1、第一章铸造成型,第一节 铸造工艺基础 第二节 砂型铸造详解 第三节铸造工艺图 第四节金属的铸造性能 第五节铸件结构工艺性 第六节特种铸造,第一节 铸造工艺基础,一、铸造成型特点 1成本低廉，设备简单、周期短 2成型方便，工艺灵活性大3砂型铸件的力学性能较差，质量不够稳定4砂型铸造成型生产劳动强度大，生产条件差二、铸造成型方法l特种铸造 2砂型铸造,返回,第二节 砂型铸造详解,一、工艺流程砂型铸造的T艺过程如图1-1所示。图1-2为齿轮毛坯的砂型铸造T艺过程简图。铸件的形状与尺寸主要取决于造型和制芯，而铸件材料的化学成分则取决于熔炼。所以，造型、制芯和熔炼是铸造生产中的重要T序。二、造型材料和工
2、具1造型材料制造铸型用的材料称为造型材料。造型材料主要包括型砂和芯砂。型砂和芯砂主要由原砂、黏结剂（多用黏土和膨润土，有时也用水玻璃、植物油、树脂等）、附加物毛坯（煤粉或木屑等）、旧砂和水组成。,下一页,返回,第二节 砂型铸造详解,为了获得合格的铸件，造型材料应具备一定的强度、可塑性、耐火度、透气性、退让性和溃散性等性能。 2造型工具制造铸型用的T具称为造型T具。造型常用的T具是砂箱及底板、砂舂、通气针、起模针、皮老虎、镘刀、秋叶、提钩、半网等，如图1-3和图1 -4所示。 二、砂型组成如图1-5所示，型砂被舂紧在上砂箱和下砂箱中，连同砂箱一起，分别称为上砂型和下砂型。从砂型中取m模样后形成的
3、空腔称为型腔，在浇注后形成铸件的外部轮廓。上砂型和下砂型的分界面称为分型面。图中有阴影线的部分表示型芯，型芯用于形成铸件的孔。,上一页,下一页,返回,第二节 砂型铸造详解,型芯上的延伸部分称为芯头，用于安放和固定型芯。型芯头位于砂型的型芯座上。型芯中设有通气孔，用于排出型芯在受热过程中产生的气体。型腔的上方开设出气口，用于排出型腔中的气体。另外，利用通气针在砂型中还扎有多个通气孔。金属液从浇口杯中浇入，经直浇道、横浇道、内浇道流入型腔中。四、两种造型方法1手工造型 全部用手或手动工具完成的造型工序称为手工造型。手工造型的特点是操作灵活，适应性强，模型制作成本低，生产准备时间短。,上一页,下一页
4、,返回,第二节 砂型铸造详解,但造型效率低，劳动强度大，劳动环境差，主要用于单件小批量生产。造型时如何将木模顺利地从砂型中取出，而又不致破坏型腔的形状，是一个很关键的问题。因此，围绕如何起模这一问题，就形成了各种不同的造型方法。 (1)整体模造型 (2)分开模造型 (3)挖砂造型 (4)假箱造型 (5)活块造型 (6)三箱造型 (7)刮板造型,上一页,下一页,返回,第二节 砂型铸造详解,2.机器造型用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型工序称为机器造型。机器造型的实质就是机器代替了手工紧砂和起模，它是现代化铸造车间的基本造型方法。特点是生产率高，铸件尺寸精度高和表面质量好，改善了劳动条件，很
5、适合于成批大量生产铸件。 (1)紧砂方法常用的紧砂方法有震实、压实、振压、抛砂、压射等几种形式。其中以振压式应用最广，图1-14为振压式紧砂方法。,上一页,下一页,返回,第二节 砂型铸造详解,(2)起模方法常用的起模方法有顶箱、漏模、翻转三种。图1-15为顶箱起模方法。 随着生产的发展，新的造型设备会不断出现，从而使整个造型和制芯过程逐步地实现自动化，并逐步提高生产效率。 三、制芯制造型芯的过程称为制芯。型芯的主要作用是用来获得铸件的内腔，但有时也可作为铸件难以起模部分的局部铸型。浇注时，由于型芯受金属液的冲击、包围和烘烤，因此，与砂型相比，型芯必须具有较高的强度、耐火度、透气性、退让性和溃散
6、性。满足上述性能主要是依靠合理配制芯砂和正确的制芯工艺来保证的。在制芯过程中，应采取下列一些措施:,上一页,下一页,返回,第二节 砂型铸造详解,1.在型芯上开设通气孔 2.在型芯里放置芯骨 3.刷涂料及烘干 四、浇注系统 为了填充型腔和冒口而开设在铸型中的一系列通道，称为浇注系统。通常浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成，如图1-20所示。浇注系统的主要作用是保证液态金属均匀、平稳地流人并充满型腔，以避免冲坏型腔;防止熔渣、沙粒或其他杂质进人型腔;调节铸件凝固顺序或补给铸件冷凝收缩时所需的液态金属。若浇注系统设计得不合理，铸件易产生冲砂、砂眼、夹渣、浇不足、气孔和缩孔等缺陷。,上一页,
7、下一页,返回,第二节 砂型铸造详解,五、熔炼金属熔炼质量的好坏对能否获得优质的铸件有着重要的影响。如果金属液的化学成分不合格，会降低铸件的力学性能和物理性能。常用的熔炼设备有冲天炉(适合于熔炼铸铁)、电炉(适合于熔炼铸钢)、琳竭炉(适合于熔炼非铁金属)。 六、合型(合箱)将铸型的各个组元如上砂型、下砂型、型芯、浇口杯等组合成一个完整铸型的操作过程称为合型。合型后要保证铸型型腔几何形状、尺寸的准确性和型芯的稳固性。型芯放好并经检验后，才能扣上上砂型和放置浇口杯。,上一页,下一页,返回,第二节 砂型铸造详解,七、浇注 将熔融金属从浇包注入铸型的操作称为浇注。在浇注过程中必须掌握以下两点: (1)浇
8、注温度的高低对铸件的质量影响很大。(2)较高的浇注速度，可使金属液更好地充满铸型，铸件各部温差小，冷却均匀，不易产生氧化和吸气。但速度过高，会使铁液强烈冲刷铸型，容易产生冲砂缺陷。实际生产中，薄壁件应采取快速浇注;厚壁件则应按慢一快一慢的原则浇注。,上一页,下一页,返回,第二节 砂型铸造详解,八、落砂用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作称为落砂。落砂时铸件的温度不得高于500，如果过早取出，则会产生表面硬化或发生变形、开裂。 九、清理铸件由铸型取出后，还需要进一步清理表面的钻砂。手工清除时一般用钢刷或扁铲加工，这种方法劳动强度大，生产率低，且妨害健康。因此，现代化生产主要是用震动机和喷砂喷
9、丸设备来清理表面。所谓喷砂和喷丸就是用砂子或铁丸，在压缩空气作用下，通过喷嘴射到被清理工件的表面进行清理的方法。,上一页,下一页,返回,第二节 砂型铸造详解,十、检验铸件清理后，应进行质量检验。检验可通过肉眼观察(或借助尖嘴锤)找出铸件的表面缺陷，如气孔、砂眼、黍占砂、缩孔、浇不足、冷隔等。对于铸件内部的缺陷可进行耐压试验、超声波探伤等。,上一页,返回,第三节铸造工艺图,一、浇注位置的选择浇注位置是指浇注时铸型分型面所处的位置。可归纳为“三下一上”，即: (1)铸件的重要加工面或主要工作面应朝下 其确定原则因为气体、渣子、沙粒等易上浮，铸件上部质量较差。 (2)铸件的大平面应朝下这样可以防止大
10、平面上产生气孔、夹砂等缺陷，如图1-23所示。 (3)具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型下部这是为了防止薄壁部分产生浇不足、冷隔等缺陷，如图1-24所示。,下一页,返回,第三节铸造工艺图,(4)易形成缩孔的铸件，浇注时应把厚的部分放在分型面附近的上部或侧面，这样便于在铸件厚处直接安置冒口，保证铸件自下而上顺序凝固，使冒口充分发挥补缩作用。 二、工艺参数的选择绘制铸造工艺图时应考虑的主要工艺参数是加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率和芯头等。 三、绘制铸造工艺图在确定了铸件浇注位置、分型面、型芯结构、浇冒口系统及有关参数等内容后，即可用表1-1所列的工艺符号及其表示方法绘制铸造工艺图。,
11、上一页,返回,第四节金属的铸造性能,一、流动性流动性是指熔融金属的流动能力。它是影响熔融金属充型能力的主要因素之一。液态金属流动性好，充型能力就强，就容易获得尺寸准确、外形完整和轮廓清晰的铸件，避免产生冷隔和浇不足等缺陷。也有利于金属液中非金属夹杂物和气体的排出，避免产生夹渣和气孔等缺陷。同时，金属的流动性好，也有利于补充在凝固过程中所产生的收缩，避免产生缩孔和缩松等缺陷。,下一页,返回,第四节金属的铸造性能,二、收缩性金属在液态凝固和冷却至室温过程中，产生体积和尺寸减小的现象称为收缩。收缩是铸造金属本身的物理性质，是铸件中产生缩孔、缩松、裂纹、变形、残余内应力的基本因素。1.收缩的三个阶段金
12、属液从浇注温度冷却到室温要经过液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。,上一页,下一页,返回,第四节金属的铸造性能,2.缩孔与缩松的形成及防止 (1)缩孔和缩松的形成液态金属在铸型内凝固过程中，由于补缩不良，在铸件最后凝固的部分将形成孔洞，这种孔洞称为缩孔。缩孔形成的过程如图1-28所示。缩孔通常隐藏在铸件上部或最后凝固部位，有时经机械加工后才可暴露出来。 (2)防止缩孔的方法防止缩孔的方法称为补缩。对于形状简单的铸件，可将浇口设置在厚壁处，适当扩大内浇道的截面积，利用浇道直接进行补缩，如图1-30所示,上一页,下一页,返回,第四节金属的铸造性能,(3)铸造应力、变形和裂纹的形成与防止铸件在凝固
13、和冷却过程中由于受阻收缩、热作用和相变等因素而引起的内应力称为铸造应力。铸造应力分为收缩应力、热应力和相变应力。收缩应力是由于铸型、型芯等阻碍铸件收缩而产生的内应力;热应力是由于铸件各部分冷却、收缩不均匀而引起的;相变应力是由于固态相变，造成各部分体积发生不均衡变化而引起的。为了防止铸件产生收缩应力，应提高铸型和型芯的退让性，如在型砂中加入适量的锯末或在芯砂中加入高温强度较低的特殊钻结剂等，都可以减小其对铸件收缩的阻力。,上一页,返回,第五节铸件结构工艺性,一、铸造性能对铸件结构的要求1.铸件应有合理的壁厚为保证液态合金充满铸型，铸件壁厚不能小于金属允许的最小壁厚。否则，易产生浇不足、冷隔等缺
14、陷。2.铸件壁厚应力求均匀铸件壁厚不均匀，会产生冷却不均匀，引起较大的内应力，从而使铸件产生变形和裂纹，同时，还会因金属局部积聚，产生缩孔。,下一页,返回,第五节铸件结构工艺性,3.铸件壁与壁的连接应合理铸件壁的连接应平缓、圆滑，避免直角处产生应力集中和金属积聚，铸件厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡，做到减少应力集中，防止裂纹产生。4.铸件应避免收缩受阻铸件收缩受阻是产生内应力、变形和裂纹的根本原因。铸件结构设计时，应尽量使其能够自由收缩，以减少内应力，避免变形和裂纹。如图1-32(a)中的轮辐，往往由于内应力大使轮辐产生裂纹，改为图1-32 ( b )所示的弯曲轮可借助轮辐的微量变形来自行减少内
15、应力。,上一页,下一页,返回,第五节铸件结构工艺性,5.铸件应尽量避免有过大的水平面铸件的大水平面，易产生浇不足等缺陷。同时，平面型腔的上表面，由于受液体金属长时间烘烤，易产生夹砂，而且大水平面也不利于气体和非金属夹杂物的排除。所以，应把铸件的大水平面设计成倾斜结构形式，如图1-33所示。 二、铸造工艺对铸件结构的要求 1.铸件外形应力求简单 铸件外形尽可能采用平直轮廓，尽量少用曲面，尤其是非圆曲面，以便于制造模样。,上一页,下一页,返回,第五节铸件结构工艺性,2.铸件应具有最少的分型面，并尽量使分型面呈平面图1-34 （a）所示铸件因侧壁凹入，有两个分型面，需采用三箱造型，造型效率低，而且易
16、产生错型缺陷。在不影响使用性能的前提下，改为图1-34 （b）所示结构后，只有一个分型面，可采用两箱造型。3.铸件应有起模斜度为了起模方便，在模样或芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。这个在铸造工艺设计时所规定的斜度称为起模斜度。,上一页,下一页,返回,第五节铸件结构工艺性,4.铸件应尽量少使用活块或型芯活块或型芯会增加铸造工艺的复杂性，增加工作量，提高成本，容易产生缺陷。图1-35(a)所示铸件的凸台，通常需采用活块。图1-35 ( b)将铸件凸台加长后，可不用活块，使起模方便，从而简化了造型工艺。 5.型芯的设置要稳固并有利于排气与清理 图1-36为轴承支架铸件，为获得图中的空
17、腔结构需要采用两个型芯，如图1-36 ( a)所示。其中大的呈悬臂状，必须增设芯撑，型芯排气不畅，清理也不方便。如果能按图1-36(b)进行改进，使两个空腔连通，则只需一个型芯，而且结构稳固可靠、装配简便、易于排气和便于清理。,上一页,返回,第六节特种铸造,一、金属型铸造金属型铸造是指在重力作用下将熔融金属浇入金属铸型获得铸件的方法。图1-37为垂分形式金属型。 二、压力铸造压力铸造是将熔融金属在高压下高速充填金属型腔，并在压力下凝固的铸造方法。压力铸造在压铸机上进行，图1-38为卧式冷压室压铸机工作原理图。,下一页,返回,第六节特种铸造,三、离心铸造离心铸造是将液态金属浇入绕水平或倾斜主轴旋
18、转着的铸型中，并在离心力的作用下凝固成铸件的铸造方法。离心铸造的铸型可以是金属型，也可以是砂型。铸型在离心铸造机上根据需要可以绕垂直轴旋转，也可绕水平轴旋转，如图1-39所示。 四、熔模铸造用易熔材料(如蜡料)制成模样，在模样上包覆若干层耐火涂料，制成型壳，熔出模样后经高温焙烧即可浇注的铸造方法，称为熔模铸造。熔模铸造的工艺过程如图1-40所示。,上一页,返回,图1-1砂型铸造工艺过程简图,返回,图1-2齿轮毛坯的砂型铸造T艺过程简图,返回,图1-3砂箱示意图,返回,图1-4 造型工具,返回,图1-5砂型组成示意,返回,图1-14振压式紧砂方法,返回,图1-15顶箱起模方法,返回,图1-20浇注系统组成,返回,图1-23平板的浇注位置,返回,图1-24薄件的浇注位置,返回,表1-1铸浩工艺符号及其表示方法（1）,返回,表1-1铸浩工艺符号及其表示方法（2）,返回,图1-28铸件缩孔形成讨程示竟,返回,图1-30浇道直接补缩示竟,返回,图1-32轮辐的设计,返回,图1-33罩壳铸件,返回,图1-34底座铸件的结构设计,返回,图1-35带有凸台的铸件结构设计,返回,图1-36轴承支架铸件的两种结构分析示竟图,返回,图1-37垂直分形式金属型,返回,图1-38卧式冷压室压铸机工作原理,返回,图1-39离心铸造示意,返回,图1-40熔模铸造工艺工程示意,返回,
