金屬工藝學(xué)教材教學(xué)

金屬工藝學(xué)教材教學(xué)第三節(jié)工藝參數(shù)的選擇鑄造工藝參數(shù)通常是指鑄型工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要確定的某些工藝數(shù)據(jù)。（1）收縮余量——為了補(bǔ)償件收縮，模樣比鑄件圖樣尺寸增大的數(shù)值。通?；铱阼T鐵的收縮率為0.7%~1.0%；鑄鋼為3%~2.0%；鋁硅合金為0.8%~1.2%。（2）加工余量——為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加而在機(jī)械加工時(shí)切去的金屬層厚度。

零件上需要加工的表面，應(yīng)需有適當(dāng)?shù)募庸び嗔俊ｈT件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等?；诣T鐵件較鑄鋼件線收縮率小、熔點(diǎn)低，鑄件表面較光潔、平整，故其加工余量小；非鐵合金鑄件表面光潔、且材料昂貴、加工余量應(yīng)比鑄鐵件??；鑄件的尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面的距離愈大，鐵件的尺寸誤差也愈大，故余量也應(yīng)隨之加大；大量生產(chǎn)時(shí)，因采用機(jī)器造型，鑄件精度高，故余量可減??；反之，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大；澆注時(shí)朝上的表面，因產(chǎn)生缺陷的機(jī)率大，其加工余量應(yīng)比底面和側(cè)面大。加工余量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)加工余量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)配套使用選取。加工余量的大?。?）起模斜度（拔模斜度）——為使模樣容易從鑄型中取出或型芯自芯盒中脫出，平行于起模方向在模樣或芯盒壁上的斜度稱為起模斜度。

凡垂直于分型面（分盒面）的沒有結(jié)構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè)起模斜度。起模斜度的大小，應(yīng)根據(jù)模壁測(cè)量面高度、模樣材料及造型方法確定。一般拔模斜度在0.25°----5°之間.（4）最小鑄出孔及槽——零件上的孔、槽、臺(tái)階等應(yīng)從鑄件質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)方面考慮。較大的孔、槽等應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約金屬和機(jī)構(gòu)加工工時(shí)，同時(shí)還避免鑄件局部過厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件的質(zhì)量；較小的孔槽，則不宜鑄出，直接加工反而方便；如有特殊要求，且無法實(shí)行機(jī)加工的孔如彎曲孔，則一定要鑄出。（5）型芯頭——型芯頭是指伸出鑄件以外不與金屬液接觸的砂芯部分，其功用是定位、支撐和排氣。

為了承受砂芯本身重力及澆注時(shí)液體金屬對(duì)砂芯的浮力，芯頭的尺寸應(yīng)足夠大才不致破壞；澆注后，砂芯所產(chǎn)生的氣體，應(yīng)能通過芯頭排至鑄型以外，在設(shè)計(jì)芯頭時(shí)，處理要滿足上面的要求，還應(yīng)做到下芯、合型方便，應(yīng)留有適當(dāng)斜度，芯頭與芯座之間要留有間隙.支座是一個(gè)普通的支撐件，沒有特殊的質(zhì)量要求的表面，它的材料為HT150。綜合分析（見書p.65）自學(xué)第四章特種鑄造特種鑄造，是指有別于砂型鑄造方法的其他鑄造工藝。特種鑄造一般能至少實(shí)現(xiàn)以下一種性能：提高鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量提高鑄件的物理及力學(xué)性能提高金屬的利用率(工藝出品率)減少原砂消耗量適宜高熔點(diǎn)、低流動(dòng)性、易氧化合金鑄造改善勞動(dòng)條件，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化26特種鑄造方法特種鑄造金屬型鑄造離心鑄造壓力鑄造熔模鑄造低壓鑄造擠壓鑄造陶瓷型鑄造第一節(jié)熔模鑄造熔模鑄造用易熔材料制成模型，然后在模型上涂掛耐火材料，經(jīng)硬化之后，再將模型熔化、排出型外，從而獲得無分型面的鑄型。由于熔模廣泛采用蠟質(zhì)材料來制造，故又常把它稱為“失蠟鑄造”。由于獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和表面光潔度，故又稱“熔模精密鑄造”。熔模鑄造工藝過程：母模壓型熔蠟充滿壓型一個(gè)蠟?zāi)Ｏ災(zāi)＝M結(jié)殼、倒出熔蠟填砂澆注熔模鑄造熔模精密鑄造的特點(diǎn)：

1.鑄件尺寸精度高（IT11~IT13），表面粗糙度值低（12.5~1.6um）。減少切削加工量，甚至無須切削加工（渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片）。2.可以鑄造薄壁件及重量很小的鑄件。3.擅長(zhǎng)制造用砂型鑄造、鍛壓、切削加工等方法難以制造的形狀復(fù)雜、不便分型的零件。如帶有精細(xì)的圖案、文字、細(xì)槽和彎曲細(xì)孔的鑄件。

4.可以制造各種合金材質(zhì)的鑄件，尤其適用于高熔點(diǎn)、難切削合金的小型復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)。

金屬型鑄造又稱硬模鑄造，是將液體金屬澆入金屬鑄型，在重力作用下充填鑄型，以獲得鑄件的鑄造方法。

鑄型是用金屬制成，可以反復(fù)使用多次。第二節(jié)金屬型鑄造導(dǎo)熱性好；透氣性差；沒有退讓性。金屬型的這些特點(diǎn)決定了它在鑄件形成過程中有自己的規(guī)律。金屬型和砂型比較，在性能上有顯著的區(qū)別：組合金屬型結(jié)構(gòu)為保證使用壽命，制造金屬型的材料具備如下的性能：高的耐熱性和導(dǎo)熱性，反復(fù)受熱不變形，不破壞；一定的強(qiáng)度、韌性及耐磨性；良好的切削加工性能。金屬型材料一般選用鑄鐵或鑄鋼。一、金屬型構(gòu)造二、金屬型鑄造工藝金屬型的預(yù)熱（預(yù)熱溫度一般不低于150°C)金屬型導(dǎo)熱性好／液體金屬冷卻快，鑄件易出現(xiàn)冷隔、澆不足、氣孔等缺陷。同時(shí)保護(hù)鑄型。涂料（耐火涂料的厚度為0.3~0.4mm)利用涂料層的厚薄，調(diào)節(jié)鑄件的冷卻速度；保護(hù)金屬型，防止高溫金屬液對(duì)型壁的沖蝕和熱擊；利用涂料層蓄氣排氣。澆注澆注溫度比砂型鑄造時(shí)高。由根據(jù)合金種類、鑄件大小和壁厚決定。開型、取出鑄件、清理金屬型鑄造三、金屬型鑄造的特點(diǎn)和適用范圍可承受多次澆注（反復(fù)使用多次，幾百次到幾千次）

，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)；鑄件精度和表面質(zhì)量高（鋁合金鑄件的尺寸公差等級(jí)可達(dá)IT7~IT9，表面粗糙度可達(dá)Ra3.2~12.5um)；鑄件的結(jié)晶組織致密，機(jī)械性能高；金屬型成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)；鑄造工藝嚴(yán)格；易出現(xiàn)澆不足、冷隔、裂紋；鑄件的形狀和尺寸受一定的限制。主要用于熔點(diǎn)較低的有色金屬或合金鑄件的大批量生產(chǎn)。黑色金屬類鑄件只限于形狀簡(jiǎn)單的中小零件。壓力鑄造（簡(jiǎn)稱壓鑄）——在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填金屬型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。常用壓射壓力為5－1500MPa，充填速度約5－5m/s，充填時(shí)間很短，約0.01－0.2s。第三節(jié)壓力鑄造冷壓室臥式壓鑄（目前應(yīng)用最多)冷壓室臥式壓鑄原理壓鑄的工藝過程（1）預(yù)熱金屬鑄型，噴涂料；（2）合型、注入金屬液；（3）壓射沖頭在高壓下推動(dòng)金屬液充滿型腔并凝固；（4）冷卻后打開鑄型，用頂桿頂出鑄件。壓力鑄造優(yōu)點(diǎn):

鑄件的精度和表面質(zhì)量都較其他鑄造方法高（尺寸公差等級(jí)可達(dá)CT4~CT7，表面粗糙度一般可達(dá)Ra1.6~12.5um)

可壓鑄出形狀復(fù)雜的薄壁件、和鑲嵌件（鑄件最小壁厚為：鋅合金為0.3mm,鋁合金為0.5mm)鑄件強(qiáng)度和硬度高（抗拉強(qiáng)度可比砂型鑄件提高25%~30%，但伸長(zhǎng)率有所降低）生產(chǎn)率高(一般冷壓式壓鑄機(jī)平均每小時(shí)壓鑄600-700次）壓力鑄造的特點(diǎn)和適用范圍缺點(diǎn):

投資大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)

壓鑄合金的種類受限制，壓鑄高熔點(diǎn)合金（鑄鐵、鑄鋼）時(shí)，壓型壽命低鑄件內(nèi)部常有氣孔和縮松，不能進(jìn)行較多余量的切削加工壓鑄件不能用熱處理的方法提高性能壓力鑄造的特點(diǎn)和適用范圍適用范圍:

主要用于有色合金（如鋁合金、鋅合金）的中、小鑄件的大量生產(chǎn)。

第四節(jié)離心鑄造將液態(tài)合金澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使金屬液在離心力作用下充填鑄型并凝固的鑄造方法。鑄型繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。鑄件內(nèi)表面呈拋物線形。用來鑄造高度小于直徑的盤、環(huán)類或成形鑄件。立式離心鑄造臥式離心鑄造鑄型繞水平軸旋轉(zhuǎn)。鑄件壁厚均勻，應(yīng)用廣泛，主要用來生產(chǎn)圓環(huán)類鑄件，也用于澆注成形鑄件。離心式實(shí)型鑄造離心鑄造的生產(chǎn)過程（1）將金屬型型腔清理干凈，噴涂料（2）旋轉(zhuǎn)鑄型，澆入定量金屬液（3）凝固后，停止旋轉(zhuǎn)，取出鑄件利用回轉(zhuǎn)表面生產(chǎn)圓筒形鑄件，省去型芯和澆注系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過程，節(jié)約了金屬；離心力的作用，鑄件由外向內(nèi)的順序凝固，而氣體和熔渣因比重輕向內(nèi)腔移動(dòng)而排除，鑄件組織致密，極少有縮孔、氣孔、夾渣等缺陷；合金的充型能力強(qiáng)，便于流動(dòng)性差的合金及薄件的生產(chǎn)；便于制造雙金屬鑄件。優(yōu)點(diǎn)鑄件易產(chǎn)生偏析，鑄件內(nèi)表面較粗糙。內(nèi)表面尺寸不易控制。缺點(diǎn)第五節(jié)消失模鑄造也稱氣化模鑄造，國(guó)際上稱EPC工藝。真空實(shí)型鑄造，用泡沫模型代替金屬或木模，造型后模樣不取出，呈實(shí)體型腔，澆注時(shí)模樣氣化消失而得到鑄件。泡沫塑料模型預(yù)發(fā)泡模型成型模型簇組合浸涂澆注消失模鑄造的工藝過程（1）制造泡沫塑料模a.制備消失模材料——將珠粒密度大（1.05g/cm3)的原材料及發(fā)泡劑，經(jīng)過蒸汽加熱、抽真空，獲得符合要求的低密度珠粒。消失模主要材料有：可發(fā)性聚苯乙烯（EPS），適用于灰鑄鐵、球墨鑄鐵和有色合金鑄件等；可發(fā)性聚甲基丙烯甲酯（EPMMA），適用于球墨鑄鐵和鑄鋼件等。這類泡沫塑料的特點(diǎn)：發(fā)氣量小、導(dǎo)熱系數(shù)小、密度?。?.015~0.025g/cm3)，產(chǎn)生氣體及殘留物少、資源豐富、價(jià)格不高。

b.制造單個(gè)泡沫塑料模C.組裝模樣束（2）上涂料——泡沫塑料模樣束表面應(yīng)上兩層涂料。第一層是用來提高表面光潔度的涂料。第二層是耐火涂料。（3）填砂、緊實(shí)、澆注（4）落料、清理消失模鑄造特點(diǎn)1、鑄件尺寸精度高(可達(dá)5-7級(jí)）2、鑄件表面光潔（Ra6.3-12.5um)3、鑄件加工量小4、