铸造知识培训

各种
几克～几 吨
较好
较复杂
较低
1.6主要砂型铸造工艺
2 零件结构的铸造工艺性 2.1 铸件结构的合理性 2.1.1铸件应有合理的壁厚 每一种铸造合金都有其适宜的铸 件壁厚范围，铸件壁厚过大或过 小都会对铸件产生不良影响。若 选定合金的适宜壁厚不能满足零 件力学性能的要求，则应改选高 强度的材料或选择合理的截面形 状以及增设加强肋等措施，见图 3-1。
图3-12 悬臂支架
2.2.2.2 铸件的内腔设计应使型芯安放稳固、排气容易、清砂方 便。 砂芯的固定主要依靠芯头来保证，如图3-13所示轴承支架铸 件，若采用图3-13a的结构，则需要两个型芯，而且其中大的型 芯呈悬臂状态，装配时必须采用芯撑作辅助支撑，若改成图313b所示的形状，采用一个整体型芯来形成铸件的空腔，则既可 增加型芯的稳固性，又改善了型芯排气和清理条件，显然后者的 设计是合理的。
工艺特点 铸件组织致密，工艺出 品率高，设备较简单， 可采用各种铸型，但生 产效率低 压力可控，铸件成型好 ，组织致密，力学性能 好，但生产效率低 铸件尺寸精度高、表面 光洁，组织致密，生产 率高，成本低。但压铸 机和铸型成本高 铸件尺寸精度高、表面 光洁，组织致密，生产 率高 组织致密，力学性能好 ，生产率高 铸件尺寸精度较高，铸 件设计自由度大，工艺 简单，但模样燃烧影响 环境
低压铸造
有色合金
几十克～ 几十公斤
好
金属模的制 作费用高
差压铸造
铝、镁合 金
几克～几 十公斤
好
复杂（可 用砂芯）
压力铸造
铝、镁合 金
几克～几 十公斤
好
复杂（可 用砂芯）
金属模的制 作费用很高
离心铸造
灰铁、球 铁 钢、有色
几十公斤 ～几吨 很大
较好
一般为圆 筒形铸件 长形连续 铸件
较低
连续铸造
较差
低
消失模铸造
具有大平面的铸件正确的浇注位置 大平板类铸件的倾斜浇注
2.1.5 铸件结构应避免收缩受阻 铸件在结构设计时，应尽量使其能自由收缩，以减小应 力，避免裂纹。如图3-6所示的弯曲轮辐和奇数轮辐的设计， 可使铸件能较好地自由收缩。
图3-6轮辐的设计
2.2 铸件结构的工艺性 2.2.1 铸件的外形设计 2.2.1.1 应使铸件具有最少的分型面 减少铸件分型面的数量，不仅可以减少砂箱的用量，降 低造型工时，而且可以减少错箱、偏芯等缺陷，从而提高铸 件的精度。图3-7所示端盖结构，由于图3-7a存在法兰凸缘， 不能采用简单的两箱造型。若改成图3-7b所示的结构，取消 上部的凸缘，使铸件仅有一个分型面，则将大大简化造型操 作。
1 铸造基本知识 1.1 铸造定义 将金属加热熔化后倒入（或压入）模子（砂型或金属型）中 ，冷却后得到所需形状的物件，此种工艺称为铸造，获得的 工件称为铸件。
铸造本质：是利用熔融金属的流动性能实现成形的过程。
。
心盘座浇注过程
1.2 铸造的特点
与其他成形工艺相比，它不受零件的重量、尺寸和形状的限 制，重量从几克到几百吨，壁厚由0.3mm到1m，形状十分复杂 ，用机械加工十分困难，耗费大量机床工时，甚至难以制得 的零件，都可用铸造方法获得。
(3) 根据铸件形状、大小和重量确定生产工艺和工艺 装备，在条件许可时，形状结构相似、大小及重量差异不 大的铸件应选用同一工艺和生产设备。在设计砂箱时，考 虑砂箱的结构时也要采用相同的原则，便于砂箱的统一。 (4) 工装、模样的尺寸精度、结构、材质和表面粗糙 度要求应与所选用的工艺、造型设备、生产批量相匹配。 尺寸精度高、生产批量大时宜选择金型工装，小批量生产 可选择木型或塑型工装。 (5) 在进行工艺设计时，要综合考虑造型车间的配套 设备能力，考虑其生产能力、工艺水平、运输条件、工艺 流程等，用系统的观点进行分析，选择较为合适的生产工 艺和装备。对于需要新增的设备，优先选用公害少、能满 足环境保、护、工业卫生节能和劳动安全的设备。
图3-9 铸件两种结构比较
2.2.1.4 改进妨碍起模的凸台、凸缘的结构 设计铸件上的凸台、凸缘和肋条结构时，应考虑便于造 型起模，尽量避免使用活块或外壁型芯。如图3-10a、3-10 所示。
图3-10 铸件整体凸台结构设计
2.2.1.5 铸件要有结构斜度 铸件上垂直于分型面的不加工表面应设计出一定的斜度， 称为结构斜度。结构斜度便于起模，并可延长模具的使用寿命 。见图3-11。铸件结构斜度的大小和许多因素有关，如铸件的 高度、造型的方法等，高度越低，斜度应越大。凸台的结构斜 度可达30°-50°
1.3 铸造的应用 形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件：箱体、缸体、和 壳体。 尺寸大、质量大的零件，如床身、重型机械零件；
力学性能要求不高，或主要承受压应力作用的零件，如底 座、支架；
特殊性能要求的零件，如球磨机的磨球、拖拉机的链轨。
1.4铸造成形的基本工序
型砂 配制
造型
砂 型 烘干
铸造方法
砂型铸造
各种材 质
几十克～ 很大
差
简单
低
手工：灵活、易行，但 效率低，劳动强度大， 尺寸精度和表面质量低 机械：尺寸精度和表面 质量高，但投资大
铸件精度、表面质量高 ，组织致密，力学性能 好，生产率高。 尺寸精度高、表面光洁 ，但工序繁多，劳动强 度大 尺寸精度高、表面光洁 ，但生产率低
金属型铸造
图3-1铸件的合理壁厚
2.1.2 铸件壁厚应力求均匀 所谓壁厚均匀，是指铸件的 各部分具有冷却速度相近的 壁厚，见图3-2。铸件的内壁 厚度应略小于外壁厚度。
图3-2 铸件的壁厚应均匀
2.1.3 铸件壁的联接形式要合理 2.1.3.1 铸件不同壁厚的联接应采用逐渐过渡的形式，见图 3-3。
图3-3 铸件壁厚的过渡形式
图3-15 铸件结构避免封闭内腔
3.铸钢件工艺设计 3.1.铸钢件工艺的设计原则 设计铸造工艺时，应考虑生产车间的具体条件，如铸造装 备的情况，生产能力、生产批量及工人的技术水平和操作习惯 等。工艺设计对产品的质量起着决定性的作用，铸造工艺设计 应本着成本低、效率高、操作性强的原则。 (1) 根据铸件精度、材质、结构选择型(芯)砂工艺，对于 尺寸精度高、表面粗糙度高、结构复杂的铸件，应选择砂型紧 实度高、刚度高的型砂工艺。 (2) 根据铸件产量、批量和品种选择造型(制芯)设备，产 量大、批量大、品种单一的铸件宜选用生产效率高或专用的造 型(制芯)设备，小批量、多品种铸件宜选用工艺灵活、生产组 织方便的造型(制芯)设备，单件生产以手工造型(制芯)为宜。
图3-13 轴承架铸件
对于因芯头不足而难于固定型芯的铸件，在不影响使用功能的 前提下，可设计出适当大小和数量的工艺孔，用以增加芯头的 数量，稳固型芯。如图3-14b所示。
图3-14 增设工艺孔结构
2.2.2.3铸件结构设计中应避免封闭空腔。 图3-15a所示铸件为封闭空腔结构，其砂芯安放困难、排气 不畅、无法清砂，若改成图3-15b所示的结构，上述问题将迎刃 而解，故后者是合理的设计。
7 铸造过程主要质量控制要素 7.1工艺文件 7.2工艺装备 7.3主要工序质量控制
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铸造是一种古老的金属制造方法，在我国古代大部 分的青铜器件和铁器件都由铸造成形，而欧洲主要采 用锻造成形方法。在我国铸造工艺技术可以追溯到 6000年以前，并且在产业革命前，一直处于世界领先 地位。
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随着工业技术的发展，铸造技术的发展也很迅速， 特别是19世纪末和20世纪上半叶，出现了很多的新的铸 造方法，如低压铸造、陶瓷铸造、连续铸造等，在20世 纪下半叶得到完善和实用化。由于现今对铸造质量、铸 造精度、铸造成本和铸造自动化等要求的提高，铸造技 术向着精密化、大型化、高质量、自动化和清洁化的方 向发展，例如现在常用的精密铸造技术、连续铸造技术 、特种铸造技术、铸造自动化和铸造成型模拟技术等。
图3-11 铸件结构斜度
2.2.2 铸件内腔的设计 2.2.2.1 应使铸件尽可能不用或少用型芯 图3-12是悬臂支架的两种设计方案，图3-12a采用方形中 空截面，为形成其内腔，必须采用型芯；若改为图3-12b所示 工字形开式截面，则可避免型芯的使用，这样在简化造型的同 时，也可保证铸件的质量，故后者的设计是合理的。
铸件材质
铸件重量
表面光 洁度
铸件复杂 程度 复杂（可 用砂芯）
生产成本
适用范围 小批量，最好是大批量 的大、中型有色合金铸 件， 可生产薄壁铸件 高性能和形状复杂的有 色合金铸件 大量生产的各种有色合 金中小型铸件、薄壁铸 件、耐压铸件 小批量到大批量的旋转 体形铸件、 各种直径的 管件 固定截面的长形铸件， 如钢锭、钢管等 不同批量的较复杂的各 种合金铸件
图3-7 端盖的设计
2.2.1.2应尽量使分型面平直 平直的分型面可避免操作费时的挖砂造型或假箱造型；同 时，铸件的毛边少，便于清理。如图3-8a所示的杠杆零件，在 造型时只能采用不平分型面，若改成图3-8b所示的形状，铸型 的分型面则为一简单的平面。
图3-8 杠杆铸件结构
2.2.1.3 避免外部侧凹 铸件在起模方向上若有侧凹，见图3-9a，就必须再造型时 增加较大的外壁型芯才能起模，若将其改成图3-9b所示结构， 则可省去外壁型芯，显然后一种结构是合理的。
3.2铸钢件工艺设计内容 铸钢工艺设计应涵盖每个生产环节。对于常用的砂型铸造而言， 铸钢工艺设计内容包括模样工艺和造型工艺。模样工艺包含包括 选择缩尺、分型面的选择及和造型方法，砂芯的尺寸数量及芯头 位置大小以及确定砂芯的尺寸数量和芯头位置大小、实样和刮板 数量、加工余量、分型负数、尺寸公差、工艺补正、拔模斜度、 反变形量等。铸钢工艺设计应涵盖铸钢车间生产每个铸件的每个 生产环节，但由于不同铸件生产有其特性也有共性，因此为简化 手续，对共性的方面，制定相应技术操作规程，在工艺设计中只 对特性的要求在工艺图中制定工艺，主要内容有浇注系统的位置 大小、数量，冒口形式、位置、大小、数量，拉筋和冷铁的位置、 大小、数量等。 对于摇枕、侧架、车钩等，铸造工艺还要充分考虑其结构特 点，运用状况，在遵循成本低、效率高、操作性强的原则基础上， 还要充分理解铸件的结构、用途和执行的检验标准，确保制造工 艺的稳定性及质量的可靠性。