《特種鑄造》課件

特種鑄造特種鑄造工藝是在普通鑄造基礎上發(fā)展起來的，具有獨特優(yōu)勢和應用場景。課程目標掌握特種鑄造的基礎知識理解特種鑄造的概念、分類、工藝流程、特點和應用等。學習特種鑄造的工藝技術掌握常見的特種鑄造工藝，如壓鑄、精密鑄造、失蠟鑄造等。掌握特種鑄造的設計方法了解鑄件設計、澆注系統(tǒng)設計、模具設計等方面的知識。掌握特種鑄造的缺陷分析能夠識別和分析鑄件缺陷，并提出改進措施。特種鑄造概述特種鑄造是指應用特殊工藝和材料，生產具有特定性能和結構的鑄件。與傳統(tǒng)鑄造工藝相比，特種鑄造工藝能夠制造出具有更高的強度、耐高溫、抗腐蝕等特性的鑄件。特種鑄造工藝廣泛應用于航空航天、汽車、醫(yī)療等領域，為高性能產品提供關鍵部件。特種鑄造的分類按鑄造方法分類特種鑄造方法多種多樣，根據(jù)鑄造方法的不同，可以將特種鑄造分為以下幾類：壓鑄、精密鑄造、失蠟鑄造、離心鑄造、氣霧化鑄造、靜電噴涂鑄造等。按材料分類特種鑄造的材料種類繁多，可以分為金屬基復合材料鑄造和陶瓷基復合材料鑄造。鑄造工藝流程1鑄型制作準備鑄型2熔煉熔化金屬3澆注將熔融金屬倒入鑄型4冷卻凝固金屬凝固成型5清理去除澆口和砂芯鑄造工藝流程是將液態(tài)金屬澆注到鑄型中，冷卻凝固成型，再經(jīng)清理、檢驗等工序制成鑄件的整個過程。模具制造11.精確度模具是鑄造的核心，其精度直接影響鑄件的質量。22.耐用性特種鑄造往往使用高溫高壓，模具需要具備良好的耐用性。33.材料選擇根據(jù)鑄造工藝和金屬特性選擇合適的模具材料，例如鋼、陶瓷等。44.加工工藝模具制造通常采用精密加工技術，如數(shù)控加工、電火花加工等。鑄件設計材料選擇根據(jù)鑄件性能要求，選擇合適的鑄造材料?？紤]鑄造合金的流動性、凝固性、機械性能等。結構設計合理設計鑄件結構，避免應力集中，提高鑄件的強度和韌性。工藝性考慮鑄造工藝的可行性，例如模具設計、澆注方式、冷卻方式等。成本控制在滿足性能要求的前提下，盡量降低鑄件的成本，提高鑄件的經(jīng)濟效益。鑄型制作傳統(tǒng)砂型砂型鑄造是歷史悠久、應用廣泛的鑄造方法，利用砂子混合粘結劑制成鑄型。金屬型鑄造金屬型鑄造利用金屬模具，可以提高鑄件尺寸精度和表面光潔度，適合生產復雜形狀的鑄件。3D打印鑄型3D打印技術可以快速制作復雜結構的鑄型，極大地提高鑄造效率，并可實現(xiàn)個性化定制。澆注系統(tǒng)設計充型能力保證金屬液順利充滿鑄型，避免產生縮孔和氣孔。流動性控制金屬液流動方向和速度，確保鑄件表面光潔，避免產生冷隔。溫度控制確保金屬液在澆注過程中保持合適的溫度，避免過早凝固或發(fā)生氣孔。冒口和排氣設計1冒口設計冒口主要用于補充鑄件凝固過程中產生的收縮，防止鑄件產生縮孔和縮松缺陷。冒口的設計需要考慮其尺寸、形狀、位置和數(shù)量等因素，以確保能夠有效地補充金屬液。2排氣設計排氣道主要用于排出鑄型中的空氣，防止鑄件產生氣孔和氣泡缺陷。排氣道的設計需要考慮其形狀、尺寸、位置和數(shù)量等因素，以確保能夠有效地排出空氣。3優(yōu)化設計為了提高鑄件質量，需要對冒口和排氣道進行優(yōu)化設計，以確保能夠有效地控制金屬液的流動方向和凝固過程。凝固過程及其控制晶核形成液體金屬冷卻至凝固點以下時，形成微小的固態(tài)晶體，即晶核。晶粒長大晶核形成后，開始吸收周圍的液態(tài)金屬，逐漸長大。枝晶生長在凝固過程中，晶體通常以枝晶的形式生長，形成樹枝狀結構。凝固過程控制控制冷卻速度、澆注溫度、金屬成分等因素，可有效控制凝固過程。冷卻及脫模1冷卻鑄件冷卻過程需要控制冷卻速率，以避免產生應力集中和內部缺陷。采用不同的冷卻方式，如自然冷卻、水冷、風冷，根據(jù)鑄件材質和尺寸進行選擇。2脫模脫模是將鑄件從模具中取出，需要根據(jù)模具結構和鑄件形狀選擇合適的脫模方法，如人工脫模、機械脫模等。3清理脫模后，需要對鑄件進行清理，清除表面上的砂芯、毛刺、飛邊等，以確保鑄件質量達到要求。金屬化學成分分析金屬化學成分分析是特種鑄造工藝中至關重要的環(huán)節(jié)，它對鑄件的性能起著決定性作用。分析結果可以幫助控制合金的成分，確保鑄件滿足設計要求。100元素常見的分析元素包括碳、硅、錳、磷、硫等。5精度分析精度要求較高，通常在千分之五以內。10K方法常用的分析方法包括光譜分析、化學分析等。100M儀器先進的分析儀器，例如電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀。熱處理及機械性能熱處理工藝熱處理可以改變鑄件的顯微組織，從而改善其力學性能和耐腐蝕性。退火正火淬火回火機械性能測試通過拉伸試驗、硬度試驗、沖擊試驗等測試，評估鑄件的抗拉強度、屈服強度、硬度、韌性等指標。性能控制根據(jù)鑄件的應用場景和要求，控制熱處理參數(shù)和機械性能指標，確保鑄件滿足設計需求。鑄件缺陷分析與控制鑄件缺陷分類常見的缺陷類型包括氣孔、縮孔、裂紋、冷隔、夾渣、沙眼等。這些缺陷會影響鑄件的強度、耐用性和美觀性。缺陷產生的原因缺陷的產生通常由多種因素造成，包括金屬液中的氣體含量過高、鑄型溫度過低、金屬液流動性差、鑄件設計不合理等。特種鑄造的特點精度高特種鑄造工藝可制造出尺寸精度和形狀精度都很高的鑄件，滿足對產品精度的要求。形狀復雜特種鑄造工藝可以生產出形狀復雜的鑄件，如薄壁、空腔、異形結構，滿足設計需求。性能優(yōu)越特種鑄造工藝可制備出性能優(yōu)異的鑄件，例如高溫合金鑄件，滿足高強度、耐腐蝕、耐高溫等特殊要求。應用廣泛特種鑄造工藝應用于航空航天、汽車、醫(yī)療器械、軍工裝備等多個領域，滿足不同行業(yè)的需求。壓鑄工藝1模具金屬模具2金屬液高溫金屬3高壓注入模具4冷卻鑄件成型壓鑄工藝利用金屬模具和高壓將熔化的金屬液注入模具內，在冷卻后形成鑄件。該工藝適用于批量生產形狀復雜、尺寸精度高的鑄件，例如汽車零部件、電子產品外殼等。精密鑄造工藝1蠟模制作使用石蠟或塑料等材料制作精密的蠟模，并組裝成鑄件的形狀。2模具制作將蠟模埋入特制的陶瓷漿料中，形成陶瓷模具，然后將蠟模熔化取出。3熔融澆注將熔融的金屬注入陶瓷模具中，冷卻固化后，便可得到最終的鑄件。4脫模處理將陶瓷模具破碎，取出鑄件，進行清理和后續(xù)加工處理。精密鑄造工藝具有精度高、表面光潔度好、尺寸穩(wěn)定性好、可鑄造復雜形狀等優(yōu)點。精密鑄造廣泛應用于航空航天、醫(yī)療器械、汽車制造、模具等領域。失蠟鑄造工藝蠟模制作根據(jù)設計圖紙，制作出精確的蠟模，通常采用注射成型或雕刻方式。樹脂模制造將蠟模組裝成樹狀結構，然后用耐火材料制成樹脂模，將蠟模包裹起來，使之形成一個整體的樹脂模。脫蠟將樹脂模放入高溫爐中進行脫蠟，使蠟模熔化流出，留下空腔。澆注將熔化的金屬液倒入樹脂模的空腔中，使其冷卻凝固成鑄件。脫模鑄件冷卻后，將樹脂模敲碎，取出鑄件。清理對鑄件進行清理，去除殘余的樹脂模和毛刺等，并進行后續(xù)的加工處理。離心鑄造工藝1鑄造過程金屬熔體被澆入旋轉的模具中，由于離心力的作用，熔體被均勻地分布在模具壁上，形成鑄件。2主要特點適用于生產具有對稱軸的管狀、圓盤狀、環(huán)狀等鑄件，例如：管道、齒輪、軸承等。3工藝優(yōu)勢提高鑄件的致密度改善鑄件的機械性能降低廢品率氣霧化鑄造工藝1熔融金屬高溫熔融金屬2噴霧高速氣流噴霧成細小液滴3冷卻固化快速冷卻形成粉末4壓制成型粉末壓制成型5燒結高溫燒結成致密材料氣霧化鑄造工藝是一種新型的鑄造技術，通過高速氣流將熔融金屬噴霧成細小的液滴，然后在冷卻氣流中迅速固化成粉末，再經(jīng)壓制成型和高溫燒結，獲得高純度、高性能的金屬材料。靜電噴涂鑄造工藝1噴涂金屬粉末金屬粉末經(jīng)過靜電場，帶正電荷。2吸附于模具帶電粉末被吸附到帶負電的模具表面。3塑形粉末層在模具表面形成均勻的形狀。4燒結高溫下燒結成型，形成致密結構。靜電噴涂鑄造工藝是一種新型的鑄造技術，它利用靜電場將金屬粉末噴涂到模具表面，形成均勻的粉末層，再通過燒結工藝將粉末層固化成型。金屬基復合材料鑄造增強相金屬基復合材料通過添加增強相，提高其強度、硬度、耐磨性等機械性能?；w材料通常使用鋁、鎂、鈦等輕金屬作為基體材料，以降低材料的密度。鑄造工藝金屬基復合材料的鑄造工藝與傳統(tǒng)鑄造工藝類似，但需要特殊的模具和澆注技術。應用領域廣泛應用于航空航天、汽車、電子等領域，可制造輕質高強度的零部件。陶瓷基復合材料鑄造陶瓷基復合材料的優(yōu)勢陶瓷基復合材料具有優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等性能，廣泛應用于航空航天、汽車、電子等領域。陶瓷基復合材料鑄造的工藝陶瓷基復合材料鑄造工藝主要包括粉末冶金法、熔融法、化學氣相沉積法等，不同的工藝方法適用于不同的材料和產品。特種鑄造在航空航天領域的應用輕量化設計航空航天器材要求重量輕，強度高，特種鑄造工藝可以生產高強度、輕質的鑄件，滿足航空航天領域的需求。耐高溫性能特種鑄造工藝可以生產耐高溫的鑄件，滿足航空航天領域對耐高溫材料的需求。復雜形狀特種鑄造工藝可以生產復雜形狀的鑄件，滿足航空航天領域對復雜結構的需求。精密鑄造特種鑄造工藝可以生產精密鑄件，滿足航空航天領域對高精度零件的需求。特種鑄造在汽車工業(yè)領域的應用輕量化特種鑄造工藝可以生產輕量化零件，提高燃油效率和降低排放。高強度特種鑄造零件可以承受更高的壓力和溫度，提高發(fā)動機性能和安全性。復雜形狀特種鑄造可以制造復雜的汽車零部件，例如發(fā)動機缸體、變速箱殼體等。特種鑄造在醫(yī)療器械領域的應用植入物特種鑄造工藝可制造出精密、耐用且生物相容的醫(yī)療植入物，例如人工關節(jié)、骨釘和心臟瓣膜。牙科器械精密鑄造工藝可用于生產牙科器械，如義齒、種植體和牙冠，以滿足患者的個性化需求。手術器械特種鑄造可制造出耐腐蝕、耐高溫和耐磨損的手術器械，如手術剪、鑷子和鉗子。醫(yī)療設備特種鑄造可用于制造各種醫(yī)療設備，例如注射器、輸液管和導管，以提高醫(yī)療精度和安全性。特種鑄造在軍工裝備領域的應用航空發(fā)動機特種鑄造工藝用于制造航空發(fā)動機關鍵部件，例如渦輪葉片和燃燒室。裝甲車輛特種鑄造工藝制造高強度、耐磨損的裝甲板，提高車輛的防御能力。導彈系統(tǒng)特種鑄造工藝生產高精度導