金属铸造形成的工艺过程课件

第二节第二节 外力作用下的铸造成形外力作用下的铸造成形靠外力充填型腔的形成工艺靠外力充填型腔的形成工艺l离心铸造离心铸造l压力铸造压力铸造l低压铸造低压铸造l挤压铸造挤压铸造1一、一、离心铸造离心铸造（1 1）立式离心铸造：）立式离心铸造：铸型绕垂直轴旋转。铸型绕垂直轴旋转。铸件内表面呈抛物线形。铸件内表面呈抛物线形。用来铸造高度小于直径的盘、用来铸造高度小于直径的盘、环类或成形铸件。环类或成形铸件。定义：定义：将将液态合金浇入高速旋转（液态合金浇入高速旋转（2501 500 r/min）的铸）的铸型，使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶，这种铸造型，使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶，这种铸造方法称作离心铸造。方法称作离心铸造。1 1、离心铸造的基本方式、离心铸造的基本方式23（2）卧式离心铸造）卧式离心铸造l铸型绕水平轴旋转，铸型绕水平轴旋转，l铸件壁厚均匀，铸件壁厚均匀，l应用广泛，主要用来生产长度较大的套筒及应用广泛，主要用来生产长度较大的套筒及管类铸件，如铜衬套、铸铁缸套、水管。管类铸件，如铜衬套、铸铁缸套、水管。4离心式实型铸造离心式实型铸造（3）成形件的离心铸造）成形件的离心铸造5(1)(1)利用利用自由表面生产圆筒形或环形铸件自由表面生产圆筒形或环形铸件时，可省去时，可省去型芯型芯和和浇浇注系统注系统，因而省工、省料，因而省工、省料，降低了铸件成本降低了铸件成本。(2)(2)在离心力的作用下，铸件呈由外向内的在离心力的作用下，铸件呈由外向内的定向凝固定向凝固，而气体，而气体和熔渣因和熔渣因密度较金属小密度较金属小、则向铸件内腔、则向铸件内腔(即自由表面即自由表面)移动而移动而排除，故排除，故铸件极少有缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷铸件极少有缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，铸件，铸件致密度高，故致密度高，故力学性能较好力学性能较好。(3)(3)便于制造便于制造双金属铸件双金属铸件。如可在钢套上镶铸薄层铜材，用这。如可在钢套上镶铸薄层铜材，用这种方法制出的种方法制出的滑动轴承滑动轴承较整体铜轴承节省铜料，降低了成本。较整体铜轴承节省铜料，降低了成本。优点：优点：2、离心铸造的特点和适用范围、离心铸造的特点和适用范围 6缺点：缺点：(1)依靠自由表面所形成的依靠自由表面所形成的内孔内孔尺寸偏差大尺寸偏差大，而且，而且内表面粗糙内表面粗糙，若需切削加工，必须加大余量；若需切削加工，必须加大余量；(2)不适于不适于密度偏析大的合金及密度偏析大的合金及轻合金铸件轻合金铸件，如铅青铜、铝合金、，如铅青铜、铝合金、镁合金等。镁合金等。(3)因需要专用设备的投资，故因需要专用设备的投资，故不适于单件、小批生产不适于单件、小批生产。73.离心铸造应用范围离心铸造应用范围6161 用离心铸造法生产产量很大的铸件有以下几种：用离心铸造法生产产量很大的铸件有以下几种：(1)铁管铁管，世界上每年球墨铸铁管件总产量的近一半是用离心铸造法生产的；，世界上每年球墨铸铁管件总产量的近一半是用离心铸造法生产的；(2)柴油发动机和汽油发动机的柴油发动机和汽油发动机的气缸套气缸套。(3)各种类型的各种类型的铜套铜套。(4)双金属双金属钢背铜套、各种合金的钢背铜套、各种合金的轴瓦轴瓦。(5)造纸机造纸机滚筒滚筒。用离心铸造法生产质量及经济效益显著的铸件有：用离心铸造法生产质量及经济效益显著的铸件有：(1)双金属铸铁轧辊。双金属铸铁轧辊。(2)加热炉底耐热钢辊道。加热炉底耐热钢辊道。(3)特殊钢无缝钢管毛坯。特殊钢无缝钢管毛坯。(4)刹车鼓、活塞环毛坯、铜合金蜗轮毛坯等。刹车鼓、活塞环毛坯、铜合金蜗轮毛坯等。(5)异型铸件如叶轮、金属假牙、小型阀门等。异型铸件如叶轮、金属假牙、小型阀门等。几乎一切铸造合金都可以用于离心铸造生产，几乎一切铸造合金都可以用于离心铸造生产，铸件的最小内径可为铸件的最小内径可为8 mm，最大直径达最大直径达2 600 mm，最大长度为，最大长度为8 m，铸件的重量可为数克至数十吨。，铸件的重量可为数克至数十吨。8二、二、压力铸造压力铸造定义：定义：在高压（在高压（3070MPa)下将液态或半液态合金下将液态或半液态合金快速快速(5100mm/s,t=0.050.2s)地压入金属铸型中，地压入金属铸型中，并在压力下凝固，以获得铸件的方法。并在压力下凝固，以获得铸件的方法。压铸机按其工作原理结构形式分为：压铸机按其工作原理结构形式分为：l冷压式压铸机（有卧式、立式、全立式）压铸机冷压式压铸机（有卧式、立式、全立式）压铸机l热压式（有普通热室、卧式热室）压铸机。热压式（有普通热室、卧式热室）压铸机。91、压力机工作原理及应用、压力机工作原理及应用（1）热压室压铸机）热压室压铸机 热室压铸机的热室压铸机的压室压室与与合金熔化炉合金熔化炉联成一体，联成一体，压室压室浸在浸在保温坩埚保温坩埚的液的液体金属中体金属中，压射机构压射机构装装在坩埚上面，用机械机在坩埚上面，用机械机构或压缩空气所产生的构或压缩空气所产生的压力进行压铸。压力进行压铸。图图3-23为热室压铸机工作原理示意图。为热室压铸机工作原理示意图。10 冷室压铸机的冷室压铸机的压室压室和和熔炉是分开的熔炉是分开的，压铸时要从保温炉压铸时要从保温炉中舀取金属液倒入中舀取金属液倒入压室内，再进行压压室内，再进行压铸。铸。（2）冷压室压铸机）冷压室压铸机11冷压室卧式压铸冷压室卧式压铸（目前应用最多)(1)注入金属注入金属 先闭合压型，将勺内金属液通过压室上的先闭合压型，将勺内金属液通过压室上的注液孔向压室内注入注液孔向压室内注入(图图a)。(2)压铸压射冲头向前推进，金属液被压人压型中压铸压射冲头向前推进，金属液被压人压型中(图图b)。12冷压室卧式压铸冷压室卧式压铸（目前应用最多)(3)(3)取出铸件：取出铸件：铸件凝固之后，抽芯机构将型腔两侧型芯同时抽铸件凝固之后，抽芯机构将型腔两侧型芯同时抽出，动型左移开型，铸件则借冲头的前伸动作离开压室。此后，出，动型左移开型，铸件则借冲头的前伸动作离开压室。此后，在动型继续打开过程中，由于顶杆停止了左移、铸件在顶杆的作在动型继续打开过程中，由于顶杆停止了左移、铸件在顶杆的作用下被顶出动型用下被顶出动型(图图d)d)。13压铸机主要由压铸机主要由压射机构压射机构和和合型机构合型机构所组成所组成。压射机构压射机构的作用的作用是将金属液是将金属液压入压入型腔；型腔；合型机构合型机构用于用于开合压型开合压型，并在压射金属时顶住动，并在压射金属时顶住动型，以防金属液自分型面喷出。型，以防金属液自分型面喷出。142、压力铸造的特点和适用范围、压力铸造的特点和适用范围压铸的生产率较其它铸造方法均高。压铸的生产率较其它铸造方法均高。生产能力为生产能力为50150次次/h。最高可达。最高可达500次次/h。铸件的精度及表面质量较其它铸造方法均高铸件的精度及表面质量较其它铸造方法均高(尺寸精度尺寸精度IT1113，表面粗糙度值，表面粗糙度值 Ra6316m)。通常，不经机械加工即可使用。通常，不经机械加工即可使用。铸件的强度和硬度都较高。铸件的强度和硬度都较高。因为铸件的冷却速度快，又是在压力下结晶，其表层结因为铸件的冷却速度快，又是在压力下结晶，其表层结晶细密，如抗拉强度比砂型铸造提高晶细密，如抗拉强度比砂型铸造提高2530。可压铸形状复杂的薄壁件，或直接铸出小孔、螺纹、齿可压铸形状复杂的薄壁件，或直接铸出小孔、螺纹、齿轮等轮等(参见表参见表3-1)。这是由于压型精密，在高压下浇注，这是由于压型精密，在高压下浇注，极大地提高了合金充型能力所致。极大地提高了合金充型能力所致。便于采用嵌铸法便于采用嵌铸法。生产中间镶嵌其他金属的铸件生产中间镶嵌其他金属的铸件优点：优点：15 (1)(1)压铸设备投资大，制造压型费用高、周期长，压铸设备投资大，制造压型费用高、周期长，只有在大只有在大量生产条件下经济上才合算量生产条件下经济上才合算。(2)(2)压铸高熔点合金（如铜、钢、铸铁）时，压铸高熔点合金（如铜、钢、铸铁）时，压型寿命很低，压型寿命很低，难以适应难以适应。(3)(3)由于压铸的速度极高，型腔内气体很难排除，厚壁处的由于压铸的速度极高，型腔内气体很难排除，厚壁处的收缩也很难补缩，致使收缩也很难补缩，致使铸件内部常有气孔和缩松铸件内部常有气孔和缩松。(4)(4)由于上述气孔是在高压下形成的，热处理加热时孔内气由于上述气孔是在高压下形成的，热处理加热时孔内气体膨胀将导致铸件表面起泡，所以压铸件不能用热处理方法体膨胀将导致铸件表面起泡，所以压铸件不能用热处理方法来提高性能。来提高性能。缺点：缺点：16 2007 金工教研室机械制造基机械制造基础压铸镶嵌件17适用范围：适用范围：目前，压力铸造已在汽车、拖拉机、航空、兵器、目前，压力铸造已在汽车、拖拉机、航空、兵器、仪表、电器、计算机、轻纺机械、日用品等制造业仪表、电器、计算机、轻纺机械、日用品等制造业得到了广泛应用，如得到了广泛应用，如气缸体、箱体、化油器、喇叭气缸体、箱体、化油器、喇叭外壳等铝、镁、锌合金铸件生产外壳等铝、镁、锌合金铸件生产。18三、三、低压铸造低压铸造 低压铸造是介于一低压铸造是介于一般重力铸造和压力铸造般重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法。之间的一种铸造方法。1.铸造原理和工艺过程铸造原理和工艺过程 浇注时金属液在低浇注时金属液在低压（压（2060 kPa）作用）作用下，下，由下而上地填充铸由下而上地填充铸型型腔型型腔，并在，并在压力下凝压力下凝固而形成铸件固而形成铸件的一种工的一种工艺方法。低压铸造的工艺方法。低压铸造的工艺过程如图艺过程如图2-47所示。所示。195/16/2009 4:30 PM 低压铸造主要用于低压铸造主要用于铝合金铸件的大批量生产铝合金铸件的大批量生产，如轮毂、汽缸，如轮毂、汽缸体、缸盖、活塞、曲轴箱、曲轴等铸件的生产。体、缸盖、活塞、曲轴箱、曲轴等铸件的生产。低压铸造的特点及适用范围低压铸造的特点及适用范围 （1 1）浇注时的压力和速度便于调节，故可适应各种）浇注时的压力和速度便于调节，故可适应各种不同的铸型不同的铸型(如金属型、如金属型、砂型、熔模型壳等砂型、熔模型壳等)。同时，其充型平稳，对铸型的冲刷力小，气体较易。同时，其充型平稳，对铸型的冲刷力小，气体较易排除。排除。（2 2）便于实现）便于实现顺序凝固顺序凝固，以防止，以防止缩孔和缩松缩孔和缩松，尤能有效地，尤能有效地克服铝合金的克服铝合金的针孔缺陷针孔缺陷。（3）铸件的表面质量高于金属型）铸件的表面质量高于金属型(IT12IT14，Ra值值12.53.2m)，可，可生产出壁厚为生产出壁厚为1.52mm的薄壁铸件。的薄壁铸件。（4）由于不用冒口，金属的利用率可提高到）由于不用冒口，金属的利用率可提高到90%98%。此外，其设备费用远较压铸低。此外，其设备费用远较压铸低。20四、挤压铸造四、挤压铸造挤挤压压铸铸造造：用用铸铸型型的的一一部部分分直直接接挤挤压压金金属属液液，使使金金属属在在压压力力作用下成形、凝固而获得零件或毛坯的方法；又称液态模锻。作用下成形、凝固而获得零件或毛坯的方法；又称液态模锻。1.1.挤压铸造的原理及工艺过程挤压铸造的原理及工艺过程 挤挤压压铸铸造造原原理理如如图图所所示示，铸铸型型中中浇浇入入金金属属液液，上上型型向向下下运运动动挤挤压压金金属属液液而而成成形形。挤挤压压铸铸造造的的压压力力和和速速度度较较低低，无无涡涡流流飞飞溅溅现现象象，成成形形时时伴伴有有局局部部塑塑性性变变形形，铸铸件件致致密密无无气孔。气孔。挤压铸造多采用金属型，挤压的工艺过程包括铸型准备、挤压铸造多采用金属型，挤压的工艺过程包括铸型准备、浇注、合型加压、完成等过程。如大型薄壁铝合金铸件的挤浇注、合型加压、完成等过程。如大型薄壁铝合金铸件的挤压工艺过程压工艺过程如图如图3-28所示。所示。212 2、挤压铸造的特点及应用范围、挤压铸造的特点及应用范围 挤挤压压铸铸造造与与压压力力铸铸造造、低低压压铸铸造造都都是是利利用用压压力力作作用用使铸件成形而获得致密铸件。其特点如下：使铸件成形而获得致密铸件。其特点如下：1）挤挤压压铸铸件件的的尺尺寸寸精精度度和和表表面面质质量量高高，尺尺寸寸公公差差IT11-IT13，Ra6.3-1.6；2）无需开设浇冒口，金属利用率高；）无需开设浇冒口，金属利用率高；3）适应性强，大多数合金都可采用挤压铸造；）适应性强，大多数合金都可采用挤压铸造；4）工工艺艺简简单单、节节省省能能源源和和劳劳力力，易易于于实实现现机机械械化化和和自自动动化，生产率比金属型高化，生产率比金属型高1倍。倍。挤挤压压铸铸造造主主要要用用于于生生产产强强度度较较高高、气气密密性性好好的的铸件及薄板类铸件，如阀体、活塞、机架、铸铁锅等。铸件及薄板类铸件，如阀体、活塞、机架、铸铁锅等。22铸造方法的选择铸造方法的选择砂型铸造砂型铸造熔模铸造熔模铸造金属型金属型铸造铸造压力铸造压力铸造低压铸低压铸造造离心铸造离心铸造适用金属适用金属任意任意铸钢为主铸钢为主有色合有色合金为主金为主铝、锌合铝、锌合金等金等有色合有色合金为主金为主铸铁、铜铸铁、铜合金合金铸件大小铸件大小任意任意25Kg中小为中小为主主10Kg中小为中小为主主不限不限表面质量表面质量差差高高较高较高最高最高较高较高较高较高生产批量生产批量不限不限成批、大成批、大量量大批大大批大量量大批大量大批大量成批、成批、大量大量成批、大成批、大量量生产率生产率低、中低、中低、中低、中中、高中、高最高最高中中中、高中、高应用应用床身床身,机机架箱体带架箱体带轮轮刀具叶片刀具叶片自行车零自行车零件件铝活塞铝活塞水暖水暖化油器仪化油器仪表喇叭表喇叭缸体缸缸体缸盖壳体盖壳体螺旋桨螺旋桨铁管环套铁管环套辊轴承辊轴承23常见铸造缺陷的名称、特征以及产生的主要原因常见铸造缺陷的名称、特征以及产生的主要原因 类别类别名称名称图例及特征图例及特征主要原因主要原因形形状状类类缺缺陷陷错错型型铸件在分型面铸件在分型面处有错移处有错移1.1.形状合型时上、下砂箱未对准形状合型时上、下砂箱未对准2.2.上、下砂箱未夹紧上、下砂箱未夹紧3.3.模样上、下半模有错移模样上、下半模有错移偏偏型型铸件上孔偏斜或轴心线偏移铸件上孔偏斜或轴心线偏移1.1.型芯放置偏斜或变形型芯放置偏斜或变形2.2.浇口位置不对，液态金属冲歪了型芯浇口位置不对，液态金属冲歪了型芯3.3.合型时碰歪了型芯合型时碰歪了型芯4.4.制模样时制模样时,型芯头偏心型芯头偏心变变形形铸件向上、向下或向其他方向弯铸件向上、向下或向其他方向弯曲或扭曲曲或扭曲1.1.铸件结构设计不合理，壁厚不均匀铸件结构设计不合理，壁厚不均匀2.2.铸件冷却不当，冷缩不均匀铸件冷却不当，冷缩不均匀浇浇不不足足液态金属未充满铸型，液态金属未充满铸型，铸件形状不完整铸件形状不完整1.1.铸件壁太薄，铸型散热太快铸件壁太薄，铸型散热太快2.2.合金流动性不好或浇注温度太低合金流动性不好或浇注温度太低3.3.浇口太小，排气不畅浇口太小，排气不畅4.4.浇注速度太慢浇注速度太慢5.5.浇包内液态金属不够浇包内液态金属不够冷冷隔隔铸件表面似乎融合，铸件表面似乎融合，实际未融透，实际未融透，有浇坑或接缝有浇坑或接缝1.1.铸件设计不合理，铸壁较薄铸件设计不合理，铸壁较薄2.2.合金流动性差合金流动性差3.3.浇注温度太低，浇注速度太慢浇注温度太低，浇注速度太慢4.4.浇口太小或布置不当，浇注曾有中断浇口太小或布置不当，浇注曾有中断24孔孔洞洞类类缺缺陷陷缩缩孔孔铸件的厚大部分有不规则铸件的厚大部分有不规则的粗糙孔形的粗糙孔形1.1.铸件结构设计不合理，璧厚不均铸件结构设计不合理，璧厚不均匀，局部过厚匀，局部过厚2.2.浇、冒口位置不对，冒口尺寸太浇、冒口位置不对，冒口尺寸太小小3.3.浇注温度太高浇注温度太高气气孔孔析出气孔多而分散，尺寸析出气孔多而分散，尺寸较小，位于铸件各断面上较小，位于铸件各断面上,侵入气孔数量较少，尺侵入气孔数量较少，尺寸较大，存在于局部地方寸较大，存在于局部地方1 1熔炼工艺不合理、金属液吸收了较熔炼工艺不合理、金属液吸收了较多的气体多的气体2.2.铸型中的气体侵入金属液铸型中的气体侵入金属液3.3.起模时刷水过多，型芯未干起模时刷水过多，型芯未干4.4.铸型透气性差铸型透气性差5.5.浇注温度偏低浇注温度偏低6.6.浇包工具未烘干浇包工具未烘干25夹夹杂杂类类缺缺陷陷砂砂眼眼铸件表面或内部有型砂充填的铸件表面或内部有型砂充填的小凹坑小凹坑1 1型砂、芯砂强度不够，紧实较松，型砂、芯砂强度不够，紧实较松，合型时松落或被液态金属冲垮合型时松落或被液态金属冲垮2.2.型腔或浇口内散砂未吹净型腔或浇口内散砂未吹净3.3.铸件结构不合理，无圆角或圆角铸件结构不合理，无圆角或圆角太小太小夹夹渣渣铸件表面上有不规则并含有融铸件表面上有不规则并含有融渣的孔眼渣的孔眼1.1.浇注时挡渣不良浇注时挡渣不良2.2.浇注温度太低，熔渣不易上浮浇注温度太低，熔渣不易上浮3.3.浇注时断流或未充满浇口，渣和浇注时断流或未充满浇口，渣和液态金属一起流入型腔液态金属一起流入型腔裂裂纹纹缺缺陷陷裂裂纹纹在夹角处或厚薄交接处的表面在夹角处或厚薄交接处的表面或内层产生裂纹或内层产生裂纹1.1.铸件厚薄不均，冷缩不一铸件厚薄不均，冷缩不一2.2.浇注温度太高浇注温度太高3.3.型砂、芯砂退让性差型砂、芯砂退让性差4.4.合金内含硫、磷较高合金内含硫、磷较高表表面面缺缺陷陷粘粘砂砂铸件表面粘砂粒铸件表面粘砂粒1.1.浇注温度太高浇注温度太高2.2.型砂选用不当，耐火度差型砂选用不当，耐火度差3.3.未刷涂料或涂料太薄未刷涂料或涂料太薄26砂箱刮砂板底板砂舂通气针起模针皮老虎镘刀镘勺提勾272829套管的分模造型套管的分模造型303132333435带轮刮板刮板木桩下砂型上砂型a)刮制下型b)刮制上型c)合箱363738返回文档返回文档图图2-19 振压紧砂机构原理图振压紧砂机构原理图演示演示39返回文档返回文档图图3-6 抛砂紧实机构原理图抛砂紧实机构原理图40返回文档返回文档图图3-7 3-8 3-9 起模方法示意图起模方法示意图41返回文档返回文档42返回文档返回文档43返回文档返回文档44返回文档返回文档图图3-28 挤压铸造工艺挤压铸造工艺a)浇注浇注 b)挤压挤压 c)去除多余的金属去除多余的金属45一致是强有力的，而纷争易于被征服。7月-247月-24Sunday,July 28,2024勤奋是登上知识高峰的一条捷径，不怕吃苦才能在知识的海洋里自由遨游。10:36:5210:36:5210:367/28/2024 10:36:52 AM衷心感谢社会各界对电建事业的明白关心和支持。7月-2410:36:5210:36Jul-2428-Jul-24可怕的不是失败，而是自甘堕落。10:36:5210:36:5210:36Sunday,July 28,2024既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。7月-247月-2410:36:5210:36:52July 28,2024没有播种，何来收获；没有辛苦，何来成功；没有磨难，何来荣耀；没有挫折，何来辉煌。2024年7月28日10:36上午7月-247月-24书不记，熟读可记；义不精，细思可精；惟有志不立，直是无着力处。28七月202410:36:52上午10:36:527月-24效率成就品牌，诚信铸就未来。七月2410:36上午7月-2410:36July 28,2024经理不是只告诉别人怎么干的家伙，而是要激发队伍产生一定报负，并朝目标勇往直前。2024/7/2810:36:5210:36:5228 July 2024想起父母，做子女的是多么为他们感到心痛啊！他们生我育我，花费了多少辛勤的劳动啊！。10:36:52上午10:36上午10:36:527月-24不论你在什么时候开始，重要的是开始之后就不要停止。7月-247月-2410:3610:36:5210:36:52Jul-24惟一持久的竞争优势，也许就是比你的竞争对手学习得更快的能力。2024/7/2810:36:52Sunday,July 28,2024笨鸟先飞早入林，笨人勤学早成材。省世格言。7月-242024/7/2810:36:527月-24谢谢各位！谢谢各位！