機(jī)械制造工程第五章節(jié)

第二篇毛坯成形一、毛坯成形類(lèi)型

液態(tài)成形、固態(tài)成形、粉末成形、連接成形二、毛坯成形的重要性

1.毛坯的內(nèi)在質(zhì)量——零件的機(jī)械性能;2.毛坯的外在質(zhì)量——形狀尺寸的準(zhǔn)確性；3.成本費(fèi)用。第五章液態(tài)成型（鑄造）教學(xué)目的與要求:1.了解鑄造的基本原理。2.掌握常用鑄造方法的主要工藝過(guò)程、特點(diǎn)及應(yīng)用條件。教學(xué)內(nèi)容：1.鑄造成形的基本原理。2.各種常用鑄造方法。3.各種常用鑄造方法的綜合比較。重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：常用鑄造方法的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用條件。難點(diǎn)：鑄造的基本原理。齒圈鋼錠退火罩渣斗西安秦皇陵出土的銅馬車(chē)古銅錢(qián)內(nèi)燃機(jī)缸蓋古代十八般武器和編鐘概述一、何謂液態(tài)成形（鑄造）？液態(tài)成形是將液態(tài)金屬澆注到與所要求的毛坯或零件的形狀和尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，冷卻凝固后獲得毛坯或零件的一種毛坯成形工藝方法。二、液態(tài)成形的特點(diǎn)液態(tài)成形具有的優(yōu)點(diǎn)1.一次成形，易獲得形狀復(fù)雜件;2.適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛;3.加工成本低;液態(tài)成形的缺點(diǎn)1.液態(tài)成形工序多;2.機(jī)械性能差;3.勞動(dòng)條件差。

三、液態(tài)成形工藝方法的分類(lèi)1.按鑄型材料來(lái)分砂型鑄造、金屬型鑄造、石墨型鑄造、陶瓷鑄造；2.按充型方式來(lái)分重力充型、高壓充型、低壓充型、離心力充型；3.按液態(tài)成形工藝方法的作用力不同又可分為兩類(lèi)：重力作用下：砂型鑄造、金屬型鑄造、熔模鑄造、氣化模鑄造、陶瓷型鑄造等；外力作用下：離心鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造等。四、應(yīng)用一般用于形形狀復(fù)雜，，受力不大大件。像主主軸變速箱、尾座、、床身等。。第一節(jié)合合金的的鑄造性能能常用合金的的流動(dòng)性和收縮性來(lái)評(píng)價(jià)的合金的鑄造造性能，即鑄件的的質(zhì)量。零件用模樣造型型用芯盒造型型芯以形成成鑄件內(nèi)孔孔成形原理動(dòng)動(dòng)畫(huà)帶澆注系統(tǒng)統(tǒng)的鑄件鑄件成品（一）合金金的流動(dòng)性性——液態(tài)合金本本身的流動(dòng)動(dòng)能力。1.流動(dòng)性對(duì)鑄鑄件性能的的影響一、合金的的充型合

金流流

動(dòng)性性

的測(cè)測(cè)

定2.影響流動(dòng)性性的因素——合金的化學(xué)學(xué)成分鐵碳合金的的化學(xué)成分分與流動(dòng)性性的關(guān)系（二）澆注注溫度（三）填充充壓力（四）鑄型型導(dǎo)熱能力力（五）鑄型型阻力二、合金的的收縮性（一）合金金收縮的概概念液態(tài)合金在在凝固和冷冷卻過(guò)程中中，體積和和尺寸減小小的現(xiàn)象稱(chēng)稱(chēng)為合金的收縮縮。收縮過(guò)程經(jīng)經(jīng)歷的三個(gè)個(gè)階段體積收縮率率——合金的液態(tài)態(tài)收縮和凝凝固收縮表表現(xiàn)為合金金體積的縮縮減，常用用體積收縮縮率表示，是是形成鑄鑄件縮孔孔和縮松松缺陷的的基本原原因。線收縮率率——合金的固固態(tài)收縮縮，直觀觀地表現(xiàn)現(xiàn)為鑄件件輪廓尺尺寸的減減小，因因而常用用鑄件單單位長(zhǎng)度度上的收收縮量，，即線收縮率率來(lái)表示，，是鑄件件產(chǎn)生內(nèi)內(nèi)應(yīng)力、、變形和和裂紋的的基本原原因。（二）影影響合金金收縮的的因素1.化學(xué)成分分2.澆注溫度度3.鑄件結(jié)構(gòu)構(gòu)和鑄型型條件（三）鑄鑄件中的的縮孔與與縮松1.縮孔的形形成2.縮松的形形成3.縮孔和縮縮松的防防止：縮孔：采用冒冒口和冷冷鐵實(shí)現(xiàn)現(xiàn)定向凝凝固?？s松：熱節(jié)處處安放冷冷鐵；涂涂激冷涂涂料；加加大結(jié)晶晶壓力第二節(jié)重重力作用用下的液液態(tài)成形形工藝方方法零件圖鑄造工藝圖鑄型芯型芯盒

芯砂型砂模型熔化合箱落砂、清理檢驗(yàn)鑄件砂型鑄造造的工藝藝過(guò)程砂型鑄造造動(dòng)畫(huà)演演示過(guò)程程一、砂型型鑄造常見(jiàn)的砂砂型鑄造造方法演演示1、整模造造型2、分模造造型3、三箱造造型4、挖砂造造型5、活塊造造型6、機(jī)器造造型砂型鑄造造返回返回返回返回返回返回二、金屬屬型鑄造造1.概念液態(tài)金屬屬在重力力作用下下注入金金屬型中中成形的的方法，，稱(chēng)為金屬型鑄鑄造，習(xí)慣上上亦稱(chēng)之之為硬模鑄造造。由于金金屬型可可重復(fù)使使用，故故它又有有永久型鑄鑄造之稱(chēng)。制造金屬屬型的材材料應(yīng)根根據(jù)澆注注的合金金選用，，一般金金屬型材材質(zhì)的熔熔點(diǎn)應(yīng)高高于液態(tài)態(tài)合金的的溫度。。澆注錫錫、鋅、、鎂等低低熔點(diǎn)合合金，可可用灰鑄鑄鐵做金金屬型；；澆注鋁鋁、銅等等合金，，要用合合金鑄鐵鐵或鋼做做金屬型型。金屬型鑄鑄造過(guò)程程演示2.金屬型鑄鑄造工藝藝(1)加強(qiáng)金屬屬型的排排氣(2)在金屬型型的工作作表面上上噴刷涂涂料(3)預(yù)熱金屬屬型并控控制其溫溫度3.金屬性鑄鑄造的優(yōu)優(yōu)缺點(diǎn)及及其應(yīng)用用(和砂型鑄鑄造相比比)優(yōu)缺點(diǎn)比比較：(1)投入費(fèi)用用（金屬屬型大于于砂型））(2)加工質(zhì)量量（金屬屬型優(yōu)于于砂型））(3)加工效率率（金屬屬型高于于砂型））(4)靈活性（（砂型優(yōu)優(yōu)于金屬屬型）(5)勞動(dòng)強(qiáng)度度、勞動(dòng)動(dòng)條件應(yīng)用條件件比較：：(1)生產(chǎn)批量量砂型：?jiǎn)螁渭∨?；金屬屬型：大大批量生生產(chǎn)(2)鑄件材料料（指材材料的熔熔點(diǎn)）金屬型有有限制；；而砂型型無(wú)限制制。(3)鑄件尺寸寸重量大大小金屬型鑄鑄造不適適合制造造形狀復(fù)復(fù)雜（尤尤其是內(nèi)內(nèi)腔形狀狀復(fù)雜））、薄壁壁和大型型鑄件。。1.概念熔模鑄造造是液態(tài)金金屬在重重力作用用下澆入入由蠟?zāi)ＤＨ凼Ш蠛笮纬傻牡闹锌招托蜌げ⒃谠谄渲谐沙尚螐亩@得精精密鑄件件的方法法，又稱(chēng)稱(chēng)為失蠟鑄造造。三、熔模模鑄造3.特點(diǎn)及應(yīng)應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：⑴鑄件精度度高，表表面粗糙糙度低，，質(zhì)量好好，又稱(chēng)稱(chēng)精密鑄鑄造。⑵可鑄出形形狀復(fù)雜雜的薄壁壁鑄件。。⑶鑄造合金金種類(lèi)不不受限制制，鋼鐵鐵及非鐵鐵合金均均可適用用。⑷生產(chǎn)批量量不受限限制，單單件、小小批、成成批、大大量生產(chǎn)產(chǎn)均可適適用。2.基本工藝藝過(guò)程缺點(diǎn)：⑴工序復(fù)雜雜，生產(chǎn)產(chǎn)周期長(zhǎng)長(zhǎng)。⑵原材料價(jià)價(jià)格高，，鑄件成成本高。。⑶鑄件不能能太大、、太長(zhǎng)，，否則蠟蠟?zāi)Ｒ鬃冏冃?，喪喪失原有有精度。。?yīng)用:熔模鑄造造是一種種實(shí)現(xiàn)少少無(wú)切削削加工的的、先進(jìn)進(jìn)的精密密成形工工藝，它它最適用用于25kg以下的高高熔點(diǎn)、、難以切切削加工工的合金金鑄件的的成批、、大量生生產(chǎn)。目前主要要用于航航天飛行行器、飛飛機(jī)、汽汽輪機(jī)、、泵、汽汽車(chē)、拖拖拉機(jī)和和機(jī)床上上的小型型精密鑄鑄件和復(fù)復(fù)雜刀具具的生產(chǎn)產(chǎn)。五、汽化化模鑄造造六、陶瓷瓷型鑄造造四、殼型型鑄造1.概念將液態(tài)金金屬澆入入高速旋旋轉(zhuǎn)的鑄鑄型中，，使其在在離心力力作用下下充填鑄鑄型和凝凝固而形形成鑄件件的液態(tài)態(tài)成形工工藝稱(chēng)為為離心鑄造造。第三節(jié)外外力作作用下的的液態(tài)成成形工藝藝方法一、離心心鑄造2.離心鑄造造的類(lèi)型型（1）立式離離心鑄造造（2）臥式離離心鑄造造3.離心鑄造造的特點(diǎn)點(diǎn)及應(yīng)用用離心鑄造造的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：⑴用離心鑄鑄造生產(chǎn)產(chǎn)空心旋旋轉(zhuǎn)體鑄鑄件時(shí)，，可省去去型芯、、澆注系系統(tǒng)和冒冒口。⑵成形時(shí)補(bǔ)補(bǔ)縮條件件好，鑄鑄件組織織致密，，力學(xué)性性能好。。⑶便于澆注注“雙金金屬”軸軸套和軸軸瓦。離心鑄造造的缺點(diǎn)點(diǎn)：⑴鑄件內(nèi)自自由表面面粗糙，，尺寸誤誤差大，，品質(zhì)差差。⑵不適用于于密度偏偏析大的的合金（（如鉛青青銅）及及鋁、鎂鎂等輕合合金。離心鑄造造的應(yīng)用用離心鑄造造主要用用來(lái)大量生產(chǎn)產(chǎn)管筒類(lèi)類(lèi)鑄件，如鐵管管、銅套套、缸套套、雙金金屬鋼背背銅套、、耐熱鋼鋼輥道、、無(wú)縫鋼鋼管毛坯坯、造紙紙機(jī)干燥燥滾筒等等，還可可用來(lái)生產(chǎn)輪盤(pán)盤(pán)類(lèi)鑄件件，如泵輪輪、電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)子等等。1.概念壓力鑄造造是在高壓壓作用下下將液態(tài)態(tài)或半液液態(tài)金屬屬快速壓壓入金屬屬壓鑄型型（亦可可稱(chēng)為壓鑄?；蚧驂盒停┲?，并并在壓力力下凝固固而獲得得鑄件的的液態(tài)成成形方法法。金屬液在在高壓下下以高速速充填壓壓鑄型，是壓鑄鑄區(qū)別于于其它鑄鑄造工藝藝方法的的重要特特征。二、壓力力鑄造2.種類(lèi)（根根據(jù)壓室室的種類(lèi)類(lèi)）（1）熱壓室室壓鑄機(jī)機(jī)（2）冷壓室室壓鑄機(jī)機(jī)3.壓力鑄造造的特點(diǎn)點(diǎn)及應(yīng)用用（和金金屬型鑄鑄造相比比）特點(diǎn)比較較：(1)投入費(fèi)用用（壓力鑄鑄造投入入費(fèi)用大大）(2)工件質(zhì)量量（壓力鑄鑄造工件件質(zhì)量高高）(3)加工效率率（壓力鑄鑄造效率率高）(4)靈活性（準(zhǔn)備鑄鑄型的時(shí)時(shí)間是一一樣的））(5)勞動(dòng)強(qiáng)度度和條件件（壓力鑄鑄造勞動(dòng)動(dòng)強(qiáng)度更更小，條條件更好好）應(yīng)用條件件：(1)生產(chǎn)批量量金屬型鑄鑄造應(yīng)用用于中小小批量生生產(chǎn)；壓壓力鑄造造應(yīng)用于于大批量量生產(chǎn)。。(2)鑄件材料料（無(wú)差異異）(3)鑄件的尺尺寸重量量（金屬型型鑄造中中小尺寸寸，壓力力鑄造小小尺寸））(4)鑄件質(zhì)量量要求壓力鑄造造適用于于鑄件質(zhì)質(zhì)量較高高的零件件；金屬屬型鑄造造適用于于鑄件質(zhì)質(zhì)量較低低的零件件。(5)鑄件形狀狀復(fù)雜程程度壓力鑄造造適于鑄鑄造形狀狀復(fù)雜的的鑄件。。1、概念低壓鑄造造是介于金金屬型鑄鑄造和壓壓力鑄造造之間的的一種鑄鑄造方法法，是在在0.02～0.07MPa的低壓下下將金屬屬液注入入型腔，，并在壓壓力下凝凝固成形形而獲得得鑄件的的方法。。三、低壓壓鑄造低壓鑄造造工作原原理示意意圖2.低壓鑄造造的特點(diǎn)點(diǎn)（1）澆注時(shí)時(shí)的壓力力和速度度可以調(diào)調(diào)節(jié)，故故可適用用于各種種不同鑄鑄型（如如金屬型型、砂型型等），，鑄造各各種合金金及各種種大小的的鑄件。。（2）采用底底注式充充型，金金屬液充充型平穩(wěn)穩(wěn)，無(wú)飛飛濺現(xiàn)象象，可避避免卷入入氣體及及對(duì)型壁壁和型芯芯的沖刷刷，提高高了鑄件件的合格格率。（3）省去補(bǔ)補(bǔ)縮冒口口，金屬屬利用率率提高到到90～98%。（4）鑄件在在壓力下下結(jié)晶，，鑄件組組織致密密、輪廓廓清晰、、表面光光潔，力力學(xué)性能能較高，，對(duì)于大大薄壁件件的鑄造造尤為有有利。（5）勞動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度低，，勞動(dòng)條條件好，，設(shè)備簡(jiǎn)簡(jiǎn)易，易易實(shí)現(xiàn)機(jī)機(jī)械化和和自動(dòng)化化。3.應(yīng)用中低批量量生產(chǎn)，，質(zhì)量要要求高，，大中尺尺寸，形形狀復(fù)雜雜，各種種熔點(diǎn)的的金屬鑄鑄件。目前廣泛泛應(yīng)用于于鑄造鋁鋁合金