鑄造工藝原理和總結

鑄造工藝原理和總結一、實質、特點及應用鑄造定義是指熔煉金屬、制造鑄型、并將熔融金屬澆注入鑄型內、凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法。鑄造實質：是利用熔融金屬的流動性能實現(xiàn)成形。鑄件：用鑄造方法得到的金屬零件。鑄型：形成鑄件形狀的工藝裝置。鑄造的特點1） 成形方便、適應性強?尺寸、形狀不受限制長度從幾mm-20m；厚度從0.5-500mm;重量從幾克-幾百噸；?材料的種類和零件形狀不受限制。2） 生產成本較低（與鍛造比）?設備費用低；?減少加工余量，節(jié)省材料；?原材料來源廣泛。3） 組織性能較差?晶粒粗大、不均勻；?力學性能差；-工序繁多、易產生鑄造缺陷。4） 工作條件差、勞動強度大。3、 鑄造的應用1） 形狀復雜、特別是具有復雜內腔的零件：箱體、缸體和殼體；2） 尺寸大、質量大的零件，如床身、重型機械零件；3） 力學性能要求不高，或主要承受壓應力作用的零件，如底座、支架；4） 特殊性能要求的零件，如球磨機的磨球、拖拉機的鏈軌。4、 鑄造成形的基本工序二、金屬的鑄造性能——是指金屬材料鑄造成形的難易程度。評價指標：流動性和收縮性。（一） 流動性——是指熔融金屬有流動能力1、 表示方法螺旋試樣長度L，如L鑄鋼=20mm，L鑄鐵=1800mm，鑄鐵的流動性比鑄鋼好。2、 影響流動性的因素1） 化學成分：共晶合金最好，純金屬差；2） 澆注溫度：T澆愈高，保溫時間愈長，流動性愈好，但收縮性大和澆毀鑄型。經驗：“高溫出爐，低溫澆注”。3） 鑄型類別影響鑄型蓄熱能力和透氣性；如、干砂型〉濕砂型＞金屬型。4） 鑄型結構簡單、壁厚的鑄型〉復雜、壁薄的鑄型。3、 流動性對鑄件質量的影響流動性好：鑄件形狀完整、輪廓清晰；利于氣體和夾雜物上浮排出和補償；流動性不好：產生澆不到和冷隔、氣孔和夾雜等缺陷。4、 防止流動性不好缺陷方法調整化學成分、提高澆注溫度和改善鑄型條件。（二） 收縮性——指澆注后熔融金屬逐漸冷卻至室溫時總伴隨著體積和尺寸縮小的特性。1、表示方法：體收縮率（液體）和線收縮率（固體）2、 影響收縮率的因素1） 化學成分2） 澆注溫度愈高，收縮率愈大，體收縮率（1.6%/100笆）。3） 鑄型強度愈高，鑄件結構愈復雜，對收縮量的影響愈大。3、 收縮性對鑄件質量的影響收縮率愈小愈好，即尺寸愈精確、組織愈致密，否則易產生鑄造缺陷：縮孔和縮松：鑄造應力、變形和裂紋。三、鑄造方法1、 砂型鑄造手工造型和機器造型1） 手工造型特點比較靈活，適應性強，生產成本低，但生產率低，勞動強度大，鑄件的質量較差。2） 手工造型應用小批量、新產品試制、工藝裝備的制作、機器的修理和重型復雜鑄件。3） 機器造型過程4） 機器造型特點和應用生產率高、鑄件質量好、不受工人技術水平或情緒影響、易實現(xiàn)自動化、工作條件好，但成本高、準備時間長，適合大批量生產。2、 特種鑄造方法：熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心、鑄造、陶瓷型、磁型鑄造；1）熔模鑄造（1） 定義是指用易熔材料（如蠟）制成模樣，在模樣上包覆若干層耐火涂料，制成型殼，熔出模樣后經高溫熔澆即可澆注的方法。（2） 過程：兩次造型、兩次澆注。母模f壓型…熔蠟…鑄造單個蠟樣…組合蠟樣f結殼（多次浸涂料、撒砂、干硬）f加熱脫蠟制成殼型f填砂造型、焙澆f澆注f落砂、清理f鑄件特點?精度高可達半精加工的精度(IT11-IT14,Ra12.5-3.2),因模樣加工精確、逐個修理、無起模和合型。?適應性強各種金屬材料鑄造，特別是鑄鋼和耐熱合金；不需起模、結構形狀不限;?生產率低工序繁多、周期長。應用各種批量、主要用于高熔點金屬材料和復雜結構的小零件。金屬型鑄造定義指用重力澆注，將熔融金屬澆入金屬鑄型獲得鑄件的方法。過程(以垂直分型為例)金屬鑄型組成：底座、定型、動型、型芯、定位銷。噴刷涂料…定位…鎖緊f澆注f分型f取鑄件特點?生產率高一型多鑄、凝固快、即取、連續(xù)生產、易實現(xiàn)自動化生產；?精度較高可達粗加工后的精度，IT12-IT16,Ra25-12.5；?組織性能好快冷、過冷度大、組織細密，性能比砂型鑄件提高10%-20%；?節(jié)省材料?但易產生鑄造缺陷金屬流動性差f澆不足、冷隔；收縮應力大f裂紋；透氣性差f氣孔；冷卻快f白口鑄鐵。應用大批量、中小型、簡單零件；多用于有色金屬，很少用于黑色金屬。壓力鑄造定義指熔融金屬在高壓下高速充型，并在壓力下凝固的鑄造方法。過程壓鑄型：定型、動型(活塞、壓室)及金屬芯組成。合型…澆注f壓射f開型f頂出鑄件特點?生產率高自動化生產，充型快，50-150次/小時，最高500次/小時，其它同金屬型;?精度高可達半精加工后的精度，IT11-IT13,Ra6.3-1.6，不經加工可用；?組織性能高過冷度大且在壓力下結晶、組織更細密，性能比砂型提高25%-30%，也比金屬型性能好；?但因排氣性差，存在許多皮下小氣孔，受熱后鑄件表面突起或變形；?壓鑄機貴重、投資大。應用大批量；汽車、電子儀表等部門，一些均勻薄壁、形狀復雜的零件，如氣缸、化油器等；多用于有色金屬。離心、鑄造定義是指將熔融金屬澆注繞水平、傾斜或立軸旋轉的鑄型，在離心、力的作用下凝固，成形的鑄件線與旋轉鑄型軸線重合的鑄造方法。分為：立式(用于園環(huán)件)和臥式(用于管材)，鑄型可金可砂。過程鑄型旋轉f澆注…定向凝固f分型、取件特點?組織性能好定向凝固的組織致密、性能優(yōu)良；不易產生縮孔、氣孔、夾雜等缺陷；?成本低設備簡單、投資少；不需造芯和開設澆、冒口，省工少料；?鑄件內孔尺寸不準確、表面也比較粗糙。（4）應用主要應用于大批量各種圓筒狀鑄件的生產，特別是內表面質量要求不高的鑄件，但需增大加工余量來保證表面質量，例、鑄鐵管、滑動軸承。四、鑄件結構工藝性定義：是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下，鑄造成形的可行性和經濟性，即鑄造成形的難易程度。良好的鑄件結構應適應金屬的鑄造性能和鑄造工藝性。1、適應鑄造性能的結構設計原則----鑄件壁的設計要求1） 合理壁厚在滿足鑄件最小允許壁厚的前提下，盡量可能薄一點，即能保證熔融金屬具有良好的流動性，又能避免產生因收縮量過大而引起的鑄造缺陷（如縮孔）。2） 均勻壁厚 是指各部分的壁厚冷卻速度均勻。內壁隔墻薄、四周壁應厚。目的：減小應力、變形和開裂；防止熱節(jié)產生縮孔。3） 過渡連接?結構圓角避免熱節(jié)形成；改善應力分布；避免砂型損壞和產生砂眼。?均勻交接鑄件上不同方向的壁或肋交接時，應避免造成金屬聚集（熱節(jié)），而產生縮孔。?采用圓角、斜面、圓錐逐步過渡目的：防止應力集中而開裂。4） 大平面傾斜目的：利用填充和排氣排查。5） 減小變形（同熱處理）對稱結構、增設加強肋。6） 自由收縮目的：有利減小因收縮應力而引起的應力開裂和變形。2、適應鑄造工藝的結構設計原則----鑄件形狀設計要求1） 簡化結構 輪廓平直、分形面簡單和最少。?直線代曲面、模樣成本低、便于分起模；?結構緊湊、減少造型材料的消耗、砂箱尺寸和生產面積。2） 減少型芯芯多成本高、不便排氣和清理。?開式結構代替閉式結構；?凹抗擴展為凹槽；（節(jié)省外芯）?凸緣外伸代內伸；（砂垛代芯）3） 便于芯的固定目的：省芯