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模块一铸、锻、焊教学重点：教学难点：铸造、锻压、焊接的分类、特点及应用；砂型铸造与铸件结构工艺性；模锻特点与板料冲压，焊条电弧焊。铸件结构工艺性分析、金属塑性成形原理理解及焊接缺陷原因分析。第一章铸造教学重点铸造的特点、分类及应用；砂型铸造工艺。教学难点本课题重点与难点砂型铸造工艺、金属铸造性能对铸件质量的影响。一、铸造生产的特点铸造的成形是由液态凝结成固态的过程，是制造机械零件毛坯或零件的一种重要工艺方法。优点：（1）能制造各种尺寸和形状复杂的铸件，特别是内腔复杂的铸件，如各种箱体、床身、机架等零件的毛坯。（2）常用的金属材料均可用铸造方法制成铸件，有些材料（如铸铁、青铜）只能用铸造方法来制造零件。（3）铸造所用的原材料来源广泛，成本低廉。（4）铸件的形状与零件尺寸较接近，可节省金属的消耗，减少切削加工费用。（5）可单件也可批量生产。缺点：（1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别是冲击韧度低于同种材料的锻件。（2）铸件质量不够稳定。二、铸造的分类铸造（造型方法）砂型铸造特种铸造（造型材料）湿砂型干砂型化学硬化砂型以天然矿产砂石为主要造型材料以金属作为主要造型材料熔模铸造、壳型铸造、负压铸造、泥型铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等金属型铸造、离心铸造、连续铸造、压力铸造、低压铸造等1.1砂型铸造一、砂型铸造的工艺过程以型砂为材料制备铸型（外型）的铸造方法外型（铸件的外部轮廓）型芯（形成铸件的内腔）砂型铸造基本工艺过程制作模样配制型砂制作芯盒制作芯砂}砂型铸型凝固、落砂、清理、检验铸件型芯烘干造型下芯浇注液态金属选配炉料熔炼造芯}1.1砂型铸造砂型铸造生产套筒铸件的工艺流程示意图1.1砂型铸造模样和芯盒模样是用来形成铸型型腔的工艺装备，按组合形式，可分为整体模和分开模。芯盒是制造砂芯或其他种类耐火材料芯所用的装备。模样和芯盒由木材、金属或其他材料制成。二、造型材料制造铸型或型芯用的材料，称为造型材料。一般指砂型铸造用的材料，包括砂、有机或无机粘结剂、水和其他附加物。型砂主体，主要成分是2SO使用过的型砂（旧砂回用）提高强度和可塑性（高岭土）改善和提高型砂的性能，有时也加入煤屑、木屑1.1砂型铸造1、造型材料的组成1.1砂型铸造2、型(芯)砂性能•（1）强度型砂或芯砂在造型后能承受外力而不致被破坏的能力称为强度。砂型及型芯在搬运、翻转、合箱及浇注金属时，有足够的强度才会保证不破坏、蹋落和胀大。若型、芯砂的强度不好，铸件易产生砂眼、夹砂等缺陷。•（2）透气性型(芯)砂孔隙透过气体的能力称为透气性。在浇注过程中，铸型与高温金属液接触，水份气化、有机物燃烧及液态金属冷却析出气体，必须通过铸型排出，否则将在铸件内产生气孔或使铸件浇不足。•（3）耐火度型、芯砂经受高温热作用的能力。耐火度主要取决于砂中的含量，若耐火度不够，就会在铸件表面或内腔形成一层粘砂层，不但清理困难、影响外观，而且为机械加工增加了困难。为防止铸件产生粘砂、夹砂、砂眼、气孔和裂纹等缺陷，型砂应具备下列性能：•（4）退让性铸件凝固和冷却过程中产生收缩时，型砂能被压缩、退让的性能称为退让性。型、芯砂退让性不足，会使铸件收缩时受到阻碍，产生内应力、变形和裂纹等缺陷。•（5）可塑性指型、芯砂在外力作用下变形，去除外力后仍保持变形的能力。可塑性好，型、芯砂柔软易变形，起模和修型时不易破碎和掉落。除了以上性能的要求外，还有溃散性、发气性、吸湿性等的性能要求。•型、芯砂的诸多性能，有时是相互矛盾的，如强度高、塑性好，透气性就可能下降，因此应根据铸造合金的种类，铸件大小、批量、结构等，具体决定型、芯砂的配比。型砂种类：面砂填充砂单一砂型芯砂型（芯）砂的制备过程•烘干---筛分---混砂（先干混后湿混）---松砂---停放（闷砂）。1.1砂型铸造1.1砂型铸造三、造型和制芯（一）造型方法手工造型和机器造型1手工造型:全部用手工或手动工具完成的造型工序。（1）、整模造型的模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸型内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大截面在一端，且为平面的铸件。1.1砂型铸造（2）、分模造型是将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内，造型简单省工。常用于最大截面在中部的铸件。1.1砂型铸造（4）、活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台，肋条等这些部分作成活动的（即活块）。起模时，先起出主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费时，工人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产带有突出部分、难以起模的铸件。1.1砂型铸造（5）、刮板造型是用刮板代替实体模样造型，它可降低模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低，工人技术水平要求高。用于有等载面或回转体的大、中型铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、弯头等。1.1砂型铸造（6）、三箱造型采用两个分型面和三个砂箱的造型方式1.1砂型铸造（7）、组芯造型是用若干块砂芯组合成铸型，而无需砂箱。它可提高铸件的精度，但成本高。适用于大批量生产形状复杂的铸件。1.1砂型铸造（8）、地坑造型在地平面以下的沙坑中或特制的地坑中制造下型的造型方法，特点是省掉了下砂箱，但造型操作麻烦。用于中型、大型铸件单件或小批量生产。1.1砂型铸造（9）、假箱造型是为克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型前预先做个底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不参予浇注，故称假箱。比挖砂造型操作简单，且分型面整齐。适用于成批生产中需要挖砂的铸件。1.1砂型铸造2、机器造型机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、表面质量好、加工余量小，但需要专用设备，投资较大，适合大批量生产。常用的机器造型方法有：压实紧实、高压紧实、震击紧实、震压紧实、微震紧实、抛砂紧实、射压紧实、射砂紧实。机器造型的实质将填砂、紧实、和起模等主要工序实现机械化机器造型的特点生产效率高，产品质量稳定1.1砂型铸造（二）制芯芯的主要作用是形成铸件的内腔或局部外形。单件、小批生产时采用手工制芯，大批生产时采用机器制芯。手工制芯常采用芯盒制芯。1、制芯的工艺要求：a.放芯骨砂芯中放入芯骨，以提高强度。b.开通气道砂芯中必须作出贯通的通气道，以提高砂芯的透气性。c.刷涂料大部分的砂芯表面要刷一层涂料，以提高耐高温性能，防止铸件粘砂。d.烘干砂芯烘干后，强度和透气性均能提高。2、对分式芯盒造芯过程1.1砂型铸造1.1砂型铸造浇注系统是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。内浇口是金属液直接流入型腔的通道，它与铸件直接相连，可以控制金属液流入型腔的速度和方向。它影响铸件内部的温度分布，对铸件质量有较大影响。为了利于挡渣和防止冲刷型芯或铸型壁，内浇口倾斜方向与横浇口中液体金属流动方向的夹角大于90度；另外，内浇口不要正对型芯，以免冲坏砂芯。浇口杯---它的作用是承接从浇包中倒出来的液态金属，减轻金属液流对铸型的冲击，使金属液平稳流入直浇口。其形状分漏斗形和池形两种。直浇口是垂直的通道，断面多为圆形，利用直浇口的高度产生一定的静压力，使金属液产生充填压力。直浇口越高，产生的冲填力越大。一般直浇口要高出型腔最高处100-200mm。横浇口是水平通道，可将液体金属导入内浇口。简单小铸件有时可省去不用。横浇口的截面形状多为梯形，其作用是分配金属流入内浇口，阻止熔渣进入型腔内。为了挡渣，横浇口必须开在内浇口上面。四、浇注系统1.1砂型铸造冒口和铸型结构尺寸较大的铸件或体收缩率较大的金属还要加设冒口起补缩作用，为便于补缩，冒口一般设在铸件的厚部或上部。冒口还可起排气和集渣作用。1.2铸铁的熔炼及烧注一、铸铁的熔炼常用铸造合金：铸铁、铸钢和有色金属溶炼铸铁的设备：冲天炉炉料：A、金属料：高炉生铁、回炉铁、铁合金B、燃料：焦炭C、熔剂：石灰石、萤石（造渣）焦铁比：1/8—1/12熔剂与焦炭20%--30%1.2铸铁的熔炼及烧注2、浇注将液态金属从浇包注入铸型的操作称浇注。（1）浇注温度：浇注温度低流动性差，易产生浇不到或冷隔。浇注温度过高，铸件晶粒粗大，缩孔增大，易产生缩孔、裂纹和粘砂。浇注温度由铸造合金`种类、铸件大小及形状确定。形状复杂、薄壁灰铸铁件，浇注温度1400℃；形状简单、厚壁灰铸铁件，浇注温度1300℃；铸钢件浇注温度1500℃。（2）浇注速度：速度高流动性好，易冲砂；速度低，易于补缩，但易产生冷隔、夹砂、砂眼。浇注速度由铸件大小、形状确定。（3）浇注方法：A去渣；B引火；C浇注1.2铸铁的熔炼及烧注3、铸件的落砂、清理和缺陷分析（1）落砂：铸件在充分冷却后，使铸件与型砂、砂箱分开的操作。分手工、机器落砂。（2）清理：落砂后从铸件上清除表面粘砂、多余金属的过程。分手工（风铲、铁刷）和机械清理（摩擦、喷丸、抛丸等）两种。（3）铸件检验A尺寸、形状与图纸比较B铸件有无缺陷C重要铸件的力学性能试验、化学成份和金相组织分析D致密性检验，如漏气漏水。内部检验：磁感应、X射线、超声波等。（4）、常见铸件的缺陷分析1.2铸铁的熔炼及烧注1.2铸铁的熔炼及烧注1.2铸铁的熔炼及烧注1.2铸铁的熔炼及烧注1.3铸件结构工艺性与铸件图一、砂型铸件结构工艺性（1）、铸件壁厚的设计1）铸件的最小壁厚铸造方法铸件尺寸（mm）合金种类铸钢灰口铸铁球墨铸铁可锻铸铁铝合金铜合金砂型铸造200×20085～66533～5200×20~500×50010～126～1012846～8500×50015～2015～2015～2010～12610～12在一定铸造工艺条件下，所能浇注出的铸件最小壁厚。1.3铸件结构工艺性与铸件图2）铸件的临界壁厚在最小壁厚和临界壁厚之间就是适宜的铸件壁厚。在砂型铸造条件下，临界壁厚≈3×最小壁厚3）铸件截面形状（2）．铸件壁厚应均匀、避免厚大截面（3）、铸件壁的连接1）．铸件的结构圆角2）．避免锐角连接3）．厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡4）．减缓筋、辐收缩的阻碍（4）、铸件外形的设计1）．避免外部侧凹、凸起；2）．分型面应尽量为平直面；上中中下上下3）．凸台、筋条的设计应便于起模。（5）、铸件内腔的设计1）．应尽量减少型芯的数量，避免不必要的型芯。芯撑2）．便于型芯的固定、排气和清理。（6）、铸件结构设计应考虑的其它问题1）．铸造方法2）．组合铸件的设计1.3铸件结构工艺性与铸件图二、铸件图的绘制铸造工艺图是措施（冷铁、保温衬板）等的图样。图中应表示出：铸件表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注位置、型芯结构尺寸、控制凝固的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、浇口、冒口、冷铁的尺寸和位置。设计要点铸造工艺图的绘制分型面的选择工艺参数的确定浇注位置的确定1.3铸件结构工艺性与铸件图一、浇注位置的确定浇注位置是指浇注时铸件所处的位置。分型面是指两半个铸型相互接触的表面。一般先从保证铸件的质量出发来确定浇注位置，然后从工艺操作方便出发确定分型面。浇注位置的选择原则：1）一般情况，铸件浇注位置的上面比下面铸造缺陷多，所以重要加工面、耐磨表面等质量要求较高部位应置于下面或侧面。1.3铸件结构工艺性与铸件图图11-17机床床身浇注时的位置1.3铸件结构工艺性与铸件图2）浇注位置的选择应有利于铸型的充填和型腔中气体的排出，所以具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部分处于垂直位置或倾斜位置，以防止出现浇不足和冷隔等缺陷。图箱盖浇注时的位置平板浇注时的位置1.3铸件结构工艺性与铸件图3）体积收缩大的合金及壁厚差较大的铸件，应按顺序凝固的原则，将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩。4）尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯在铸型中安放牢靠、排气通畅。1.3铸件结构工艺性与铸件图二、分型面的选择1）分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化模具制造和造型工艺。不正确分型面应选在最大截面处正确1.3铸件结构工艺性与铸件图2）应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂型中，而