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铸造知识简介机械变速箱部-李晓凤2007.06.09PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建一什么是铸造？¬铸造生产通常是指用熔融的合金材料制作产品的方法,将液态合金注入预先制备好的铸型中使之冷却、凝固,而获得毛坯或零件¬这种制造过程称为铸造生产,简称铸造,所铸出的产品称为铸件。*PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建二铸造的优点¬1）适应范围广;*¬2)铸造法能采用的材料广;*¬3)铸件具有一定的尺寸精度;*¬4)成本低廉、综合经济性能好,能源、材料消耗及成本为其它金属成形方法所不及。*¬成本低廉的原因是:①生产方式灵活,批量生产可组织机械化生产。②可大量利用废、旧金属材料和再生资源。③与锻造相比,其动力消耗小。④有一定的尺寸精度,使加工余量小,节约加工工时和金属材料。*PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建三铸造的历史¬我国的铸造技术已有6000年悠久的历史,是世界上较早掌握铸造技术的文明古国之一,我国在商朝起就己创造了灿烂的青铜文化如:战国初期的编钟*。¬现存于北京大钟寺内的明朝永乐大钟,据考证钟体铸型为泥范,芯分七段。化学分析结果为:¬ω(Cu)=80.54%,w(Sn)=16.4%及微量的Zn,Fe,Si,Mg,Ca等。*¬我国是最早应用铸铁的国家之一,自周朝末年开始有了铸铁:2500多年以前就铸出270kg的铸铁刑鼎。*¬目前铸件产量居世界第二位,达年产1000万-1200万t,厂点多达2万多个,职工100-130万人,其中工程技术人员约占3.5%,已经成为了国家重要的基础工业之一。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建四铸造产业的现状(一)¬图1-1为我国的铸件总产量与美日、德三国的对比。¬表1-1为我国各用户消耗铸件的数量。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建四铸造产业的现状(二)¬表1-2为我国铸件出口情况。¬表1-3列举了跨世纪的先进制造技术及所形成的先进铸造技术。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建五铸造生产的基本过程¬液态金属成形有两个基本过程：充填铸型和冷却凝固。这两个基本过程可在重力场或其它力的作用下完成.充填铸型(亦称浇注)主要是一种运动速度变化的机械过程,冷却凝固则为结晶和组织变化的热量传递过程。在重力或其它力的作用下将液态合金材料注入铸型,其中充填是否充分、平稳对铸件的最终质量有重要的影响,特别是对于某些形状复杂、壁厚差异大或易氧化的合金显得更为重要。¬液态合金材料的结晶与凝固,是铸件形成过程的核心问题,它在很大程度上决定了铸件的铸态组织及某些铸造缺陷的形成。*PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建六铸造生产关键问题¬液态金属通过冷却凝固最终获得合格的、满足各种使用要求的铸件。下面两个关键问题是在生产过程中应予以妥善解决的。(一)结晶及凝固组织的形成与控制液体金属的结构,晶核的形成与长大,晶粒的大小、方向和形态等与铸件的凝固组织密切相关.*(二)铸件尺寸精度和表面粗糙度控制现代制造的许多领域,对铸件尺寸精度和外观质量的要求愈来愈高.¬铸件的近净形化(NearNetShapeProcesses)技术*¬努力提高铸件的尺寸精度和降低表面粗糙度,推进铸件近净形技术的发展是未来的方向。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建七铸造缺陷的防止与控制¬铸造缺陷是造成废品的主要原因,是对铸件质量的严重威胁。由于方方面面的原因,存在于铸件的缺陷五花八门,由于凝固成形时条件的差异,缺陷的种类表现形态和表现部位不尽相同。*¬总之,防止、消除和控制各类缺陷是一个不容忽视的关键问题。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建八铸造的成型方法¬液态金属凝固成形的方法主要是指铸造成形的工艺过程,它是首先制造一个形状、尺寸与所需零件相应的铸型型腔,然后将液态金属充填入型腔,待其冷却凝固后,而获得零件(称为铸件)的方法。¬凝固成形的方法很多,根据金属液充填进铸型方法的不同可分为重力铸造(液态金属靠自身重力充填型腔),低压铸造、挤压铸造、压力铸造(液态金属在一定的压力下充填型腔)等。根据形成铸型材料的不同,可分为一次型(如砂型铸造、陶瓷型铸造、壳型铸造)及永久型(如金属型铸造)。对于砂型铸造,根据型砂粘结剂的不同,有粘土砂、树脂砂、水玻璃砂等O根据造型方法不同有手工造型和机械造型。此外,对于一些特殊的凝固成形件,还可采用连续铸造、离心铸造、实型铸造、熔模铸造等方法。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建九铸件结构的工艺分析（一）*在铸造生产中,对铸件结构的基本要求有以下几点:¬1.铸件的壁厚应大于铸件允许的最小壁厚,以免产生浇不足等缺陷。铸件允许的最小壁厚可参考表8的数据决定。表8铸造铸件的最小壁厚PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建九铸件结构的工艺分析（二）¬2．铸件的壁厚应尽可能地均匀,否则铸件容易产生缩孔和裂纹。图16铸件的壁厚应尽量均匀a)壁厚不均匀的结构b)壁厚均匀的结构¬图17铸件上应避免金属积聚a、b)正确c)不正确PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建¬3.量避免铸件上部(指铸件在浇注位置)有较大的水平面,如图18所示。九铸件结构的工艺分析（三）图18铸件上部应尽量避免有较大的水平面a)不正确b)正确PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建¬4.铸件的结构应保证泥芯能牢固地安置在铸型里。尽量不用芯撑。图19表示在铸件内部增加一个工艺孔,这对铸件的使用性没有影响,但大大方便了泥芯在铸型中的固定。浇注时泥芯中的气体也容易排出。九铸件结构的工艺分析（四）¬图19泥芯固定的改善a)改变前b)改变后PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建)改变前b)改变后九铸件结构的工艺分析（五）¬5.铸件的结构应使造型时能方便地取出铸模。简化造型操作。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建十铸造技术发展趋势¬从历史悠久的铸造技术发展到今天的现代铸造技术或液态凝固成形技术这不仅与金属与合金的结晶与凝固理论研究的深入和发展、各种凝固技术的不断的出现和提高、计算机技术的应用等有关,而且还与化学工业、机械制造业、现在制造方法和技术的发展密切相关。¬(一)凝固理论的发展¬结晶与凝固是铸件形成过程的核心,它决定着铸件的组织和缺陷的形成，也决定了铸件的性能和质量。近30年来,借助于物理化学、金属学、非平篱热力学与动力学、高等数学和计算数学,从传热、传质和固液界面几个方面进行研究,使金属凝固理论有了很大的发展,这不仅使人们对许多条件下的凝固过程和组织特征有了深入的认识,而且促使了许多凝固技术和液态凝固成形方法的提出、发展和生产应用。例如凝固理论已建立了铸件冷却速度和品粒度以及晶粒度与铸件力学性能之间的一些函数关系,从而为控制铸造工艺参数和铸件力学性能提供了依据。¬(二)凝固技术的发展¬控制凝固过程是开发新型材料和提高铸件质量的重要途径。近年来,顺序凝固技术、快速凝固技术、复合材料的获得、半固态金属铸造成形技术等等就是集中的代表。¬1.顺序凝固技术所谓的顺序凝固技术，是使液态金属的热量沿一定向排出,或通过对液态金属施行某方向的快速凝固,从而使晶粒的生长(凝固)向着一定的方向进行,最终获得具有单方向晶粒组织或单晶组织的铸件的一种工艺方法。由于冷却及控制技术的不断进步,使热量排出的强度及方向性不断提高,从而使固液界面前沿液相中的温度梯度增大,这不仅使晶粒生长的方向性提高,而且组织更细长、挺直、并延长了定向区.¬2.快速凝固技术即在比常规工艺条件下的冷却速度（10-4-10K/S）快得多的冷却条件(103-109K/S)下,使液态合金转变为固态的工艺方法。它使合金材料具有优异的组织和性能,如很细的晶粒(通常0.1-0.01um甚至纳米级的晶粒),合金元偏析缺陷和高分散度的超细析出相,材料的高强度、高韧性等。快速凝固技术可使液态金属脱开常规的结晶过程(形核和生长),直接形成非晶结构的固体材料,即所谓的金属玻璃。此类非晶态合金为远程无序结构,具有特殊的电学性能、磁学性能、电化学性能和力学性能,己得到广泛的应用。如用作控制变压器铁心材料、计算机磁头及外围设备中零件的材料、纤焊材料等。快速凝固正日益受到多方的重视。¬3.复合材料制备凝固技术的另一发展是用于复合材料的制备口所谓复合材料,就是在非金属或金属基体中引人增强相或特殊成分,通过控制凝固使增强相按所希望的方式分布或排列的一种具有特殊性能的材料。由于复合材料的基体具有较高的断裂性,加上增强相的存在,故能表现出与普通单相组织材料不同的性能,如高强度、良好的高温性能和抗疲劳性能,目前已发展了多种制取复合材料的工艺方法,如结合顺序凝固技术制备自生复合材料。此领域的应用前景将越来越广。¬4.半固态铸造半固态金属铸造成形技术经过20多年的研究及发展,目前已进入工业应用阶段。其原理是在液态金属的凝固过程中进行强烈的搅拌(可以采用机械、电磁或其它方式),使普通铸造易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而形成分散的颗粒状组织形态,从而制得半固态金属液,它具有一定的流动性,然后可利用常规的成形技术如压铸、挤压、模锻等成形生产坯料或铸件。半固态金属铸造成形克服了传统铸造成形易产生的缩孔、缩松、气孔及尺寸偏差等缺点,具有成形温度低,延长模具寿命,节约能源,改善生产条件和环境,提高铸件质量(减少气孔和凝固收缩),减少加工余量等许多优点。半固态金属成形工艺将成为21世纪极具发展前途的近净形化成形技术之一。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建十一绿色铸造*¬(1)以熔化和加热系统为重点,全方位挖掘节能潜力,采用各项新技术,消除对环境的污染,提高熔炼质量、降低废品率。¬(2)节约材料资源、开发材料的再生技术、回收利用铸造废弃物、创造最高价值的回用。如采用旧砂回用新技术。¬(3)从材料、工艺和设备多方面入手,解决环境污染问题。开发无毒精炼、变质技术,无毒、无味粘结剂及白色铸造辅料,除尘技术,型砂再生技术,无粉尘铸造技术。¬(4)加强生产过程的机械化和自动化,提高劳动生产率,实现近、无余量的铸造生产技术。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建另外:铝硅合金Al-Si合金¬在这类合金中Si是主要合金化元素,Si改善合金的流动性,降低热裂倾向,减少疏松,提高气密性。¬这类合金具有好的耐腐蚀性能和中等的机加工性能,具有中等的强度和硬度,但塑性较低。按合金中的Si含量多少,该系合金可分为共晶铝硅合金(ZL102、YL102、ZL108、YL108和ZL109)、过共晶铝硅合金(ZL1l7和YL1l7)和亚共晶铝硅合金(其余合金)。*PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建谢谢大家!!PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建