培訓(xùn)《鑄造工藝與技術(shù)》

1、鑄造工藝與技術(shù)一、鑄造概述:公司生產(chǎn)電氣化鐵路接觸網(wǎng)產(chǎn)品,我們每天用各種不同的工藝方法,干各式各樣的零件,經(jīng)過組裝后發(fā)到鐵路工程安裝現(xiàn)場、有的不用組裝直接發(fā)貨。零件的成形工藝方法很多,車、銑、刨、磨、鉗;鍛、鑄、焊、熱處理、熱鍍鋅等。你仔細(xì)觀查會發(fā)現(xiàn),這眾多的成形過程中,唯有鑄造,加工材料的形態(tài)發(fā)生了變化,由固態(tài)液態(tài)再到固態(tài)。與眾不同。正是由于這種差別,使的鑄造技術(shù)含量很高、有了難度、有了更多的規(guī)定和要求。必須嚴(yán)格按照規(guī)定要求生產(chǎn),才能獲得合格鑄件。所謂鑄造,就是將金屬材料加熱到它的熔點(diǎn)以上（有一定的過熱度）,使它變成液態(tài),具有一定的流動性,在規(guī)定的澆注溫度下澆入鑄型,經(jīng)過冷卻凝固后形成鑄件。

2、那問題就出來了:1、不同的金屬材料熔點(diǎn)不同,有高有低,必須選用不同的熔化設(shè)備,有沖天爐、電弧爐、感應(yīng)爐、電阻爐等;2、金屬材料在形態(tài)變化過程中,發(fā)生許多物理和化學(xué)反應(yīng):體積變化、氧化、吸氣、揮發(fā)、燒損,凝固后形成氣孔、氧化夾渣、縮松等缺陷。鑄造是根據(jù)鑄型選用的材料來分類的,分為砂型鑄造和特種鑄造二大類。顧名詞意,用砂子作成鑄型,就叫砂型鑄造,鑄型不能重復(fù)使用;除砂型鑄造之外的,都叫特種鑄造,常見的有金屬型重力鑄造、低壓鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、溶模精密鑄造等等,它們有一個(gè)共性就是鑄型大部都是用金屬制造的,可以多次重復(fù)使用。有色合金鑄造中特種鑄造應(yīng)用的十分廣泛。所以下面我們重點(diǎn)介紹金屬型鑄造。二

3、、金屬型重力鑄造:金屬型鑄造又稱硬模鑄造,它是將液體金屬澆入金屬鑄型,以獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬制成,可以反復(fù)使用多次（幾百次到幾千次）。金屬型鑄造在鋁合金、鋅合金、鎂合金鑄造領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。但在鑄件的重量、形狀及合金種類方面還有一定的限制,如黑色金屬、銅合金,金屬型鑄造在國內(nèi)還沒有真正得到廣泛應(yīng)用。我公司與法鐵合資,銅合金金屬型鑄造是我們面臨的最大問題,也是我們將要研究的重點(diǎn)課題。可以說這個(gè)難題拿不下,合資就是一紙空文。1、金屬型鑄造的優(yōu)點(diǎn)與不足與砂型鑄造比較:在技術(shù)上與經(jīng)濟(jì)上有許多優(yōu)點(diǎn)。(1) 金屬型生產(chǎn)的鑄件,其機(jī)械性能比砂型鑄件高。同樣合金,其抗拉強(qiáng)度平均可提高約25%,屈

4、服強(qiáng)度平均提高約20%,其抗蝕性能和硬度亦顯著提高;(2) 鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件好,而且質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定;(3) 液體金屬耗量少,一般可節(jié)約1530%;(4) 不用砂或者少用砂,一般可節(jié)約造型材料80100%;此外,金屬型鑄造工序簡單,生產(chǎn)效率高,易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。金屬型鑄造雖有很多優(yōu)點(diǎn),但也有不足之處。(1)金屬型制造成本高;(5) 金屬型不透氣,而且無退讓性,易造成鑄件澆不足、開裂等缺陷;(6) 金屬型鑄造時(shí),鑄型的工作溫度、合金的澆注溫度和澆注速度,鑄件在鑄型中停留的時(shí)間,以及所用的涂料等,對鑄件質(zhì)量的影響甚為敏感,需要嚴(yán)格控制。因此,在決定采用金屬型鑄造時(shí),必須綜合考慮下

5、列各因素:鑄件形狀和重量大小必須合適;要有足夠的批量;完成生產(chǎn)任務(wù)的期限許可。2、金屬型鑄造工藝:介紹鋁合金金屬型鑄造鋁合金金屬型鑄造工藝流程:主要原材料、中間合金及輔助材料采供配料（化學(xué)成分、回爐料用量的控制）熔煉（熔煉設(shè)備及工具的準(zhǔn)備、精煉除氣除渣、變質(zhì)處理）制芯澆注（模具預(yù)熱、涂料、澆注溫度）清理打磨熱處理檢驗(yàn)（理化試驗(yàn)）入庫熔煉過程中的注意事項(xiàng):（1） 熔煉用坩堝、工具必須預(yù)熱噴涂料。涂料后再預(yù)熱才能用。坩堝作不到每天清理、噴料,每周必須得清理一次;扒渣勺、鐘罩等熔煉工具,使用過程中脫料要及時(shí)補(bǔ)涂;（2） 精煉劑、除渣劑（都是有機(jī)物,水分含量很高）使用前要充分預(yù)熱,去除水份;精煉、除渣

6、劑一般分3-5次加入,均勻平穩(wěn)攪拌,加入量要足夠。若澆注時(shí)間拖的太長,中間補(bǔ)充精煉。（3） 精煉后要保證有足夠的靜置時(shí)間,才能進(jìn)行澆注。（4） 精煉效果的檢查:目前我們還沒有手段。只能澆注發(fā)氣量試塊,定性地看看。澆注方面注意事項(xiàng):最關(guān)鍵的是金屬模的準(zhǔn)備:預(yù)熱噴涂料金屬型的預(yù)熱:預(yù)熱方法很多,有噴燈、煤氣天然氣火焰、電加熱器、烘箱加熱等,要求作到預(yù)熱均勻,達(dá)到規(guī)定溫度。未預(yù)熱的金屬型不能進(jìn)行澆注。因?yàn)榻饘傩蛯?dǎo)熱性好,液體金屬冷卻快,流動性劇烈降低,鑄件容易出現(xiàn)冷隔、澆不足、夾雜、氣孔等缺陷。未預(yù)熱的金屬型在澆注時(shí),鑄型受到強(qiáng)烈的熱沖擊,應(yīng)力倍增,極易破壞。因此,金屬型在開始工作前,必須預(yù)熱（即工

7、作溫度）,隨合金的種類、鑄件結(jié)構(gòu)和大小而定,一般通過試驗(yàn)確定。一般情況下,金屬型的預(yù)熱溫度為300-400,不低于150°C。金屬型的澆注溫度:一般比砂型鑄造時(shí)高。可根據(jù)合金種類、鑄件的大小和壁厚,通過試驗(yàn)確定。常見合金的澆注溫度:鋁合金:680730鋁青銅合金:11501200鑄鐵:13001400黃銅:900950由于金屬型的激冷和不透氣,澆注速度應(yīng)做到先慢,后快,再慢。在澆注過程中應(yīng)盡量保證液流平穩(wěn)。另外,澆注過程中模溫的控制十分必要。要保證金屬型鑄件質(zhì)量穩(wěn)定,理論上講金屬型在生產(chǎn)過程中溫度的變化應(yīng)當(dāng)保持恒定。所以每澆注一次,就需要將金屬型打開,停放一定的時(shí)間,待冷至規(guī)定溫度時(shí)

8、再澆注。自然冷卻降低了生產(chǎn)效率,因此常用強(qiáng)制冷卻的方法:(1) 風(fēng)冷:在金屬型外圍用壓縮空氣吹風(fēng),強(qiáng)化對流散熱。簡單,但冷卻效果不十分理想。(2) 間接水冷:在金屬型背面或某一局部,鑲鑄水套。(3) 直接水冷:在金屬型背面或局部,直接制出水套,在水套內(nèi)通水冷卻。金屬型的涂料:金屬型澆注,玩的就是涂料。操作人員鑄造水平的高低,就看你涂料的使用能力。同樣的金屬型,同一個(gè)鑄件,涂料使用的當(dāng),可以澆出合格的鑄件;涂料使用不當(dāng),你就是澆不出合格的零件。涂料的作用:可歸納為以下幾點(diǎn)(1) 調(diào)節(jié)鑄件的冷卻速度;涂層厚的地方,冷卻慢;(2) 保護(hù)鑄型,減少和防止高溫金屬流的沖蝕和熱擊;(3) 利用涂料層的不致

9、密性蓄氣和排氣。涂料的配方很多(現(xiàn)用395),基本有三類物質(zhì)組成:(1) 粉狀耐火材料(如氧化鋅、滑石粉、鋯砂粉等);(2) 粘接劑(如水玻璃、糖漿、紙漿廢液等);(3) 溶劑(如水等)涂料調(diào)整尊訓(xùn)的原則:遠(yuǎn)離澆冒口處、熱節(jié)處要相對薄,形成順序凝固的溫度梯度。提高金屬型壽命的途徑:選用導(dǎo)熱系數(shù)大,熱膨脹系數(shù)小,而且強(qiáng)度較高的材料制造金屬型;常常采用的有HT和碳素鋼，用耐熱合金鋼最好，但制造成本太大。合理的涂料工藝,嚴(yán)格遵守工藝規(guī)范噴刷;金屬型結(jié)構(gòu)合理,制造工裝毛坯時(shí)注意消除殘余應(yīng)力;金屬型材料的組織要致密,晶粒要細(xì)小。另外,澆注過程中,還必須注意幾點(diǎn)澆包不但要噴涂料,而且涂后預(yù)熱,不能帶著水份

10、放入合金液澆包涂料脫落后要及時(shí)補(bǔ)充;補(bǔ)涂預(yù)熱。澆包剩余金屬液不能倒回坩堝,澆入錠模;土甘竭剩余金屬液高度50-100mm寸，不能再澆注。3、工藝設(shè)計(jì):這方面技術(shù)人員考慮的更多些,主要包括:工藝性分析:澆注位置:分型面選擇:澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì):冒口設(shè)計(jì):工藝參數(shù)方面要考慮收縮率:金屬型鑄件的線收縮率不僅與合金本身的收縮有關(guān),還與鑄件結(jié)構(gòu)、鑄件在鑄型中收縮受阻情況、鑄件出型溫度、鑄型受熱膨脹及尺寸變化等有關(guān)。所以鑄型型腔每個(gè)尺寸都要根據(jù)具體情況來確定;鑄造斜度:便于開型抽芯,不損傷涂料層。更要注意考慮斜度對抱緊力的影響防止頂出變形。加工余量、工藝補(bǔ)正量（調(diào)整鑄件凝固順序）:鑄件工藝參數(shù)確定后,繪制出金屬

11、型鑄件工藝圖。（我把這事弄了一輩子,還弄不清白。）5、金屬型設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:確定金屬型的結(jié)構(gòu)、型面尺寸、型（砂）芯、排氣系統(tǒng)、頂出機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)形式:按分型面位置,金屬型結(jié)構(gòu)有水平、垂直和綜合分型三種。排氣系統(tǒng):設(shè)排氣槽、開排氣孔、放排氣塞。這部分內(nèi)容今天不細(xì)講。三、鑄件的熱處理:金屬材料的成分、組織和性能三者有著密切的關(guān)系。不同成分的材料,具有不同的力學(xué)性能,這很好理解;而相同材料,不同的組織形態(tài),力學(xué)性能也不一樣。熱處理就是通過改變材料的組織形態(tài),提高材料力學(xué)性能的一種最簡單、最有效的方法。機(jī)理要通過金屬學(xué)原理和金相學(xué)才能說明白,這方面我們暫時(shí)先不講。只要大家知道,把鑄件、鍛件或

12、其它材料,加熱到一定溫度,快速冷卻（水淬）,得到不穩(wěn)定的、過飽和的組織（相）,然后自然存放（自然時(shí)效）或再加熱到一定溫度（人工時(shí)效）,析出強(qiáng)化相,改變它們的力學(xué)性能。有色合金（鋁、鎂、銅合金等）熱處理工藝參數(shù)（溫度、時(shí)間和冷卻介質(zhì)）,對性能的影響非常敏感,所以熱處理工藝是非常認(rèn)真、細(xì)致的工作,來不得半點(diǎn)馬虎,必須嚴(yán)格按照工藝資料規(guī)定的參數(shù)進(jìn)行。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn):1、熱處理設(shè)備:有色合金鑄件的淬火、時(shí)效爐,必須采用帶風(fēng)扇的井式或箱式電阻加熱爐。加熱爐應(yīng)配有自動記錄、自動測溫控溫和自動報(bào)警、斷電的裝置和儀表,以保證爐膛溫度的均勻和對溫度的準(zhǔn)確控制。2、測溫控溫有比較高的精度要求,測溫控溫儀表、熱電偶、

13、補(bǔ)償線,開始使用前及使用過程中應(yīng)定期進(jìn)行檢定,并有給出誤差的合格證。定檢周期不超過三個(gè)月。3、在工作溫度下及爐內(nèi)有正常裝料的情況下,加熱爐爐膛工作區(qū)域各點(diǎn)的溫度差不得大于±5。爐膛工作區(qū)域的溫度差應(yīng)定期檢查,特別是在爐子出現(xiàn)故障或經(jīng)過檢修后。4、淬火水槽應(yīng)設(shè)有加熱和循環(huán)裝置,以保證水的加熱和水溫的均勻。水槽要有足夠的容量,保證淬火鑄件能迅速全部浸入水中,使鑄件得到均勻的冷卻。由于水槽不斷污染,水槽中的水應(yīng)當(dāng)經(jīng)常進(jìn)行部分更換。5、熱處理所用設(shè)備應(yīng)指定專人負(fù)責(zé),按規(guī)定定期維修檢查。沒有充分的理由,不得改動熱處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)。6、鑄件熱處理前應(yīng)清理干凈,清除表面的油污和臟物;裝爐時(shí)鑄件不得密集堆放,鑄件與鑄件之間、鑄件與框架之間、框架與爐壁之間都要留有適當(dāng)?shù)木嚯x,防止變形,獲得滿意的加熱和固溶冷卻效果。7、鑄件一定要裝在加熱爐有效