金属工艺学特种铸造课件(PPT 38)

1．拔长。使金属坯料的横截面积减少，长度增加的工序。如图 4.13所示，得到具有长轴线的锻件，如光轴、曲轴、台阶轴、拉杆、 连杆等。
2．镦粗。使金属坯料的横截面积增大，高度减小的工序。用来锻 齿轮坯、圆盘等；也可以作为环、套类空心件冲孔前的预备工序； 还可以增加拔长的锻造比。见图4.14。
第4章
• 4.1.4 铸件的质量检验与缺陷分析 • 常见铸件缺陷的特征及缺陷产生原因见下表：
第4章
第4章
第4章
• 4.2 特种铸造简介 • 特种铸造指有别于砂型铸造的其他铸造方法，如金属型铸造、熔模
铸造、离心铸造、压力铸造、磁型铸造等。
• 4.2.1 金属型铸造 • 将金属液浇入到金属铸型中，依靠重力作用而获得铸件的铸造方法
第4章
• 4.3 锻造 • 锻造是利用外力，通过工具或模具使金属材料发生塑性变形，获得
一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的加工方法。根据所用设备和 工具的不同，锻造分为自由锻造、模型锻造、胎模锻造和特种锻造 四类。与其他加工方法相比，锻造具有以下特点： • （1）改善金属的组织，提高力学性能。 • （2）生产率较高。 • （3）节省材料和加工工时。。 • （4）适用范围广。 • 锻造的不足之处是不能获得形状很复杂的锻件。 • 4.3.1 金属的锻造性能 • 金属的锻造性能是指金属材料锻造的难易程度。锻造性常用金属的 塑性和变形抗力来综合衡量。塑性越好，变形抗力越小，则金属的 锻造性越好；反之则差。 • 影响金属锻造性能的因素有以下几方面。 • 1．金属的化学成分和组织 • 一般纯金属及其固溶体的锻造性最好，化合物的锻造性最差。钢中 的Cr、W、Mo、V等碳化物形成元素，会降低锻造性，而S、Cu、 Sn、Pb等元素分布于晶界，也降低锻造性。铸态的粗晶结构比细 晶粒组织的锻造性差。

铸造的特点
（1）可以铸造出内腔、外形很复杂的毛 坯。
（2）工艺灵活性大、适应性广。铸件重 量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm 到1m左右；铸件材料可用铸铁、铸钢、 碳钢和有色金属等。
（3）铸件成本低。 （4）有铸造缺陷，机械性能不如锻件等。
二、砂型铸造生产工艺流程
三、铸造方法分类
Clasfication of foundry Methods
Pouring Melt in the Mold→Solidification→Casting
优点：complex in shape adaptability in technology cheap in production
缺点：lower mechanical properties unstable quality worse work condition
在铸件上从远离冒口或 浇口到冒口或浇口之 间建立一个递增的温 度梯度，从而实现由 远离冒口的部分向冒 口的方向顺序地凝固。
同时凝固原则：
Simultaneously Solidification
是采取工艺措施保 证铸件结构上各部 分之间没有温差或 温差尽量小，使各 部分同时凝固。如 图所示。
二、金属和合金的铸造性能
体收缩率rate of ＝v0_-v1/v0*100％
volume
Contraction:εv
线收缩率 rate of linear Contraction：
εl=l0-l1/l0*100％
⑵ 收缩的阶段 Contraction Stages
液态收缩 Liquid Contraction 凝固收缩 Solidification Contraction 固态收缩 Solid Contraction 前两个阶段的收缩使合金体积减少，

精多，又不可能全部与基准面放在 分型面的同一侧时，则应使加工基准面与大部分加工面 处于分型面的同一侧。
a) 不合理
b) 合理
螺栓塞头的分型面
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(5）铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝。
a) 不正确
b) 正确
分型面的位置应能避免披缝
(6）分型面的选择应尽量与铸型浇注时位置一致。
↑ ↑ 壁厚 →石墨化倾向 易得粗大石墨片、铁素体 ↓ ↓ 壁厚 →石墨化倾向 易得细小石墨片、珠光体 壁厚↓→白口化倾向↑
图2-13 含碳、硅、壁厚与铸铁组织的关系
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⒊灰铸铁的孕育处理——孕育铸铁 ● 孕育铸铁的生产： 在含碳、硅较低的铁水中加入孕育剂（75%硅铁）, 促进入石墨化，增加了石墨结晶核心，使石墨均 匀，细小，并获得珠光体基体。 ● 孕育铸铁的特点：
三、铸件中的缩孔与缩松
1、缩孔与缩松的形成 形成原因 液态合金在冷凝过程中，液态收缩和凝固收缩 的容积得不到补足而行成。(补缩) (1)缩孔 ⊙ 通常在铸件上部，或最后凝固的部分 ⊙ 大小 合金的液态收缩↑，凝固收缩↑ →缩孔容积↑ 浇注温度↑→缩孔容积↑ 铸件较厚→缩孔容积↑ ⊙ 形成：如图
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§5.2 铸件结构与合金铸造性能的关系
⒈ 合理设计铸件的壁厚 铸造合金流动性各不相同，在相同条件下，不同合金 所能浇注出铸件的最小壁厚也不相同。 厚大截面承载能力并非按截面积成比例增加。
最小壁厚：在各种工艺条下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。主要 取决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。
牌号愈高，铸造性能越差，对结构要求越高。但孕育铸 铁可设计成较厚铸件。
铸钢壁厚不宜过薄，因其流动性差，收缩率高。壁厚稍 厚些，利于顺序（定向）凝固。

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：

1.1 砂型（芯）铸造方法包括湿型砂型、树脂自硬砂型、 水玻璃砂型、干型和表干型、负压造型。
1.2 砂芯制造方法是根据砂芯尺寸、形状、生产批量及 具体生产条件进行选择的。在生产中，从总体上可分为手工制 芯和机器制芯。
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铸造分类
2、特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材 料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、壳型铸造、负压铸造、 实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造 （如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等） 两类。
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铸造分类
2.2 消失模铸造法 消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相似的泡
沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英 砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型 位置，凝固冷却后形成铸件的铸造方法。 其与V法的区别是：消 失模铸造是实型铸造，V法铸造是空腔铸造。 2.3压铸,又称压力铸造
在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸 型（压铸模具）型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。 2.4离心铸造
离心铸造是将液体金属注入高速旋转的铸型内，使金属液在 离心力的作用下充满铸型和形成铸件的技术和方法。
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铸造分类
2.5石膏型铸造 用石膏作为铸型材料制作符合要求的铸型，浇入熔融金属
冷却凝固制作铸件的铸造方法。 2.6连续铸造
将熔融的金属，不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中， 凝固（结壳）了的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出， 它可获得任意长或特定的长度的铸件，如铸管等。 2.7金属模铸造法
利用熔点较原料高的金属制作铸模，然后将低熔点的熔融 物质浇入冷却凝固后形成所需形状和尺寸物体的铸造方法。其 中细分为重力铸造法、低压铸造法和高压铸造法。

铸铁
用于制造受力较小的铸件， 如汽车发动机缸体、缸盖 等。
铸造有色金属
如铝、铜、锌等，用于制 造轻巧、美观的铸件，如 艺术品、装饰品等。
铸造用辅助材料
造型材料
用于制造砂型或树脂型，如型砂、树 脂等。
脱模剂
用于涂抹在模具内表面，便于脱模和 防止粘模。
涂料
用于涂覆在砂型或铸件表面，以提高 表面质量、防止粘砂或提高铸件外观。
模具设计
模具设计需根据铸件的结构、尺寸 和生产批量进行，确保模具结构合 理、易于制造和维修。
模具制造
模具制造过程中需保证尺寸精度、 表面光洁度和结构稳定性，以确保 铸造出的铸件符合要求。
熔炼设备
熔炼炉
熔炼炉是熔炼金属的主要设备， 根据需要选择合适的熔炼炉，如
电弧炉、感应炉等。
熔炼材料
根据铸件的要求选择合适的熔炼 材料，如生铁、废钢、回炉料等，
无损检测
采用X射线、超声波等无损检测方法对铸件 内部缺陷进行检测。
尺寸检测
使用测量工具对铸件尺寸进行测量，确保符 合图纸要求。
外观检测
目视或借助放大镜对铸件外观进行检测，检 查是否存在气孔、砂眼等缺陷。
机械性能检测
对铸件进行拉伸、弯曲、冲击等试验，检测 其机械性能是否达标。
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CATALOGUE
金属型铸造工艺案例分析
铸件质量控制标准
化学成分
机械性能
铸件的化学成分应符合相关标准和设计要 求，控制杂质元素含量，保证材料性能。
铸件的机械性能应满足标准要求，如抗拉 强度、屈服强度、伸长率等，确保铸件在 使用过程中能够承受足够的载荷。
外观质量
铸件外观应平整、光滑，无明显缺陷，如 气孔、砂眼、裂纹等。

x1 x2 x3
整理得：
q t0 t3 x1 x2 x3
1 2 3
x1 x2 x3 1 2 3
分别为三者的热阻
分析：
q t0 t3 x1 x2 x3
1 2 3
（1）比热流 q 与铸件断面中心温度和金属型表面温度之
差（t0-t3）成正比，而与热阻之和（ x1 x2 x3 ）成反比.
第二节 金属型铸件成形特点
导热性特点引起的铸件成形特点 没有透气性引起的铸件成形特点 无退让性引起的铸件成形特点
1. 由金属型材料的导热性能所引起的铸件成型特点 金属液浇入型腔，就把热量传递给金属型壁。
型壁有两方面变化 (1)蓄热：把热量积蓄起来，温度升高，发生膨胀 (2)传热：把热量散发到周围介质中去
金属型铸造工艺
Die Casting,Permanent Mold Casting
又称硬模铸造或永久型铸造，古代俗成铁范，是在重 力作用下将高温熔化的液态材料浇注到用金属制作的铸 型型腔中的工艺方法。
概述 金属型铸件成形特点 金属型铸造铸件工艺析 金属型铸造工艺卡片 金属型设计
1 2 3
（2）比热流愈大，铸件冷却强度愈大.
x1
（3）铸件材质、尺寸一经确定，其热阻 1 、t0 即为定值。此
时比热流q的大小就取决于x 2 、x 3 和t3的大小，下面分析它
们对q的影响。
2 3
1.2金属型对传热的影响
x3
1.2.1关于型壁热阻 3 的影响
金属型壁导热系数λ 3愈大，则其热阻愈小，铸件的 冷却速度愈强
假定金属型壁与铸件接触面为F（m2），密度
比热容c3（单位J/kg.℃）型壁温度场平均温度t均℃， 则金属型蓄热量Q可表示为

定期检查
对铸造设备进行定期检查，确保设备正常运 行。
清洁保养
保持设备清洁，防止污垢和杂物对设备造成 损害。
润滑保养
定期对设备进行润滑保养，减少磨损和故障 。
安全操作
严格按照设备操作规程进行操作，确保安全 生产。
CHAPTER 04
铸造生产实践
铸造生产流程实例分析
01
02
03
砂型铸造工艺流程
从原砂、粘结剂、添加剂 的选用，到模具制作、造 型、浇注、落砂、清理等 步骤的详细介绍。
铸造工艺学的应用领域
总结词
铸造工艺学的应用领域
详细描述
铸造工艺学广泛应用于机械、汽车、航空航天、船舶、电力、化工等工业领域 。通过铸造工艺学的方法，可以生产各种零部件，如发动机缸体、齿轮、叶轮 、涡轮等。
铸造工艺学的发展历程
总结词
铸造工艺学的发展历程
详细描述
铸造工艺学的发展经历了石器时代的初级铸造、古代铸造、近代铸造和现代铸造四个阶段。随着科技 的不断进步，铸造工艺学在理论和实践方面都取得了长足的进步，不断推动着工业制造技术的发展。
《铸造工艺学》ppt课 件
CONTENTS 目录
• 铸造工艺学概述 • 铸造材料与工艺 • 铸造设备与工具 • 铸造生产实践 • 铸造工艺学展望
CHAPTER 01
铸造工艺学概述
铸造工艺学的定义与特点
总结词
铸造工艺学的定义、特点
详细描述
铸造工艺学是一门研究金属材料成型过程和工艺原理的学科，其涉及将熔融状态的金属浇注到模具中，冷却凝固 后形成所需形状的制品。铸造工艺学具有悠久的历史，其特点包括适应性强、成本低、可生产复杂结构件等。
压力铸造工艺流程
包括压铸机选择、模具设 计、压铸工艺参数设定、 压铸件后处理等关键环节 的解析。