铸造工艺学1
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铸造工艺学.上册
铸造工艺学是一门研究金属和非金属材料的加工工艺的学科,它涉及到材料的熔炼、浇注、冷却、热处理、机械加工等工艺过程。
一、熔炼工艺
熔炼工艺是铸造工艺的基础,它是将原料熔炼成液态金属的过程。
熔炼工艺的主要方法有电弧熔炼、电极熔炼、燃烧熔炼、热风熔炼、热压熔炼等。
二、浇注工艺
浇注工艺是将熔炼的金属从熔炼容器中浇入模具中的过程,它是铸造工艺的核心。
浇注工艺的主要方法有重力浇注、压力浇注、真空浇注、液压浇注等。
三、冷却工艺
冷却工艺是将浇注后的金属从模具中取出,使其冷却到室温的过程。
冷却工艺的主要方法有水冷却、油冷却、气冷却、空气冷却等。
四、热处理工艺
热处理工艺是将冷却后的金属经过加热、保温、冷却等工艺处理,以改变金属的组织结构和性能的过程。
热处理工艺的主要方法有正火、退火、回火、淬火、渗碳等。
五、机械加工工艺
机械加工工艺是将热处理后的金属经过机械加工,以改变金属的形状和尺寸的过程。
机械加工工艺的主要方法有铣削、钻削、切削、磨削、冲压等。
第一章铸造工艺设计概论一:设计依据:1.生产任务(a铸造的零件图样b零件的技术要求c产品的数量及生产期限)2生产条件(a设备的能力b车间原材料的应用情况和供应情况c工人的生产经验和技术水平d模具等工艺制备制造车间的加工和生产经验)3考虑经济性。
二:设计内容和程序:1铸造工艺图(a零件的工艺分析b造型及铸造方法的选择c确定浇注位置和分型面d选工艺参数e设计浇冒口,冷铁和铸肋f砂芯设计)2铸件图,3铸型装配图,4工艺卡。
第二章铸造工艺方案的确定(为看懂图例,理解原理准备)一:从避免缺陷方面审查逐渐结构:a合理的壁厚b铸件的结构不应造成严重的收缩阻碍(过渡和圆角)c内壁小于外壁d 壁厚均匀,减小肥厚的部分e利用补缩实现顺序凝固f防止铸件翘曲变形g避免浇注系统的大平面。
二:从简化铸造工艺方面改进零件结构:a改进妨碍起模的凸台,凸缘和肋板的结构b取消侧凹c改进铸件内腔的结构和减少砂芯d减少和简化分型面e有利于砂芯的固定和排气f减少清理铸件的工作量g简化模具制造h大型复杂件的分体铸造和简化小件的联合制造。
三:浇注位置的确定:a铸件的重要部分应尽量置于下部b重要加工面应朝下或呈直立状态c使铸件的大平面朝下,避免夹砂结疤类缺陷d应保证铸件能充满e应有利于铸件的补缩g避免用吊砂,掉芯或悬臂式砂芯,便于下芯,合箱及检验h应使合箱位置,浇注位置和铸件冷却位置相一致。
四:分型面的选择:a应使铸件全部或大部置于同一半型内b尽量减少分型面的数量c分型面应尽量选用平面d便于下芯,合箱和检查型腔尺寸e不使砂箱过高f受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度g注意减轻铸件清理和机械加工第三章砂芯设计及铸造工艺设计参数一:砂芯的作用:形成铸件的内腔,孔和铸件外形不能出砂的部位。
二:芯头的组成:芯头长度,芯头斜度,芯头间隙,压环,防压环和积砂槽。
三:铸件尺寸公差:定义:铸件各部分尺寸允许的极限偏差。
影响因素:铸件设计要求的精度,机械加工要求,铸件数量和批量,铸造金属及合金种类,采用的铸造设备及工装,铸造工艺方法四:铸件重量公差:定义:以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值机械加工余量:定义;铸件工艺设计时先增加的,而后在机械加工时又被切去的金属层厚度。
铸造工艺学.上册
铸造工艺学是一门研究金属铸造工艺的学科,主要研究铸造的原理、方法、工艺流程以及铸件的质量控制。
铸造工艺学.上册是铸造工艺学的教材之一,通常包含铸
造工艺学的基础知识和常用工艺流程。
铸造工艺学.上册可能包含以下内容:
1.铸造的原理:介绍金属铸造的基本原理,包括流动、填充、冷却和凝固的过程。
2.铸造的方法:介绍各种常见的铸造方法,包括压铸、锻铸、铸轧和铸锻等。
3.铸造的工艺流程:介绍铸造工艺流程的各个环节,包括模具设计、型腔清理、
型腔加热和浇注等。
4.铸件的质量控制:介绍铸件质量控制的各项措施,包括材料控制、工艺参数控
制和检验控制等。
铸造工艺学.上册是铸造工艺学学习的重要教材,通过阅读和理解这本书,学生可
以掌握铸造工艺学的基础知识,为进一步深入学习打下坚实的基础。
铸造工艺学.上册可能还包括以下内容:
5.模具设计:介绍模具设计的基本原则和方法,包括模具的结构、尺寸和材料的
选择等。
6.型腔加热:介绍型腔加热的目的和方法,包括加热的温度和时间的选择等。
7.浇注:介绍浇注的基本原则和方法,包括浇注的速度和压力的选择等。
8.铸件冷却:介绍铸件冷却的基本原则和方法,包括冷却的温度和时间的选择等。
9.铸件拆模:介绍铸件拆模的基本原则和方法,包括拆模的工具和技术的选择等。
10.铸件修整:介绍铸件修整的基本原则和方法,包括修整的工具和技术的选择等。
这些内容是铸造工艺学.上册的重要部分,学生在学习时应当加强对这些内容的理
解和应用,以便更好地学习和掌握铸造工艺学的知识。
铸造工艺基础一、概述铸造是一种古老而重要的金属加工技术,它是将熔融的金属倒入模具中,待其冷却凝固后形成所需形状的金属零件的过程。
铸造工艺广泛应用于机械、航空、汽车、船舶、电力等工业领域,是制造各种零部件和产品的关键技术之一。
二、铸造工艺流程1.模具设计:根据产品图纸或样品,设计出模具的结构和尺寸。
2.模具制造:按照设计图纸,制造出精确的模具。
3.熔炼金属:将所需的金属材料加热至熔融状态。
4.浇注:将熔融的金属液体倒入模具中。
5.冷却凝固:使金属液体在模具中冷却凝固。
6.脱模:从模具中取出铸件。
7.清理和加工:对铸件进行清理、加工和检验,以满足产品要求。
三、铸造方法1.砂型铸造:利用砂型进行铸造的方法,适用于生产各种形状和尺寸的铸件。
2.金属型铸造:利用金属模具进行铸造的方法,适用于生产中小型、形状简单的铸件。
3.压力铸造:在高压下将熔融的金属注入模具,实现快速凝固和成型的方法,适用于生产小型、高精度、高强度铸件。
4.离心铸造:利用旋转的模具,将熔融的金属注入其中,实现离心浇注的方法,适用于生产管状、套筒状等旋转体铸件。
5.消失模铸造:利用可溶性泡沫塑料制造铸型,将熔融的金属注入其中,待冷却后泡沫塑料溶解,形成铸件的方法。
四、铸造材料铸造常用的材料有铸铁、铸钢、铝合金、铜合金等。
不同的材料具有不同的物理和化学性能,需要根据产品要求选择合适的材料。
五、铸造缺陷及预防措施1.气孔:铸件内部存在气体形成的孔洞,可采用控制熔炼温度和浇注速度、提高模具排气能力等措施预防。
2.缩孔:铸件冷却过程中,由于体积收缩引起的孔洞,可通过控制金属液的补缩量来预防。
3.夹渣和夹砂:铸件表面或内部的渣子和砂粒,可通过控制熔炼温度和时间、保持模具清洁等措施预防。
4.裂纹:铸件冷却过程中产生的裂纹,可通过优化模具设计和制造工艺、控制铸件壁厚等措施预防。
5.组织疏松:铸件内部组织不紧密,可通过控制熔炼温度和浇注温度等措施预防。
第一章铸造工艺基础§1 液态合金的充型充型: 液态合金填充铸型的过程.充型能力: 液态合金充满铸型型腔,获得形状完整,轮廓清晰的铸件的能力充型能力不足:易产生: 浇不足: 不能得到完整的零件.冷隔:没完整融合缝隙或凹坑, 机械性能下降.一合金的流动性液态金属本身的流动性----合金流动性1 流动性对铸件质量影响1) 流动性好,易于浇出轮廓清晰,薄而复杂的铸件.2) 流动性好,有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮,排除.3) 流动性好,易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行补缩.2 测定流动性的方法:以螺旋形试件的长度来测定: 如灰口铁:浇铸温度1300℃试件长1800mm.铸钢: 1600℃100mm3 影响流动性的因素主要是化学成分:1) 纯金属流动性好:一定温度下结晶,凝固层表面平滑,对液流阻力小2) 共晶成分流动性好:恒温凝固,固体层表面光滑,且熔点低,过热度大.3) 非共晶成分流动性差: 结晶在一定温度范围内进行,初生数枝状晶阻碍液流二浇注条件1 浇注温度: t↑合金粘度下降,过热度高. 合金在铸件中保持流动的时间长,∴t↑提高充型能力. 但过高,易产生缩孔,粘砂,气孔等,故不宜过高2 充型压力: 液态合金在流动方向上所受的压力↑充型能力↑如砂形铸造---直浇道,静压力. 压力铸造,离心铸造等充型压力高.三铸型条件1 铸型结构: 若不合理,如壁厚小, 直浇口低, 浇口小等充↓2 铸型导热能力: 导热↑金属降温快,充↓如金属型3 铸型温度: t↑充↑如金属型预热4 铸型中气体: 排气能力↑充↑减少气体来源,提高透气性, 少量气体在铸型与金属液之间形成一层气膜,减少流动阻力,有利于充型.§2 铸件的凝固和收缩铸件的凝固过程如果没有合理的控制,铸件易产生缩孔,缩松一铸件的凝固1 凝固方式:铸件凝固过程中,其断面上一般分为三个区: 1—固相区2—凝固区3—液相区对凝固区影响较大的是凝固区的宽窄,依此划分凝固方式.1) 逐层凝固:纯金属,共晶成分合金在凝固过程中没有凝固区,断面液,固两相由一条界限清楚分开,随温度下降,固相层不断增加,液相层不断减少,直达中心.2) 糊状凝固合金结晶温度范围很宽,在凝固某段时间内,铸件表面不存在固体层,凝固区贯穿整个断面,先糊状,后固化.3) 中间凝固大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间.2 影响铸件凝固方式的因素1) 合金的结晶温度范围范围小: 凝固区窄,愈倾向于逐层凝固如: 砂型铸造, 低碳钢逐层凝固, 高碳钢糊状凝固2) 铸件的温度梯度合金结晶温度范围一定时,凝固区宽度取决于铸件内外层的温度梯度.温度梯度愈小,凝固区愈宽.(内外温差大,冷却快,凝固区窄)二合金的收缩液态合金从浇注温度至凝固冷却到室温的过程中,体积和尺寸减少的现象---.是铸件许多缺陷(缩孔,缩松,裂纹,变形,残余应力)产生的基本原因.1 收缩的几个阶段1) 液态收缩: 从金属液浇入铸型到开始凝固之前. 液态收缩减少的体积与浇注温度质开始凝固的温度的温差成正比.2) 凝固收缩: 从凝固开始到凝固完毕. 同一类合金,凝固温度范围大者,凝固体积收缩率大.如: 35钢,体积收缩率3.0%, 45钢 4.3%3) 固态收缩: 凝固以后到常温. 固态收缩影响铸件尺寸,故用线收缩表示.2 影响收缩的因素1) 化学成分: 铸铁中促进石墨形成的元素增加,收缩减少. 如: 灰口铁C, Si↑,收↓,S↑收↑.因石墨比容大,体积膨胀,抵销部分凝固收缩.2) 浇注温度: 温度↑液态收缩↑3) 铸件结构与铸型条件铸件在铸型中收缩会受铸型和型芯的阻碍.实际收缩小于自由收缩.∴铸型要有好的退让性.3 缩孔形成在铸件最后凝固的地方出现一些空洞,集中—缩孔. 纯金属,共晶成分易产生缩孔*产生缩孔的基本原因: 铸件在凝固冷却期间,金属的液态及凝固受缩之和远远大于固态收缩.4 影响缩孔容积的因素(补充)1) 液态收缩,凝固收缩↑缩孔容积↑2) 凝固期间,固态收缩↑,缩孔容积↓3) 浇注速度↓缩孔容积↓4) 浇注速度↑液态收缩↑易产生缩孔5 缩松的形成由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足,或者,因合金呈糊状凝固,被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补缩所至.1) 宏观缩松肉眼可见,往往出现在缩孔附近,或铸件截面的中心.非共晶成分,结晶范围愈宽,愈易形成缩松.2) 微观缩松凝固过程中,晶粒之间形成微小孔洞---凝固区,先形成的枝晶把金属液分割成许多微小孤立部分,冷凝时收缩,形成晶间微小孔洞. 凝固区愈宽,愈易形成微观缩松,对铸件危害不大,故不列为缺陷,但对气密性,机械性能等要求较高的铸件,则必须设法减少.(先凝固的收缩比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三个收缩,先凝固的有凝,固二个收缩区----这也是形成微观缩松的基本原因.与缩孔形成基本原因类似)6 缩孔,缩松的防止办法基本原则: 制定合理工艺—补缩, 缩松转化成缩孔.顺序凝固: 冒口—补缩同时凝固: 冷铁—厚处. 减小热应力,但心部缩松,故用于收缩小的合金.l 安置冒口,实行顺序凝固,可有效的防止缩孔,但冒口浪费金属,浪费工时,是铸件成本增加.而且,铸件内应力加大,易于产生变形和裂纹.∴主要用于凝固收缩大,结晶间隔小的合金.l 非共晶成分合金,先结晶树枝晶,阻碍金属流动,冒口作用甚小.l 对于结晶温度范围甚宽的合金,由于倾向于糊状凝固,结晶开始之后,发达的树枝状骨状布满整个截面,使冒口补缩道路受阻,因而难避免显微缩松的产生.显然,选用近共晶成分和结晶范围较窄的合金生产铸件是适宜的.§3 铸造内应力,变形和裂纹凝固之后的继续冷却过程中,其固态收缩若受到阻碍,铸件内部就发生内应力,内应力是铸件产生变形和裂纹的基本原因.(有时相变膨胀受阻,负收缩)一内应力形成1 热应力: 铸件厚度不均,冷速不同,收缩不一致产生.塑性状态: 金属在高于再结晶温度以上的固态冷却阶段,受力变形,产生加工硬化,同时发生的再结晶降硬化抵消,内应力自行消失.(简单说,处于屈服状态,受力—变形无应力)弹性状态: 低于再结晶温度,外力作用下,金属发生弹性变形,变形后应力继续存在.举例: a) 凝固开始,粗细处都为塑性状态,无内应力∵两杆冷速不同,细杆快,收缩大,∵受粗杆限制,不能自由收缩,相对被拉长,粗杆相对被压缩,结果两杆等量收缩.b) 细杆冷速大,先进如弹性阶段,而粗杆仍为塑性阶段,随细杆收缩发生塑性收缩,无应力.c) 细杆收缩先停止,粗杆继续收缩,压迫细杆,而细杆又阻止粗杆的收缩,至室温, 粗杆受拉应力(+),(-) 由此可见,各部分的温差越大,热应力也越大,冷却较慢的部分形成拉应力,冷却较快的部分形成压应力.预防方法: 1 壁厚均匀2 同时凝固—薄处设浇口,厚处放冷铁优点: 省冒口,省工,省料缺点: 心部易出现缩孔或缩松,应用于灰铁锡青铜,因灰铁缩孔、缩松倾向小,锡青铜糊状凝固,用顺序凝固也难以有效地消除其显微缩松。
1第一章 金属材料与热处理培训要点:本章应重点掌握金属材料的物理、力学、铸造性能的种类及概念;铁碳合金中几种基本组织;铁碳相图上各点、线的意义;铸造合金的分类;铸件热处理的基本知识及常用热处理工艺。
金属材料是现代机械制造业的基本材料,由于它具有良好的使用性能和工艺性能,因此广泛地应用于制造各种生产设备、工具、武器和生活用具。
日常所用的金属材料以合金为主,很少使用纯金属。
合金是以一种金属为基础,加入其他金属或非金属,经过熔炼而获得的具有金属特性的材料。
与纯金属相比,合金具有更好的工艺性能,而且成本较低。
第一节 金属材料的物理、力学和铸造性能一、金属的物理性能金属的物理性能是指金属固有的属性,包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。
1. 密度 某种金属单位体积的质量称为该金属的密度。
密度的计算公式为式中 ρ——金属的密度(kg/m 3);m ——金属的质量( kg );V ——金属的体积( m 3 )。
不同的金属具有不同的密度。
一般将密度小于5³103kg/m 3的金属称为轻金属,如铝、镁、钛、铍及其合金;密度大于5³103kg /m 3的金属材料称为重金属,如铁、铜、锡、铅及其合金。
日常生产中,利用密度可以计算金属材料或零件的质量,测量金属的密度可以鉴别金属和确定金属铸件的致密程度。
2. 熔点 金属由固态熔化成液态时的温度称为该金属的熔点。
熔点是金属材料冶炼、铸造、焊接等热加工工艺的重要参数之一。
通常按金属熔点的高低,将熔点低于700℃的金属称为易熔金属,如锡、铋、铅、铟及其合金;将熔点高于700℃的金属称为难熔金属,如铁、钨、钼、钒及其合金。
3. 导热性 金属传导热量的能力称导热性。
导热性的大小用热导率λ表示,单位是W/(m ²K)。
热导率越大,金属的导热性越好。
一般纯金属的导热性比合金强,其中以银为最好,铜、铝次之。
导热性是金属材料重要性能之一,在制订热加工工艺时,必须考虑材料的导热性。
1湿型浇注十分迁移时,传热传质特征:通过温度梯度导热,未被吸收的热通过干砂区传导至蒸发界面汽化;靠蒸汽相传递热,蒸汽的迁移依赖于蒸汽的压力梯度。
干砂区外侧为蒸发界面及水分凝聚区无温度梯度。
铸件表面温度与干砂区厚度及其蓄热系数有关。
2湿型铸造时夹砂结疤鼠尾:铸型表面砂层受热膨胀产生压应力,若不能吸收该应力砂粒不重新排列表面就收到破坏而产生缺陷;铸型浇注金属后表面产生很薄干燥层紧接产生高水层其强度远低于湿型本体,表面受热膨胀,强度低的高水层产生应力集中而裂痕,由鼠尾发展为夹砂;夹砂结疤与裂纹发生时间有关;最易产生条件是浇注时间长铸件壁厚和外形平坦处。
措施:减少膨胀应力提高砂型强度;缩短浇注时间;设计浇注系统使铁液进入砂型型腔时平稳冲力不大,内交口适当分散避免局部过热;平板铸件采用倾斜浇注;铸型上扎气眼利于水蒸气等气体排出减少气体压力对表面层的影响;修型时避免用压力来回压平面防止分层;3型壁移动:金属浇入铸型后砂型避发生位移的现象。
4侵入性气孔:界面上局部气体压力大于金属液表面包括表面张力的反压力时,气体在铸件凝固初期侵入金属液成为气泡;若此时金属液温度粘度等有利于气泡上浮逸出则不会出现气泡,否则形成气泡。
形成条件(P气》P反》P静+P阻+P腔)5铸钢件皮下气孔-气核CO:钢液表层反应使钢液二次氧化,生成FE0凝固速度快扩散不充分,提高其浓度时与C产生CO,不溶于钢液容易沿凝固金属晶体或夹杂界面析出形成气核6铸钢件-反应性气孔:成因无统一说法,目前有氢气,氮和CO引起针孔的说法。
防止:选用炉衬孕育剂含铝低干净,减少铁液和气相接触时间和量,浇注时型内有较强还原气氛以降低氢氮分压;注意排气以减少树脂分解的气氛与金属界面接触时间;采用低氮无氮呋喃树脂防止或减少该皮下气孔产生;采用透气性符合要求的型砂减少界面压力溶解铝抵消多余FEO 7芳基磺酸作催化:热分解产生含硫气体在界面附近先反应产生MgS,MnS使石墨球化作用的镁减少,MgS密度小在金属液上浮集于表面,使其与中心组织不同,球化不良;措施:增球化剂;呋喃树脂产球铁件时用特殊涂料防止铸件表层异常组织;用碳酸等不含硫催化剂能防止铸件表层球化不良;适当降低浇注温度防球化不良;用不含硫树脂粘结剂产球磨铸件8湿型铸造特点:砂型无需烘干不存在硬化过程;生产灵活性大产率高周期短便于流水生产,易实现机械化和自动化,材料成本低节省设备电力及生产面积延长砂箱寿命;易产生缺陷。
铸造⼯艺学(课本)⽬录第⼀章铸造⼯艺设计概论 (1)第⼀节铸造⼯艺设计的概念、设计依据、内容及程序 (1)第⼆节铸造⼯艺设计与经济指标和环境保护的关系 (3)第⼆章铸造⼯艺⽅案的确定 (4)第⼀节零件结构的铸造⼯艺性 (4)第⼆节造型、造芯⽅法的选择 (4)第三节浇注位置的确定 (6)第四节分型⾯的选择 (8)第三章砂芯设计及铸造⼯艺设计参数 (10)第⼀节砂芯设计 (10)第⼆节铸造⼯艺设计参数 (12)第四章浇注系统设计 (17)第⼀节液态⾦属在浇注系统基本组元中的流动 (17)第⼆节浇注系统的基本类型及选择 (21)第三节计算阻流截⾯的⽔⼒学公式 (25)第四节铸铁件浇注系统设计与计算 (28)第五节其他合⾦铸件浇注系统的特点 (32)第六节⾦属过滤技术 (35)第五章冒⼝、冷铁和铸肋 (37)第⼀节冒⼝的种类及补缩原理 (37)第⼆节铸钢件冒⼝的设计与计算 (39)第三节铸铁件实⽤冒⼝的设计 (44)第四节提⾼通⽤冒⼝补缩效率的措施和特种冒⼝ (53)第五节冷铁 (56)第六节铸肋 (59)第⼀章铸造⼯艺设计概论第⼀节铸造⼯艺设计的概念、设计依据、内容及程序⼀、概念现代科学技术的发展,要求⾦属铸件具有⾼的⼒学性能、尺⼨精度和低的表⾯粗糙度值;要求具有某些特殊性能,如耐热、耐蚀、耐磨等,同时还要求⽣产周期短,成本低。
因此,铸件在⽣产之前,⾸先应进⾏铸造⼯艺设计,使铸件的整个⼯艺过程都能实现科学操作,才能有效地控制铸件的形成过程,达到优质⾼产的效果。
铸造⼯艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、⽣产批量和⽣产条件等,确定铸造⽅案和⼯艺参数,绘制铸造⼯艺图,编制⼯艺卡等技术⽂件的过程。
铸造⼯艺设计的有关⽂件,是⽣产准备、管理和铸件验收的依据,并⽤于直接指导⽣产操作。
因此,铸造⼯艺设计的好坏,对铸件品质、⽣产率和成本起着重要作⽤。
⼆、设计依据在进⾏铸造⼯艺设计前,设计者应掌握⽣产任务和要求,熟悉⼯⼚和车间的⽣产条件,这些是铸造⼯艺设计的基本依据。
铸造工艺学
1 铸造工艺学
铸造是通过加热金属材料的方式,将其倒入模具内,然后凝固成
指定形状的工艺。
它作为一种机械加工方式,历史悠久,被广泛应用
于机械制造工业。
铸造工艺学是研究如何应用铸造工艺以及其他关联加工产品设计,制造和控制的学科。
铸造工艺学还涉及铸造机制与材料及其性能之间
的互动,以及整流大型铸件技术。
铸造工艺学还涉及物理变形过程,例如液体金属在模具内使用物
理原理,包括流变学,热传导,热量传递和模具表面处理的综合理论
的形成原理。
铸造工艺学还包括类似酥类工艺,包括冲压、挤压、空心铸造等,以及相应的材料供应、冷却制造等其他加工过程。
铸造工艺学还涉及金属材料受铸性能,包括其热力学特性,塑性
行为或室温力学特性,热处理介质,介质和模具表面处理,夹具结构,浇注量和粘度,以及溶液保持和固态构型等。
总的来说,铸造工艺学是一门涉及金属材料的多领域的方向,涉
及多个铸造技术,从制造本身到特性检测,不仅复杂而且对于铸件件
的质量要求也和高。
铸造工艺学.上册
铸造工艺学是一门重要的工程学科,它涉及到铸件的设计、制造、检测和应用。
铸造工艺学的
研究主要集中在铸件的材料、结构、性能和制造工艺等方面。
铸造工艺学的研究主要包括铸件的材料研究、结构研究、性能研究和制造工艺研究。
铸件的材
料研究主要是研究铸件的材料性能,包括铸件的热处理、机械性能、耐腐蚀性能、抗疲劳性能等。
结构研究主要是研究铸件的结构特性,包括铸件的结构形式、结构尺寸、结构强度等。
性
能研究主要是研究铸件的性能特性,包括铸件的热处理性能、机械性能、耐腐蚀性能、抗疲劳
性能等。
制造工艺研究主要是研究铸件的制造工艺,包括铸件的铸造工艺、热处理工艺、机械
加工工艺、表面处理工艺等。
铸造工艺学的研究对于提高铸件的质量、提高铸件的性能和提高铸件的制造效率具有重要意义。
因此,铸造工艺学在高等教育中具有重要的地位,许多高校都开设了铸造工艺学的课程,以培
养具有铸造工艺学知识和技能的高素质人才。
铸造工艺学的研究不仅涉及到铸件的材料、结构、性能和制造工艺,而且还涉及到铸件的设计、检测和应用。
因此,铸造工艺学的研究不仅要求学生具备专业的理论知识,而且还要求学生具
备较强的实践能力,以便能够更好地应用铸造工艺学的知识。
总之,铸造工艺学是一门重要的工程学科,它涉及到铸件的设计、制造、检测和应用,在高等
教育中具有重要的地位,许多高校都开设了铸造工艺学的课程,以培养具有铸造工艺学知识和
技能的高素质人才。
什么是铸造工艺设计?铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等,确定铸造方案和工艺参数,绘制铸造工艺图,编制工艺卡等技术文件的过程。
2、为什么在进行铸造工艺设计之前要弄清楚设计的依据,设计依据包括哪些内容?在进行铸造工艺设计前设计者应该掌握生产任务和要求,熟悉工厂和车间的生产条件这些是铸造工艺设计的基本依据,还需要求设计者有一定的生产经验,设计经验并应对铸造先进技术有所了解具有经济观点发展观点,才能很好的完成设计任务设计依据的内容一、生产任务1)铸件零件图样提供的图样必须清晰无误有完整的尺寸,各种标记2)零件的技术要求金属材质牌号金相组织力学性能要求铸件尺寸及重量公差及其它特殊性能要求3)产品数量及生产期限产品数量是指批量大小。
生产期限是指交货日期的长短。
二、生产条件1)设备能力包括起重运输机的吨位,最大起重高度、熔炉的形式、吨位生产率、造型和制芯机种类、机械化程度、烘干炉和热处理炉的能力、地坑尺寸、厂房高度大门尺寸等。
2)车间原料的应用情况和供应情况3)工人技术水平和生产经验4)模具等工艺装备制造车间的加工能力和生产经验三、考虑经济性对各种原料、炉料等的价格、每吨金属液的成本、各级工种工时费用、设备每小时费用等、都应有所了解,以便考核该工艺的经济性。
3.铸造工艺设计的内容是什么?铸造工艺图,铸件(毛坯)图,铸型装配图(合箱图),工艺卡及操作工艺规程。
4.选择造型方法时应考虑哪些原则?1、优先采用湿型。
当湿型不能满足要求时再考虑使用表干砂型、干砂型或其它砂型。
选用湿型应注意的几种情况1)铸件过高的技术静压力超过湿型的抗压强度时应考虑使用干砂型,自硬砂型等。
2)浇注位置上铸件有较大水平壁时,用湿型易引起夹砂缺陷,应考虑使用其它砂型3)造型过程长或需长时间等待浇注的砂型不宜选用湿型4)型内放置冷铁较多时,应避免使用湿型2、造型造芯方法应和生产批量相适应3、造型方法应适用工厂条件4、要兼顾铸件的精度要求和生产成本5-浇注位置的选择或确定为何受到铸造工艺人员的重视?应遵循哪些原则?确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的一环,关系到铸件的内在质量、铸件的尺寸精度铸造工艺过程中的难易,因此往往须制定出几种方案加以分析,对此择优选用。
应遵循的原则为:1、铸件的重要部分应尽量置于下部2、重要加工面应朝下或呈直立状态3、使铸件的大平面朝下,避免夹砂伤疤类缺陷4、应保证铸件能充满5、应有利于铸件的补缩6、避免用吊砂,吊芯或悬臂式砂芯,便于下芯,合箱及检验7、应使合箱位置,浇注位置和铸件冷却位置相一致5为什么要设计分型面?怎样选择分型面?分型面的优劣,在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。
选择分型面的原则:1、应使铸件的全部或大部置于同一半型内2、应尽量减少分型面数目,分型面少,铸件精度容易保证3、分型面应尽量选用平面4、便于下芯,合箱,检查型腔尺寸。
5、不使砂箱过高6、受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度7、注意减轻铸件的清理和机械加工量。
6、什么叫浇铸位置浇铸位置是指:浇铸时铸件在型腔内所处的状态和位置7、芯头长些好,还是短些好?间隙留大些好?还是不留好?举例说明只需满足芯头的基本要求,希望芯头不要太长,过长的芯头会增加砂箱的尺寸增加填砂量,芯头过高,不利于扣箱。
芯头间隙,为了下芯方便通常在芯头和芯座之间留有间隙,间隙的大小取决于铸型的种类,砂芯的大小,精度及芯座本身的精度。
但应指出1)当一个砂芯上有多个(不止两个)芯头时,应给出较大的间隙,以免下芯困难2)对于普通的湿型小砂芯,可不留间隙。
对于垂直小芯头,为了下芯稳固。
甚至可以使用过盈的芯头8、什么叫压环防压环积砂槽各起什么作用?什么条件下应用?不用它们行否?压环:在上模样芯头上车削一道半圆凹沟(r=2~5)造型后在上芯座上凸起一环形砂作用:合箱后它能把砂芯压紧,避免液体金属沿间隙钻入芯头,堵塞通气道。
这种方法只适用于机器造型的湿型。
防压环:在水平芯头靠近模样的根部,设置凸起圆环,高度为0.5~2mm,宽为5~12mm.作用:造型后相应部分形成不凹的环状缝隙。
下芯合箱时它可以防止此处砂型被压塌。
因而可以防止掉砂缺陷集砂槽:下芯座模样的边缘上设有一道凸环,造型后砂型内形成一环凹槽。
作用:用于存放个别的散落沙粒。
这样可大大加快下芯的速度。
集砂槽一般深2~5mm宽3~6mm9、解释名词机械加工余量,尺寸公差重复公差各分几个级别铸造的收缩率。
最小铸出孔起模斜度?机械加工余量:在铸件工艺设计时预先增加的,而后在机械加工时又被切去的金属厚度。
机械加工余量等级由精到粗为ABCDEFGHJ九个等级。
铸件尺寸公差是指铸件各部分允许的极限偏差。
它取决于铸造工艺方法等的各种因素。
铸件尺寸公差由精到粗分为16级命名为CT1到CT16 铸件质量公差以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量的变动允许值由精到粗分为16级命名为MT1到MT16 铸件的收缩率:铸造收缩率K的定义K=(LM-LJ/LJ)X100% LM 为模样(芯盒)工作面的尺寸LJ铸件尺寸最小铸出孔:有些特殊要求的孔,如弯曲孔,无法实行机械加工,则一定要铸出起模斜度:为方便起模,在模样,芯盒的出模方向留有一定的斜度以免损坏砂型砂芯这个斜度为起模斜度。
10、优良的浇铸系统能起到什么作用?1)把液体金属引入型腔,保证金属液有一定的流速。
平稳的注满整个型腔2)具有良好的阻渣能力,金属液进入型腔不会产生飞溅冲刷型壁或砂芯3)能够避免形成夹砂,皱皮,冷隔等缺陷。
4)金属消耗小并容易清理,可防止吸入气体和金属过度氧化等5)补充液体金属凝固时的体积收缩,并保证能够提供足够的补缩金属液避免缩孔和缩松。
11、为什么说砂型铸造中,不能出现负压流动?因为型砂的透气性好,因此在砂型铸造中,型砂内部的压力不会低于外界气压,故不会出现负压流动。
12、怎样才能防止浇口杯内出现水平漩涡流动?1)使用深度大的浇口杯,深度应大于直浇道上端直径的5倍2)应用拔塞,浮塞,铁隔片等方法,使浇口杯内液体达到深度要求时再向直浇道提供洁净的金属。
3)在浇口杯底部安置筛网砂芯或雨淋砂芯来抑制水平漩涡4)在浇口杯设置“闸门”堤坝等降低浇铸高度以避免水平漩涡,并促使形成垂直漩涡。
垂直漩涡有利于熔渣气泡浮至液体的表面,对档渣和冲入的气泡有利。
为此,浇包嘴宜设计得长些为好5)此外还可以采用逆向浇铸液流不要冲着直浇道13、怎样发挥横浇道阻渣作用1)横浇道应呈充满液态,即满足充满条件2)流速应尽可能低3)内浇道的位置关系要正确a内浇道距直浇道应足够远,使渣团有条件浮起到超过内浇道的吸动区b有正确的横浇道末端延长段c封闭式浇铸系统的内浇道应位于横浇道的下部,且和横浇道同一底面d 封闭式浇注系统的横浇道应高而窄,一般取高度为宽度的2倍e内浇道应远离横浇道的弯道;用直的横浇道;内浇道同横浇道的链接,呈锐角时初期进渣较多;呈钝角时增加紊流程度。
14、上小下大的直浇道能否呈充满态流动为什么?能呈充满态流动因为金属液具有一定的粘度,另外还受到一定的阻力和渣、气体的影响,使其满足充满条件,故能呈充满态。
15、为什么说传统的“开放式”浇注系统不一定是不充满的浇铸系统?理由何在?因为传统的“开放式”浇注系统存在多处沿程阻力和局部阻力,所以不一定是不充满的浇注系统。
16、浇注系统的基本类型有哪几种各有何特点?封闭式浇注系统,开放式浇注系统封闭式浇注系统的特点:优点;较好的阻渣能力,防止金属卷入气体,消耗金属少清理方便。
主要缺点:进入型腔的金属液高速,产生喷溅和冲砂使金属氧化,使型内金属发生扰动涡流和不平静开放式浇注系统:优点:进入型腔流速小充型平稳,冲刷力小,金属氧化轻,主要缺点:阻渣效果稍差内浇道较大,金属消耗略多。
按内浇道在铸件上的位置分类,可分为四类:顶柱式浇注系统,底柱式浇注系统,中间式浇注系统,台阶式浇注系统顶柱式浇注系统特点优点:容易充满,可减少薄壁件浇不到,冷隔方面的缺陷,充型后上部温度高于底部,有利于铸件自下而上的顺序凝固和冒口补缩冒口尺寸小节约金属;内浇道附近受热较轻;结构简单,易于清理缺点:易造成冲砂缺陷;金属液下落过程中接触空气,出现激溅,氧化,卷入空气等现象,使充型不平稳,易产生砂孔,铁豆,气孔和氧化夹杂物缺陷;大部分浇铸时间,内浇道工作在非淹没状态,相对地说,横浇道阻渣条件较差底柱式浇注系统的特点:优点:内浇道基本上在淹没状态下工作,充型平稳;可避免金属液发生激溅氧化及由此而形成的铸件缺陷;无论浇口比是多大,横浇道基本工作在充满状态下,有利于阻渣;型腔内的气体容易顺序排出。
缺点是:充型后金属的温度分布不利于顺序凝固和冒口补缩;内浇道附近容易过热,导致缩孔缩松和结晶粗大等缺陷;金属液面在上升中容易结皮,难于保证高大的薄壁铸件充满,易形成浇不到冷隔等缺陷;金属消耗较大。
中间式浇注系统特点:兼有顶柱式和底柱式湿型浇铸系统的优缺点。
阶梯式浇注系统特点:优点:金属液首先由最底层内浇道充型,随着型内液面上升,自下而上地顺序地流经各层内浇道。
因而充型平稳,型腔内气体排出顺利。
充型后上部金属液温度高于下部,有利顺序凝固和冒口的补缩,铸件组织致密。
易避免缩孔,缩松,冷隔,及浇不到等铸件缺陷缺点:造型复杂,有时要求几个水平分型面,要求正确的计算和结构设计,否则容易出现上下各层内浇道同时进入金属液的“乱浇”现象,或底层进入金属液过多,形成下部湿度高的不理想的温度分布。
17、什么是奥赞公式?S阻=m/ρτμ√2gHp S阻——阻流截面积m—流经阻流的金属总质量ρ—金属液的密度μ—充填全部型腔时,浇注系统阻流截面积的流量系数Hp充填型腔时的平均计算压力头τ—充填型腔时的总时间g—重力加速度18、设计阶梯式浇铸系统应注意防止哪两种不良现象出现?怎么防止?容易出现的两种不良现象为1)上下各层内浇道同时进入金属液的“乱浇”现象2)分配不均,底层进入金属液过多形成下部温度高的不理想的温度分布防止的方法a多直浇道的阶梯式b用球塞法控制的阶梯式c控制各组元比例的阶梯式d带缓冲或反直浇道的阶梯式19、内浇道设计的基本原则1、内浇道上在铸件上的位置和数目应服从所选定的凝固顺序或补缩方法2、方向不要冲着细小砂芯,型壁,冷铁,芯撑必要时采用切线引入。
3内浇道应尽量薄4、对薄铸件可用多内浇道的浇铸系统实现补缩,这时内浇道尺寸应符合冒口颈的要求。
5、内浇道避免开设在铸件品质要求很高的部位,以防止金相组织粗大。
6、为了使金属液体快速而平稳地充型,有利于排气和除渣,各个内浇道中的金属流向应力求一致,防止金属液在型内碰撞,流向混乱而出现过度紊流。
7、尽量在分型面上开设内浇道,使造型方便。
8、对收缩大易形成裂纹的合金铸件,内浇道的设置应尽量不阻碍铸件的收缩20、封闭式浇注系统与开放式浇注系统内、横浇道各怎么搭接?为什么?封闭式浇注系统内浇道应位于横浇道的下部,且和横浇道具有同一底面开放式:内浇道应重迭于横浇道之上,且搭接面积要小,但大于内浇道截面积封闭式:使最初浇入的冷污金属液能靠惯性流越内浇道,纳于末端延长段而不进入型腔;开放式:开放式浇注系统的内浇道比阻流大得多,若将内浇道置于横浇道底部,则横内浇道都呈非充满流态,无法实现阻渣,故需把内浇道重迭在横浇道上方,用横浇道的顶面及末端延长段粘附和储留渣滓21、何为浇口比,吸动区浇口比指的是浇注系统中直浇道,横浇道,内浇道的截面积之比(即S直:S横:S内:)横浇道内,在内浇道入口周围存在一个区域只要金属液进入该区就会自动流入内浇道,该区域称为吸动区。