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铸造高级工培训一、铸件成型工艺基础二、铸造工艺设计及劳动生产率三、浇冒口系统四、其他铸造设备五、高级工造型操作技能六、设备的维护保养铸造高级工培训内容一、铸件成型工艺基础1.液态成形---铸造砂型铸造过程如右图所示将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。铸造—金属液态成型技术将液体金属浇铸到与零件形状、尺寸相适应的铸型空腔中,待其冷却凝固后,以获得零件或毛坯的生产方法.称为铸造。用铸造方法制成的毛坯或零件称为铸件。铸造工艺过程主要包括：金属熔炼、铸型制造、浇注凝固和落砂清理等。铸件的材质有碳素钢、合金钢、铸铁、铸造有色合金等。液态成型的优点适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯对材料的适应性广，铸件的大小几乎不受限制成本低，原材料来源广泛，价格低廉,一般不需要昂贵的设备是某些塑性很差的材料(如铸铁等)制造其毛坯或零件的唯一成型工艺液态成型优点液态成型的缺点工艺过程比较复杂，一些工艺过程还难以控制液态成形零件内部组织的均匀性、致密性一般较差液态成形零件易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等缺陷，产品质量不够稳定由于铸件内部晶粒粗大，组织不均匀，且常伴有缺陷，其力学性能比同类材料的塑性成形低液态成型缺点铸造方法手工造型机器造型金属型铸造熔模铸造压力铸造低压铸造陶瓷型铸造离心铸造液态成型工艺砂型铸造特种铸造砂型铸造工艺流程2.铸造过程包括以下内容:1）造型和制芯直到装配，得到铸型2）金属熔炼—得到成分、温度合格的金属液3）浇注，型腔内冷却凝固4）清理，检验。得到不同形状、性能要求的铸件铸造的基本过程：液态金属充型铸件凝固收缩3.铸造的优越性1）铸造最适合于制造形状复杂，特别是有复杂内腔的毛坯件。实例：汽车发动机曲轴、机床床身、飞机叶轮、航天器内精密复杂件等铸件。2）铸造的适应范围广3）成本低金属的成形方法可分为铸造、塑性成形（压力加工）、切削加工、焊接和粉末冶金五大类。曲轴普通车床床身飞机叶轮航天器二、铸造工艺基础金属液经浇注系统流入型腔直至充满型腔的过程称为金属液的充型。基于两个前提：一是液态合金（流体）借重力或压力，充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力——充型能力（流动性）一是液态合金从浇注、凝固直至冷却至室温过程中，其体积或尺寸自然缩减的现象，称合金——收缩性。合金的充型能力液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成型件的能力充型能力的概念:充型能力不足浇不足冷隔夹砂气孔夹渣充型能力的决定因数合金的流动性浇注条件铸型性质铸件结构等1.金属液的流动性流动性是指金属液在型腔内的流动能力。流动性好，铸件成形容易，表面质量好，形状、尺寸精度高。流动性差，铸件会产生浇不到、冷隔等缺陷。在相同的浇注条件下，合金的流动性愈好，所浇注出的试样愈长。试验得出：灰口铸铁、硅黄铜流动性最好，铸钢流动性最差流动性：液态合金本身的流动能力，称为流动性。流动性好的合金易得优质铸件，且有利于将杂质气体上浮并排除，还有利于补缩。铸铁：当C+Si=6.2%，砂型，1300℃，螺旋线长度1500mm；4.3%C铸铁（1300℃）：1800mm铸钢：当C=0.4%，砂型，1600℃，螺旋线长度100mm；0.45%C铸钢（1600℃）：200mm铸铁和硅黄铜的流动性最好，铝硅合金次之，铸钢最差。几种不同合金流动性的比较铸铁的流动性铸钢的流动性实验证明铸铁的流动性好，铸钢的流动性差。比较下面几种合金流动性能合金流动性对充型能力的影响合金流动性的决定因数合金的种类:合金不同，流动性不同.化学成分：同种合金中成分不同的合金具有不同的结晶特点，流动也不同。液态合金中高熔点固态物质，增大了金属液体的黏度，降低了合金的流动性。结晶特性:恒温下结晶，流动性较好；两相区内结晶，流动性较差.2、影响合金流动性的因素合金种类及合金成分；浇注温度；充型压力；铸型内流动阻力等。影响流动性的因素：纯金属和共晶成份合金流动性好，结晶温度范围宽的合金流动性差；Si、P提高流动性，S降低流动性。1、化学成分1)纯金属流动性好：一定温度下结晶，凝固层表面平滑，对液流阻力小.2)共晶成分合金流动性好：恒温凝固，固体层表面光滑，且熔点低，过热度大，推迟了合金凝固.3)非共晶成分流动性差：结晶在一定温度范围内进行，初生数枝状晶阻碍液体流动影响流动性的主要因素是化学成分:①为减少铸造缺陷，设计铸件时，尽可能选用流动性好的合金，要求铸件的最小壁厚不小于铸造条件允许的最小壁厚；②砂型铸造：小型铸铁件，允许的最小壁厚为4～6mm；小型铸钢件允许的最小壁厚为8mm。2、铸型条件（1）铸型的导热能力：导热性越好，热量越容易散失，流动性越差。（2）浇注系统：直浇道越低，浇口截面小或分布不合理，流动性差。（3）排气能力↑，即透气性↑，充型能力↑。（4）铸型温度↑，液态金属与铸型的温差↓，充型能力↑。3、浇注条件（1）浇注温度：一般T浇越高，充型能力越强。但过高，易产生缩孔、粘砂、气孔等。不宜过高。（2）液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越强。4、铸件结构铸件厚度太小，厚薄变化大、多，结构复杂，有大水平面结构时，充型能力↓浇注条件对充型能力的影响浇注条件浇注温度充型压力浇注系统浇注温度越高，液态金属的粘度越小，过热度高，金属液内含热量多，保持液态的时间长，充型能力强。液态金属在流动方向上所受的压力称为充型压力。充型压力越大,充型能力越强。浇注系统的结构越复杂，则流动阻力越大，充型能力越差。铸型充填条件对充型能力的影响铸型温度(不能过高)铸型蓄热系数:即从金属中吸取热量并储存的能力铸型的发气和透气能力：浇铸时产生气体能在金属液与铸型间形成气膜，减小摩擦阻力，有利于充型。但发气能力过强,透气能力又差时,若浇铸速度太快,则型腔中的气体压力增大，充型能力减弱。铸型条件对充型能力的影响1、铸型蓄热能力:金属材料导热系数↑激冷能力↑液态金属降温快,充型能力↓(蓄热能力：铸型从金属中吸收储存热量的能力)2、铸型温度:t↑充型↑(在金属型中浇注铝合金铸件，铸型温度由340℃提高到520℃，同在760℃时浇注，螺旋线长度则由525mm增加到950mm3、铸型中气体:排气能力↑充型↑减少气体来源，提高透气性,少量气体在铸型与金属液之间形成一层气膜，减少流动阻力，有利于充型铸件结构对充型能力的影响折算厚度：折算厚度也叫当量厚度或模数，是铸件体积与铸件表面积之比。折算厚度越大，热量散失越慢，充型能力就越好。铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填。(大平面铸件不易成形)复杂程度：铸件结构越复杂，流动阻力就越大，铸型的充填就越困难。金属的流动性：改善金属的流动性加快凝固中液体的补缩排除内部夹杂物和气体形成薄壁复杂的铸件有利于流动性对铸件质量影响：1)流动性好,易于浇出轮廓清晰,薄而复杂的铸件.2)流动性好,有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮、排除.3)流动性好,易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行补缩.金属液在浇注系统中的流动1、金属液在浇口杯中的流动作用：用来承受来自浇包的金属液流并引入直浇道，防止过浇而溢出；避免流股直冲直浇道，减少液流对铸型的冲击；有一定的挡渣作用；当砂箱高度低、压头不够时，又可用以增加金属液的静压头。①浇口杯漏斗形浇口杯：结构简单，制作方便，容积小，消耗金属液少；只能用来接纳和缓冲浇注的金属流股，挡渣能力小；主要用在小型铸铁件及铸钢件，广泛用于机器造型。漏斗口的直径应该比直浇道大一倍以上。可用带滤网的漏斗形浇口杯。池盆形浇口杯：挡渣作用明显，但是制作程序复杂，消耗的金属较多，主要用于中大型铸铁件。浇口盆的深度应该大于直浇道上端直径的5倍。在浇口杯底部加设凹坑有利于形成垂直涡流及增强挡渣能力，可有效的吸收金属液的冲击，并在浇注时阻止缓慢浇入的金属液进入直浇道。待包嘴对准，才快速浇注和充满直浇道，使渣子进入的最少。液态金属在浇口杯中的流动液态金属在平底的浇口杯中流动时易出现水平涡流。流量分布不均匀造成流速方向偏斜。水平分速度对直浇道中心线偏斜，形成水平涡流运动。在涡流中心区形成一个漏斗形充满空气的等压自由液面的空穴。容易将空气和渣子带入直浇道。图浇口杯中涡流运动vrrv常数液流至涡流中心的距离；液流切线速度。浇口杯中液体要有必要的深度，并在整个浇注过程中连续供给金属液，保持液面不变，浇包嘴尽可能接近和迅速浇满浇口杯。图浇注状态对液流运动的影响(a)合理(b)、(c)不合理浇口杯还应有合理的形状和结构，以防止产生水平涡流，提高浇口杯的挡渣能力。浇口杯的挡渣作用金属液沿斜壁流下，其流速的减低和流向的改变，形成垂直方向的涡流，有利于杂质的上浮。图浇口杯的挡渣作用纵向顺浇方便浇注工作，不易产生垂直涡流，轻质点夹杂物进入直浇道的可能性大；纵向逆浇易形成垂直涡流，有助于夹杂物上浮。侧向浇注形成垂直涡流的可能介于上述两者之间，液流从一侧流向直浇道，易形成水平涡流。图平底浇口杯中浇注方向对液流流向的影响a)侧向浇注b)纵向顺浇c)纵向逆浇纵向逆浇时排渣、排气效果最好；纵向顺浇时效果较差；侧向浇注虽然金属液从浇口杯一侧越过底坎流向直浇道时会出现水平涡流，但涡流的旋转速度也因底坎的限制而小得多。图底坎和浇注方向对液流流向的影响a)纵向逆浇b)纵向顺浇c)侧向浇注在池形浇口杯中增设隔板和在浇口杯出口处又有底坎，就能把浇包落入浇口杯中流股的紊乱搅拌作用限制在浇注去范围内，且能急剧改变流股方向，形成使轻质点杂质上浮的流向。图带隔板和底坎的浇口杯a)合理b)不合理拔塞浇口杯a)熔化铁隔片浇口杯b)扒塞浇口杯c)浮动闸门浇口杯即使带隔板和底坎（或凹坑）的浇口杯，也不能完全阻挡浇注开始时液流带入的气体和夹杂物，故浇注重要铸件时，常在浇注前用各种方法将直浇道堵住，等浇口杯充满后再打开，并一直保持浇口杯的液面高度。②直浇道直浇道多为圆形或方形断面的锥形管道，作用是从浇口杯向下引导金属液进入浇注系统的其他组元或直接导入型腔，并提供足够的压力头，使金属液在重力作用下能克服流动过程中的各种阻力，充满型腔的各个部分。直浇道一般不能挡渣，而且金属液通过时容易带入气体。当气体被卷入时容易带入气体。当气体被卷入型腔时而又不能顺利逸出时，就会在铸件中形成气孔。•入口处的连接采用圆角，其半径为直浇道上端直径的0.25倍。这样可以减少气体的卷入和冲砂的危险。直浇道的结构设计在机器造型机上使用的直浇道多被固定在模板上，其形状必须是圆柱形或上小下大的倒锥形，这时要靠增加直浇道出口以后的阻力，如在横浇道上加设滤网、阻流片等。图液流在有机玻璃模型的直浇道内的流动情况a)圆柱形直浇道，入口为尖角，呈不充满的状态b)圆柱形直浇道，入口为圆角，充满且吸气c)上大下小的圆锥形直浇道，入口为尖角，呈不充满状态d)上大下小的圆锥形直浇道，入口为圆角，充满且三排小孔有液体流出直浇道的形状上大下小的锥形。特例：机器造型机上使用直浇道多是上小下大的倒锥形，这时要靠增加直浇道的出口阻力，如在直浇道中增加滤网，阻流片使充满；直浇道的结构设计直浇道与横浇道的连接要增设直浇道窝的结构防止冲砂和卷气，使金属液的紊乱程度降低。窝座的直径一般为横浇道宽的2倍左右面，最好接近横浇道的高度，直浇道与横浇道的连接也应做成圆角。直浇道的结构设计直浇道窝直浇道窝的作用：减小金属液的紊流和对铸型的冲蚀作用，减小局部阻力和压头损失，有利于渣、气与金属液分离并上浮。湿型砂强度低，必要时可在直浇道底放一干芯片（或耐火砖片）以承受金属液的冲击。③横浇道横浇道用以连接直浇道与内浇道，并将金属平稳而均匀的分配给各个内浇道；主要作用是捕集、保留由浇道流入的夹杂物，所以又称“捕渣器”，是浇注系统最后一道挡渣关口。要求横浇道平稳、缓慢地输送金属液，而低速流动又可减少充填时对型腔时的冲击，利于渣粒在横浇道中上浮并滞留在其顶部而不进入型腔。横浇道中液流分配金属液从直浇道进入横浇道初期，他以较大速度沿长度方向向前运动，等到达横浇道末端冲击该处型壁后，金属液的动能转