金属工艺学教材(一)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三节 工艺参数的选择,铸造工艺参数,通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些工艺数据。,（,1,）,收缩余量,为了补偿件收缩，模样比铸件图样尺寸增大的数值。,通常灰口铸铁的收缩率为0.7%1.0%；铸钢为3%2.0%；铝硅合金为0.8%1.2%。,（,2,）,加工余量,为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时预先增加而在机械加工时切去的金属层厚度。,零件上需要加工的表面，应需有适当的加工余量。铸件加工余量的大小取决于铸件的材料、铸造方法、铸件尺寸与复杂程度、生产批量、加工面与基准面的距离及加工面在铸型中的位置、加工精度要求等。,灰铸铁件较铸钢件线收缩率小、熔点低，铸件表面较光洁、平整，故其加工余量小；,非铁合金铸件表面光洁、且材料昂贵、加工余量应比铸铁件小；,铸件的尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，铁件的尺寸误差也愈大，故余量也应随之加大；,大量生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小；反之，手工造型误差大，余量应加大；,浇注时朝上的表面，因产生缺陷的机率大，其加工余量应比底 面和侧面大。,加工余量的具体数值应根据加工余量国家标准和铸件尺寸公差标准配套使用选取。,加工余量的大小,（,3,）,起模斜度（拔模斜度）,为使模样容易从铸型中取出或型芯自芯盒中脱出，平行于起模方向在模样或芯盒壁上的斜度称为起模斜度。,凡垂直于分型面（分盒面）的没有结构斜度的壁均应设起模斜度。起模斜度的大小，应根据模壁测量面高度、模样材料及造型方法确定。,一般拔模斜度在0.,25-5,之间,.,（,4,）,最小铸出孔及槽,零件上的孔、槽、台阶等应从铸件质量及经济方面考虑。较大的孔、槽等应铸出来，以便节约金属和机构加工工时，同时还避免铸件局部过厚所造成的热节，提高铸件的质量；较小的孔槽，则不宜铸出，直接加工反而方便；如有特殊要求，且无法实行机加工的孔如弯曲孔，则一定要铸出。,（,5,）,型芯头,型芯头是指伸出铸件以外不与金属液接触的砂芯部分，其功用是定位、支撑和排气。,为了承受砂芯本身重力及浇注时液体金属对砂芯的浮力，芯头的尺寸应足够大才不致破坏；浇注后，砂芯所产生的气体，应能通过芯头排至铸型以外，在设计芯头时，处理要满足上面的要求，还应做到下芯、合型方便，应留有适当斜度，芯头与芯座之间要留有间隙,.,支座是一个普通的支撑件，没有特殊的质量要求的表面，它的材料为,HT150。,综合分析（见书,p.65,）自学,第四章 特种铸造,特种铸造，是指有别于砂型铸造方法的其他铸造工艺。,特种铸造一般能至少实现以下一种性能：,提高铸件的尺寸精度和表面质量,提高铸件的物理及力学性能,提高金属的利用率,(,工艺出品率,),减少原砂消耗量,适宜高熔点、低流动性、易氧化合金铸造,改善劳动条件，便于实现机械化和自动化,26,特种铸造方法,特种铸造,金属型铸造,离心铸造,压力铸造,熔模铸造,低压铸造,挤压铸造,陶瓷型铸造,第一,节,节,熔,熔,模,模铸,造,造,熔模,铸,铸造,用易熔,材,材料制成,模,模型,，,，然,后,后在,模,模型,上,上涂挂,耐,耐火,材,材料，经,硬,硬化,之,之后,，,，再,将,将模,型,型熔,化,化、,排,排出,型,型外,，,，从,而,而获,得,得无分,型,型面的铸,型,型。,由于,熔,熔模,广,广泛,采,采用,蜡,蜡质,材,材料,来,来制,造,造，,故,故又,常,常把,它,它称,为,为,“,失蜡,铸,铸造,”,。,由于,获,获得,的,的铸,件,件具,有,有较,高,高的,尺,尺寸,精,精度,和,和表,面,面光,洁,洁度,，,，故,又,又称,“,“熔,模,模精,密,密铸,造,造”,。,。,熔模,铸,铸造,工,工艺,过,过程,：,：,母模,压型,熔蜡,充满压型,一个蜡模,蜡模组,结壳、倒出熔蜡,填砂浇注,熔模,铸,铸造,熔模,精,精密,铸,铸造,的,的特,点,点：,1.,铸,铸,件,件尺,寸,寸精,度,度高,（,（,IT11IT13）,，,，,表面,粗,粗糙,度,度值,低,低（12.51.6,um,）,）。,减少,切,切削,加,加工,量,量，,甚,甚至,无,无须,切,切削,加,加工,（,（涡,轮,轮发,动,动机,的,的叶,片,片）,。,。,2.,可以,铸,铸造,薄,薄壁,件,件及,重,重量,很,很小,的,的铸,件,件。,3.,擅长,制,制造,用,用砂,型,型铸,造,造、,锻,锻压,、,、切,削,削加,工,工等,方,方法,难以,制,制造,的形,状,状,复杂,、,、不,便,便分,型,型的,零件,。,。如,带,带有,精,精细,的,的图,案,案、,文,文字,、,、细,槽,槽和,弯,弯曲,细,细孔,的,的铸,件,件。,4.,可以,制,制造,各,各种,合,合金,材,材质,的,的铸,件,件，,尤,尤其,适,适用,于,于,高熔,点,点、,难,难切,削,削,合金,的,的小,型,型复,杂,杂铸,件,件,的生产。,金属型铸,造,造又称硬,模,模铸造，,是,是将液体,金,金属浇入,金,金属铸型,，,，在重力,作,作用下充,填,填铸型，,以,以获得铸,件,件的铸造,方,方法。,铸型是用,金,金属制成,，,，可以反,复,复使用多,次,次。,第二节,金,金属型铸,造,造,导热性好,；,；,透气性差,；,；,没有退让,性,性。,金属型的,这,这些特点,决,决定了它,在,在铸件形,成,成过程中,有,有自己的,规,规律。,金属型和,砂,砂型比较,，,，在性能,上,上有显著,的,的区别：,组合金属,型,型结构,为保证使,用,用寿命，,制,制造金属,型,型的材料,具,具备如下,的,的性能：,高的耐热,性,性和导热,性,性，反复,受,受热不变,形,形，不破,坏,坏；,一定的强,度,度、韧性,及,及耐磨性,；,；,良好的切,削,削加工性,能,能。,金属型材,料,料一般选,用,用铸铁或,铸,铸钢。,一、金属,型,型构造,二、金属,型,型铸造工,艺,艺,金属型的,预,预热,（预热温,度,度一般不,低,低于150,C),金属型导,热,热性好,液,液体金属,冷,冷却快，,铸,铸件易出,现,现冷隔、,浇,浇不足、,气,气孔等缺,陷,陷。同时,保,保护铸型,。,。,涂料,（耐火涂,料,料的厚度,为,为0.30.4,mm),利用涂料,层,层的厚薄,，,，,调节铸件,的,的冷却速,度,度；,保护金属,型,型，防止,高,高温金属,液,液对型壁,的,的冲蚀和,热,热击；,利用涂料,层,层蓄气排,气,气。,浇注,浇注温度,比砂型铸,造,造时高。,由,根据合金,种,种类、铸,件,件大小和,壁,壁厚,决定。,开型、取,出,出铸件、,清,清理,金属型铸,造,造,三、金属,型,型铸造的,特,特点和适,用,用范围,可承受多,次,次浇注,（反复使,用,用多次，,几,几百次到,几,几千次）,，便于实,现,现机械化,生,生产；,铸件精度,和,和表面质,量,量高（铝,合,合金铸件,的,的尺寸公,差,差等级可,达,达,IT7IT9，,表面粗糙,度,度可达,Ra3.212.5um),；,铸件的结,晶,晶组织致,密,密，机械,性,性能高；,金属型成,本,本高，生,产,产周期长,；,；,铸造工艺,严,严格；,易出现浇,不,不足、冷,隔,隔、裂纹,；,；,铸件的形,状,状和尺寸,受,受一定的,限,限制。,主要用于熔点较低的有色金属,或,或合金铸件的大,批,批量生产,。,。黑色金,属,属类铸件,只,只限于形,状,状简单的,中,中小零件,。,。,压力铸造,（,（,简称压铸,）,）,在高压作,用,用下，使,液,液态或半,液,液态金属,以,以较高的,速,速度充填,金,金属型型,腔,腔，并在,压,压力下成,型,型和凝固,而,而获得铸,件,件的方法,。,。,常用压射,压,压力为,5,1500MPa,，充填速,度,度约,5,5m/s,，充填时,间,间很短，,约,约,0.01,0.2s,。,第三节,压,压力铸,造,造,冷压室卧,式,式压铸,（目前应,用,用最多),冷压室卧,式,式压铸原,理,理,压铸的工,艺,艺过程,（1）预,热,热金属铸,型,型，喷涂,料,料；,（2）合,型,型、注入,金,金属液；,（3）压,射,射冲头在,高,高压下推,动,动金属液,充,充满型腔,并,并凝固；,（4）冷,却,却后打开,铸,铸型，用,顶,顶杆顶出,铸,铸件。,压力铸造,优点,:,铸件的精度和表面质量都较其他铸造方法高（,尺寸公差等级可达,CT4CT7，,表面粗糙度一般可达,Ra1.612.5um),可压铸出形状复杂的薄壁件、和镶嵌件,（铸件最小壁厚为：锌合金为0.3,mm,铝合金为0.5,mm),铸件强度和硬度高,（抗拉强度可比砂型铸件提高25%30%，但伸长率有所降低）,生产率高,(一般冷压式压铸机平均每小时压铸600-700次）,压力铸造,的,的特点和,适,适用范围,缺点,:,投资大，生产周期长,压铸合金的种类受限制，压铸高熔点合金（铸铁、铸钢）时，压型寿命低,铸件内部常有气孔和缩松，不能进行较多余量的切削加工,压铸件不能用热处理的方法提高性能,压力铸造,的,的特点和,适,适用范围,适用范围,:,主要用于,有,有色合金,（,（如铝合,金,金、锌合,金,金）的中,、,、小铸件,的,的大量生产。,第四节,离,离心铸,造,造,将液态合,金,金浇入高,速,速旋转的,铸,铸型中，,使,使金属液,在,在离心力,作,作用下充,填,填铸型并,凝,凝固的铸,造,造方法。,铸型绕垂,直,直轴旋转,。,。铸件内,表,表面呈抛,物,物线形。,用,用来铸造,高,高度小于,直,直径的盘,、,、环类或,成,成形铸件,。,。,立式离心,铸,铸造,卧式离心,铸,铸造,铸型绕水,平,平轴旋转,。,。铸件壁,厚,厚均匀，,应,应用广泛,，,，主要用,来,来生产圆,环,环类铸件,，,，也用于,浇,浇注成形,铸,铸件。,离心式实,型,型铸造,离心铸造,的,的生产过,程,程,（1）将,金,金属型型,腔,腔清理干,净,净，喷涂,料,料,（2）旋,转,转铸型，,浇,浇入定量,金,金属液,（3）凝,固,固后，停,止,止旋转，,取,取出铸件,利用回转,表,表面生产,圆,圆筒形铸,件,件，省去,型,型芯和浇,注,注系统，,大,大大简化,了,了生产过,程,程，节约,了,了金属；,离心力的,作,作用，铸,件,件由外向,内,内的顺序,凝,凝固，而,气,气体和熔,渣,渣因比重,轻,轻向内腔,移,移动而排,除,除，铸件,组,组织致密,，,，极少有,缩,缩孔、气,孔,孔、夹渣,等,等缺陷；,合金的充,型,型能力强,，,，便于流,动,动性差的,合,合金及薄,件,件的生产,；,；,便于制造,双,双金属铸,件,件。,优点,铸件易产,生,生偏析，,铸,铸件内表,面,面较粗糙,。,。内表面,尺,尺寸不易,控,控制。,缺点,第五节,消,消失模,铸,铸造,也称气化,模,模铸造，,国,国际上称EPC工,艺,艺。,真空实型,铸,铸造，,用,用泡沫模型代替金属或木,模,模，造型后,模,模样不取,出,出，呈实,体,体型腔，,浇,浇注时模,样,样气化消,失,失而得到,铸,铸件。,泡沫塑料,模,模型,预发泡,模型成型,模型簇组合,浸涂,浇注,消失模铸,造,造的工艺,过,过程,（1）制,造,造泡沫塑,料,料模,a.制备,消,消失模材,料,料,将珠粒密,度,度大（1.05g/cm3)的原材,料,料及发泡,剂,剂，经过,蒸,蒸汽加热,、,、抽真空,，,，获得符,合,合要求的,低,低密度珠,粒,粒。,消失模主,要,要材料有,：,：,可发性聚,苯,苯乙烯（EPS,）,），适用,于,于灰铸铁,、,、球墨铸,铁,铁和有色,合,合金铸件,等,等；,可发性聚,甲,甲基丙烯,甲,甲酯（EPMMA），,适,适用于球,墨,墨铸铁和,铸,铸钢件等,。,。,这类泡沫,塑,塑料的特点：发气量,小,小、导热,系,系数小、,密,密度小（0.0150.025g/cm3)，产生,气,气体及残,留,留物少、,资,资源丰富,、,、价格不,高,高。,b.制造,单,单个泡沫,塑,塑料模,C.组