《鑄造工藝基礎(chǔ)》課件

鑄造工藝基礎(chǔ)鑄造是制造金屬零件的重要工藝。它利用熔融金屬凝固成型，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、航空航天等領(lǐng)域。課程目標(biāo)了解鑄造工藝基本原理掌握鑄造工藝的基本概念、原理和方法。掌握鑄造工藝流程熟悉鑄造工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括熔煉、鑄型、澆注、凝固、清理等。了解鑄件質(zhì)量控制掌握鑄件的常見缺陷，以及預(yù)防和控制缺陷的方法。學(xué)習(xí)鑄造工藝應(yīng)用了解各種鑄造工藝在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，并能夠解決實(shí)際問題。鑄造工藝概述金屬熔融鑄造的第一步是將金屬材料加熱至熔融狀態(tài)，以便于其流動(dòng)和填充模具。鑄型制備根據(jù)設(shè)計(jì)要求，使用各種材料和方法制備模具，以便將熔融金屬澆注成所需的形狀。澆注將熔融金屬從熔化爐中倒入模具，使金屬在模具中冷卻凝固。鑄件處理從模具中取出鑄件，并進(jìn)行必要的清理、修整、熱處理等后續(xù)工序。金屬的熔融及凝固金屬熔融是指金屬從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程，需要克服金屬晶格中原子間的吸引力。金屬凝固則是液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程，伴隨著金屬原子從無序排列逐漸形成有序排列的晶格結(jié)構(gòu)。1晶核形成液態(tài)金屬中形成固態(tài)金屬晶體2晶體生長晶核繼續(xù)生長，逐漸形成固態(tài)金屬3凝固完成全部液態(tài)金屬凝固成固態(tài)金屬鑄型材料砂型鑄造中最常用的材料，成本低，易于加工。粘土砂硅砂合成樹脂砂金屬型用于生產(chǎn)精密鑄件，表面光潔度高。鋼型鑄鐵型其他型陶瓷型、石膏型、塑料型等。鑄型制備工藝1制芯鑄造工藝的重要環(huán)節(jié)2造型鑄型外形，影響鑄件質(zhì)量3合型確保鑄型精準(zhǔn)度4烘干去除水分，防止缺陷制芯工藝是鑄造生產(chǎn)的第一道工序，影響鑄件質(zhì)量。造型工藝采用各種工具和方法，確保鑄型的精確度。合型是將制芯和造型結(jié)合，形成完整的鑄型。烘干是為了去除鑄型水分，避免澆注過程中產(chǎn)生氣孔或裂紋。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是鑄造過程中將熔融金屬導(dǎo)入鑄型的通道，它直接影響著鑄件的質(zhì)量。澆注系統(tǒng)組成澆注系統(tǒng)一般包括澆口、直澆道、橫澆道和型芯、冷鐵等，它們共同作用，確保熔融金屬順利流入鑄型，并能達(dá)到最佳充填效果。冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)11.冒口類型冒口是鑄造過程中重要的組成部分，主要作用是補(bǔ)縮鑄件的收縮，保證鑄件的質(zhì)量。22.冒口位置冒口的位置應(yīng)盡量靠近鑄件的厚壁部分或易產(chǎn)生縮孔的地方，以便有效地補(bǔ)縮收縮。33.冒口尺寸冒口的大小和形狀應(yīng)根據(jù)鑄件的尺寸、形狀、材料和澆注溫度等因素確定。44.冒口冷卻冒口的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮其冷卻速度，以確保冒口能夠在鑄件凝固之前保持熔融狀態(tài)，從而有效地補(bǔ)縮收縮。凝固過程及其影響因素鑄造過程中，熔融金屬在模具中凝固成型，這是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程。影響因素包括金屬成分、冷卻速度、模具材料、澆注溫度等。其中，冷卻速度是主要因素。金屬脫氣及其方法11.溶解氣體金屬熔煉過程中，空氣、水分等進(jìn)入熔體，形成溶解氣體。22.氣孔缺陷溶解氣體在凝固過程中析出，形成氣孔，影響鑄件質(zhì)量。33.脫氣方法真空脫氣、惰性氣體吹煉、化學(xué)脫氣等方法可以去除溶解氣體。金屬熔融及調(diào)控技術(shù)1熔化溫度控制準(zhǔn)確控制熔化溫度，避免過熱或過冷，確保金屬質(zhì)量。2熔化時(shí)間控制控制熔化時(shí)間，避免過長時(shí)間熔化，降低金屬質(zhì)量。3熔化氣氛控制控制熔化氣氛，避免氧化或還原，確保金屬成分穩(wěn)定。鑄件缺陷及其防治沙芯缺陷沙芯缺陷可能導(dǎo)致氣孔、夾渣等鑄件缺陷，影響鑄件強(qiáng)度和外觀。常見的沙芯缺陷包括沙芯破損、沙芯尺寸偏差和沙芯粘砂等。冷隔冷隔是由于金屬液冷卻速度過快，導(dǎo)致金屬液不能完全填充模具而形成的空洞缺陷，影響鑄件強(qiáng)度和密封性。氣孔氣孔是由于金屬液中溶解的氣體在凝固過程中析出形成的氣孔，影響鑄件強(qiáng)度和韌性。裂紋裂紋是由于金屬液冷卻過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力或冷卻速度過快導(dǎo)致的，影響鑄件強(qiáng)度和使用壽命。鑄件熱處理工藝退火降低金屬的硬度和強(qiáng)度，改善其塑性、韌性和切削加工性。用于消除鑄造應(yīng)力、細(xì)化晶粒，提高鑄件的尺寸穩(wěn)定性和機(jī)械性能。正火獲得細(xì)小而均勻的晶粒組織，提高鑄件的強(qiáng)度、硬度、韌性和疲勞強(qiáng)度，改善鑄件的機(jī)械性能。淬火使鑄件獲得高硬度、高強(qiáng)度和高耐磨性。淬火后，通常需要進(jìn)行回火處理，降低其脆性，提高其韌性?；鼗鸾档痛慊鸷蟮挠捕群痛嘈?，提高其韌性，改善其塑性和加工性能。不同回火溫度和時(shí)間，會(huì)得到不同的性能。鑄件表面處理噴砂處理去除毛刺，提高表面粗糙度，改善外觀。噴漆提高耐腐蝕性，增強(qiáng)美觀，延長使用壽命。電鍍?cè)鰪?qiáng)耐磨性，提高抗腐蝕能力，提升表面硬度。熱處理改變金屬組織結(jié)構(gòu)，提高強(qiáng)度，改善性能。鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過對(duì)鑄件進(jìn)行全面檢測(cè)，確保其符合設(shè)計(jì)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。檢驗(yàn)內(nèi)容包括尺寸、形狀、表面質(zhì)量、內(nèi)部缺陷等，檢驗(yàn)方法包括目視檢驗(yàn)、尺寸測(cè)量、超聲波探傷、X射線探傷等。100%合格率鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)的最終目的是保證合格率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。0缺陷通過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并排除鑄件缺陷，避免產(chǎn)品質(zhì)量問題。10返工及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行返工，降低生產(chǎn)成本。鑄件力學(xué)性能及其測(cè)試鑄件的力學(xué)性能直接影響其使用壽命和可靠性。常用的力學(xué)性能測(cè)試方法包括拉伸試驗(yàn)、硬度測(cè)試、沖擊試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)測(cè)定材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率和斷面收縮率。硬度測(cè)試測(cè)定材料抵抗局部壓入的硬度。沖擊試驗(yàn)測(cè)定材料抵抗沖擊載荷的能力。疲勞試驗(yàn)測(cè)定材料在反復(fù)載荷作用下的抗疲勞性能。鑄造工藝對(duì)環(huán)境的影響空氣污染鑄造過程中會(huì)排放大量的煙塵和有害氣體，如二氧化硫、氮氧化物等，污染空氣。鑄造廠應(yīng)加強(qiáng)廢氣處理，降低環(huán)境污染。水污染鑄造過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，如冷卻水、清洗水等，污染水資源。鑄造廠應(yīng)加強(qiáng)廢水處理，減少污染排放。噪聲污染鑄造設(shè)備運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生大量噪聲，影響周圍環(huán)境。鑄造廠應(yīng)采取降噪措施，減少噪聲污染。固體廢棄物污染鑄造過程中會(huì)產(chǎn)生大量固體廢棄物，如砂型、廢渣、金屬邊角料等。鑄造廠應(yīng)進(jìn)行廢棄物分類回收，減少固體廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。綠色鑄造技術(shù)節(jié)能降耗采用先進(jìn)的鑄造工藝和設(shè)備，降低能源消耗，減少廢棄物排放。清潔生產(chǎn)使用環(huán)保型鑄造材料和工藝，減少污染物排放，保護(hù)環(huán)境。循環(huán)利用對(duì)鑄造過程中的廢渣、廢水進(jìn)行回收利用，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。智能化利用數(shù)字化技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備，提高生產(chǎn)效率，減少污染排放。鑄造自動(dòng)化與數(shù)字化自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)器人技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化鑄造生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)字化設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和仿真技術(shù)進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化。智能控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄造過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化控制。遠(yuǎn)程監(jiān)控通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高管理效率，減少人力成本。鑄造質(zhì)量管理體系目標(biāo)與原則鑄造質(zhì)量管理體系的目標(biāo)是確保生產(chǎn)的鑄件符合客戶的要求，并滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。遵循質(zhì)量方針，建立質(zhì)量體系，實(shí)施質(zhì)量管理，持續(xù)改進(jìn)質(zhì)量。文件化管理建立健全的質(zhì)量管理文件，包括質(zhì)量手冊(cè)、程序文件、作業(yè)指導(dǎo)書等。確保文件內(nèi)容的準(zhǔn)確性、完整性和有效性。過程控制對(duì)鑄造過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控和管理，以確保過程的穩(wěn)定性和可控性。制定相應(yīng)的控制措施，并進(jìn)行定期審核和評(píng)估。檢驗(yàn)與測(cè)試對(duì)鑄件進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)試，以確保其符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。制定相應(yīng)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法，并進(jìn)行記錄和分析。鑄造工藝的創(chuàng)新與發(fā)展智能化鑄造應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鑄造生產(chǎn)過程的自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化，提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量控制水平。綠色鑄造采用環(huán)保型材料和工藝，降低能源消耗，減少廢氣排放，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。新材料鑄造開發(fā)和應(yīng)用新型合金材料，如高強(qiáng)鋼、耐熱合金、鈦合金等，滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)高性能鑄件的需求。鑄造安全生產(chǎn)安全意識(shí)加強(qiáng)安全意識(shí)，遵守安全操作規(guī)程，嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制。個(gè)人防護(hù)佩戴安全帽、防護(hù)眼鏡、手套等安全防護(hù)用品。應(yīng)急預(yù)案制定完善的應(yīng)急預(yù)案，并定期進(jìn)行演練，確保應(yīng)對(duì)突發(fā)事故。設(shè)備維護(hù)定期對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行檢查維護(hù)，及時(shí)排除安全隱患。鑄造廢棄物的處理回收利用鑄造廢棄物中包含多種金屬材料，可進(jìn)行回收利用，減少資源浪費(fèi)。環(huán)保處理對(duì)不可回收的廢棄物進(jìn)行環(huán)保處理，防止污染環(huán)境，保護(hù)生態(tài)。安全處置對(duì)廢棄物進(jìn)行安全處置，避免堆放產(chǎn)生安全隱患。鑄造行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)鑄造行業(yè)正在經(jīng)歷著快速發(fā)展，朝著更加智能化、綠色化和高效化的方向邁進(jìn)。10%智能化鑄造生產(chǎn)流程自動(dòng)化和數(shù)字化程度不斷提升。50%綠色化低能耗、低排放的綠色鑄造技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。30%高效化鑄造工藝不斷優(yōu)化，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升。案例分析1：某種鑄件的制造工藝1模具設(shè)計(jì)根據(jù)鑄件形狀和尺寸設(shè)計(jì)模具2熔煉熔煉金屬材料，達(dá)到所需溫度3澆注將熔融金屬注入模具中4冷卻固化待金屬在模具中冷卻固化5清理從模具中取出鑄件，并進(jìn)行清理案例分析2：某種新型鑄造工藝13D打印鑄造工藝將3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)鑄造工藝相結(jié)合。2工藝流程用3D打印機(jī)制作鑄型將熔融金屬澆注到鑄型中冷卻后，取出鑄件3優(yōu)點(diǎn)鑄型精度高復(fù)雜形狀鑄件易于制造生產(chǎn)效率高案例分析3：某種鑄件質(zhì)量問題及解決方案鑄造過程中存在許多潛在的質(zhì)量問題，比如氣孔、縮松、裂紋等。這些缺陷會(huì)影響鑄件的強(qiáng)度和性能。1缺陷識(shí)別通過肉眼觀察、磁粉探傷等方法檢測(cè)鑄件是否存在缺陷2缺陷分析分析缺陷產(chǎn)生的原因，比如澆注溫度、鑄型材料、凝固速度等3解決方案根據(jù)分析結(jié)果制定解決方案，比如改進(jìn)澆注工藝、優(yōu)化鑄型材料、控制凝固速度等通過有效的分析和解決，可以有效降低鑄件缺陷率，提高鑄件質(zhì)量。案例分析4：某種綠色鑄造技術(shù)應(yīng)用1節(jié)能減排減少能源消耗，降低二氧化碳排放2資源循環(huán)利用回收利用廢舊砂型材料，降低資源消耗3清潔生產(chǎn)減少污染物排放，保護(hù)環(huán)境綠色鑄造技術(shù)是指在鑄造生產(chǎn)過程中，采用先進(jìn)的工藝和設(shè)備，減少污染物排放，節(jié)約能源和資源，提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率，促進(jìn)鑄造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。案例分析5：某種鑄造自動(dòng)化系統(tǒng)1自動(dòng)澆注系統(tǒng)提高澆注效率和精度。2自動(dòng)清理系統(tǒng)提高生產(chǎn)效率和安全性。3自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)提高鑄件質(zhì)量和一致性。4自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化生產(chǎn)流程和管理。自動(dòng)化的鑄造系統(tǒng)可以提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高鑄件質(zhì)量，并改善工作環(huán)境。例如，一種自動(dòng)澆注系統(tǒng)可以根據(jù)鑄件的設(shè)計(jì)和尺寸，自動(dòng)計(jì)算和控制澆注量、澆注溫度和澆注速度，以確保鑄件的質(zhì)量和一致性?？偨Y(jié)與展望11.鑄造工藝創(chuàng)新不斷探索新型鑄造工藝，提高效率和質(zhì)量，降低成本