机械制造工艺基础课件PPT 02砂型铸造和特种铸造

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三、影响充型能力的因素
1.合金性质——合金流动性：决定于合金种类 与化学成分。
合金种类
根据“螺旋型试样长度”实验： 灰铸铁和硅黄铜的流动性和充型能力最好； 铝硅合金其次； 铸钢最差。
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化学成分
同一种合金，化学成分不同，合金流动性也有不同。 因为化学成分不同，合金的结晶温度范围和结晶特性 不同。
❖ 根 据 生 产 经 验 ， 常 用 铸 造 合 金 的 浇 注 温 度 为 ： 铸 铁 1230 ～ 1450C；铸钢1520～1620C；铝合金680～780C。对薄壁及复 杂铸件取浇注温度的上限，对于厚大铸件可以取其下限。
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充型压力
❖ 浇注时，金属所受的充型压力越大，充型能力就越 强。
❖ 非共晶成分的合金的结晶过程是在一定的温度范围之内进行， 凝固时铸件存在两相区，其中既有没有凝固的液态金属，还有 已经凝固的小的树枝状结晶体，称为糊状凝固，树枝状的小晶 体和粗糙不平的凝固层的内表面使得液态金属的流动阻力增大， 因此这种合金的流动性较差。合金的结晶范围越宽，则两相区 越宽，合金的流动性也就越差。
合金种类
根据“螺旋型试样长度”实验： 灰铸铁和硅黄铜的流动性和充型能力最好； 铝硅合金其次； 铸钢最差。
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化学成分
同一种合金，化学成分不同，合金流动性也有不同。 因为化学成分不同，合金的结晶温度范围和结晶特性 不同。
❖ 纯金属和共晶成分的合金，结晶是在恒温之下进行，此时金属 液的凝固是从金属件的表面开始向中心逐层推进，称为逐层凝 固，凝固层的内表面比较平滑，对还没有凝固的液态金属阻力 较小，合金的流动性较好；

机械制造工艺基础----铸造工艺
挤压铸造的特点及应用范围 （1）铸件组织致密，有利于防止气孔、
缩松、裂纹产生。 （2）铸件有较高的精度，较低的表面粗
糙值。 （3）工艺适用性较强。 （4）工艺出品率高，便于实现机械化、
自动化生产。
1.4 铸件结构设计
(Structure Requirements of casting )
• 金属的可锻性取决于材料的性质(内因)和加工条 件(外因)。
机械制造工艺基础----锻压工艺
2.2.1 材料性质的影响：
• （1）化学成分：成分应靠近纯金属，杂质 元素含量尽可能低。合金含量应低，以降低 变形抗力。
• （2）组织结构：组织应以单相固溶体为好， 组织中应尽量减少脆性相含量，不能有网状 脆性相存在。晶粒应细小而均匀。
• 交ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ业邮箱 .
分数为5-15分，第14周交，交电子文档，有图片视频加 分，相同的，两人的分数均为0分。
综合训练环节(1)—撰写机械小论文
参考小论文题目（任选或另选与制造技术与制造业相关的题目）：
1. 大型雕塑/首饰/工艺品/玻璃 10.塑性成形技术前沿 制品等艺术性产品的制造方法 11.飞机的结构与制造过程
• 高温下变形金属经历了加工硬化，但很快被再结晶所
消除• 。
T回=(0.25-0.3)T熔
回复
再结晶
机械制造工艺基础----锻压工艺
2.1 热塑性加工基础 2.1.2 冷变形与热变形
（1） 冷变形：变形温度小于再结晶温度， 有加工硬化现象产生。
• 冷变形优点：产品具有较高的硬度和低的 粗糙度，表面质量好、尺寸精度高、机械 性能好，一般不需再切削加工。
（1） 塑性变形后金属组织的变化：

第一章 铸造
1 §1—1 概述 2 §1—2 砂型铸造 3 §1—3 特种铸造及铸造新技术
第一章 铸造
§1—1 铸造基础
一、 铸造及其分类
将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型 腔中，凝固后获得具有一定形状、尺寸 和性能的毛坯或零件
砂型铸造
铸 造
特种铸造
熔模铸造 金属型铸造 压力铸造 离心铸造
§第1一—章1 铸铸造造基础
整模两箱造型
§第1—一2章 砂型铸铸造造
模样分成两 部分，分别 制造上型和 下型，型腔 则位于上型 和下型之间
分模两箱造型
§第1—一2章 砂型铸铸造造
2）脱箱造型 在可脱砂箱内造型，合型后浇注前脱去砂箱
§第1—一2章 砂型铸铸造造
3）挖沙造型 下型分型面挖成不平分型面（曲面、非平面）
§第1—一2章 砂型铸铸造造
气动微振压实造型机紧砂
§第1—一2章 砂型铸铸造造
3．造芯
制造型芯的过程称为造芯
手工造芯 机器造芯
芯盒造芯
§第1—一2章 砂型铸铸造造
4．合型
又称合箱，是将铸型的各个组元 组合成一个完整铸型的操作过程
5．熔炼
熔炼是使金属由固态转变为熔融状态的过程
§第1—一2章 砂型铸铸造造
6．浇注
（1）浇注工具
4．铸造圆角
相邻两表面的过渡圆角
§第1—一2章 砂型铸铸造造
5．芯头
在模样上：芯头是模样的凸出部分 在型芯上：芯头是型芯的外伸部分
§第1—一2章 砂型铸铸造造
6．浇注系统
（1）外浇口 （2）直浇道 （3）横浇道 （4）内浇道
7．冒口
§第1—一2章 砂型铸铸造造
三、砂型铸造的工艺过程
1．混砂

铸造的优点：
1）可以铸出内腔、外形很复杂的毛坯； 2）工艺灵活性大。几乎各种合金，各种尺寸、形状、 重量和数量的铸件都能生产；
3）成本较低。原材料来源广泛，价格低廉。
铸造的缺点：
1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、 气孔等缺陷。 2）铸件的机械性能较低。 3）铸造工序多，难以精确控制，使铸件质量不够稳定。
第1节 液态成形理论基础
2.1.1 金属的凝固 2.1.2 金属与合金的铸造性能 2.1.3 铸造性能对铸件质量的影响
2.1.1 金属的凝固
1. 液态金属的结构与性质
1）液态金属的结构：固态金属经加热变为熔融状态即得 液态金属，是由呈有序排列的游动原子集团组成，其结 构与原有固体结构相似，但热运动剧烈，温度越高，热 运动越剧烈，原子集团越小，游动越快。
4）劳动条件较差,劳动强度较大。
铸造在机械制造业中应用十分广泛，在各种类型的 机器设备中铸件占很大比重。如表2-1所示。
表2-1 各类机械工业中铸件重量比
机械类别
%
机床、内燃机、重型机器 风机、压缩机 拖拉机 农业机械 汽车
70~90 60 ~ 80 50 ~ 70 40 ~ 70 20 ~ 30
金熔点最低，故流动性最好。
而亚共晶合金，为中间凝固方 式，复杂枝晶阻碍流动，故流
图2-4铅锡合金的流动性与相图的关系
动性差，如图2-5b所示。
3）杂质和含气量。固态夹杂物使粘度增加，流动性下降； 如灰铁中的MnS；含气量越少，流动性越好。
2. 浇注条件
1）浇注温度越高，保持液态的时间越长，流动性越好； 温度越高，合金粘度越低，阻力越小，充型能力越强。 故提高浇注温度能有效提高充型能力；但过高吸气量和 总收缩大，易产生铸造缺陷。故在保证充型能力的前提 下温度应尽量低。生产中薄壁件常采用较高温度，厚壁 件采用较低浇注温度。

• ②分型面尽量少，最好为平面
③分型面应选在铸件的最大截面
三、确定工艺参数
１．确定不铸出的孔和槽
直径小于３０mm的小孔及窄槽不铸出．（用 红笔打上叉）
２．机械加工余量
凡是加工面均要给出机械加工余量．（在加 工面上画条红线）
３．拔模斜度
凡是垂直于分型面的面均要给出一定的斜 度．（用红线画出或在工艺说明中说明）
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
较高。
四、铸造及造型方法 １铸造方法
砂型铸造：精度、表面粗糙度要求一般时。 特种铸造：有特殊要求或直接形成零件时。
２造型方法
手工造型：单件、小批量生产时采用 机器造型：大批量生产时采用 湿型：重量较小时采用 干型：重量较大时采用
3.机器造型简介
第二节 铸造工艺图的绘制
一、确定铸造及造型方法
直浇口：将金属液从上至下引入砂箱，还利用自身高 度产生静压力，使金属液易于充填型腔。
横浇口：平稳分配金属液进入内浇口，并起挡渣作用。
内浇口：引导金属液进入型腔，控制金属液进入型腔 的方向和速度，调节铸件的冷却速度。
浇注系统设计主要是确定各浇口的尺寸及内浇口的开 设位置。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More

第2章 铸造
01 铸造工艺基础 02 合金铸件的生产工艺 03 砂型铸造 04 特种铸造 05 铸件结构设计
第2章 铸造
铸造工艺特点 1）适合制造形状复杂的毛坯
第2章 铸造
铸造工艺特点 2）毛坯大小不受限制
第2章 铸造
铸造工艺特点 3）材料不受限制（能熔化的金属） 4）生产成本低（原材料来源广泛） 5）应用广泛（历史最久的金属成型方法，40%~80%）
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 2）铸件宽大平面应朝下
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—分型面 分型面：铸型组元之间的结合面或分界面。 分型面影响： 1）铸件质量； 2）生产工序的难易； 3）切削加工的工作量。
2.2.1 铸铁件生产 2）球墨铸铁 由于石墨成球状，它对基体的缩减和割裂作用减至最低限度，球墨
铸铁具有比灰铸铁高的多的力学性能，塑韧性大大提高。
2.2 合金铸件的生产工艺
2.2.1 铸铁件生产 2）球墨铸铁
球墨铸铁的牌号、 性能及用途 QTXXX-X
2.2 合金铸件的生产工艺
2.2.1 铸铁件生产 3）可锻铸铁 将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸铁中的渗碳体
04 特种铸造 05 铸件结构设计
2.3 砂型铸造
铸造工艺
砂型铸造
特种铸造
手工造型 机器造型 金属型铸造 熔模铸造
压力铸造 低压铸造
陶瓷型铸造 离心铸造
2.3 砂型铸造

加工余量标注方法如下： 如尺寸公差为10级，底、侧面加工余量等级为G，顶面加工余量等级为H时，标
注为：GB/T 11350－1989 CT10 MA H/G。
通常3～15mm
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3. 铸件加工余量
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4. 铸造收缩率
铸造收缩率K定义如下：
式中： L模──模样尺寸； L件──铸件尺寸。
K L模－L件10％ 0 L件
通常灰铸铁为0.7~1.0%，铸造碳钢为1.3~2.0%，铝硅 合金为0.8~1.2%，锡青铜为1.2~1.4%。
5. 铸型起模斜度
为了起模方便又不损坏砂型，凡垂直 于分型面的壁上留有起模斜度，如图2-22所 示。起模斜度值见JB/T 5105－1991。
6.最小铸出孔(不铸孔)和槽
批量 尺寸/mm
图2-16 有热节的浇注位置
图2-17 便于择原则
(1) 保证模样能从型腔中顺利取出，因此分型面应设在铸件最大截面处。 (2) 应使铸件有最少的分型面，并尽量做到只有一个分型面
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(3) 应使型芯和活块数量尽量减少
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(4) 应使铸件全部或大部分放在同一砂型， (5) 应尽量使加工基准面与大部分加工面在同一砂型内
ΣF直>ΣF横>ΣF内
ΣF直∶ΣF横∶ΣF内=1.15∶1.1∶1
② 开放式浇注系统 ΣF直<ΣF横<ΣF内
ΣF直∶ΣF横：ΣF内=1∶2∶4
2. 冒口 冒口是在铸型中设置的一个储存金属液的空腔。
明冒口 普通冒口
暗冒口
冒口
特种冒口
保温冒口 发热冒口 大气压力冒口 易割冒口
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2.3.3 铸造工艺图的制定
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2.3.2 主要工艺参数的确定