3第二章 铸造生产

第二章铸造生产§1铸造生产一铸造生产的实质1、实质：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，冷凝后得到所需形状和性能铸件的成形方法。2、主要工作：熔炼金属；制做铸型；浇注。二铸造生产的特点1、能生产形状极复杂的铸件，特别是具有复杂内腔的零件毛坯；如复杂的箱体，内燃机的机体、缸盖，机床床身等。沧州铁狮子：高5.4m，长6.5m，重40吨高22m，42臂，重120吨。2、适应性广（或工艺灵活性大）；各种金属：铸铁铸钢以及各种有色金属各种形状、尺寸（0.5mm~1m壁厚）、重量（几克~几百吨）。3、成本低；原材料来源广，价格便宜，设备投资少。4、机械性能差，特别是冲击韧性低于同种锻件，铸件笨重；5、工序多，且难于精确控制，质量不稳，废品率高；6、劳动条件差：高温、高粉尘、高的劳动强度。三铸造生产的应用除受力复杂（受拉力、冲击力较大）要求高的重要件外，均可使用铸件。§2铸造方法铸造方法可分为砂型铸造和特种铸造两大类。1制作砂型造型造芯合箱2熔炼金属3浇注4落砂5清理6检验特点：成本低、适应范围广、生产率较低、铸件质量较差。生产过程：一砂型铸造（一）金属型铸造1、实质：将液体金属浇入金属铸型以获得铸件的工艺过程。对传统砂型铸造造型材料的改革。（永久型铸造）2、特点：生产率高；铸件质量好；难铸薄壁件；铸型成本高；3、用途：大批量生产有色金属件。如铝合金的活塞等。造型材料、造型方法、浇注方法：与砂型铸造不同二特种铸造（二）压力铸造在高压（50~5000MPa）下，快速将液态或半液态金属压入金属型中，以得到铸件。是对砂型铸造造型材料和浇注方法的改革。1、工艺过程：压力铸造是在压铸机上进行的。2、生产特点：具备金属型铸造的特点，但可生产薄壁件；生产率极高，每八小时可压铸3000~7000次；内部常有气孔，不能进行热处理的过量切削加工；设备复杂、昂贵。3、用途：大批量生产有色金属件，特别是薄壁件，如仪表的外壳。（三）离心铸造1、工艺过程：将液体金属浇入高速旋转的铸型中，使金属在离心力的作用下充填铸型和结晶。2、特点：铸件质量比较好；中空结构可不用型芯和浇注系统，简化生产过程，节约金属；便于生产双金属结构；铸件内易产生偏析，内孔不准确，内表面缺陷多。3、用途：主要用于生产一些管、套类铸件，如下水道管等。（四）熔模铸造1、工艺过程：2、特点：可铸出精度高、形状复杂的铸件；适用于各种铸造合金；适合各种批量；工序长，生产周期4~15天，成本高。3、用途：要求精度高，且不便于进行切削加工的零件，如发动机的叶片。高合金钢（ZGMn13）。多用于小型零件，一般不超过25公斤。母模压型压制蜡模组模结壳熔模焙烧浇注§3合金的铸造性能合金的铸造性能是表示合金在铸造生产中所表现出来的工艺性能。一合金的流动性和充型能力（一）合金的流动性1概念：液体金属本身的流动能力。2流动性的影响因素：a合金的种类b合金的化学成分和结晶特征：c合金的物理性能：纯金属和共晶成分的金属流动性最好；结晶温度范围越宽，流动性越差粘度、结晶潜热、导热系数等a容易浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件，防止浇不足、冷隔。b有利于夹杂物和气体的上浮和排除，减少夹杂和气孔缺陷；c有利于凝固过程中的补缩，减少缩孔和缩松。流动性好（二）合金的充型能力1充型能力：合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状正确的优质铸件的能力。2充型能力的影响因素：流动性；浇注条件；铸型条件；铸件结构。流动性对充型能力的影响最大，流动性越好，充型能力越强；浇注条件对充型能力有着决定性的影响：浇注温度：温度↑→充型能力↑适宜的浇注温度：铸铁1230～1380℃铸钢1520～1620℃铝合金680～780℃充型压力（直浇道高度）：提高充型压力或增加直浇道高度可有效地提高充型能力。直浇道高度应大于200mm。浇注系统结构：浇注系统越复杂，流动阻力越大，充型能力下降。铸型条件对充型能力有着显著的影响；铸型材料的导热性；铸型的温度；铸型中的气体。铸件结构对充型能力有着相当的影响。3提高充型能力的措施：设计铸件时，尽量选用流动性好的合金；提高浇注温度，加高直浇道，扩大内浇口截面积；烘干铸型，增大出气口；改进铸件结构。液态收缩：凝固收缩：固态收缩：从浇注温度冷却到开始凝固温度的收缩。此阶段的收缩通常用体积收缩率来表示。从凝固开始温度冷却到凝固结束温度的收缩。凝固收缩通常也用体积收缩率来表示。从凝固终了冷却到室温的收缩。固态收缩通常用线收缩率来表示：灰铸铁的收缩最小，而铸钢和白口铁的收缩最大。二铸造合金的收缩（一）概念：铸件在凝固和冷却的过程中，其体积和尺寸减小的现象。（二）收缩的三个阶段：（三）收缩对铸件质量的影响1铸件中的缩孔a产生原因：合金的液态收缩、凝固收缩得不到液态金属的补充。b缩孔的部位：铸件中厚大的部位（热节）靠近上表面。c缩孔的防止方法：加冒口、工艺上采用顺序凝固原则。加冷铁，2铸件中的缩松3铸造应力：铸件凝固后仍处于高温，在以后的冷却收缩过程中如受到阻碍，其内部将产生应力，这个内应力叫做铸造内应力。铸造内应力可分为两类：热应力和机械应力。（1）热应力122+--热应力产生的原因：铸件壁厚不均，冷却速度不一致，收缩不同步且互相阻碍。（2）机械应力铸件的收缩受到铸型和型芯的阻碍而产生的应力。热应力性质：厚：拉应力；薄：压应力。（3）应力、变形和裂纹的防止措施：铸件设计尽量使壁厚均匀；采取合理的铸造工艺同时凝固原则；去应力退火。增加型（芯）砂的退让性；采用反变形法尽量减小铸造应力；限制有害元素的含量，如钢铁中的S、P含量。减小应力防止裂纹→↓变形应力的危害：σ＞σb铸件开裂；σ引起变形。§4零件结构的铸造工艺性一铸件结构的合理性1、铸件应有合理的壁厚：太薄：浇不足、冷隔；太厚：晶粒粗大，机械性能下降。HT件壁厚大于5mm，不应超过25mm；ZG8mm，临界壁厚40mm。2、壁厚力求均匀：避免金属堆积，产生缩孔、缩松、应力。3、壁的连接：两壁相交尽量用圆角连接，避免锐角。二铸件结构的工艺性1、铸件的外形：分型面尽量少；分型面尽量采用平面；应有结构斜度；少用活块造型；2、铸件内腔的设计：尽量不用或少用型芯：型芯装配稳固、排气容易、清砂方便。