鑄造基礎(chǔ)知識

演講人：日期：鑄造基礎(chǔ)知識目錄鑄造概述與歷史發(fā)展鑄造原理與基本過程常用鑄造方法及分類鑄造材料選擇與性能要求鑄造工藝設(shè)計與優(yōu)化策略鑄造缺陷分析及預(yù)防措施環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展在鑄造中應(yīng)用01PART鑄造概述與歷史發(fā)展鑄造定義鑄造是將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中，待其冷卻凝固后，以獲得零件或毛坯的方法。鑄造特點鑄造可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜、特別是具有內(nèi)腔的零件毛坯；適應(yīng)性強，幾乎不受零件尺寸大小、形狀和重量的限制；材料來源廣，成本低廉。鑄造定義及特點鑄造工藝歷史沿革工業(yè)技術(shù)影響隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，鑄大型鑄件的質(zhì)量直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，鑄造在機械制造業(yè)中占有重要的地位。鑄造技術(shù)發(fā)展鑄造技術(shù)的發(fā)展也很迅速，特別是19世紀(jì)末和20世紀(jì)上半葉，出現(xiàn)了很多的新的鑄造方法，如低壓鑄造、陶瓷鑄造、連續(xù)鑄造等，在20世紀(jì)下半葉得到完善和實用化。古老工藝鑄造是一種古老的制造方法，在我國可以追溯到6000年前。030201我國鑄造業(yè)歷史悠久，鑄件產(chǎn)量長期占據(jù)世界首位，但鑄造技術(shù)和設(shè)備相對落后，鑄件質(zhì)量和效益亟待提高。國內(nèi)鑄造業(yè)國外鑄造業(yè)起步較早，技術(shù)和設(shè)備較為先進，鑄件質(zhì)量和效益較高，但勞動力成本較高。國外鑄造業(yè)國內(nèi)外鑄造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀02PART鑄造原理與基本過程液態(tài)金屬在重力作用下流入鑄型的過程，適用于鑄型開口向上或傾斜的情況。重力充型通過外加壓力使液態(tài)金屬進入鑄型，適用于鑄型開口向下或需要精確控制充型速度的情況。壓力充型利用離心力將液態(tài)金屬充入鑄型，適用于制造筒形零件或零件內(nèi)孔的情況。離心充型液態(tài)金屬充型原理010203液態(tài)金屬在鑄型中冷卻凝固，分為逐層凝固、糊狀凝固和中間凝固三種方式。凝固方式收縮現(xiàn)象收縮影響液態(tài)金屬凝固時體積會收縮，包括液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮三個階段。凝固收縮會影響鑄件的尺寸精度和內(nèi)部質(zhì)量，甚至導(dǎo)致鑄件開裂或變形。凝固與收縮現(xiàn)象解析控制措施通過合理設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)、選擇合適的鑄造合金、優(yōu)化鑄造工藝參數(shù)等方法來控制鑄造應(yīng)力和變形。鑄造應(yīng)力鑄件在凝固和冷卻過程中由于各部分收縮不均勻而產(chǎn)生的應(yīng)力，包括熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。變形原因鑄造應(yīng)力超過鑄件材料的強度極限時，鑄件會發(fā)生變形，包括扭曲、彎曲和翹曲等。鑄造應(yīng)力及變形控制03PART常用鑄造方法及分類砂型鑄造技術(shù)要點造型材料使用砂作為主要造型材料，包括濕型砂、干型砂、化學(xué)硬化砂等。砂型制造制造砂型的過程包括造型、制芯、合箱等步驟。鑄件凝固在砂型中澆注熔融金屬，金屬在砂型中凝固形成鑄件。砂型特點砂型鑄造對鑄件形狀、尺寸、重量等幾乎沒有限制，適應(yīng)性強。特種鑄造方法介紹熔模鑄造通過熔模制造鑄型，適用于高精度、復(fù)雜形狀的鑄件。壓力鑄造在壓力下將熔融金屬注入鑄型，提高鑄件密度和強度。離心鑄造利用離心力將熔融金屬注入旋轉(zhuǎn)的鑄型，適用于制造長徑比大的鑄件。低壓鑄造在較低壓力下將熔融金屬注入鑄型，減少鑄件氣孔和缺陷。01砂型鑄造優(yōu)點在于適應(yīng)性強、成本低；缺點是鑄件精度和表面粗糙度較低。各類鑄造方法優(yōu)缺點比較熔模鑄造優(yōu)點在于鑄件精度高、表面質(zhì)量好；缺點是成本較高、生產(chǎn)周期長。壓力鑄造優(yōu)點在于鑄件密度高、強度好；缺點是適用范圍受限、成本較高。離心鑄造優(yōu)點在于能制造長徑比大的鑄件；缺點是鑄件內(nèi)部質(zhì)量不易控制。低壓鑄造優(yōu)點在于鑄件質(zhì)量穩(wěn)定、氣孔缺陷少；缺點是設(shè)備投入大、生產(chǎn)效率低。0203040504PART鑄造材料選擇與性能要求金屬原材料選用原則使用性能合適所選金屬材料應(yīng)滿足鑄件在工作條件下的使用性能要求，包括力學(xué)性能（如強度、韌性等）、物理性能（如密度、導(dǎo)熱性等）和化學(xué)性能（如耐腐蝕性、抗氧化性等）。經(jīng)濟性合理在滿足使用性能的前提下，應(yīng)考慮金屬材料的成本，選擇價格相對較低、資源豐富的材料，以降低生產(chǎn)成本。鑄造性能良好金屬原材料應(yīng)具有良好的鑄造性能，即液態(tài)金屬流動性好、充型能力強、收縮性小、偏析程度小等，以確保鑄件質(zhì)量。030201鑄型材料鑄型是鑄造過程中金屬液體的成型載體，其材料應(yīng)具有良好的耐火性、熱穩(wěn)定性、透氣性、退讓性和一定的強度。常用的鑄型材料有砂型、金屬型、陶瓷型等。輔助材料作用及選用依據(jù)熔煉與澆注材料熔煉金屬需使用熔爐和熔劑，澆注時需使用澆包、澆口杯等。這些材料的選用應(yīng)考慮其對金屬液的污染程度、熔煉效率、澆注性能等因素。變質(zhì)處理材料為改善金屬材料的鑄造性能和使用性能，需進行變質(zhì)處理。變質(zhì)處理材料應(yīng)具有良好的變質(zhì)效果和穩(wěn)定性，且對鑄件質(zhì)量無不良影響。鑄鐵鑄鐵是一種鐵碳合金，具有良好的鑄造性能、減振性、耐磨性和切削加工性。但鑄鐵強度較低、塑性差，不適合承受拉應(yīng)力和沖擊載荷。01.典型金屬材料性能介紹鑄鋼鑄鋼具有較高的強度和塑性，可用于制造承受較大載荷的零件。但鑄鋼的鑄造性能較差，易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷，需嚴格控制鑄造工藝。02.鑄造有色合金鑄造有色合金如鋁合金、銅合金等，具有良好的耐腐蝕性、導(dǎo)熱性和加工性能。但有色合金的強度和塑性一般較低，且價格相對較高。03.05PART鑄造工藝設(shè)計與優(yōu)化策略零件結(jié)構(gòu)工藝性分析壁厚設(shè)計根據(jù)零件的使用要求和鑄造工藝特點，合理設(shè)計零件的壁厚，避免因壁厚過大或過小導(dǎo)致的鑄造缺陷。鑄造圓角設(shè)計鑄造圓角以避免應(yīng)力集中，減少熱裂和冷裂傾向，同時提高零件的強度和韌性。起模斜度合理設(shè)置起模斜度，以便于模具制造和脫模，避免因脫模困難導(dǎo)致的零件損壞。收縮率考慮根據(jù)鑄造材料的收縮率，合理設(shè)計零件的尺寸和形狀，確保冷卻后零件的尺寸精度和形狀穩(wěn)定性。澆注位置選擇根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點和質(zhì)量要求，選擇合適的澆注位置，以保證金屬液能夠平穩(wěn)、均勻地充滿型腔。合理控制澆注速度，避免金屬液在型腔內(nèi)產(chǎn)生過大的沖擊力，導(dǎo)致金屬飛濺、氧化和卷入氣體等缺陷。根據(jù)金屬液的流動性和零件的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計合理的澆口形狀和尺寸，以確保金屬液能夠順暢地流入型腔，同時避免澆口過大或過小導(dǎo)致的鑄造缺陷。設(shè)置合適的冒口，以補縮鑄件在凝固過程中的收縮，防止產(chǎn)生縮孔和縮松等缺陷。澆注速度控制澆口設(shè)計冒口設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計要點01020304冒口與鑄件連接設(shè)計合理設(shè)計冒口與鑄件的連接部位，以確保冒口在補縮過程中與鑄件緊密連接，避免金屬液泄漏或補縮不良等問題。冒口位置選擇根據(jù)鑄件的凝固順序和補縮需要，選擇合適的冒口位置，以確保鑄件在凝固過程中得到充分的補縮。冒口尺寸計算根據(jù)鑄件的材質(zhì)、壁厚和凝固收縮率等因素，計算冒口的尺寸，以確保其能夠容納足夠的金屬液，滿足補縮需求。冒口形狀設(shè)計根據(jù)鑄件的形狀和補縮需求，設(shè)計合適的冒口形狀，以確保金屬液能夠順暢地流入冒口，并在冒口內(nèi)形成足夠的壓力，實現(xiàn)補縮效果。冒口補縮系統(tǒng)設(shè)計思路06PART鑄造缺陷分析及預(yù)防措施鑄件內(nèi)部或表面存在氣體孔洞，主要是由于金屬液在凝固過程中氣體未能及時排出所致。鑄件在凝固過程中，由于金屬液的收縮而產(chǎn)生的孔洞，分別稱為縮孔和縮松。鑄件表面或內(nèi)部附著有砂?；蛏皦K，主要是由于鑄模型腔表面砂粒未清理干凈或涂料脫落所致。鑄件表面或內(nèi)部產(chǎn)生的裂紋，主要是由于金屬液凝固時收縮應(yīng)力超過鑄件自身強度所致。常見缺陷類型及產(chǎn)生原因氣孔縮孔與縮松夾砂與砂眼裂紋01利用X射線或γ射線對鑄件進行透視檢測，可發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷如氣孔、縮孔等。射線檢測02利用超聲波在金屬中傳播的特性，檢測鑄件內(nèi)部缺陷的位置、大小和形狀。超聲波檢測03利用磁粉在缺陷處形成磁痕的原理，檢測鑄件表面或近表面的裂紋等缺陷。磁粉檢測04利用滲透劑對鑄件表面缺陷進行著色或熒光顯示，從而發(fā)現(xiàn)缺陷。滲透檢測缺陷檢測方法與評定標(biāo)準(zhǔn)加強鑄模管理確保鑄模的制造精度和使用壽命，及時更換磨損嚴重的鑄模，避免鑄模變形或損壞。加強檢驗與檢測對鑄件進行嚴格的檢驗和檢測，及時發(fā)現(xiàn)并處理缺陷，防止缺陷產(chǎn)品流入下道工序。嚴格控制金屬液質(zhì)量對金屬液進行精煉和除氣處理，以減少金屬液中的氣體和非金屬夾雜物。提高鑄造工藝水平優(yōu)化鑄造工藝參數(shù)，如澆注溫度、澆注速度、冷卻速度等，以減少缺陷的產(chǎn)生。有效預(yù)防和減少缺陷措施07PART環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展在鑄造中應(yīng)用通過安裝除塵器，有效收集和處理鑄造過程中產(chǎn)生的煙塵，減少大氣污染。鑄造煙塵治理技術(shù)將鑄造廢渣進行再加工，生產(chǎn)出再生砂、再生磚等產(chǎn)品，實現(xiàn)資源循環(huán)利用。鑄造廢渣資源化利用采用先進的鑄造工藝和設(shè)備，如高壓鑄造、低壓鑄造等，降低能耗和污染物排放。高效節(jié)能鑄造技術(shù)節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用案例分享010203新型鑄造材料研發(fā)積極開發(fā)低碳、低污染、高性能的新型鑄造材料，如鑄造鋁合金、球墨鑄鐵等。環(huán)保型鑄造涂料推廣使用無毒、無害、易降解的環(huán)保型鑄造涂料，減少對環(huán)境的污染。天然鑄造材料應(yīng)用積極利用天然資源，如河砂、海砂等，作為鑄造材料，降低對環(huán)