1、铸造基本知识简介,铸造基本概念及其特点,铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇注到铸型中,经冷却凝固、清理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。 (6000多年的悠久历史 ),铸造概述,图1 司母戊大方鼎 875公斤,图2 越王勾践剑,图3 永乐大钟 46.5,1、铸造原材料来源广、生产成本低,与其它成形工艺相比,铸造具有明显的优势。 2、铸造是金属液态成形,因此可生产形状十分复杂,尤其是具有复杂内腔的各种尺寸规格的毛坯或零件。 3、铸件的大小、重量及生产批量不受限制,比较灵活。,铸造特点:,4、生产成本低,节省资源,材料的利用率高,故应用十分广泛。 5、铸件的力学性能不如相同化学成
2、分的锻件好。 6、由于铸造生产工序多、投料多,控制不好时,铸件质量不够稳定,废品率也相对较高。 7、劳动条件也较差。,铸造发展趋势:,1、铸造工艺的迅速发展; 2、铸造设备推陈出新; 3、铸造的环境也得到了很大的改善; 4、对铸件的要求提高,铸件有更好的综合性能,更高的精度,更少的余量和更光洁的表面。 5、我国铸造行业:厂点多、产量大、门类齐全,但与美、日、德、法等铸造还有相当大的差距。,铸造种类 :,砂型铸造 :用型砂紧实成型进行铸造 的方法 特种铸造 :熔模铸造、金属型铸造、 低压铸造、差压铸造、离心铸造、消失模铸造、压力铸造、陶瓷型铸造、石膏型铸造、连续铸造等方法,熔模精密铸造:,合金牌
3、号主要有:K403、K405、K418、ZG20、ZG45、ZG1Cr17Ni3、ZG0Cr18Ni9、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG45Mn、ZG1Cr13等等 工艺流程:制芯压型涂料脱蜡型壳焙烧熔炼浇注清理热处理检验交付。 注:对于有较复杂内腔的铸件,需要采用安放型芯的方法来获得型腔。制芯首先要准备型芯的原料。一般型芯可分为水溶芯和碱溶芯。水溶芯常用的为尿素型芯,碱溶芯常用的为石英基陶瓷型芯。,熔化前要打炉。一般材料使用坩埚为碱性坩埚,主要材料为镁砂。碱性坩埚对金属液有一定的好处,能够稳定合金成份,并控制合金液中的有害元素硫、磷的含量。酸性坩埚一般进行铸铁类的熔炼,主要材料为石英砂。在熔炼
4、过程有增硅现象,不能降低硫、磷含量。,熔化:,金属型铸造,金属型铸造是指将液体金属在重力作用下浇入金属铸型,以获得铸件的一种方法。铸型用金属制成,可以反复使用几百次到几千次。,离心铸造,离心铸造是指将熔融金属浇入旋转的铸型中,使液体金属在离心力作用下充填铸型并凝固成形的一种铸造方法。,消失模铸造 采用聚苯乙烯发泡塑料模样代替普通模样,造好型后不取出模样就浇入金属液,在金属液的作用下,塑料模样燃烧、气化、消失,金属液取代原来塑料模所占据的空间位置,冷却凝固后获得所需铸件的铸造方法。,差压铸造 差压铸造又称反压铸造、压差铸造。实质是使液体金属在压差作用下,充填到预先有一定压力的型腔内,进行结晶、凝
5、固而获得零件毛坯的一种工艺方法。实现方式通常是在低压铸造的基础上,铸型外罩个密封罩,同时向坩埚和罩内通入压缩空气,但坩埚内的压力略高,使坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充填铸型,并在压力下结晶。它是低压铸造与压力下结晶两种铸造方法的结合。,我公司铸造的基本情况,铸造生产线简介,可以承制国内外大型的、复杂的铸件生产,填补国内生产大型镁合金铸件的空白。其铸造精度比原有工艺水平提高12个等级,可达到CT7,表面质量也有了很大的改观。具有年产150吨镁合金、铝合金铸件的能力。,技术能力 目前我公司具有研制、生产各种大型、复杂、薄壁镁铝合金铸件的能力,有成熟的铸造镁合金、铸造铝合金铸件生产技术,掌
6、握了细孔铸造、薄壁镁合金铸件补焊、真空浸渗、镁合金熔炼和铸造防燃、铝合金熔炼等多项技术,现主要生产直升机、运输机等机型的减速器壳体类等铸件和飞机附件机匣产品。,铸造工艺简介目前我公司采用砂型铸造生产的合金牌号主要有:ZM5、ZM6、ZL105和ZL-114A。随着国际合作的开展和深入,转包生产逐渐扩大,ZE41A镁合金、A356.0铝合金等其它牌号的合金铸造工艺也将逐步发展和完善。,配砂,铸造工艺流程,铸造工艺方案设计,模具设计制造,造型,组合,制芯,熔化,浇注,落砂,清理,热处理,检验,交库,表面处理,砂型铸造的尺寸公差: CT8CT10 金属型铸造尺寸公差: CT7CT9,铸件补焊 铸造厂
7、(4050)的镁合金铸件需进行补焊挽救,合格率在(7080),采用惰性气体保护焊。采用的惰性气体为氩气。焊前铸件均需进行加热,有的合金需经过热处理。采用的电极有纯钨或加镧。电极直径根据铸件壁厚变化而改变,一般从2.44,焊丝直径为3 6。 焊接过程要点:清理缺陷,用荧光或X光检查是否清理干净;铸件预热补焊(预热结束至焊接结束不超过15分钟,如没焊完,重新加热);在焊接过程中,电弧不应在某个区域停留时间过长,否则会产生裂纹;焊接时,用脚踏板来调节电流,从而控制电弧强度,收弧时电弧应逐步减少。焊接时,焊枪与铸件成75度角,焊丝与铸件成15度角。,(1)氧化夹渣 基体金属不紧实,对焊条或基体清理不当
8、(焊条在用砂布擦过后,用丙酮清洗);电弧在某个部位停留时间过长;保护气流不够,或形成紊流钨丝产生的钨夹渣:电流过高,将钨丝击穿,离子进入熔池产生夹渣电极与金属或焊条与熔池接触电弧在某个局部区域停留时间过长。,(2)气孔、疏松 基体金属质量不好,虽然缺陷去除了,但其基体中含有气孔,这样在焊接过程中产生了气孔、疏松。保护气体纯度不够。,(3)显微疏松 焊后熔池周围要加热,让其有足够的收缩时间。,(4)裂纹: 过热或电弧撤得太快。焊前、后加热不适当。结束补焊时非常关键,逐渐减弱电弧,为达到这一点可在焊缝旁加一块金属板,结束时电弧向金属板过渡一下。,热处理 铸造镁合金、铝合金在铸态下的力学性能往往不能
9、满足使用要求。所以,多数镁合金、铝合金铸件都要热处理。通过热处理改变铸造铝合金的组织,可以提高铸件力学性能,增强耐腐蚀性能,改善加工性能,获得尺寸的稳定性。镁合金进行热处理时,为了防止燃烧,需要采取气体保护处理,通常的做法是在炉内放置足够硫磺粉和FeS块,在加热过程中消耗热处理炉内的氧气生成二氧化硫气体,达到防燃的目的。,热处理主要目的: 1、提高力学性能。 2、改善材料的切削加工性。 3、改善材料的内部组织,消除内应力(尤其是铸件、焊件的内应力) 4、 提高钢件表面的耐磨性、耐腐蚀性。,铸件的浸润 铸件一般存在微孔,它是熔融金属固化后两种物理现象的自然结果:(1)晶体的形成和收缩;(2)气体
10、吸收。因此对于气密性要求比较严的铝合金、镁合金铸件,为了防止或解决因这些微孔所引起的渗漏,可以通过浸润厌氧胶实现。浸润应在所有的热处理完成之后进行。直到所有的修复工作完成之后,才对铸件进行浸润处理。在浸润之前,铸件应进行铬酸盐或阳极化处理。为了保证铸件的浸润效果,在可能条件下浸润之前应先进行粗加工或者精加工。,铸造合金分类:镁合金 铝合金,铸造铝合金成分复杂,根据铸造合金所含的主要成分和对合金性能的影响可分六类: 1. 铝硅系合金 ZL101 ZL102 ZL104 2. 铝硅铜系合金 ZL103 ZL105 3. 铝铜系合金 ZL201 ZL202 ZL203 4. 铝镁系合金 ZL301
11、ZL302 ZL303 5. 铝稀土系合金 ZL401 6. 铝锌系合金 ZL501,按铸造合金性能和用途可分为六类: 1. 低强度合金:ZL102 ZL503 2. 中强度合金: ZL101 ZL103 ZL203 ZL501 3. 中强度耐热合金: ZL401 4. 高强度合金: ZL104 ZL105 ZL114A 5. 高强度耐热合金: ZL201 ZL202 6. 高强度耐蚀合金: ZL501,镁合金按成份可分为: ZM1 : MgZn5Zr ZM2 : MgZn4RE1Zr ZM4 : MgRE3Zn2Zr ZM5 : MgAI8Zn ZM6 : MgRE2ZnZr ZM7 : M
12、gZn8AgZr,典型合金的化学成份:ZL-105合金的化学成分组 元 成 份 硅(Si) 4.5-5.5% 铜(Cu) 1.0-1.5% 镁(Mg) 0.4-0.6% 铝(Al) 余量 铁(Fe) 1.0% 杂质总和 不大于1.4%,ZL114A合金的化学成份 组元 成 份 硅 6.5-7.5% 镁 0.45-0.75% 钛 0.08-0.25% 铝 余量 铁 小于0.2%,ZM-6合金的化学成份组元 成 份 锌(Zn) 0.2-0.7 钕(Nd) 2.0-2.8 锆(Zr) 0.4-1.0 镁(Mg) 余量 镍(Ni) 0.01 铜(Cu) 0.10 杂质总量 0.30,铸造的主要缺陷及防
13、止,缺肉 缺肉将导致铸件局部加工不起来,造成零件壁厚不均,甚至影响配合或密封。造成缺肉的原因有许多因素,如工人在清理过程中,打磨量过大;组芯时型芯下偏;模具尺寸超差等。判断的方法是对比法,对比不同的铸件,如果相同部位均有此问题说明模具有问题的可能性最大,其次是型芯下偏;如果只是个别铸件有此问题,并且该部位有打磨的痕迹,则是由于打磨量过大造成的;如果没有打磨则最大的可能是型芯下偏。常见部位见于孔侧、平面,凸台。,砂眼 一般来说,砂眼的直径比较小,分布在铸件表面,偶而出现在铸件加工表面。产生原因一般为型腔中的残砂未清理干净,也有的是因为铸型、砂芯表面的砂粒在金属液填充铸型时冲落的。砂眼对于铸造来讲
14、一般是不可避免的,如果砂眼的直径较小,一般情况下不影响铸件的正常使用,但如果成组砂眼的面积较在大,且在重要位置,将很可能影响到最终零件的使用。,气孔 气孔的表面光滑,无氧化色。常见的为圆形,椭圆形,柱形。是金属内析出产生的或外部气体侵入产生。直径较小的气孔不影响使用。气孔在零件的使用过程中不会扩展。在零件安放密封胶圈的位置可能对封严有一定的影响。产生原因一般是金属液除气不良;另一方面是铸型或型芯发气侵入金属液造成的。解决方式可通过加强金属液的除气操作,对铸型或型芯进行烘烤,减少其发气量。,夹杂(渣) 夹杂是指在金属内有非金属或其它金属物,即含有非本合金的外来物质。常见的有氧化物夹渣、熔剂夹渣、
15、重金属夹杂。常见在铝合金和镁合金中。其中镁合金熔剂夹渣是不允许的,因为镁合金熔剂属于一种盐类,在金属中会腐蚀金属基体。熔剂夹渣和氧化夹渣的区别是熔剂夹渣在零铸件夹渣位置会出现细小的毛状物,并且随时间的推移还会进一步的扩展。重金属夹杂一般在铸件内部不易发现,常在X光片中可以发现。一般重金属夹杂数量和面积均不大,不影响使用。在受力件的重要部,较大面积长条形的重金属夹杂可能对铸件该处的强度产生一定的影响。ZM-6还有一种夹杂,在铸件氟化后可以显现,表现为铸件表面有白色亮点没有氟化。这种亮点打磨后为白亮的金属光泽,这种现象的产生主要和使用铝冷铁有关,铝冷铁表面涂保护砂不好,而局部在浇注过程中熔化进行金
16、属基体中,在短时间内没有和基体金属液充分溶和而形成的。,铸件表面褶皱 常在精铸件中发现,铸件表面起伏不平,并没有一定的规则,面积较大。产生原因为型壳面层强度不好剥落造成,对零件的使用基本没有影响,只是外观质量不好。在铸件的尺寸公差范围内可以通过打磨等方式加以改善。,缩裂 产生原因主要在于合金液凝固过程中产生体积变化时受阻碍而成起 可以采取以下措施: 1 加大铸件上产生缩裂 部位的圆角 2 铸件的缩力共分部位用砂芯,必要地方开冒口 3 降低浇注温度 4 实现顺序凝固 5 降低含铁量和含锌量 6 注意开型取位时间。,浇不足与冷隔 浇注温度低 防止: 1 适当调整增厚铸件壁厚尺寸 2 更改浇道形式及浇注位置 3 提高金属型温度和浇注温度 4 清理金属型上的排气塞或增加排气道 5 增加金属型涂料厚度,偏析 防止: 1 正确控制合金化学成份 2 改进铸件设计 3 合金熔化浇注前仔细均匀搅拌 4 化学成份与机械性能不合格,