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铸造机械工程实践中心课件目录一、铸造概述二、砂型铸造三、特种铸造一、铸造概述1.铸造的概念铸造是将金属熔化并浇注到具有零件形状相适应的铸型型腔中，等其冷却凝固后，获得毛坯或零件的方法。2.铸造的特点铸造的特点是金属在液态下成形，即熔化的液态金属在一定的压力作用下充满铸型而获得铸件。3.铸造的方法铸造的方法主要分砂型铸造和特种铸造两大类。砂型铸造是最基本的铸造方法，下图为套筒的砂型铸造过程。砂型铸造的工艺过程主要包括：制造模型和芯盒、配制型砂及芯砂、造型制芯、合箱、熔化金属、浇注、落砂、清理及检验等。二、砂型铸造二、砂型铸造（续）（一）造型（芯）材料用来制造砂型和砂芯的材料统称造型材料。用于制造砂型的的称型砂，用于制造砂芯的的称芯砂。1.对型（芯）砂的要求（1）强度（2）透气性（3）耐火性（4）退让性（5）可塑性（6）回用性2.型（芯）砂的组成（1）原砂（2）粘结剂：粘土、水玻璃、油类、合脂及树脂（3）附加物：煤粉、重油、锯木屑（4）涂料3.型（芯）砂的配制型砂的混制是在混砂机中进行。先将一定比例的新砂、粘土和旧砂依次加入混砂机中，先干混数分钟，然后加入一定量的水进行湿混约10min。二、砂型铸造（续）（二）造型造型是铸型制造过程中的重要工序，它的任务是获得质量合格的铸型。1.造型工具及辅具2.铸型结构3.造型方法按造型手段可分为手工造型和机器造型两大类。二、砂型铸造（续）（1）手工造型手工造型方法很多，要根据铸件的形状、大小和生产批量的不同进行选择，常用方法有：1）整模造型：整体模型，分型面为平面二、砂型铸造（续）2）分模造型：分开模型，分型面多是平面二、砂型铸造（续）3）挖砂造型：造型时须挖去阻碍取模的型砂二、砂型铸造（续）4）活块造型：将模样上有妨碍取摸的部分做成活动的活块造型用外砂芯作出活块二、砂型铸造（续）5）三箱造型：铸件两端截面尺寸较大，需要三个沙箱带轮的三箱造型用外砂芯将三箱改为两箱二、砂型铸造（续）6）刮板造型：用和铸件截面形状相适应的木板绕固定的中心轴旋转，制出所需型腔。带轮的刮板造型导向刮板造型二、砂型铸造（续）（2）机器造型机器造型是将填砂、紧实和起模等主要工序实现了机械化，适用于中、小型铸件的成批生产，常用的机器造型方法有：1）振压造型工作过程：a)填砂；b)振实；c)压实；d)起模；二、砂型铸造（续）2）多触头高压造型二、砂型铸造（续）（三）造芯造芯和造型一样，可用于手工制造，也可用机器制造。1.手工造芯：造芯时多用芯盒制造，有时也用刮板制造。二、砂型铸造（续）2.机器造芯：在大批量生产中，常用型芯制作设备是射芯机和壳（吹）芯机。射芯机工作原理壳（吹）芯制造原理二、砂型铸造（续）浇注位置指浇注时铸件在铸型中的空间位置，浇注位置的选择原则：（1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面；（2）铸件的大平面应朝下；（3）面积较大的薄壁部分置于铸型下部或侧面；（4）铸件厚大部分应放在上部或侧面。为了将金属液流导入铸型型腔，而在铸型中所开出的通道，称为浇注系统。典型的浇注系统由外浇口、直浇口、横浇口和内浇口四部分组成。对于形状简单的小铸件可以省略横浇口。（四）浇冒口系统1.浇注系统二、砂型铸造（续）冷铁是一金属镶块激冷物，利用金属导热比砂型材料快得多的性能，起提高铸件厚壁处冷却速度、消除铸件的缩孔和裂纹、提高铸件表面硬度和耐磨性的作用。3.冷铁2.冒口冒口是砂型中贮存金属液的“水库”，它能补充型腔中金属液冷凝时的收缩，消除铸件的缩孔二、砂型铸造（续）（五）铸造合金的熔炼1.铸铁的熔炼2.铸钢的熔炼3.铸造有色合金的熔炼（六）合箱、浇注、落砂、清理及铸件缺陷分析1.合箱2.浇注3.落砂4.清理5.铸件缺陷分析三、特种铸造（一）特种铸造的特点和分类1.特点与砂型铸造相比，特种铸造具有铸件精度和表面质量高、铸件内在性能好、原材料消耗低、工作环境好等优点。但铸件的结构、形状、尺寸、重量、材料种类往往受到一定限制。2.分类（1）金属型铸造（2）熔模铸造（3）离心铸造（4）压力铸造（5）低压铸造（6）陶瓷型铸造（7）实型铸造（8）磁型铸造三、特种铸造（续）（二）金属型铸造金属型铸造是在重力作用下将液态金属浇入金属铸型的成形方法。金属型的结构可分为：水平分型式、垂直分型式及复合分型式等。金属型一般用铸铁、铸钢；铸件的内腔可用金属型芯或砂芯来形成。水平分型式垂直分型式三、特种铸造（续）•金属型优点：•一型多铸，生产效率高；•铸件尺寸精度高，表面质量好(IT12-14,Ra6.3-12.5)•铸件冷却快，组织致密，机械性能好•金属型缺点：•金属型成本高•没有退让性，不宜生产形状复杂的铸件•铸件冷却快，组织致密，机械性能好金属型铸造主要用于铜、铝、镁等有色金属铸件的大批量生产。如内燃机活塞、汽缸盖、油泵壳体、轴瓦、轴套等。三、特种铸造（续）（三）熔模铸造模铸造是在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化后，将模样熔去制成中空型壳，经浇注而获得铸件的成形方法。熔模铸造工艺过程：制造熔模、制模组、上涂料（及撒砂）、脱模、焙烧、浇注、落砂、切浇口。三、特种铸造（续）•熔模铸造的特点：•铸件的精度和表面质量较高（IT11~13,Ra1.6~12.5）•合金种类不受限制，钢铁及有色金属均可适用•可铸出形状复杂的铸件•生产批量不受限制•工艺过程较复杂，生产周期长，成本高铸件尺寸不能太大熔模铸造是一种少、无切削的先进精密成形工艺，最适合25kg以下的高熔点、难加工合金铸件的批量生产。如汽轮机叶片、泵轮、复杂刀具、汽车上小型精密铸件。三、特种铸造（续）（四）离心铸造离心铸造是将金属液浇入旋转的铸型中，使其在离心力作用下成形并凝固的铸造方法。a)垂直轴线b)水平轴线三、特种铸造（续）•离心铸造的特点：•铸件组织致密，机械性能好•不用型芯和浇注系统，简化生产，节约金属•金属液的充型能力强，便于流动性差的合金及薄壁铸件•便于制造双金属结构•铸件易产生偏析，内孔不准确且内表面粗糙离心铸造是铸铁管、气缸套、铜套、双金属轴承的主要生产方法，铸件最大可达十多吨。此外，在耐热钢辊道、特殊钢的无缝管坯、造纸机干燥滚筒等生产中得到应用。三、特种铸造（续）（五）压力铸造压力铸造是将液态金属在高压作用下快速压入金属铸型中，并在压力下结晶，以获得铸件的方法。压铸工艺过程：a)注入金属b)压铸c)抽芯d)顶出铸件三、特种铸造（续）•压力铸造的特点：•铸件的尺寸精度高（IT8~12,Ra3.2~0.4）•铸件的强度和表面硬度都较高•生产效率高（一般为50~150次/小时）•铸件表皮下有气孔，不能多余量加工和热处理•设备投资大，压铸型制造成本高，适宜大量生产压力铸造主要用于铝合金、锌合金和铜合金铸件。压铸件广泛应用与汽车、仪器仪表、计算机、医疗器械等制造业，如发动机汽缸体、汽缸盖、仪表和照相机的壳体与支架、管接头、齿轮等。