铸造技术河南理工大学解析
铸造工艺基础知识及理论
铸造工艺基础知识及理论目录一、基础概念 (2)1.1 铸造的定义与意义 (3)1.2 铸造工艺的种类与应用 (4)二、铸造材料 (6)三、铸造设备 (7)3.1 熔炼设备 (9)3.2 锻造设备 (10)3.3 后处理设备 (11)四、铸造工艺过程 (12)五、铸造工艺设计 (13)5.1 工艺方案的确定 (15)5.2 工艺参数的选择 (16)5.3 工艺文件的编制 (18)六、铸造质量与控制 (20)6.1 铸造缺陷的产生原因及防止措施 (22)6.2 铸造质量检测方法与标准 (23)七、铸造生产与环境 (24)7.1 铸造生产的环保要求 (26)7.2 环保设备的应用与管理 (27)八、现代铸造技术的发展趋势 (28)8.1 快速凝固与近净形铸造技术 (30)8.2 数字化与智能化铸造技术 (31)8.3 生物铸造与绿色铸造技术 (33)一、基础概念铸造工艺是指将熔炼好的液态金属浇入铸型，待其凝固后获得所需形状和性能的金属制品的过程。
它是制造业中非常重要的工艺之一，广泛应用于汽车、航空、建筑、电子等领域。
铸造工艺的基础知识主要包括液态金属的性质、铸型（即模具）的设计与制造、浇注系统、凝固过程以及后处理等。
这些知识是理解和掌握铸造工艺的基本前提。
液态金属的性质：液态金属在铸造过程中的流动性、填充能力、冷却速度等对其最终的产品质量有着决定性的影响。
了解液态金属的成分、温度、粘度等基本性质对于铸造工艺的设计和实践都是非常重要的。
铸型的设计与制造：铸型是形成金属制品形状和内部结构的重要工具。
铸型的设计需要考虑到金属液的流动性和凝固特性，以及制品的精度和表面质量要求。
铸型的制造也需要选用合适的材料，并经过精密加工才能达到设计要求。
浇注系统：浇注系统是连接铸型和液态金属的通道，包括浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等部分。
合理的浇注系统设计可以确保金属液均匀地注入铸型，并有利于热量和气体的排出，从而提高制品的质量和生产效率。
铸造成形技术.pptx
第4页/共23页
第一节 造型材料、型砂与芯砂
• 1. 造型材料: 型砂及芯砂是制造砂型与型芯的造型材料。
第5页/共23页
造型材料
• ① 型芯砂的组成成分： 新砂 旧砂 粘合剂 附加物 水 ② 粘结剂及粘结剂的分类
用来粘结砂粒的材料称为粘结剂 粘土、水玻璃、有机粘结剂、附加物、涂料及料
第14页/共23页
第四节 金属的熔炼
• 2.铸铁的三大优点：减振、耐磨、消声 • 3.铸铁的桑收缩阶段：液态、凝固、固态 • 4.铸铁的三个应力：热应力、相变应力、内应力 • 5.铸铁的牌号：HT:100、150、200、250、300、350共六种。GB9439-88
第15页/共23页
熔炼设备
第6页/共23页
造型材料
• 防粘剂的材料：煤油、重油 • 增加型芯空隙材料：锯木屑、纤维物等
第7页/共23页
第二节 造型造芯的方法及特点
• 1.砂型的组成与结构：
第8页/共23页
• 2.分型面：是指两半铸型相互接触的表面。 • 其工艺常用符号为：
第9页/共23页
• 3.造型的方法： 手工造型和机器造型 第10页/共23页
教学难点
•型砂铸造工艺方案的 灵活运用
第2页/共23页
铸造概论
• 铸造包括铸铁、铸钢、铸非铁合金。 • 铸造是制造铸型熔炼金属并将熔炼的金属液体浇入铸型，凝固后获得铸件的生产成形方法。
第3页/共23页
铸造概论
• 铸造方法有多种，即：砂型铸造和特种铸造，其中砂型铸造应用最广泛。 • 砂型铸造的主要生产工序主要包括：制造模样和芯盒、制备型砂和芯砂、造型造芯、合型、熔化金属、浇
造型的过程
第11页/共23页
铸造成形工艺技术基础知识理论(ppt 114页)
这部论著是世界上有金属材料成形及加工方法以 来最早的科学论著，充分反映了我国历代劳动人民 在材料成形及机械加工技术方面的卓越贡献。
7
我国的冶铸技术至少有4000年以上的悠久历 史，前2000年是青铜的天下。到商周时代， 冶铸技术已达到很高水平，形成了灿烂的青 铜文化。
4
材料成形工艺经历了从简单的手工操作到如今的 复杂化、大型化和智能化生产的发展过程。
蒸汽—空气锤、水压机、模锻压力机、高速冲床 等的使用，使金属锻压工艺彻底改变了传统的 “手工打铁”的落后方式，进入到机械化现代化 生产的行列。
1885年发现了气体放电电弧作为电弧焊接的热源， 1886年发明了电阻焊，从此电焊便成为现代焊接 技术的主流。
铸造技术在我国源远流长，并有很高的水平， 形成了闻名于世的以泥范(砂型)、铁范(金属 型)和失蜡铸造为代表的中国古代三大铸造 技术。
8
我国也是世界上应用焊接技术最早的国家 之一。 河南辉县战国墓中的殉葬铜器的耳和足就 是用铸焊方法与本体连接的，比欧洲早了 2000多年。
9
新中国成立以后，我国机械制造业得到了飞速发展， 经历了由仿制到自行设计、制造，从生产普通机械 到制造精密和大型机械，从生产单机到制造成套设 备的发展过程。
从材料到毛坯又由毛坯到零件的工艺过程是贯穿机 械制造过程中的一条主线，它包含了材料成形及机 械制造工艺的基本理论、基本知识、基本方法。对 于一个合格的工程技术人员来说．掌握这些知识， 对所从事的工作是非常重要的。
3
材料成形技术的发展史
材料成形工艺是伴随着人类使用材料的历史 而发展的。
在人类使用材料之初，通过将天然材料石头、陶土 打制成石器和烧制成陶器，就诞生了最原始的材料 成形工艺。
铸造概述PPT课件
由于铸件结构不合理、浇注温度过低或冷却 过快等原因引起。
缺陷预防措施和补救方法
预防缩孔与缩松措施
改进铸件结构、降低浇注温度、 增加冒口补缩等。
预防裂纹措施
改进铸件结构、提高浇注温度、 控制冷却速度等。
预防气孔措施
控制型砂水分、烘干型芯、降 低金属液含气量等。
预防夹渣措施
提高型砂质量、改进浇注系统、 降低金属液含渣量等。
节能技术
采用先进的节能技术和设备，可以降低铸造过程中的能耗和排放， 提高能源利用效率和环保性能。
绿色材料
开发和应用绿色材料，如可再生材料、低污染材料等，可以减少 对环境的污染和破坏，促进可持续发展。
未来发展趋势预测
01 02
个性化定制
随着消费者需求的多样化，个性化定制将成为未来铸造发展的重要趋势 之一。通过数字化技术和3D打印技术等手段，可以实现快速、灵活的 生产个性化产品。
铸造概述ppt课件
contents
目录
• 铸造基本概念与分类 • 铸造材料选择与性能要求 • 铸造工艺流程及关键环节 • 典型铸造方法及设备介绍 • 铸件缺陷分析与防止措施 • 现代铸造技术发展趋势与展望
01
铸造基本概念与分类
铸造定义及作用
铸造定义
铸造是一种通过熔化金属或非金 属材料，并将其倒入模具中冷却 凝固，从而获得所需形状和性能 的工件的加工方法。
清理与检验标准
清理操作
去除铸件表面的型砂、芯砂、浇口、冒口等多余部分，使铸件表 面达到规定的粗糙度要求。
检验项目
对铸件进行外观检查、尺寸测量、化学成分分析、力学性能试验等 检验项目，确保铸件质量符合要求。
检验标准
根据铸件用途和重要性，制定相应的检验标准和质量等级要求，对 不合格的铸件进行返工或报废处理。
001非重力铸造及金属型铸造-压力铸造 - 副本
铸造工程基础（六）非重力铸造及金属型铸造技术河南理工大学材料学院王英压力铸造*0.概述压力铸造（Die Casting ）简称压铸，它是在高压作用下，将液态或半液态金属以高的速度压入铸型型腔，并在高压下凝固成形而获得轮廓清晰、尺寸精确铸件的一种成形方法。
1）压力：20~200MPa 2）充型速度：0.5~75m/s ，最高120m/s3）充型时间：0.01~0.2s高压和高速是压铸的两大特点，也是区别其他铸造方法的基本特征。
压力铸造压铸过程循环图•工艺特点优点：1）铸件的尺寸精度（最高）和表面光洁度很高（最细）。
2）铸件强度及表面硬度高。
（较砂型提高25-40%）3）生产形状复杂的薄壁铸件，可镶铸。
4）生产效率高，出品率高，金属液浪费少。
缺点：1）易产生气孔缺陷，不能热处理和焊接。
2）外形内凹、内腔内凹外凸件不易生产。
（不可用砂芯）3）金属液高速下的冲刷破坏力，不适用于高温金属。
（铝合金，镁合金常用，黑色金属应用不广泛）4）模具成本高，需大量生产。
金属压铸工艺的应用范围•目前压铸合金不再局限于有色金属的锌、铝、鎂和铜，而且也逐渐扩大用来压铸铸铁和铸钢件。
•铸件尺寸可以从几毫米到1～2m；•铸件重量可以从几克到数十公斤。
•国外可压铸直径为2m，重量为50kg的铝铸件。
•压铸工艺主要应用于汽车、摩托车、拖拉机、电气仪表、家电、计算机、电信器材、航天航空、医疗器械以及轻工日用五金等行业。
•生产的主要零件有发动机气缸体、气缸盖、变速器箱体、发动机罩、仪表及照相机的壳体、管接头、齿轮等。
应用领域：以汽车和摩托车制造业为主要应用领域，汽车约占70%，摩托车约占10%。
压铸零件尺寸：最小的只有零点几克，最大的铝合金铸件质量达60kg，最大的直径可达2m。
压铸合金：可以生产铝、锌、镁和铜等合金。
黑色金属的压铸尚处于研究试验阶段。
压铸的应用示例V8发动机缸体锌合金电视机频道转换器汽车上使用的一些压铸件1.压铸合金~对压铸合金的要求合金材料的性能包括使用性能和工艺性能见表。
铸造基本知识及理论ppt课件
正确选择收缩量、 机械加工余量和拔模 斜度等。
拔模斜度
➢ 浇注系统的设计：
浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道；通常由 交口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成。 设计原那么：确保液态金属可以平 稳 而合理地充溢型腔。 ➢ 补缩系统的设计：
➢ 缩孔：
定义：缩孔是指金属液在铸模中冷却和凝固时， 在铸件的厚大部位及最后凝固部位构成一些容积 较产大生的缘孔由洞：。先
凝固区域堵住 液体流动的通 道，后凝固区 域收缩所缩减 的容积得不到
➢ 疏松：
定义：疏松是指金属液在铸模中冷却和凝固时， 在铸件的厚大部位及最后凝固部位构成一些分散 产性生的缘小由孔：洞。当合金的结晶温度范围很宽或铸件 断面温度梯度较小时，凝固过程中有较宽的糊状 凝固两相并存
温的过
分程类中：，分其为体三积类或，尺液寸态缩收减缩的、景凝象固。收缩和固态
收缩。
浇注温度
铸 液态收缩
件 温
开场凝固温度
体
度 降
凝固收缩
积 收
低
缩
凝固终止温度
固态收缩
室温
线收缩
收缩率： 体积收缩是指单位体积的收缩量〔体积收缩 率〕。 线体收积缩收是缩率指：单位长V度上V0V 的1V 收1缩1量0〔% 0线收缩率〕。
顺序凝固：是指经过在铸件上能够出现疏松的厚大部位 安装冒口或放置冷铁等工 艺措施，使铸件上远离冒 口的部位先凝固〔图中 Ⅰ〕，尔后在接近冒口的 部位凝固〔图中Ⅱ、Ⅲ〕， 最后是冒口本身凝固。
顺序凝固表示图
内置冷铁法 外置冷铁法
设置冒口法 冒口、冷铁共用法
➢ 裂纹与变形：
耐热镁合金的研究进展
[ 1]
金。 1947 年发现在 Mg RE 合金中加 Z r 可以细化晶 粒。 Zr 在不含 Al 和 M n 的 M g RE 合金中 , 可与 Zn、 Ag 、 RE 和 T h 等元素一同加入, 从而形成了 RK 系镁 合金。 1949 年发现 , 随着稀土元素 L a ﹑ Ce 和 Nd 序 列的 提高 , 镁合 金耐 热性 能提 高。 1959 年发 现, 在 Mg RE 合金中加 Ag 有显著的时效硬化效应, 从而研 发了 QE22 ﹑ QE21 及 EQ21 等合金。1960 年出现了 加 Ca( 0. 5% ~ 3. 0% Ca) 改善 M g Al 合金抗蠕变性的 专利。如 德 国 大 众 公 司 开 发 的 AZ81 1% Ca 镁 合 金[ 2] 。之后 , 1972 年发现加入 1% RE 也可以提高 M g Al 合金的抗蠕变性能, 而且发现在当 Al 4% 效果明 显, 并开发出了含 2% ~ 4% A l 的 AE 系列高温合金。 从 1979 年起先后开发出了在高温下具有高强度及高 抗蠕变性能的含钕及含钇镁合金。为了降低成本, 在 Mg Nd Y 基础上添加一定含量的 Ca 或 Sr 等碱土元 素, 可以降低 RE 含量 , 并可以获得高的高温性能。 1 主要耐热镁合金的研究现状 1. 1 Mg RE 系 由于固溶强化和沉淀强化, 以稀土为主要合金元
[ 9, 10]
Mg 基体在晶界处
。 A S ( M g Al Si ) 和 AE ( M g Al
RE) 系列是开发较早且具有良好高温力学性能的合金 系。但是 AS 系列的铸造性能较 差, 而 AE 系列成本 在 Mg Al 系基础上有较大提高。目前 , 通过合金化来 提高 Mg A l 系镁合金耐热性能的合金元素主要 有 3 类: 添加 Y 、 N d 和 Ce 等稀土元素; 添加 Ca 、 Sr 、 Ba 等碱土元素; 添加 Si、 Sn 、 Sb 等 IV/ V 族元素。 应用于镁合金中的稀土元素包括 L a 、 P r、 N d、 Gd、 Dy 、 Y 等。不同的稀土元素对合金高温力学性能有不 同的影响。其中 Nd 的 效果 很好, 其最 大 固溶 度为 3. 6% , 而 Ce 的固溶度只有 1. 6% , Nd 不仅能提高镁 合金的高温强度 , 而且还能提高室温强度。Gd 和 Dy 的原子半径与镁更加接近 , 它们在镁中的固溶度更大, 分别为 23. 5% 和 25. 8% , 而且随温度的降低而降低, 具有好的时效硬化特性 , 其中以 Gd 最 好。 Y 等稀土 元素在镁合金中具有较大的固溶度, 添加后既可利用 固溶强化 , 又可借助稀土化合物对晶界的强化 , 来提高 镁合金的抗高温蠕变性能。 研究表明 , 对 AZ31B 镁合金, 添加 Nd 可以形 成高熔点 A l4 Nd 和 Mg 12 Nd 稀土相, 不仅可以细化晶 粒, 还可以减少
河南理工大学机械制造技术基础考试重点
1、掌握零件加工质量的内容：加工精度、表面质量。 2、掌握加工精度的获得方法。
3、了解表面质量对零件使用性能的影响。
第四章 机械加工质量及其控制
第二节 机械加工精度的影响因素及控制
1、掌握工艺系统、原始误差、原理误差的涵义。 2、掌握机床误差的来源、机床几何误差对加工精度的影响，
理解误差敏感方向的意义及应用。
3、掌握传动原理图、定比机构和换置机构的概念。
第二章 机械加工设备与典型刀具
第二节 车床
1、了解卧式车床的工艺范围。 2、掌握CA6140车床的传动系统分析：主运动传动链、车螺
纹进给运动传动链、纵向机动传动链、横向机动进给传
动链、快速移动传动链。 3、掌握CA6140车床所能加工的4种标准螺纹、加工精密与 非标螺纹的方法。
3、了解工艺系统刚度的涵义，掌握误差复映现象及其规律。 4、掌握减小工艺系统受力变形的关键措施。 5、掌握保证和提高加工精度的工艺措施，学会处理实际加 工问题。
第四章 机械加工质量及其控制
第三节 机械加工表面质量的影响因素及控制
1、了解粗糙度的影响因素。 2、了解表面层物理机械性能（冷作硬化、残余应力及金相组
1、了解夹具的主要作用。 2、了解夹具的组成。 第二节 定位原理
1、了解基准的分类。 2、掌握定位与夹紧的区别。 3、掌握六点定位原理。
4、理解工件自由度与加工要求的关系；重点理解过定位对加工的影
响。 5、掌握典型定位元件（V形块、菱形销等）所能限制的自由度，重点
理解组合定位（双顶尖、一夹一顶等）。
机械制造技术基础
第一章 金属切削过程及其控制
第一节 金属切削过程的基本知识
1、理解切削成形运动：主运动与进给运动。 2、了解切削层与切削层参数。