粉末冶金工藝和鑄造工藝的異同

1、粉末冶金工藝和鑄造工藝的異同粉末冶金工藝和鑄造工藝的異同The similarities and differences of powder metallurgy and casting processPage 2粉末冶金粉末冶金 粉末冶金概念：粉末冶金是一門(mén)研究制造各種金屬粉末并以該粉末為原料，通過(guò)壓制成形、燒結(jié)和必要的后續(xù)處理來(lái)制取金屬材料和制品的科學(xué)技術(shù)。是一種少或無(wú)切削加工的批量生產(chǎn)方法，可以在較低的成本下，制得形狀叫復(fù)雜，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度叫高的結(jié)構(gòu)件；是在較低成本下批量生產(chǎn)軸承類(lèi)自潤(rùn)滑零件的主要方法。Page 3Page 3粉末冶金的應(yīng)用Page 44粉末冶金的歷史 粉末冶金技術(shù)可追溯到遠(yuǎn)古

2、。早在紀(jì)元前，人們就在原始的爐子里用碳還原鐵礦，得到海綿鐵塊，再進(jìn)行捶打，制成各種器件。19世紀(jì)初葉，用粉末冶金法制得海綿鉑粉，經(jīng)冷壓，再在鉑熔點(diǎn)溫度的三分之二左右進(jìn)行加熱處理，然后進(jìn)一步鍛打成各種鉑制品，后來(lái)，隨著冶金爐技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)典的粉末冶金工藝逐漸被熔鑄法取代。直到1909年庫(kù)力奇的電燈鎢絲問(wèn)世后，粉末冶金技術(shù)才得到迅速發(fā)展。Page 55現(xiàn)代粉末技術(shù)發(fā)展的三個(gè)重要標(biāo)志第 一 個(gè)標(biāo)志是20世紀(jì)初由于電氣技術(shù)的迅速發(fā)展，迫切地尋找各種新的電光源材料。1880年愛(ài)迪生發(fā)明電燈采用的碳四光源有嚴(yán)重缺陷，直至用粉末冶金工藝才解決了鎢絲的制造技術(shù)，使電燈真正給人類(lèi)帶來(lái)了光明，從而使粉末冶金的傳統(tǒng)

3、工藝重新獲得了新生。隨后，許多難熔金屬材料如鎢、鉑、鈕、鑰生產(chǎn)，粉末冶金工藝成為唯一的方法。 第二個(gè)標(biāo)志是21世紀(jì)30年代，采用粉末冶金工藝制造多孔含油軸承獲得成功，接著采用廉價(jià)的鐵粉制成鐵基含油軸承，并迅速在汽車(chē)工業(yè)、紡織工業(yè)等方面得到廣泛應(yīng)用。 第三個(gè)標(biāo)志是粉末冶金新工藝，新材料在近二三十年來(lái)不斷向高水平新領(lǐng)域方面拓展，熱等靜壓、粉末鍛壓等新工藝出現(xiàn)，金屬陶瓷、彌散強(qiáng)化材料、粉末高速鋼等 新型材料相繼問(wèn)世。Page 66Page 77優(yōu)選粉末冶金的基本原則：優(yōu)選粉末冶金的基本原則：1、自潤(rùn)滑性零件：含油軸承類(lèi)零件，件小量大2、同一品種大批量的各種結(jié)構(gòu)件：形狀復(fù)雜，不加工和少加工Page 8

4、8什么樣形狀的零件可以用粉末冶金加工？什么樣形狀的零件可以用粉末冶金加工？首先要弄清楚粉末材料是如何被成型的：每個(gè)臺(tái)階對(duì)應(yīng)一個(gè)模沖，模沖可以簡(jiǎn)單理解為能單獨(dú)運(yùn)動(dòng)并施加壓力的模具沖頭Page 99什么樣形狀的零件可以用粉末冶金加工？什么樣形狀的零件可以用粉末冶金加工？然后根據(jù)粉末成型壓機(jī)的構(gòu)造、模架、模具的結(jié)構(gòu)，將粉末零件分為6種基本類(lèi)型：Page 1010粉末冶金典型的工藝過(guò)程：粉末冶金典型的工藝過(guò)程：1、原料粉末制取。原料粉末制取?，F(xiàn)有的制粉方法大體可分為兩現(xiàn)有的制粉方法大體可分為兩類(lèi)：機(jī)械法和物理化學(xué)法。其中機(jī)械法又可分為類(lèi)：機(jī)械法和物理化學(xué)法。其中機(jī)械法又可分為：機(jī)械粉碎和霧化法；物理化

5、學(xué)法又分為：電化：機(jī)械粉碎和霧化法；物理化學(xué)法又分為：電化腐蝕法、還原法、化合法、還原腐蝕法、還原法、化合法、還原- -化合法、氣相沉化合法、氣相沉積法、液相沉積法以及電解法。其中應(yīng)用最為廣積法、液相沉積法以及電解法。其中應(yīng)用最為廣泛的是還原法、霧化法和電解法。泛的是還原法、霧化法和電解法。u2 2、將將粉末壓制成型為所需形狀的坯塊粉末壓制成型為所需形狀的坯塊。成型的。成型的目的是制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使其具有目的是制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使其具有一定的密度和強(qiáng)度。成型的方法基本上分為加壓一定的密度和強(qiáng)度。成型的方法基本上分為加壓成型和無(wú)壓成型。加壓成型中應(yīng)用最多的是模壓成型和無(wú)壓成

6、型。加壓成型中應(yīng)用最多的是模壓成型，還有擠壓成型、爆炸成型等。成型，還有擠壓成型、爆炸成型等。Page 1111u3 3、坯塊的燒結(jié)坯塊的燒結(jié)。燒結(jié)是粉末冶金工藝中的關(guān)鍵性工序。燒結(jié)是粉末冶金工藝中的關(guān)鍵性工序。成型后的壓坯通過(guò)燒結(jié)使其得到所要求的最終物理力學(xué)成型后的壓坯通過(guò)燒結(jié)使其得到所要求的最終物理力學(xué)性能。燒結(jié)又分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié)。對(duì)于單元性能。燒結(jié)又分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié)。對(duì)于單元系和多元系的燒結(jié)，若燒結(jié)溫度比所用的金屬及合金的系和多元系的燒結(jié)，若燒結(jié)溫度比所用的金屬及合金的熔點(diǎn)低，則稱(chēng)之為固相燒結(jié)；若燒結(jié)溫度一般比其中難熔點(diǎn)低，則稱(chēng)之為固相燒結(jié)；若燒結(jié)溫度一般比其中難熔成

7、分的熔點(diǎn)低，而高于易熔成分的熔點(diǎn)，則稱(chēng)為液相熔成分的熔點(diǎn)低，而高于易熔成分的熔點(diǎn)，則稱(chēng)為液相燒結(jié)。除普通燒結(jié)外，還有松裝燒結(jié)、熔浸法、熱壓法燒結(jié)。除普通燒結(jié)外，還有松裝燒結(jié)、熔浸法、熱壓法燒結(jié)等特殊的燒結(jié)工藝。燒結(jié)等特殊的燒結(jié)工藝。Page 1212u4 4、產(chǎn)品的后序處理產(chǎn)品的后序處理。燒結(jié)后的處理，可以根據(jù)產(chǎn)品。燒結(jié)后的處理，可以根據(jù)產(chǎn)品要求的不同，采取多種方式。如精整、浸油、機(jī)加工、要求的不同，采取多種方式。如精整、浸油、機(jī)加工、熱處理及電鍍。此外，近年來(lái)一些新工藝如軋制、鍛造熱處理及電鍍。此外，近年來(lái)一些新工藝如軋制、鍛造也應(yīng)用于粉末冶金材料燒結(jié)后的加工，取得較理想的效也應(yīng)用于粉末冶金

8、材料燒結(jié)后的加工，取得較理想的效果。果。Page 1313粉末冶金機(jī)械零件傳統(tǒng)工藝過(guò)程：粉末冶金機(jī)械零件傳統(tǒng)工藝過(guò)程：Page 1414粉末性能粉末所有性能的總稱(chēng)。它包括：粉末的幾何性能(粒度、比表面、孔徑和形狀等)；粉末的化學(xué)性能(化學(xué)成分、純度、氧含量和酸不溶物等)；粉體的力學(xué)特性(松裝密度、流動(dòng)性、成形性、壓縮性、堆積角和剪切角等)；粉末的物理性能和表面特性(真密度、光澤、吸波性、表面活性、電位和磁性等)。粉末性能往往在很大程度上決定了粉末冶金產(chǎn)品的性能。Page 1515(1)粒度。它影響粉末的加工成形、燒結(jié)時(shí)收縮和產(chǎn)品的最終性能。某些粉末冶金制品的性能幾乎和粒度直接相關(guān)，例如，過(guò)濾材

9、料的過(guò)濾精度在經(jīng)驗(yàn)上可由原始粉末顆粒的平均粒度除以10求得；硬質(zhì)合金產(chǎn)品的性能與wc相的晶粒有很大關(guān)系，要得到較細(xì)晶粒度的硬質(zhì)合金，惟有采用較細(xì)粒度的wc原料才有可能。生產(chǎn)實(shí)踐中使用的粉末，其粒度范圍從幾百個(gè)納米到幾百個(gè)微米。粒度越小，活性越大，表面就越容易氧化和吸水。當(dāng)小到幾百個(gè)納米時(shí)，粉末的儲(chǔ)存和輸運(yùn)很不容易，而且當(dāng)小到一定程度時(shí)量子效應(yīng)開(kāi)始起作用，其物理性能會(huì)發(fā)生巨大變化，如鐵磁性粉會(huì)變成超順磁性粉，熔點(diǎn)也隨著粒度減小而降低。Page 1616(2)粉末的顆粒形狀。它取決于制粉方法，如電解法制得的粉末，顆粒呈樹(shù)枝狀；還原法制得的鐵粉顆粒呈海綿片狀；氣體霧化法制得的基本上是球狀粉。此外，有

10、些粉末呈卵狀、盤(pán)狀、針狀、洋蔥頭狀等。粉末顆粒的形狀會(huì)影響到粉末的流動(dòng)性和松裝密度，由于顆粒間機(jī)械嚙合，不規(guī)則粉的壓坯強(qiáng)度也大，特別是樹(shù)枝狀粉其壓制坯強(qiáng)度最大。但對(duì)于多孔材料，采用球狀粉最好。Page 1717（3）力學(xué)特性粉末的力學(xué)性能即粉末的工藝性能，它是粉末冶金成形工藝中的重要工藝參數(shù)。粉末的松裝密度是壓制時(shí)用容積法稱(chēng)量的依據(jù)；粉末的流動(dòng)性決定著粉末對(duì)壓模的充填速度和壓機(jī)的生產(chǎn)能力；粉末的壓縮性決定壓制過(guò)程的難易和施加壓力的高低；而粉末的成形性則決定坯的強(qiáng)度。Page 1818（4）化學(xué)性能主要取決于原材料的化學(xué)純度及制粉方法。較高的氧含量會(huì)降低壓制性能、壓坯強(qiáng)度和燒結(jié)制品的力學(xué)性能，因

11、此粉末冶金大部分技術(shù)條件中對(duì)此都有一定規(guī)定。例如，粉末的允許氧含量為0.2%1.5%，這相當(dāng)于氧化物含量為1%10%。Page 1919粉末的制備粉末的制備 金屬粉末的制取方法可分成兩大類(lèi)：機(jī)械法和物理化學(xué)法。 機(jī)械法是將原材料磨碎成粉而不改變?cè)牧系幕瘜W(xué)成分的方法。如將金屬切削成粉末顆粒；把金屬研磨成粉末；液態(tài)金屬的制粒和霧化。 物理化學(xué)法是在制取粉末過(guò)程中，使原材料受到化學(xué)或物理的作用，而使其化學(xué)成分和集聚狀態(tài)發(fā)生變化的工藝過(guò)程。還原金屬氧化物、電解水溶液或熔鹽、熱離解羰基化合物、冷凝金屬蒸汽、晶間腐蝕和電腐蝕法等。物理化學(xué)制粉法是以還原和離解等化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的。 工業(yè)上普遍采用的有：氧化

12、物還原法、電解法、熱離解法、球磨法、渦旋研磨法、霧化法。Page 2020成形方法成形方法 成形是粉末冶金工藝的重要步驟。成形的目的是制得具有一定形狀、尺寸、密度和強(qiáng)度的壓坯。粉末冶金常用的成形方法如下所示。模壓成形是最基本方法。 松裝燒結(jié)松裝燒結(jié)粉漿澆注粉漿澆注模壓成形模壓成形熱壓成形熱壓成形等靜壓成形等靜壓成形軋制成形軋制成形離心成形離心成形擠壓成形擠壓成形爆炸成形爆炸成形成形成形無(wú)壓成形無(wú)壓成形加壓成形加壓成形Page 2121壓制成形1.粉末預(yù)處理 預(yù)處理包括：粉末退火，篩分，混合，制粒，加潤(rùn)滑劑等。 粉末的預(yù)先退火可使氧化物還原，降低碳和其他雜質(zhì)的含量，提高粉末的純度；同時(shí)，還能消除

13、粉末的加工硬化、穩(wěn)定粉末的晶體結(jié)構(gòu) 。 篩分的目的在于把顆粒大小不同的原始粉末進(jìn)行分級(jí)。 混合一般是指將兩種或兩種以上不同成分的粉末混合均勻的過(guò)程。混合可采用機(jī)械法和化學(xué)法。 制粒是將小顆粒的粉末制成大顆?；驁F(tuán)粒的工序，以此來(lái)改善粉末的流動(dòng)性。 Page 2222壓模壓制是將置于壓模內(nèi)的松散粉末施加一定的壓力后，成為具有一定尺寸、形狀和一定密度、強(qiáng)度的壓坯，如圖5-2是壓模示意圖。 粉末的壓縮過(guò)程一般采用壓坯密度成形壓力曲線來(lái)表示，如圖5-3所示。壓坯密度變化分為三個(gè)階段。一是滑動(dòng)階段：在壓力作用下粉末顆粒發(fā)生相對(duì)位移，填充孔隙，壓坯密度隨壓力增加而急劇增加；二是粉末體出現(xiàn)壓縮阻力，即使再加壓

14、其孔隙度不能再減少，密度不隨壓力增高而明顯變化；三是當(dāng)壓力超過(guò)粉末顆粒的臨界壓力時(shí)，粉末顆粒開(kāi)始變形，從而使其密度又隨壓力增高而增加。 模壓示意圖 壓坯密度與成型壓力之間關(guān)系Page 2323壓坯密度分布不均勻：用石墨粉作隔層的單向壓制實(shí)驗(yàn)，得到如圖5-4所示的壓坯形狀，各層的厚度和形狀均發(fā)生了變化，由圖5-5可知在任何垂直面上，上層密度比下層密度大；在水平面上，接近上模沖的斷面的密度分布是兩邊大，中間?。欢h(yuǎn)離上模沖的截面的密度分別是中間大，兩邊小。 因?yàn)榉勰w在壓模內(nèi)受力后向各個(gè)方向流動(dòng)，于是引起垂直于壓模壁的側(cè)壓力。側(cè)壓力引起摩擦力，會(huì)使壓坯在高度方向存在明顯的壓力降。 a) 壓制前 b

15、) 壓制后用石墨粉作隔層的單向壓坯Page 2424為了改善壓坯密度的不均勻性，一般采取以下措施： 1）減小摩擦力：模具內(nèi)壁上涂抹潤(rùn)滑油或采用內(nèi)壁更光潔的模具；2）采用雙向壓制以改善壓坯密度分布的不均勻性，3）模具設(shè)計(jì)時(shí)盡量降低高徑比。 粉末的壓制一般在普通機(jī)械式壓力機(jī)或液壓機(jī)上進(jìn)行。常用的壓力機(jī)噸位一般為5005000kN。Page 2525燒結(jié)燒結(jié) 燒結(jié)是將壓坯按一定的規(guī)范加熱到規(guī)定溫度并保溫一段時(shí)間，使壓坯獲得一定的物理及力學(xué)性能的工序。 燒結(jié)機(jī)理：粉末的表面能大，結(jié)構(gòu)缺陷多，處于活性狀態(tài)的原子也多，它們力圖把本身的能量降低。將壓坯加熱到高溫，為粉末原子所儲(chǔ)存的能量釋放創(chuàng)造了條件，由此引

16、起粉末物質(zhì)的遷移，使粉末體的接觸面積增大，導(dǎo)致孔隙減少，密度增高，強(qiáng)度增加，形成了燒結(jié)。 固相燒結(jié)：燒結(jié)發(fā)生在低于其組成成分熔點(diǎn)的溫度，如普通鐵基粉末冶金軸承燒結(jié)。 液相燒結(jié)：燒結(jié)發(fā)生在兩種組成成分熔點(diǎn)之間。如硬質(zhì)合金與金屬陶瓷制品的燒結(jié)。液相燒結(jié)時(shí)，在液相表面張力的作用下，顆粒相互靠緊，故燒結(jié)速度快、制品強(qiáng)度高。 Page 2626 燒結(jié)時(shí)的影響因素：燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間和大氣環(huán)境，粉末材料、顆粒尺寸及形狀、表面特性以及壓制壓力等。 常用粉末冶金制品的燒結(jié)溫度與燒結(jié)氣氛見(jiàn)表5-1。燒結(jié)溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，都會(huì)使壓坯歪曲和變形，其晶粒亦大，產(chǎn)生所謂“過(guò)燒”的廢品；如燒結(jié)溫度過(guò)低或時(shí)間過(guò)短，則產(chǎn)品

17、的結(jié)合強(qiáng)度等性能達(dá)不到要求，產(chǎn)生所謂“欠燒”的廢品。 常用粉末冶金制品的燒結(jié)溫度與燒結(jié)氣氛 粉冶材料粉冶材料鐵基制品鐵基制品銅基制品銅基制品硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金不銹鋼不銹鋼磁性材料磁性材料(F(Fe e-N-Ni i- -C C0 0) )鎢、鋁、鎢、鋁、釩釩燒結(jié)溫?zé)Y(jié)溫度度10501050 20002000700700 9009001350 1350 1550155012501250120012001700 1700 33003300燒結(jié)氣氛燒結(jié)氣氛發(fā)生爐煤發(fā)生爐煤氣，分解氣，分解氨氨分解氨，分解氨，發(fā)生爐煤發(fā)生爐煤氣氣真空、氫真空、氫氫氫氫、真空氫、真空氫氫Page 2727后處理后處理 后處

18、理的方法按其目的不同，有以下幾種：1）為提高制件的物理及力學(xué)性能，方法有：復(fù)壓、復(fù)燒、浸油、熱鍛與熱復(fù)壓、熱處理及化學(xué)熱處理。2）為改善制件表面的耐腐蝕性，方法有：水蒸氣處理、磷化處理、電鍍等。3）為提高制件的形狀與尺寸精度，方法有：精整、機(jī)械加工等。4）熔滲處理，它是將低熔點(diǎn)金屬或合金滲入到多孔燒結(jié)制作的孔隙中去，以增加燒結(jié)件的密度、強(qiáng)度、塑性或沖擊韌度。 Page 2828粉末冶金技術(shù)的新發(fā)展粉末冶金技術(shù)的新發(fā)展粉末制備粉末制備1. 快速冷凝技術(shù)快速冷凝技術(shù)2.2.機(jī)械合金化機(jī)械合金化 3.3.自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成 SHSSHS4.4.氣體霧化制粉氣體霧化制粉成形成形1.1.粉末注

19、射成形粉末注射成形2.2.噴射沉積噴射沉積3.3.大氣壓力固結(jié)大氣壓力固結(jié) Page 29294.4.溫壓技術(shù)溫壓技術(shù)5.5.流動(dòng)溫壓工藝流動(dòng)溫壓工藝燒結(jié)燒結(jié)1. 電場(chǎng)活化燒結(jié)電場(chǎng)活化燒結(jié)2. 等離子體活化燒結(jié)等離子體活化燒結(jié)3. 微波燒結(jié)微波燒結(jié)4. 低溫?zé)Y(jié)低溫?zé)Y(jié)Page 3030 粉末冶金工藝的優(yōu)缺點(diǎn)粉末冶金工藝的優(yōu)缺點(diǎn)u 1 1、絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物、氧化物彌散、絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物、氧化物彌散強(qiáng)化合金、多孔材料、陶瓷材料和硬質(zhì)合金等只能強(qiáng)化合金、多孔材料、陶瓷材料和硬質(zhì)合金等只能用粉末冶金方法來(lái)制造。用粉末冶金方法來(lái)制造。u 2 2、由于粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓

20、、由于粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓坯，而不需要或很少需要后續(xù)的機(jī)械加工，故能大坯，而不需要或很少需要后續(xù)的機(jī)械加工，故能大大節(jié)約金屬用量，降低產(chǎn)品成本。用粉末冶金方法大節(jié)約金屬用量，降低產(chǎn)品成本。用粉末冶金方法制造產(chǎn)品時(shí)，金屬的損耗只有制造產(chǎn)品時(shí)，金屬的損耗只有1-5%1-5%，而用一般熔鑄，而用一般熔鑄方法生產(chǎn)時(shí)，金屬的損耗可能會(huì)達(dá)到方法生產(chǎn)時(shí)，金屬的損耗可能會(huì)達(dá)到80%80%。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：Page 3131u 3 3、由于粉末冶金工藝在材料生產(chǎn)過(guò)程中并不熔化、由于粉末冶金工藝在材料生產(chǎn)過(guò)程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩堝和脫氧劑等帶來(lái)的雜質(zhì)，材料，也就不怕混入由坩堝和脫氧劑等帶來(lái)的雜

21、質(zhì)，而燒結(jié)一般在真空和還原氣氛中進(jìn)行，不怕氧化，也而燒結(jié)一般在真空和還原氣氛中進(jìn)行，不怕氧化，也不會(huì)給材料任何污染，故有可能制取高純度的材料。不會(huì)給材料任何污染，故有可能制取高純度的材料。u 4 4、粉末冶金能保證材料成分配比的正確性和均勻、粉末冶金能保證材料成分配比的正確性和均勻性。性。u 5 5、粉末冶金適宜于生產(chǎn)同一形狀而數(shù)量多的產(chǎn)品，、粉末冶金適宜于生產(chǎn)同一形狀而數(shù)量多的產(chǎn)品，特別是齒輪等加工費(fèi)用高的產(chǎn)品，用粉末冶金法制造特別是齒輪等加工費(fèi)用高的產(chǎn)品，用粉末冶金法制造能大大降低生產(chǎn)成本。能大大降低生產(chǎn)成本。Page 3232缺點(diǎn)：1、在沒(méi)有批量的情況下要考慮、在沒(méi)有批量的情況下要考慮

22、零件的零件的大小大小. 2、模具費(fèi)用相對(duì)來(lái)說(shuō)要高出鑄造模具。、模具費(fèi)用相對(duì)來(lái)說(shuō)要高出鑄造模具。Page 3333粉末冶金材料和制品的發(fā)展方向粉末冶金材料和制品的發(fā)展方向1 1、具有代表性的鐵基合金，將向大體積的精密制品，高、具有代表性的鐵基合金，將向大體積的精密制品，高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)零部件發(fā)展。質(zhì)量的結(jié)構(gòu)零部件發(fā)展。2 2、制造具有均勻顯微組織結(jié)構(gòu)的、加工困難而完全致密、制造具有均勻顯微組織結(jié)構(gòu)的、加工困難而完全致密的高性能硬質(zhì)合金。的高性能硬質(zhì)合金。3 3、用增強(qiáng)致密化過(guò)程來(lái)制造一般含有混合相組成的特殊、用增強(qiáng)致密化過(guò)程來(lái)制造一般含有混合相組成的特殊合金。合金。4 4、制造非均勻材料、非晶態(tài)、微

23、晶或者亞穩(wěn)合金。、制造非均勻材料、非晶態(tài)、微晶或者亞穩(wěn)合金。5 5、加工獨(dú)特的和非一般形態(tài)或成分的復(fù)合零部件。、加工獨(dú)特的和非一般形態(tài)或成分的復(fù)合零部件。 鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆注到鑄型中，經(jīng)冷卻凝固、清理體并澆注到鑄型中，經(jīng)冷卻凝固、清理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。的工藝過(guò)程。圖圖1 1 司母戊大方鼎司母戊大方鼎 875875公斤公斤 圖圖2 2 越王勾踐劍越王勾踐劍 圖圖3 3 永樂(lè)大鐘永樂(lè)大鐘鑄造鑄造Page 35鑄造的歷史發(fā)展鑄造的歷史發(fā)展鑄造是一種古老的制造方法，在我國(guó)可以追溯到6

24、000年前。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，鑄大型鑄件的質(zhì)量直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，鑄造在機(jī)械制造業(yè)中占有重要的地位。鑄造技術(shù)的發(fā)展也很迅速，特別是19世紀(jì)末和20世紀(jì)上半葉，出現(xiàn)了很多的新的鑄造方法，如低壓鑄造、陶瓷鑄造、連續(xù)鑄造等，在20世紀(jì)下半葉得到完善和實(shí)用化。由于現(xiàn)今對(duì)鑄造質(zhì)量、鑄造精度、鑄造成本和鑄造自動(dòng)化等要求的提高，鑄造技術(shù)向著精密化、大型化、高質(zhì)量、自動(dòng)化和清潔化的方向發(fā)展，例如我國(guó)這幾年在精密鑄造技術(shù)、連續(xù)鑄造技術(shù)、特種鑄造技術(shù)、鑄造自動(dòng)化和鑄造成型模擬技術(shù)等方面發(fā)展迅速.常見(jiàn)鑄造件常見(jiàn)鑄造件鑄造特點(diǎn)：鑄造特點(diǎn)：1 1、鑄造原材料來(lái)源廣、生產(chǎn)成本低，與鑄造原材料來(lái)源廣、生產(chǎn)成本低，

25、與其它成形工藝相比，鑄造具有明顯的優(yōu)勢(shì)其它成形工藝相比，鑄造具有明顯的優(yōu)勢(shì)。2 2、鑄造是金屬液態(tài)成形，因此可生產(chǎn)形、鑄造是金屬液態(tài)成形，因此可生產(chǎn)形狀十分復(fù)雜，尤其是具有復(fù)雜內(nèi)腔的各種狀十分復(fù)雜，尤其是具有復(fù)雜內(nèi)腔的各種尺寸規(guī)格的毛坯或零件。尺寸規(guī)格的毛坯或零件。3 3、鑄件的大小、重量及生產(chǎn)批量不受限、鑄件的大小、重量及生產(chǎn)批量不受限制，比較靈活。制，比較靈活。4 4、生產(chǎn)成本低，節(jié)省資源，材料的利用、生產(chǎn)成本低，節(jié)省資源，材料的利用率高，故應(yīng)用十分廣泛。率高，故應(yīng)用十分廣泛。5 5、鑄件的力學(xué)性能不如相同化學(xué)成分的、鑄件的力學(xué)性能不如相同化學(xué)成分的鍛件好。鍛件好。6 6、由于鑄造生產(chǎn)工序

26、多、投料多，控制、由于鑄造生產(chǎn)工序多、投料多，控制不好時(shí)，鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品率也相不好時(shí)，鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品率也相對(duì)較高。對(duì)較高。7 7、勞動(dòng)條件也較差。、勞動(dòng)條件也較差。由大球及套筒鑄件的制造過(guò)程引出的概念由大球及套筒鑄件的制造過(guò)程引出的概念 圖圖1 1000mm鋼球體鋼球體圖圖2 形狀不完備的球形狀不完備的球砂箱砂箱耐火材料耐火材料圖圖3 形狀完備但取不出來(lái)的球體形狀完備但取不出來(lái)的球體圖圖4 分型面分型面分型面分型面圖圖5 分型面分型面圖圖6 造型造型圖圖7 造型時(shí)分型面與造型時(shí)分型面與分模面平齊一致分模面平齊一致圖圖8 造型時(shí)分型面與造型時(shí)分型面與分模面平齊一致分模面平齊一致分

27、模面圖圖9 球形空腔球形空腔圖圖10 在球形空腔上置澆道在球形空腔上置澆道圖圖11 更平穩(wěn)的澆注系統(tǒng)更平穩(wěn)的澆注系統(tǒng)鑄造種類(lèi)鑄造種類(lèi) ：砂型鑄造砂型鑄造 ：用型砂緊實(shí)成型進(jìn)行鑄造的方法：用型砂緊實(shí)成型進(jìn)行鑄造的方法 特種鑄造特種鑄造 ：熔模鑄造、金屬型鑄造、：熔模鑄造、金屬型鑄造、 低壓鑄造、差壓低壓鑄造、差壓鑄造、離心鑄造、消失模鑄造、壓力鑄造、陶瓷型鑄造鑄造、離心鑄造、消失模鑄造、壓力鑄造、陶瓷型鑄造、石膏型鑄造、連續(xù)鑄造等方法、石膏型鑄造、連續(xù)鑄造等方法 熔化：熔化：熔化前要打爐。一般材料使用坩堝為堿性坩堝熔化前要打爐。一般材料使用坩堝為堿性坩堝，主要材料為鎂砂。堿性坩堝對(duì)金屬液有一定，

28、主要材料為鎂砂。堿性坩堝對(duì)金屬液有一定的好處，能夠穩(wěn)定合金成份，并控制合金液中的好處，能夠穩(wěn)定合金成份，并控制合金液中的有害元素硫、磷的含量。酸性坩堝一般進(jìn)行的有害元素硫、磷的含量。酸性坩堝一般進(jìn)行鑄鐵類(lèi)的熔煉，主要材料為石英砂。在熔煉過(guò)鑄鐵類(lèi)的熔煉，主要材料為石英砂。在熔煉過(guò)程有增硅現(xiàn)象，不能降低硫、磷含量。程有增硅現(xiàn)象，不能降低硫、磷含量。金屬型鑄造金屬型鑄造 金屬型鑄造是指將液體金屬在重力作用下澆入金屬金屬型鑄造是指將液體金屬在重力作用下澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種方法。鑄型用金屬制成，鑄型，以獲得鑄件的一種方法。鑄型用金屬制成，可以反復(fù)使用幾百次到幾千可以反復(fù)使用幾百次到幾千次。次。

29、離心鑄造離心鑄造 離心鑄造是指將熔融金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中離心鑄造是指將熔融金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使液體金屬在離心力作用下充填鑄型并凝，使液體金屬在離心力作用下充填鑄型并凝固成形的一種鑄造方法。固成形的一種鑄造方法。消失模鑄造消失模鑄造采用聚苯乙烯發(fā)泡塑料模樣代替普通模樣，造好采用聚苯乙烯發(fā)泡塑料模樣代替普通模樣，造好型后不取出模樣就澆入金屬液，在金屬液的作用型后不取出模樣就澆入金屬液，在金屬液的作用下，塑料模樣燃燒、氣化、消失，金屬液取代原下，塑料模樣燃燒、氣化、消失，金屬液取代原來(lái)塑料模所占據(jù)的空間位置，冷卻凝固后獲得所來(lái)塑料模所占據(jù)的空間位置，冷卻凝固后獲得所需鑄件的鑄造方法。需鑄件的鑄造

30、方法。差壓鑄造差壓鑄造差壓鑄造又稱(chēng)反壓鑄造、壓差鑄造。實(shí)質(zhì)是使液體金差壓鑄造又稱(chēng)反壓鑄造、壓差鑄造。實(shí)質(zhì)是使液體金屬在壓差作用下，充填到預(yù)先有一定壓力的型腔內(nèi)，屬在壓差作用下，充填到預(yù)先有一定壓力的型腔內(nèi)，進(jìn)行結(jié)晶、凝固而獲得零件毛坯的一種工藝方法。實(shí)進(jìn)行結(jié)晶、凝固而獲得零件毛坯的一種工藝方法。實(shí)現(xiàn)方式通常是在低壓鑄造的基礎(chǔ)上，鑄型外罩個(gè)密封現(xiàn)方式通常是在低壓鑄造的基礎(chǔ)上，鑄型外罩個(gè)密封罩，同時(shí)向坩堝和罩內(nèi)通入壓縮空氣，但坩堝內(nèi)的壓罩，同時(shí)向坩堝和罩內(nèi)通入壓縮空氣，但坩堝內(nèi)的壓力略高，使坩堝內(nèi)的金屬液在壓力差的作用下經(jīng)升液力略高，使坩堝內(nèi)的金屬液在壓力差的作用下經(jīng)升液管充填鑄型，并在壓力下結(jié)晶

31、。它是低壓鑄造與壓力管充填鑄型，并在壓力下結(jié)晶。它是低壓鑄造與壓力下結(jié)晶兩種鑄造方法的結(jié)合。下結(jié)晶兩種鑄造方法的結(jié)合。鑄造優(yōu)缺點(diǎn)鑄造優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1 1）可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛）可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛坯，如各種箱體、床身、機(jī)架等。坯，如各種箱體、床身、機(jī)架等。2 2）鑄造生產(chǎn)的適應(yīng)性廣，工藝靈活性大。工業(yè)上常用的）鑄造生產(chǎn)的適應(yīng)性廣，工藝靈活性大。工業(yè)上常用的金屬材料均可用來(lái)進(jìn)行鑄造，鑄件的重量可由幾克到幾百金屬材料均可用來(lái)進(jìn)行鑄造，鑄件的重量可由幾克到幾百?lài)?，壁厚可由噸，壁厚可?.5mm0.5mm到到1m1m左右。左右。3 3）鑄造用原

32、材料大都來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，并可直接利）鑄造用原材料大都來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，并可直接利用廢機(jī)件，故鑄件成本較低。用廢機(jī)件，故鑄件成本較低。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1 1）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊、氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度韌度低于同種材料的鍛件。低于同種材料的鍛件。2 2）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。鑄造發(fā)展趨勢(shì)：鑄造發(fā)展趨勢(shì)：1 1、鑄造工藝的迅速發(fā)展；、鑄造工藝的迅速發(fā)展；2 2、鑄造設(shè)備推陳出新；、鑄造設(shè)備推陳出新；3 3、鑄造的環(huán)境也得到了很大的改善；

33、、鑄造的環(huán)境也得到了很大的改善；4 4、對(duì)鑄件的要求提高，鑄件有更好的綜合性能，、對(duì)鑄件的要求提高，鑄件有更好的綜合性能，更高的精度，更少的余量和更光潔的表面。更高的精度，更少的余量和更光潔的表面。5 5、我國(guó)鑄造行業(yè)：廠點(diǎn)多、產(chǎn)量大、門(mén)類(lèi)齊全，、我國(guó)鑄造行業(yè)：廠點(diǎn)多、產(chǎn)量大、門(mén)類(lèi)齊全，但與美、日、德、法等鑄造還有相當(dāng)大的差距。但與美、日、德、法等鑄造還有相當(dāng)大的差距。他們都是一種材料的成型技術(shù)，區(qū)別在于他們都是一種材料的成型技術(shù)，區(qū)別在于類(lèi)似類(lèi)似鑄鐵和陶瓷的鑄鐵和陶瓷的區(qū)區(qū)別。鑄造別。鑄造是利用材料從液態(tài)到固態(tài)的相變進(jìn)行成型；粉末冶金是利用固體顆粒之是利用材料從液態(tài)到固態(tài)的相變進(jìn)行成型；粉末

34、冶金是利用固體顆粒之間的低熔點(diǎn)物質(zhì)融合達(dá)到成型的間的低熔點(diǎn)物質(zhì)融合達(dá)到成型的。鑄造鑄造有完全熔化金屬，粉末冶金沒(méi)有（只有部分物資熔化）有完全熔化金屬，粉末冶金沒(méi)有（只有部分物資熔化）。鑄鑄造造的模具比粉末冶金模具大很多，造價(jià)也是它的幾倍到十幾倍的模具比粉末冶金模具大很多，造價(jià)也是它的幾倍到十幾倍。粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類(lèi)型制品）作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類(lèi)型制品的工藝技術(shù)。的工藝技術(shù)。鑄造實(shí)質(zhì)是使液態(tài)或半液態(tài)金屬以

35、較高的速度充填壓鑄型鑄造實(shí)質(zhì)是使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型( (壓鑄模具壓鑄模具) )型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。兩者的區(qū)別就是成型的金屬狀態(tài)不同，及材料充滿(mǎn)型腔后溫度控制方式兩者的區(qū)別就是成型的金屬狀態(tài)不同，及材料充滿(mǎn)型腔后溫度控制方式不同。不同。粉末冶金和鑄造粉末冶金和鑄造對(duì)比對(duì)比粉末冶金粉末冶金具有針對(duì)性，即絕大多數(shù)難溶金屬及其粉末冶金粉末冶金具有針對(duì)性，即絕大多數(shù)難溶金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來(lái)制造?；衔铩⒓俸辖?、多孔材料只能用粉末冶金方法來(lái)制造。粉末冶金材料的利用率高、生產(chǎn)效率高。因?yàn)閴号魍鶋悍勰┮苯鸩牧系睦寐矢?、生產(chǎn)效率高。因?yàn)閴号魍鶋褐瞥闪?/p>