【大学课件】金属材料加工基础
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材料工程基础课件-金属材料加工工艺-第一章
金、物理性能、化学性能等方面的测试， 可以评估加工过程中材料的性能和质量。
金属材料加工的质量管理
金属材料加工的质量管理是确保产品符合要求的关键。它涉及工艺控制、设 备维护、操作规范等方面，以确保产品质量稳定和持续改进。
发展趋势及新技术
金属材料加工的发展趋势包括数字化、自动化、智能化等方向，新技术如激光加工、超声波加工等正不断推动 着行业的发展。
材料工程基础课件-金属 材料加工工艺-第一章
这是材料工程基础课件的第一章，介绍金属材料加工工艺的概述，包括分类、 过程、参数与指标、性能检测、质量管理，以及发展趋势和新技术。
材料加工工艺概述
材料加工工艺是指通过各种方法将原料加工成所需形状和尺寸的工艺过程。 它是实现材料的物理和化学特性转变的重要手段。
金属材料加工分类
金属材料加工可以分为锻造、压力加工、切削加工、焊接、粉末冶金等不同 类型。每种类型都有各自适用的场景和过程。
金属材料加工过程
金属材料加工过程涵盖了成形、切削、热处理、表面处理等多个阶段。不同 的材料和要求需要不同的加工过程来达到所需的性能和形状。
金属材料加工工艺的参数与指 标
金属材料加工工艺的参数与指标包括温度、压力、速度、材料损失、表面质 量等。优化这些参数可以提高加工效率和产品质量。
金属材料及加工工艺课件(PPT 73页)
好。 可应用的范围也越来越广：①在热加工领域里，取材
困难件或不易成型件以及某些加工成本高的锻造件， 可适用熔模铸造；②在铸造的领域里，有些产品可用 熔模铸造替代其它形式的铸造，减少加工切削余量降 低成本，提高尺寸精度和表面粗糙度以及材料的机械 性能，从而达到升级产品档次的目的。
•32
概况
熔模铸造是一种古老的铸造方法。在我国发现 最早的熔模铸件是2400多年前的战国早期，从 50年代开始，将熔模铸造用于工业生产中，经 过40多年的发展，熔模铸造已成为我国机械制 造业中的基础工艺，并形成一个独特的行业。 据不完全统计，全国有熔模铸造厂1300多个， 熔模铸件产量约16万件，年产值约为16亿元人 民币，全行业职工总数约为十万人。
•16
砂型
•17
砂型铸件
•18
清砂
•19
砂型铸件
•20
特点
最常用、最基本的铸造方法 设备简单、操作灵活 不受铸件形状、尺寸、重量及所用金属种类的
限制 适合于各种生产规模 成本低
•21
2、熔模铸造
•22
熔模铸造蜡模组
•23
工艺流程
→
→
→
→
产品设计
模具制作
注腊
腊件组合
•49
立式离心铸造示意图
1-浇包 2-铸型 3-液体金属 4-带轮和传动带 5-旋转轴 6-铸件 7-电动机
•50
卧式离心铸造示意图
1-浇包 2-浇铸槽 3-铸型 4-液体金属 5-端盖 6-铸件
•51
卧式离心铸造机
•52
特点
铸型中的液体金属能形成中空圆柱形自由 表面，不用型芯就可形成中空的套筒和管 类铸件，因而可简化这类铸件的生产工艺 过程。
《金属加工的基础》PPT课件
主要用于平稳车削的冷硬铸铁、高硬钢
等精加工和半精加工。
二、常用刀具材料
4. 涂层刀具材料
涂层刀具通过在刀具基体上涂覆金属化合物
薄膜，以获得远高于基体的表面硬度和优良的切
削性能。
常用的刀具基体材料主要有：高速钢、硬质
合金、金属陶瓷、陶碳氮氮瓷化化等铝钛。钛((TTiiCANl)N)
氮化钛(TiN)
涂层材料：氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)、
➢
人造聚晶金刚石（PCD）
采用热压切和金削刚烧，石8结00的。℃方以上法会获石得墨”化。。 特 点 ：③②硬冲耐度击热韧高性性、：、1耐3抗0磨0弯～性强15度好00低，℃。9只1 ～有9硬5H质R合A 。
➢ 立方氮化硼（CBN）
③耐金热与的F性1e/的4高。亲，和12力0小0 ，℃能。加工铁族材料。 ④主切抗与 精适要削弯金 加加F用适e工等速强工的于用。高。度度亲硬于硬和高、质淬铁力合达冲硬族强金钢1击材0，、、韧0料不～玻耐性的4能璃磨0较精加铸等0 加差工铁高m/工铁、。硬m或高i族材n半温材料。精合料的。 缺点：脆、易崩刃。
三、切削用量三要素
1. 切削速度：(Vc)
2. 进给量：( f ) 3. 背吃刀量：(ap)
背吃刀量
“工件上已加工表面和待 加工表面之间的垂直距 离”。 对于外圆车削：
ap
dw
2
dm
(mm)
第二节 刀具的几何角度和结构
一、刀具切削部分的结构要素
第二节 刀具的几何角度和结构
归结起来： “三面两刃一尖”
法平面参考系：
法平面Pn: “通过主切削刃上选定点，并垂 直于切削刃的平面”。
假定工作平面、背平面参考系：
假定工作平面（进给剖面） Pf： “通过主切削刃上选定点， 平行于进给方向并垂直于基 面的平面”
金属工艺学教学培训金属材料基础ppt课件
➢ 工程中利用冷作硬化工艺的例子很多(利弊参半，合理利用），把钢筋预拉超过屈服极 限、构件表面进行喷丸处理等，均能提高材料屈服极限，亦即提高材料抵抗破坏的能力。
➢ 拉伸曲线最高点C点对应的载荷为材料的强度载荷，用b表示，此时对应的应力称为强 度极限或抗拉极限。
[4]颈缩阶段：拉伸曲线中的CD段表示材料的颈缩阶段。 ➢ 载荷达到最大值后，变形多集中在局部，此处伸长和横向收缩的速度比其他地方要快，
工艺学 184729980|
规格严格、功;. 夫到家
1
课程体系
讲授金属零件工艺方法的技术基础课。 热加工，是在较高的温度下将金属软化或熔化处理后再冷却至常温的成形技术 （再结晶温度） 对金属进行加热和冷却的过程可人为干预或控制，称为热处理。热加工常 见的分类有：凝固成形（铸造）、连接技术（焊接）、塑性成形（锻造和 冲压）。 热加工成形过程中，模具起着极其重要的作用，从而又衍生出了模具设计 和加工技术。 冷加工，通常指金属的切削加工： 即用切削工具从金属材料（毛坯）或工件上切除多余的金属层，从而使工 件获得一定形状、尺寸精度和表面粗糙度的加工方法。 车削、铣削、刨削、磨削、镗削、拉削、钻削和插削等加工方法。
一定载荷下压入被测材料表面，由压痕深度求出材料的硬度。 ➢ 根据实验材料硬度的不同，可分为三种不同标度来表示：
✓ HRA采用60Kg载荷和钻石锥，用于硬度较高的材料。例如：硬质合金。 ✓ HRB采用100Kg载荷1.58mm钢球用于硬度较低的材料。例如：退火钢、 铸铁等。 ✓ HRC 是采用150Kg载荷和钻石锥，用于硬度很高的材料。例如：淬火钢等
又称 Young 's Modulus（杨氏模量）
材料在弹性变形阶段，其应力和应变 成正比例关系（即符合胡克定律），
➢ 拉伸曲线最高点C点对应的载荷为材料的强度载荷，用b表示，此时对应的应力称为强 度极限或抗拉极限。
[4]颈缩阶段：拉伸曲线中的CD段表示材料的颈缩阶段。 ➢ 载荷达到最大值后，变形多集中在局部，此处伸长和横向收缩的速度比其他地方要快，
工艺学 184729980|
规格严格、功;. 夫到家
1
课程体系
讲授金属零件工艺方法的技术基础课。 热加工，是在较高的温度下将金属软化或熔化处理后再冷却至常温的成形技术 （再结晶温度） 对金属进行加热和冷却的过程可人为干预或控制，称为热处理。热加工常 见的分类有：凝固成形（铸造）、连接技术（焊接）、塑性成形（锻造和 冲压）。 热加工成形过程中，模具起着极其重要的作用，从而又衍生出了模具设计 和加工技术。 冷加工，通常指金属的切削加工： 即用切削工具从金属材料（毛坯）或工件上切除多余的金属层，从而使工 件获得一定形状、尺寸精度和表面粗糙度的加工方法。 车削、铣削、刨削、磨削、镗削、拉削、钻削和插削等加工方法。
一定载荷下压入被测材料表面，由压痕深度求出材料的硬度。 ➢ 根据实验材料硬度的不同，可分为三种不同标度来表示：
✓ HRA采用60Kg载荷和钻石锥，用于硬度较高的材料。例如：硬质合金。 ✓ HRB采用100Kg载荷1.58mm钢球用于硬度较低的材料。例如：退火钢、 铸铁等。 ✓ HRC 是采用150Kg载荷和钻石锥，用于硬度很高的材料。例如：淬火钢等
又称 Young 's Modulus（杨氏模量）
材料在弹性变形阶段，其应力和应变 成正比例关系（即符合胡克定律），
金属材料及加工工艺培训课件(PPT 41页)
挤压筒内，用强大的压力使坯料从模孔中挤出，
从而获得符合模孔截面的 坯料或零件印加工方法。常用的挤压方法
有：正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压。适合于挤压加工的材料 主要有低碳钢、有色金属及其合金。通过挤压可以得到多种截面形状 的型材或零件。
• (4)拔制
•
金属塑性加工方法之一。用拉力使大截面的金属坯料强行穿
•
模锻
•
按加工方法分为：手工锻造和机械锻造。
•
• 在现代金属装饰工艺中，常用的锻造方法是手工锻造。
•12
• 手工自由锻：是指在金属板上自由锻造成型。 • 具体过程是(以紫铜浮雕为例)： • ①首先将铜皮用汽油喷灯进行加温，烧至红色，这一过程
称为“退火”，目的是使铜的分子结构重组，使之变软。 • ②将设计好的图案画在铜皮上，用錾子将轮 廓錾出。 • ③根据预先的设计将铜皮放在沙袋上，用锤子和錾子锻出
铸造按 • 铸型所用材料及浇注方式分为砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造、压
力铸
•4
• 造以 • 及离心铸造等。 • 常用的铸造材料有铸铁、铸钢、铸铝、
铸铜等，通常根据不同的使用目的、 • 使用寿命和成本等方面来选用铸件材料。
•5
2金属材料的工艺特性 成型加工
• (1)砂型铸造 • 俗称翻砂，用砂粒制造铸型进行铸造的
如图6-11所示，在压力作用下利用模具使金属板
料分离或产生塑性变形，以获得所需工件的工艺
方法。
•
按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压。前
者适合变形抗力高，塑性较差的板料加工；后者
则在室温下进行，是薄板常用的冲压方法。
•
按冲压加工功能分为冲裁加工和成型加工。
冲裁加工又称分离加工，包括冲孔、落料、修边、
从而获得符合模孔截面的 坯料或零件印加工方法。常用的挤压方法
有：正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压。适合于挤压加工的材料 主要有低碳钢、有色金属及其合金。通过挤压可以得到多种截面形状 的型材或零件。
• (4)拔制
•
金属塑性加工方法之一。用拉力使大截面的金属坯料强行穿
•
模锻
•
按加工方法分为：手工锻造和机械锻造。
•
• 在现代金属装饰工艺中，常用的锻造方法是手工锻造。
•12
• 手工自由锻：是指在金属板上自由锻造成型。 • 具体过程是(以紫铜浮雕为例)： • ①首先将铜皮用汽油喷灯进行加温，烧至红色，这一过程
称为“退火”，目的是使铜的分子结构重组，使之变软。 • ②将设计好的图案画在铜皮上，用錾子将轮 廓錾出。 • ③根据预先的设计将铜皮放在沙袋上，用锤子和錾子锻出
铸造按 • 铸型所用材料及浇注方式分为砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造、压
力铸
•4
• 造以 • 及离心铸造等。 • 常用的铸造材料有铸铁、铸钢、铸铝、
铸铜等，通常根据不同的使用目的、 • 使用寿命和成本等方面来选用铸件材料。
•5
2金属材料的工艺特性 成型加工
• (1)砂型铸造 • 俗称翻砂，用砂粒制造铸型进行铸造的
如图6-11所示，在压力作用下利用模具使金属板
料分离或产生塑性变形，以获得所需工件的工艺
方法。
•
按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压。前
者适合变形抗力高，塑性较差的板料加工；后者
则在室温下进行，是薄板常用的冲压方法。
•
按冲压加工功能分为冲裁加工和成型加工。
冲裁加工又称分离加工，包括冲孔、落料、修边、
金属材料与加工工艺课件
感应加热表面淬火是利用感应电流通过工 件表面所产生的热效应，使表面加热并进 行快速冷却的淬火工艺。
1、基本原理 2、感应加热表面热处理的特点
火焰加热表面淬火是以高温火焰作为加 热源的一种表面淬火方法。常用火焰为乙 炔—氧火焰（最高温度为3200℃）或煤气一 氧火焰（最高温度为2400℃）。高温火焰 将钢件表面迅速加热到淬火温度，随即喷 水快冷使表面淬硬。火焰加热表面淬硬层 通常为2～8mm。
（3）奥氏体化温度 （4）钢中未溶第二相
将淬火钢重新加热到Acl点以下的某一温度，保温一定 时间后冷却到室温的热处理工艺称为回火。一般淬火件
必须经过回火才能使用。
1、获得工件所 2、稳定工件尺
要求的力学性能。寸Leabharlann 3、降低脆性， 消除或减少内应
力
钢经淬火后，获得马氏体与残余奥氏体是 亚稳定相。在回火加热、保温中，都会向 稳定的铁素体和渗碳体（或碳化物）的两 相组织转变。根据碳钢回火时发生的过程 和形成组织，一般回火分为四个转变。
每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.12. 820.12. 8Tuesday, December 08, 2020
天生我材必有用，千金散尽还复来。1 0:52:55 10:52:5 510:52 12/8/20 20 10:52:55 AM
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 12.810: 52:5510 :52Dec -208-Dec-20
1、奥氏体的形成 2、奥氏体晶粒的长大及影响因素
（1）奥氏体晶粒度 （2）影响奥氏体晶粒度的因素
冷却过程是热处理的关键工序，它决定着 钢热处理后的组织与性能。
在实际生产中，钢的热处理工艺有两种冷 却方式，如图6-5所示，一种是等温冷却， 另一种是连续冷却。
金属切削加工基础课件
Kr’：使已加工表面残留密集的高度减小，降低工件 的表面粗糙度。
选择：在不产生振编动辑的版pp前t 提下，取小值。
22
5 . 刃倾角（ S ）
编辑版ppt
23
作用
①影响切削刃的锋利程度； ②影响切屑流出方向； ③影响刀头强度和散热条件； ④影响切削力的大小和方向。
选择： 精加工：取 正（+S ）
介质： 5%
编辑版ppt
43
2.影响切削温度的因素
v ① 切削用量： c 、f 、a p愈大，切削温度愈高。但 vc的影响最大 、f 次之、a p最小。
② 工件材料：材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好， 切削温度越高。 刀具角度： 增大 0 ，切削温度降低；减小kr 、kr’，
③ 刀具 切削温度降低。
⑷ 硬质合金
碳化物+粘结剂——粉末冶金
碳化物：WC、TiC、等
粘结剂：Co
HRC≈76~84 耐热温度 —1000℃
允许的切削速度是高速钢的4~10倍。
编辑版ppt
27
① 钨钴类（YG）(K)：WC+Co ② 钨钴钛类（YT）(P)：WC+TiC+Co ③ 通用（YW）(M)：TaC、NbC ④ 表面涂层： TiC、TiN、TiCN、TiAlN
0
0
编辑版ppt
19
选择： 加工塑性材料和精加工—取大后角（ 0 ） 加工脆性材料和粗加工—取小后角（ 0 ）
后角（ 0）只能是正的。
精加工： 0= 80~120 粗加工： 0= 40~80 3 . 主偏角（kr）
作用：改善切削条件，提高刀具寿命。
减小kr：当ap、f 不变时， 则 bD 、hD —
积屑瘤的形成
金属材料加工基础
第二章金属材料加工基础本章内容及要求1.本章共两节，教授课时2学时，通过本章学习，要掌握金属材料的两种加工方法，即铸造和压力加工，的分类、特点、工艺过程及应用。
2.1 铸造2.2 金属的压力加工2.重点是砂型铸造和锻造的工艺工程，特点与应用。
3.要求：①掌握砂型铸造的工艺过程、特点与应用；②了解几种特种铸造的工艺特点；③了解铸造与压力加工的应用特点；④掌握锻造的工艺工程，特点与应用；⑤了解板料冲压、轧制、挤压和拉拔的工艺过程。
具体内容第一节铸造一、铸造生产概述1.什么是铸造：铸造是液态金属成形的方法。
是熔炼金属、制造铸型并将熔融金属浇入铸型、凝固后获得成形毛坯或零件的一种生产方法，是机器零件成形的主要方法之一。
2.铸造的应用：应用广泛：在汽车、拖拉机中铸件重量约占60％～70％，在金属切削机床中约占70％～80％，在重型机械、矿山机械、水力发电设备中约占85％以上。
在铸造生产中应用最广泛的金属材料有各种铸铁、铸钢和青铜、黄铜、铝合金以及锌合金等有色金属材料，不同的铸造材料具有不同的铸造性能，它与铸件的质量密切相关。
3.铸造的特点：1)铸造是液态成形。
由于液态金属易于成形，因而能铸造出各种尺寸形状复杂的铸件。
铸件的轮廓尺寸可小至几毫米，大至几十米，重量可从几克到数百吨，几乎可以铸造出任何形状的铸件，特别是内腔很复杂的铸件，这是其它成形方法难以达到的。
2)对于一些不能或不宜用锻压、焊接生产的铸铁件、青铜件等，铸造是一种较好的成形方法。
绝大多数金属材料均能用铸造方法生产铸件。
3)铸造用原材料来源广，价格低廉，材料消耗和切削加工费少，生产周期短，因而铸件成本较低。
4)铸造生产工序多，每一道工序都将直接或简接地影响铸件的最终质量。
特别是铸造原材料、熔炼质量、铸造方法和浇注工艺对铸件所产生的缩孔、缩松、气孔、夹渣、夹杂物和裂纹等缺陷都有很大影响。
4.铸造方法：1)砂型铸造：目前砂型铸造仍是最主要的铸造方法，生产的铸件约占铸件总产量的80％以上。
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削或无切削精密铸件。
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33
3、压力铸造
➢ 定义：压力铸造简称压铸，是指将液态或半液态 合金浇入压铸机的压室内，使之在高压和高速下 充填型腔，并在高压下成形和结晶而获得铸件的 一种铸造方法。
➢ 工艺过程 ：
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视频5：压力铸造
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35
➢ 特点和应用：
浇注时间短，易于机械化、自 动化作业；
铸型散热快，晶粒细化，耐磨、 耐蚀性好；
.
28
2、熔模铸造 ➢ 定义：是指利用易熔材料（例如蜡）制成模型，
并在模型表面粘结一定厚度的耐火材料，然后将 模型熔失而使金属液充满型腔的一种铸造方法。 ➢ 工艺过程 ： 蜡模制造 制壳 脱蜡 焙烧和浇注
.
29
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30
.
31
视频4：熔模铸造
.
32
特点和应用：
铸件尺寸精度高，表面光洁； 可铸造形状复杂零件； 工艺过程复杂，生产周期长，成本高； 适于铸造小尺寸的各类合金铸件，特别是少切
铸件尺寸精度高，表面光洁；
凝固速度快，排气困难，易形 成疏松和缩孔；
模具成本高，铸件尺寸受限；
适于有色金属薄壁复杂铸件的 大批量生产。
.
36
4、低压铸造
➢ 定义：是指液态金属在低的气体压力作用下从坩 埚中自下而上地充填型腔并凝固而获得铸件的一 种铸造方法。
➢ 工艺过程：
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低压铸造火车车轮示意图
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25
三、特种铸造
1、金属型铸造
➢ 定义：金属型铸造是指利用金属材料制成铸型， 在重力作用下将熔融金属浇注到铸型中制造铸件 的一种铸造方法，也称永久型铸造。工艺过程与 砂型铸造类似。
➢ 工艺过程：
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视频3：金属型铸造
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➢特点和应用：
可重复使用，生产效率高，劳动条件好，但成 本高；
铸件精度高，表面粗糙度较低； 金属散热性能好，晶粒细化，机械性能好； 不透气且无退让性，易造成铸件浇不足或开裂。 适于生产大批量有色金属铸件。
设计原则：确保液态金属 能够平稳而合理地充满型 腔。
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20
➢ 补缩系统设计：为消除由于金属的收缩而产生 的缩孔和疏松，铸造工艺上常采用设置冒口、 冷铁等工艺措施。
冒口
定义：金属液最后凝固的地方极易形成缩 孔，为防止产生缩孔，通常在这些部位上 方型腔中预制出与这些部位相通的较大的 储液空腔，该空腔称为冒口。
2、铸造的基本过程：
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
.
3
3、特点：
➢ 液态成型，可铸造任何形状的铸件；
➢ 铸件的形状、尺寸与零件接近，可节省金属材 料和减少切削加工工作量；
➢ 适应性广，绝大多数金属都可用铸造方法生产 铸件；
➢ 设备投资少，铸件成本相对较低；
➢ 工序较多，易产生内部缺陷，铸件精度质量不 高。
.
38
视频6：低压铸造
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39
➢特点和应用：
充型压力和充型速度易于控制，气孔、夹渣 较少；
铸型散热快，组织致密，机械性能好； 无需冒口设置，金属利用率高； 铸件尺寸精度高，表面光洁； 适于生产质量要求高的铝镁等有色金属铸件。
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6
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7
.
8
（1）生产准备 ➢ 模样和芯盒的设计
模样：为获得与铸件形状和尺寸相适应的铸 型空腔而设计的与铸件形状和尺寸相适应的 模子。
芯盒：用于制造型芯的工艺装备。 型芯：用来形成有孔或中空铸件的内腔。
注意：考虑收缩量的问题
.
9
➢ 型（芯）砂的制备
技术要求：应具有一定的强度、透气性、退 让性、溃散性、耐火度等。
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14
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15
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16
（3）技术准备 ➢ 确定浇注位置和分型面
浇注位置的选择 质量要求较高或重要的加工表面，浇注时尽 量放在下面； 铸件的大平面尽可能朝下； 铸件的薄壁部分放在下部或侧面； 浇注位置应有利于所确定的凝固顺序。
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17
分型面的选择
尽可能将铸件的全部或大部分放在同一砂 箱内；
分类：内冷铁和外冷铁
➢内冷铁是采用与铸件材质相同或相近的材料 直接插入需要激冷处的型腔内，随后与浇注 金属熔接在一起，成为铸件的一部分。
➢外冷铁只与铸件上被激冷部位表面相接触而 不熔接，故可重复使用。
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23
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24
3、砂型铸造的特点 ➢ 不受铸件材质、尺寸、质量和生产批量的限制； ➢ 属于一次性铸造成形，造型工作量大； ➢ 铸件精度和表面质量差； ➢ 砂型铸造缺陷多，废品率高，机械性能较差； ➢ 设备简单、投资少，价格低廉，应用广泛。
作用：补缩、排气、集渣、观察金属液等。
.
21
▪ 设计原则：
① 冒口的凝固时间必须大于或等于铸件被补缩 部分的凝固时间；
② 冒口应具有足够大的体积，以保证有足够的 金属液补充铸件内部的体收缩。
③ 在铸件凝固时，冒口与被补缩部位之间应有 通畅的补缩通道。
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22
冷铁
作用：是为了加速铸件厚壁部分的冷却， 使其与邻近部位同时凝固，避免出现缩孔、 缩松等缺陷。
第二章 金属材料加工基础
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1
本章主要内容：
2.1 铸造 2.2 金属压力加工
重点：砂型铸造、锻造、 难点：无
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2
2.1 铸造
一、铸造生产概述 1、定义：铸造是液态金属成形的方法，铸造过程
是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属在重力、 压力、离心力、电磁力等外力场的作用下充满铸 型，凝固后获得一定形状与性能铸件的生产过程， 是生产金属零件和毛坯的主要形式之一。
.
4
4、铸造类型 ➢ 砂型铸造 ➢ 特种铸造
最主要的铸造方法， 占铸件总产量的80% 以上。 工序较多，铸造缺陷， 废品率高
低压铸造
消失模 铸造
熔模铸造
压力铸造
七
种
常
见
特种铸造
金属型
的
铸造
特
种
铸
造
连续铸造
离心铸造
方
法
.
5
二、砂型铸造 1、定义
用型砂制成铸型(砂型)，然后注满液体金属 并冷却成形的方法。 2、基本生产过程
成分配比：
型砂
原砂
稀释剂
粘结剂
石
铬
锆
英
铁
英
砂
矿
砂
砂
水
粘
水
树
溶
玻
剂
土
璃
脂
.
10
（2）工艺过程 ➢ 造型
分类：手工造型和机械造型 工序：填砂、紧实、起模、合箱 ➢ 造芯 ➢ 合箱：把砂型和砂芯按要求组合在一起。 ➢ 浇注 ➢ 落砂和清理
.
11
视频1：手工造型方法
.
上一张12
Hale Waihona Puke .13视频2：震压式造型
尽量减少分型面的数目，用平直分型面代 替特殊形状的分型面；
分型面总是放在铸件的最大截面处，以便 于起模。
.
18
➢ 确定主要工艺参数 机械加工余量 铸造收缩率 拔模斜度 铸造圆角
拔模斜度
.
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➢ 浇注系统设计
定义：浇注系统是指金属 液填充型腔而开设于铸型 中的一系列通道。
组成部分：浇口杯、直浇 道、横浇道、内浇道
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3、压力铸造
➢ 定义：压力铸造简称压铸，是指将液态或半液态 合金浇入压铸机的压室内，使之在高压和高速下 充填型腔，并在高压下成形和结晶而获得铸件的 一种铸造方法。
➢ 工艺过程 ：
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视频5：压力铸造
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➢ 特点和应用：
浇注时间短，易于机械化、自 动化作业；
铸型散热快，晶粒细化，耐磨、 耐蚀性好；
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2、熔模铸造 ➢ 定义：是指利用易熔材料（例如蜡）制成模型，
并在模型表面粘结一定厚度的耐火材料，然后将 模型熔失而使金属液充满型腔的一种铸造方法。 ➢ 工艺过程 ： 蜡模制造 制壳 脱蜡 焙烧和浇注
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视频4：熔模铸造
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特点和应用：
铸件尺寸精度高，表面光洁； 可铸造形状复杂零件； 工艺过程复杂，生产周期长，成本高； 适于铸造小尺寸的各类合金铸件，特别是少切
铸件尺寸精度高，表面光洁；
凝固速度快，排气困难，易形 成疏松和缩孔；
模具成本高，铸件尺寸受限；
适于有色金属薄壁复杂铸件的 大批量生产。
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4、低压铸造
➢ 定义：是指液态金属在低的气体压力作用下从坩 埚中自下而上地充填型腔并凝固而获得铸件的一 种铸造方法。
➢ 工艺过程：
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低压铸造火车车轮示意图
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三、特种铸造
1、金属型铸造
➢ 定义：金属型铸造是指利用金属材料制成铸型， 在重力作用下将熔融金属浇注到铸型中制造铸件 的一种铸造方法，也称永久型铸造。工艺过程与 砂型铸造类似。
➢ 工艺过程：
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视频3：金属型铸造
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➢特点和应用：
可重复使用，生产效率高，劳动条件好，但成 本高；
铸件精度高，表面粗糙度较低； 金属散热性能好，晶粒细化，机械性能好； 不透气且无退让性，易造成铸件浇不足或开裂。 适于生产大批量有色金属铸件。
设计原则：确保液态金属 能够平稳而合理地充满型 腔。
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➢ 补缩系统设计：为消除由于金属的收缩而产生 的缩孔和疏松，铸造工艺上常采用设置冒口、 冷铁等工艺措施。
冒口
定义：金属液最后凝固的地方极易形成缩 孔，为防止产生缩孔，通常在这些部位上 方型腔中预制出与这些部位相通的较大的 储液空腔，该空腔称为冒口。
2、铸造的基本过程：
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
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3、特点：
➢ 液态成型，可铸造任何形状的铸件；
➢ 铸件的形状、尺寸与零件接近，可节省金属材 料和减少切削加工工作量；
➢ 适应性广，绝大多数金属都可用铸造方法生产 铸件；
➢ 设备投资少，铸件成本相对较低；
➢ 工序较多，易产生内部缺陷，铸件精度质量不 高。
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视频6：低压铸造
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➢特点和应用：
充型压力和充型速度易于控制，气孔、夹渣 较少；
铸型散热快，组织致密，机械性能好； 无需冒口设置，金属利用率高； 铸件尺寸精度高，表面光洁； 适于生产质量要求高的铝镁等有色金属铸件。
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（1）生产准备 ➢ 模样和芯盒的设计
模样：为获得与铸件形状和尺寸相适应的铸 型空腔而设计的与铸件形状和尺寸相适应的 模子。
芯盒：用于制造型芯的工艺装备。 型芯：用来形成有孔或中空铸件的内腔。
注意：考虑收缩量的问题
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➢ 型（芯）砂的制备
技术要求：应具有一定的强度、透气性、退 让性、溃散性、耐火度等。
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（3）技术准备 ➢ 确定浇注位置和分型面
浇注位置的选择 质量要求较高或重要的加工表面，浇注时尽 量放在下面； 铸件的大平面尽可能朝下； 铸件的薄壁部分放在下部或侧面； 浇注位置应有利于所确定的凝固顺序。
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分型面的选择
尽可能将铸件的全部或大部分放在同一砂 箱内；
分类：内冷铁和外冷铁
➢内冷铁是采用与铸件材质相同或相近的材料 直接插入需要激冷处的型腔内，随后与浇注 金属熔接在一起，成为铸件的一部分。
➢外冷铁只与铸件上被激冷部位表面相接触而 不熔接，故可重复使用。
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3、砂型铸造的特点 ➢ 不受铸件材质、尺寸、质量和生产批量的限制； ➢ 属于一次性铸造成形，造型工作量大； ➢ 铸件精度和表面质量差； ➢ 砂型铸造缺陷多，废品率高，机械性能较差； ➢ 设备简单、投资少，价格低廉，应用广泛。
作用：补缩、排气、集渣、观察金属液等。
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▪ 设计原则：
① 冒口的凝固时间必须大于或等于铸件被补缩 部分的凝固时间；
② 冒口应具有足够大的体积，以保证有足够的 金属液补充铸件内部的体收缩。
③ 在铸件凝固时，冒口与被补缩部位之间应有 通畅的补缩通道。
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冷铁
作用：是为了加速铸件厚壁部分的冷却， 使其与邻近部位同时凝固，避免出现缩孔、 缩松等缺陷。
第二章 金属材料加工基础
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本章主要内容：
2.1 铸造 2.2 金属压力加工
重点：砂型铸造、锻造、 难点：无
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2.1 铸造
一、铸造生产概述 1、定义：铸造是液态金属成形的方法，铸造过程
是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属在重力、 压力、离心力、电磁力等外力场的作用下充满铸 型，凝固后获得一定形状与性能铸件的生产过程， 是生产金属零件和毛坯的主要形式之一。
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4、铸造类型 ➢ 砂型铸造 ➢ 特种铸造
最主要的铸造方法， 占铸件总产量的80% 以上。 工序较多，铸造缺陷， 废品率高
低压铸造
消失模 铸造
熔模铸造
压力铸造
七
种
常
见
特种铸造
金属型
的
铸造
特
种
铸
造
连续铸造
离心铸造
方
法
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二、砂型铸造 1、定义
用型砂制成铸型(砂型)，然后注满液体金属 并冷却成形的方法。 2、基本生产过程
成分配比：
型砂
原砂
稀释剂
粘结剂
石
铬
锆
英
铁
英
砂
矿
砂
砂
水
粘
水
树
溶
玻
剂
土
璃
脂
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（2）工艺过程 ➢ 造型
分类：手工造型和机械造型 工序：填砂、紧实、起模、合箱 ➢ 造芯 ➢ 合箱：把砂型和砂芯按要求组合在一起。 ➢ 浇注 ➢ 落砂和清理
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视频1：手工造型方法
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上一张12
Hale Waihona Puke .13视频2：震压式造型
尽量减少分型面的数目，用平直分型面代 替特殊形状的分型面；
分型面总是放在铸件的最大截面处，以便 于起模。
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➢ 确定主要工艺参数 机械加工余量 铸造收缩率 拔模斜度 铸造圆角
拔模斜度
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➢ 浇注系统设计
定义：浇注系统是指金属 液填充型腔而开设于铸型 中的一系列通道。
组成部分：浇口杯、直浇 道、横浇道、内浇道