第二章++铸造生产

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第二章-铸造工艺方案的确定

第二章-铸造工艺方案的确定

课堂讨论 图3-2-26
1.应使铸件全部或大部分置于同一半型内
图2-15 轮毂分型方案
2.应尽可能减少分型面数目 铸件的分型面少,铸件精度容易保ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ,且砂箱数目 少
图2-16 确定分型面数目的实例
3.平直分型面和曲折分型面的选择 尽可能选择平直分型面以简化工装结构及
其制造、加工工序和造型操作
图2-17 摇臂铸件的分型面
最小壁厚/㎜
高温合金
铝合金
0.6~1.0
1.5~2.0
0.8~1.5
2.0~2.5
1.0~2.0
2.5~3.0

3.0~3.5

3.5~4.0
铸件尺寸㎜
50×50 100×100 225×225
金属型铸造时铸件的最小壁厚
铝硅合 金
最小壁厚/㎜
铝镁合金、镁合 铜合金 金
灰铸铁
2.2
3
2.5
3
2.5
3
3
(1)改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋板结构
改进妨碍起模的铸件结构 a)不合理 b)合理
教材220面,学生看,老师提问
(2)尽量取消铸件外表侧凹
图2-6 外壁内凹的框形件 a)不合理 b)合理
(3)有利于砂芯的固定和排气 (4) 减少或简化分型面(P221)
轴承架铸件
P222
(5)便于铸件的清理 (P222,图3-2-15) (6)简化模具制造 (P222,图3-2-16)
原则:
铸件精度和生产批量 吃砂量要求 吃砂量的确定
吃砂量: 铸件表面所需要的的最小型砂厚度。
根据铸件大小、重量、厚度、种类以 及型砂的特性和砂箱的结构确定。
吃砂量过小 砂型紧实困难,易引起胀砂、包砂、掉砂、

金属工艺学第二章铸造

金属工艺学第二章铸造

洛氏硬度
洛氏硬度试验原理图
试验时,先加初试验 力,然后加主试验力, 压入试样表面之后, 去除主试验力,在保 留初试验力的情况下, 根据试样残余压痕深 度增量来衡量试样的 硬度大小。
布氏硬度与洛氏硬度的特点比较
布氏硬度的特点: 布氏硬度因压痕面积较大,HB值的
代表性较全面,而且实验数据的重复性 也好,但由于淬火钢球本身的变形问题 ,不能试验太硬的材料,一般在HB450 以上的就不能使用。
标准冲击试样有两种,一种是夏比U形缺口试样, 另一种是夏比V形缺口试样
同一条件下同一材料制作的两种试样,其U形试样
的a 值a
kk值 不明 能显 相大 互于 比V较形。试对于样脆的性a材k,料所试样以一这般两不种开试缺样口。的
四、疲劳强度
疲劳的概念:
工程上一些机件工作时受交变应力或循环 应力作用,即使工作应力低于材料的屈服 强度,但经过一定循环周次后仍会发生断 裂,这样的断裂现象称之为疲劳 。
课程的性质、任务和要求
性质:
➢ 研究常用工程材料及其成形方法的综合性课程 ➢ 体现理论教学与实践环节密切结合的技术基础课程
任务和要求:
➢了解产品的制造过程 ➢掌握常用工程材料的种类与性能,能初步选用 ➢掌握材料成形的基本原理和工艺特点,能初步运用
第一篇 金属材料的基础知识
第一节 金属材料的力学性能
s-屈服点 b-开始发生缩颈现象
强度极限B
颈缩阶段
屈服极限S 屈服阶段 弹性极限P 弹性阶段
强化阶段
强度指标
1.屈服点
在拉伸试验过程中,外力不增加(保持恒定),但试样
仍然能继续伸长(变形),这种现象称屈服。S点称屈服点,
S点对应的应力称屈服点应力。用符号σs表示。屈服点应力 σs可按下式计算:

第二章 铸造成形

第二章  铸造成形
第二章 铸造成形
铸造成形的特点
优点: (1)适应性强,工艺灵活性大。 (2)成形能力强 (3)经济性好 缺点: (1)铸件的力学性能差 (2)铸造工序多,工艺过程难于控制,废品率高 (3)铸造的工作条件差,工人劳动强度大。
2.1铸造方法及其应用
从造型方法来分, 砂型铸造:应用最广 特种铸造:熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、 离心铸造等。与砂型铸造比,能够改善铸件质 量、提高生产率和降低工人劳动强度。
2)在金属型的工作表面上喷刷涂料 在金属型中与金属液接触的工作表面上喷刷涂 料,可避免高温金属液与金属型内表面直接接 触,延长金属型的使用寿命。涂料一般由石英 粉、石墨粉、炭黑等耐火材料和粘结剂调制而 成,涂层厚度为0.l~0.5mm。
3)适当提高浇注温度
金属型导热能力强,适当提高浇注温度(高 20~30℃)也增强金属的流动性。
1、熔模铸造
熔模成型工艺是液态金属在重力作用下浇入由 蜡模熔失后形成的中空型壳中成型,从而获得 精密铸件的方法,常称为熔模铸造或失蜡铸造。
(1)熔模铸造的基本工艺过程 (1)蜡模制造 蜡模制造是熔模铸造的重要过程, 它不仅直接影响铸件的精度,且因 每生产一个铸件就要消耗一个蜡模, 所以,对铸件成本也有相当的影响, 蜡模制造步骤如下:
①制造压型: 压型是用于压制蜡模的专用模 具。压型应尺寸精确、表面光 洁,且压型的型腔尺寸必须包 括蜡料和铸造合金的双重收缩 量,以压出尺寸精确、表面光 洁的蜡模。
压型的制造方法随铸件的生产批量不同,常用 的有如下两种: a)机械加工压型。它是用钢或铝,经机械加工 后组装而成,这种压型使用寿命长,成本高, 仅用于大批生产。
③硬化、风干。将浸涂后并粘有干砂的模组浸 入硬化剂(20%~25%NH4Cl氯化铵水溶液中)浸泡 数分钟,使硬化剂与粘结剂产生化学作用,分 解出硅酸溶胶,将砂粒牢固粘结,使砂壳迅速 硬化。在蜡模组上便形成1~2mm厚的薄壳。硬 化后的模壳应在空气中风干,使其不要太湿, 也不要过分干燥,然后再进行第二次浸涂料等 结壳过程,一般需要重复4~6次(或更多次),制 成5~1Omm厚的耐火型壳。

材料成形技术基础第2章铸造.ppt.Convertor

材料成形技术基础第2章铸造.ppt.Convertor

材料成形技术基础第2章铸造.ppt.Convertor原材料:金属材料、非金属材料、复合材料毛坯成形加工:铸造、锻造、冲压、焊接等机械加工、特种加工:切削、磨削、特种加工热处理、表面处理:材料的改性与处理检测与质量监控:必不可少的保证质量的措施装配:零件的固定、连接、调整、检验和产品试验。

装配材料成形中的基本要素及其流动材料、能量和信息三个基本要素的流动及其相互作用形成物质流、能量流和信息流,使毛坯和零件的成形得以实现质量不变过程:铸造、塑性成形、表面处理等质量减少过程:切削加工、热切割、板料冲裁等质量叠加过程:焊接、胶接和机械连接等2.能量流各种能量的消耗和转化过程称为能量流将生产过程中的物质流、能量流和信息流系统化,即“机械制造技术系统”,具有“自动化、柔性化、高效化”的综合效果特征4.材料成形技术的发展趋势(1)优化常规工艺(2)新型加工方法不断出现(3)高新技术与工艺紧密结合产品的加工要求第2章铸造定义:熔炼金属、制造铸型并将熔融金属浇入铸型凝固后,获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法包括砂型铸造和特种铸造两大类优点:工艺适应性强,铸件的结构形状和尺寸和大小几乎不受限制,常用的合金都能铸造;原材料来源广泛,价格低廉,设备投资较少应用:适于制造形状复杂、特别是内腔形状复杂的零件或毛坯,尤其是要求承压、抗震或耐磨的零件。

缺点:工艺因素影响较大,铸件易出现浇不到、缩孔、气孔、裂纹等缺陷,组织疏松,晶粒粗大。

质量不稳定,一般情况下,铸件的力学性能远不及塑性成形件L=v×t2.1铸造基础2.1.1金属液的充型能力金属液充满铸型型腔,获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力很大程度上决定了铸件的质量1、金属的流动性:金属液本身的流动能力流动性好则充型能力强,易于获得轮廓清晰、壁薄而形状复杂的铸件,且易于防止各类铸造缺陷。

衡量:螺旋型流动试样长度合金成分:成分不同,结晶方式不同;粘度不同相同温度下,过热度不同:已结晶表面光滑程度不同结论:共晶成分和纯金属最好合金的质量热容、密度和热导率质量热容和密度大,含热量大;热导率小,散热慢2、铸型条件铸型的蓄热系数:铸型的蓄热系数越大,激冷能力越强,金属液保持液态的时间就较短,充型能力越低解决方法:选用蓄热系数小的造型材料;在型腔壁喷涂料铸型温度:铸型的温度越高,金属液冷却就越慢,保持液态时间就越长铸型中的气体:形成影响充型的气体阻力(外部阻力)3、浇注条件浇注温度:浇注温度高,金属液的粘度低,保持液态的时间长。

第二章 铸造成型技术

第二章 铸造成型技术
液态、凝固收缩→缩孔、缩松→减小有效面积、 产生 应力集中、 渗漏(压力容器)
固态收缩→铸造内应力→变形、开裂、体积减小
2、铸件中的缩孔与缩松
缩孔:液态收缩和凝固收缩过程中不能得到金属液补充引起。
特点:产生于铸件厚大部位或上部等最后凝固之处,凝固 温度范围窄的合金(近共晶成分)易发生该缺陷, 可通过特定措施防止。
合金的吸气性
一、 合金的充型能力
液态合金充满铸型型腔,获得尺寸正确、形状完整、 轮廓清晰的铸件的能力。 1、合金的流动性(内 因) 液态合金本身的流动能力,影响充型能力的主要因素之一; (1)概念:液体金属充满铸型的能力,指液体金属在、且 仅在重力作用下 表现出来的流动能力。 (2)对铸件质量的影响: 流动性不好,在铸件上易产生浇不足和冷隔、气孔、 和夹渣、缩孔和热裂等铸造缺陷。 (3)衡量(测定):螺旋形试样的长度
铸造
铸造:是将液态金属浇注到具有与零件形状及尺寸相适应
的铸型空腔中,待冷却凝固后,获得一定形状和性能的零件或 毛坯的方法。
铸造工艺特点及应用
• 可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯,如箱 体、床身、气缸体等。 • 适应范围广。工业上常用的金属材料都可铸造;铸件 大小几乎不限(铸件外形尺寸可从几毫米到十几米, 壁厚可从1mm到1m ) ;生产的批量不限,既适用于单 件小批生产,又适用于大批量生产。 • 成本低。可直接利用成本低廉的废机件和切屑,设备 费用较低;在金属切削机床中,铸件占机床总重量75% 以上,而生产成本仅占15~30%。
影响收缩的因素
a、化学成分
①常用铸造合金的收缩:灰铸铁<白口铸铁< 铸钢; ②灰铸铁:含C↑,Si ↑,S↓ 铸钢:含C↑ b、浇注温度↑ 收缩↑; 收缩↑; 收缩↓;

第二章铸造工艺方案

第二章铸造工艺方案
技术要求合理,产品数量确定
第三页,编辑于星期日:二点 四十七分。
生产期限符合实际 生产条件(包括设备状 态、技术能力、工人技 术水平、原材料及工艺 装备状况等)
经济性原则与技术 标准统一
汽缸体
第四页,编辑于星期日:二点 四十七分。
三、工作内容与任务
1、产品铸造工艺性分析,熟悉零件结构与技术要求
2、拟定合理的铸造工艺方案,包括:








轮辐及辐板的改进设计
第十一页,编辑于星期日:二点 四十七分。
5. 避免较大的水平面
6. 对铸钢件,审查实现 定向凝固的可行性
下例为铸钢壳体件, b) 图所示铸件壁厚
以 1°-3°角自下向
上扩张增厚
将内、外中心孔
四周大平面改成
斜壁或曲面连接
第十二页,编辑于星期日:二点 四十七分。
三、从简化铸造工艺分析或改进零件结构 1. 简化外形,做到平直,有利于造型
二、大量生产条件下,采用高压造型生产线
第二十三页,编辑于星期日:二点 四十七分。
三、中等批量的大型铸件,采用树脂自硬砂 造型和制芯
第二十四页,编辑于星期日:二点 四十七分。
四、重型铸件,可应用消失模铸造
模样
铸件
第二十五页,编辑于星期日:二点 四十七分。
第四节 铸件浇注位置的确定
可采用 卧浇、 立浇或
7、编写设计说明书。
第六页,编辑于星期日:二点 四十七分。
第二节 零件结构的铸造工艺性分析
一、作好对零件整体性的了解 内容:零件名称、工作条件、材质、力学性
能、合金成分、金相组织要求、轮廓尺寸、 主体壁厚大小、特殊技术要求等。

2铸造

2铸造

2).铸件的变形和防止 铸件变形的一般规律:厚的部位呈内凹,簿的部 分呈外凸。为防止铸件变形,除合理设计零件结 构外,在工艺上可采用反变形法。
沿高度方向如 何变形
3).铸件的裂纹与防止 当铸件的内部应力超过金属抗拉强度时, 铸件便产生裂纹。
• 热裂纹是在固相线附近形成的裂纹。其 形状特征是,裂纹短、缝隙宽形状曲折, 缝内表面呈氧化颜色, • 防止热裂纹的方法:正确设计零件结构 外应合理地选用型砂和芯砂的粘结剂, 以改善其退让性。严格限制钢和铸铁中 硫的含量。
• 2、侵入气孔 • 是由于铸型表面层聚集的气体侵入液态 合金而形成的气孔。 • 侵入气孔的特征是多位于铸件局部表面 附近,尺寸较大,呈椭圆形或梨形。 • 防止方法:降低型砂、芯砂的发气量和 提高铸型的排气能力。
3、反应气孔 • 液态合金与铸型、冷铁、芯撑或熔渣之 间,因化学反应产生气体而形成的气孔, 称为反应气孔。 • 反应气孔多分布在铸件表层下1-2毫米处, 呈皮下气孔。
§1-2 铸件的凝固 铸型中的合金从液态转变为固态的过程, 称为铸件的凝固,或称一次结晶。 • 铸件的凝固 • 在铸件凝固过程中,一般存在着固相区、 凝固区和液相区三个区域,其中凝固区 是液相与固相共存的区域,凝固区的大 小对铸件质量影响较大,按照凝固区宽 窄,分为逐层凝固、中间凝固和体积凝 固三种凝固方式,如图2-4所示。
• 3.体积凝固 当合金的结晶温度范围很 宽,或因铸件截面温度梯度很小,铸件 凝固时,其液固共存凝固区很宽,甚至 贯穿整个铸件截面,如图2-4(c)所示。 • 影响铸件凝固方式主要因素是合金的 结晶温度范围(取决于合金化学成分) 和铸件的温度梯度。合金的结晶温度范 围越小,凝固区域越窄,越倾向于逐层 凝固。当合金成分一定时,凝固方式取 决于铸件截面上的温度梯度,温度梯度 越大,对应的凝固区域越窄,越趋向于 逐层凝固。

第二章 铸造工艺方案的确定

第二章 铸造工艺方案的确定
铸件尺寸公差和机械加工余量等绘制而成,用双点划线 表示零件轮廓形状尺寸。
6 起模斜度
1)概念 在模样或芯盒平行于起模方向的壁上设置的 斜度。结构斜度
2)影响起模斜度的主要因素 铸造方法、造型(芯) 方法、模样材料、垂直壁的高度及表面粗糙度
3)起模斜度的设计方法 增加厚度法、减小厚度法和 加减厚度法;根据加工面、非加工面和铸件壁厚选择 具体具体的设计方法。
7 最小铸出孔和槽 一般来说,较大的孔、槽等应铸出来;较小的孔、
确定分型面与浇注位置的基本原则有的相互矛盾,要 根据零件的特点及生产条件加以灵活应用(依据生产实践 经验)。分型面的选择与其浇注位置有着密切的关系,只 有将两者结合起来,综合考虑,才能做到简化生产并易 于保证铸件质量。
2.5 砂箱中铸件数量及排列的确定 1 砂箱(型)中铸件数量的确定原则
合理的吃砂量 ,浇注系统尽可能对称分布、直浇道 位置一致,铸件生产平衡(不同大小铸件合理搭配) 。 2 铸件砂箱(型)中的排列 一箱生产多件同种铸件时,浇注系统尽可能对称分布。
从避免铸件缺陷避免铸件缺陷和和简化简化铸造工艺铸造工艺两个方面审查零件结构两个方面审查零件结构合金流动性合金流动性充型能力充型能力铸件结构铸件结构铸造方法铸造方法铸造零件的设计步骤铸造零件的设计步骤11功用设计功用设计曲轴曲轴22基于铸造经验修改和简化设计基于铸造经验修改和简化设计33冶金设计铸件材质的选择和适用性冶金设计铸件材质的选择和适用性曲轴曲轴球墨铸铁球墨铸铁锻件锻件4考虑经济性考虑经济性砂型铸造零件结构的工艺性分析砂型铸造零件结构的工艺性分析11从避免缺陷方面审查铸件结构从避免缺陷方面审查铸件结构11铸件应有合适的壁厚介于最小壁厚与临界壁厚铸件应有合适的壁厚介于最小壁厚与临界壁厚22铸件结构不应造成严重的收缩阻碍注意壁厚过渡铸件结构不应造成严重的收缩阻碍注意壁厚过渡和圆角和圆角33内壁壁厚小于外壁内壁壁厚小于外壁44壁厚应尽可能均匀避免肥厚部分防止形成热节壁厚应尽可能均匀避免肥厚部分防止形成热节55有利于补缩和实现顺序凝固有利于补缩和实现顺序凝固66防止铸件翅曲变形防止铸件翅曲变形77避免水平方向出现较大平面避免水平方向出现较大平面从简化铸造工艺方面改进零件结构从简化铸造工艺方面改进零件结构11铸件外形铸件外形合理设计凸台肋条和结构斜度避免侧凹结构合理设计凸台肋条和结构斜度避免侧凹结构22铸件内腔铸件内腔不用或少用型芯便于型芯的固定排气和清理不用或少用型芯便于型芯的固定排气和清理33减少和简化分型面便于清理减少和简化分型面便于清理44分体铸造和联合铸造分体铸造和联合铸造压铸件结构的工艺性压铸件结构的工艺性金属型铸件结构的工艺金属型铸件结构的工艺熔模铸造铸件结构的工艺性熔模铸造铸件结构的工艺性23造型制芯方法的确定1
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