材料配方中包含了各種元素的比例，精確控制這些比例對于鑄件的性能至關(guān)重要。添加劑除了主要合金元素外，還可能加入一些添加劑，例如改性劑、脫氧劑等，以改善鑄件的流動性、強度、抗腐蝕性等。熔煉工藝熔煉工藝會影響材料的最終性能，需要嚴(yán)格控制溫度、時間和氣氛等參數(shù)。鑄件的設(shè)計原則簡化結(jié)構(gòu)減少鑄件的復(fù)雜程度，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。均勻壁厚避免鑄件出現(xiàn)應(yīng)力集中，防止裂紋和變形。圓角過渡消除應(yīng)力集中，避免應(yīng)力疲勞，提高鑄件的疲勞強度。合理澆口保證金屬液順利充填型腔，避免出現(xiàn)縮孔和氣孔。鑄件的成本控制材料成本鑄造材料，如金屬、砂芯等成本是鑄造成本的主要部分。加工成本包括模具制造、熔煉、澆注、清理等工序成本。管理成本包括人員工資、設(shè)備折舊、廠房租金等。質(zhì)量控制鑄件質(zhì)量控制是降低成本的重要途徑。鑄件的環(huán)保問題11.廢氣排放鑄造過程會產(chǎn)生有害氣體，例如二氧化硫和氮氧化物，需要采取措施進行控制和凈化。22.廢水排放鑄造過程會產(chǎn)生含有重金屬和油污的廢水，需要進行處理才能排放。33.噪聲污染鑄造過程中的機械設(shè)備運行會產(chǎn)生噪聲，需要采取措施進行降噪處理。44.固體廢物鑄造過程會產(chǎn)生大量的廢渣和廢砂，需要進行分類回收利用或安全處理。鑄造工藝的發(fā)展趨勢11.智能化智能化設(shè)備與系統(tǒng)在鑄造行業(yè)應(yīng)用廣泛，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。22.綠色環(huán)保環(huán)保型鑄造工藝和材料的開發(fā)，減少環(huán)境污染，可持續(xù)發(fā)展。33.精細化精密鑄造和近凈成形技術(shù)發(fā)展，提高產(chǎn)品質(zhì)量和精度。44.個性化個性化定制和3D打印技術(shù)在鑄造領(lǐng)域的應(yīng)用，滿足市場需求。鑄造工藝的案例分析通過案例分析，我們可以更好地理解鑄造工藝的應(yīng)用場景，以及其在實際生產(chǎn)中的優(yōu)缺點。例如，汽車發(fā)動機缸體、飛機機翼等復(fù)雜形狀的零件，就需要采用鑄造工藝來制造。我們可以分析這些案例中所使用的具體鑄造工藝，以及它們在生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵技