工程材料與制造技術基礎-任云鵬-第8章

1、主講：任主講：任 云云 鵬鵬Email: 8.18.28.38.4第8章 金屬鑄造成形概述概述鑄造成形工藝基礎鑄造成形工藝基礎鑄造成形方法鑄造成形方法砂型鑄造工藝設計砂型鑄造工藝設計8.5鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性鑄造是將鑄造是將液態(tài)金屬液態(tài)金屬澆注到與零件形狀相適應的澆注到與零件形狀相適應的鑄型型腔鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件毛坯或零件的生產(chǎn)方法。的生產(chǎn)方法。8.1 概概 述述鑄造的工藝過程鑄造的工藝過程鑄造：鑄造：液態(tài)金屬液態(tài)金屬 自重或壓力自重或壓力 鑄型鑄型 冷卻、凝固冷卻、凝固 鑄件鑄件材料來源廣；鑄件與最終零件形狀和尺寸接近；設備投資低。

2、 鑄造生產(chǎn)的特點鑄造生產(chǎn)的特點 適應性強： 成本低： 可生產(chǎn)形狀任意復雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復雜的制件。如汽缸體、汽缸蓋、蝸輪葉片、床身件等。問題：p 廢品率高、鑄件力學性能差p 勞動條件差、強度高。性材料材質(zhì)：不限，特別是脆結(jié)構(gòu)：復雜外形、內(nèi)腔壁厚：尺寸：幾毫米十幾米噸重量：幾百毫克幾百mmm12 . 0 鑄造性能：鑄造合金在鑄造過程中呈現(xiàn)的性能。實質(zhì)是合金是否易于通過鑄造的方法成型并獲得健全鑄件的能力。主要是指流動性、澆鑄條件和鑄型條件等。8.2.1 8.2.1 合金的鑄造性能合金的鑄造性能8.2.1.1 8.2.1.1 合金的流動性和充型能力合金的流動性和充型能力8.2 鑄造成形工藝基

3、礎鑄造成形工藝基礎充型 液態(tài)金屬填充鑄型的過程。充型能力液體金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的成形件的能力。影響因素：金屬的流動性、澆鑄條件、鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型性質(zhì)等因素的綜合影響。充型能力不足時，會產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。合金的流動性和充型能力合金的流動性和充型能力 1 1、液態(tài)金屬的流動性、液態(tài)金屬的流動性金屬的流動性： 液態(tài)金屬本身的流動能力。 （液態(tài)合金在鑄型中保持液態(tài)時間的長短）流動性能好，則： 利于成型薄壁和形狀復雜的鑄件。 利于氣體和雜質(zhì)上浮，使金屬凈化，有利于得到?jīng)]有氣孔和雜質(zhì)的鑄件。 能使鑄件在凝固期間產(chǎn)生的縮孔得到金屬液的補縮。出氣口澆口杯合金的流動性通常用合金的流動性

4、通常用螺旋形試樣的長度螺旋形試樣的長度來衡量。來衡量。一些一些合金合金的流動性的流動性實驗與模擬均證明實驗與模擬均證明鑄鐵的流動性好鑄鐵的流動性好，鑄鋼的流動性差鑄鋼的流動性差。合金流動性受合金種類、成分、溫度、雜質(zhì)含量合金種類、成分、溫度、雜質(zhì)含量等因素影響，其中主要取決于合金化學成分所決定的結(jié)晶特點結(jié)晶特點 。在恒溫下凝固在一定溫度范圍內(nèi)凝固PbSb20406080204060800流動性（cm）100200300溫度（）0凝固溫度范圍越窄，流動性越好。共晶合金：1 逐層凝固，凝固層內(nèi)表面平滑；2 過熱度（澆注溫度-熔點）大鑄件的凝固方式鑄件的凝固方式 a. a. 逐層凝固逐層凝固 b.

5、b. 中間凝固中間凝固c. c. 糊狀凝固糊狀凝固 影響鑄件凝固方式的主要因素 ：合金的結(jié)晶溫度范圍 合金的結(jié)晶溫度范圍愈小，凝固區(qū)域愈窄，愈傾向于逐層凝固 。表層中心t鑄件固相線固相線液相線液相線成分溫度表層中心t鑄件液液固固液液表層中心S St鑄件溫度液相線液相線固固凝固區(qū)a ab bc c（4）澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復雜，流動阻力 越大，充型能力越差。 2 2、澆注條件、澆注條件（1）澆注溫度 一般T澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強。 一般在合金熔點以上100150oC（2）充型壓力 液態(tài)金屬在流動方向上所受的壓力越大， 充型能力越強。（3）澆鑄速度 澆鑄速度越快，充型能力越好。

6、（2）鑄型溫度： 鑄型溫度越高，液態(tài)金屬與鑄型的溫差 越小，充型能力越強。常將鑄型預熱。（3）鑄型中的氣體：氣體使型腔壓力增大，難以充型。 常增設排氣冒口3 3、鑄型條件、鑄型條件（1）鑄型的熱容量： 鑄型從液態(tài)合金吸收并儲存熱量的 能力。鑄型的蓄熱能力越大，則金屬液充型能力越差。體收縮率是鑄件產(chǎn)生縮孔或縮松的根本原因。 %100 鑄鑄件件鑄鑄件件鑄鑄型型VVVV %100 鑄鑄件件鑄鑄件件鑄鑄型型LLLL 體收縮率：線收縮率：線收縮率是鑄件產(chǎn)生應力、變形、裂紋的根本原因。 （3）固態(tài)收縮 從凝固終止溫度到室溫間的收縮。（2）凝固收縮 從凝固開始到凝固終止溫度間的收縮。 T T液液 T T固固

7、T T固固 T T室室（1）液態(tài)收縮 從澆注溫度冷至凝固開始溫度之間的收縮。 T T澆澆 T T液液1. 1. 收縮：液態(tài)金屬冷卻凝固過程中，體積和尺寸減小的現(xiàn)象。收縮：液態(tài)金屬冷卻凝固過程中，體積和尺寸減小的現(xiàn)象。合金的收縮經(jīng)歷如下三個階段：8.2.1.2 8.2.1.2 合金的收縮合金的收縮2. 2. 縮孔與縮松縮孔與縮松液態(tài)合金在冷凝過程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補充，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞 。大而集中的稱為縮孔，細小而分散的稱為縮松。1) 1)縮孔和縮松的形成縮孔和縮松的形成分層凝固分層凝固糊狀凝固糊狀凝固 純金屬和共晶成分純金屬和共晶成分-逐層凝固逐層凝

8、固-易形成集中縮孔易形成集中縮孔 合金的結(jié)晶溫度范圍越寬合金的結(jié)晶溫度范圍越寬-糊狀凝固糊狀凝固-易形成縮松。易形成縮松。防止縮孔和縮松常用的工藝措施就是控制鑄件的凝固次序，使鑄件實現(xiàn)“定向凝固”。具體操作就是在鑄件的厚大部位安放冒口，使鑄件按照離冒口由遠至近的順序依次凝固。 冒口 儲存補縮用金屬液的空腔。冒口縮孔和縮松的防止縮孔和縮松的防止 冷鐵熱節(jié)熱節(jié)的判斷方法凝固等溫線法內(nèi)切圓法熱節(jié)：在凝固過程中，鑄件內(nèi)熱節(jié)：在凝固過程中，鑄件內(nèi)比周圍金屬凝固緩慢比周圍金屬凝固緩慢的節(jié)點或的節(jié)點或局部區(qū)域。此部位凝固慢，易產(chǎn)生縮孔，需要做局部區(qū)域。此部位凝固慢，易產(chǎn)生縮孔，需要做探傷檢查探傷檢查。 鑄造

9、應力鑄造應力鑄造內(nèi)應力: 鑄件完全凝固后便進入了固態(tài)收縮階段，若鑄件的固態(tài)收縮受到阻礙，將在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生應力，稱為鑄造應力。它是鑄件產(chǎn)生變形和裂紋的基本原因。 熱應力熱應力機械應力機械應力3. 3. 鑄造應力鑄造應力熱應力熱應力金屬在金屬在再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度以下為以下為彈性狀態(tài)彈性狀態(tài)，內(nèi)應力產(chǎn)生彈性變形，內(nèi)應力產(chǎn)生彈性變形，變形后應力繼續(xù)存在。變形后應力繼續(xù)存在。u 熱鑄件在凝固和冷卻過程中，不同部位由于不均衡的收縮而引起的應力。區(qū)分固態(tài)金屬自高溫冷卻到室溫時狀態(tài)的變化區(qū)分固態(tài)金屬自高溫冷卻到室溫時狀態(tài)的變化: :固態(tài)金屬在固態(tài)金屬在再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度以上為以上為塑性狀態(tài)塑性狀態(tài)，在應力

10、作用下，在應力作用下產(chǎn)生塑性變形，變形后應力可自行消失。產(chǎn)生塑性變形，變形后應力可自行消失。t t0 0-t-t1 1: :粗、細桿均處在塑性狀態(tài)，無殘留應力；粗、細桿均處在塑性狀態(tài)，無殘留應力；t t1 1-t-t2 2: :細桿進入彈性狀態(tài)，細桿進入彈性狀態(tài)，而粗桿仍處在塑性狀態(tài)；兩而粗桿仍處在塑性狀態(tài)；兩桿收縮不同，形成暫時應力桿收縮不同，形成暫時應力（如（如b b），但隨粗桿塑性變），但隨粗桿塑性變形，應力消失（如形，應力消失（如c c）；）；t t2 2-t-t3 3: :兩桿均處在彈兩桿均處在彈性狀態(tài)：但性狀態(tài)：但T T粗粗TT細細，導致粗桿收縮導致粗桿收縮 細桿。細桿。所以，粗桿

11、受拉伸，所以，粗桿受拉伸，細桿受壓縮細桿受壓縮（如（如d d） 。預防預防鑄件產(chǎn)生熱應力的基本措施是鑄件產(chǎn)生熱應力的基本措施是減小鑄件各部分之間的溫減小鑄件各部分之間的溫度差度差，使其均勻冷卻。，使其均勻冷卻。設計：壁厚盡量均勻一致。設計：壁厚盡量均勻一致。結(jié)論：產(chǎn)生熱應力的規(guī)律是，冷卻較慢的厚部或心結(jié)論：產(chǎn)生熱應力的規(guī)律是，冷卻較慢的厚部或心部存在部存在拉應力拉應力；冷卻較快的薄壁或表層存在；冷卻較快的薄壁或表層存在壓應力壓應力。機械應力機械應力鑄件的固態(tài)收縮受到鑄型或型芯的機鑄件的固態(tài)收縮受到鑄型或型芯的機械阻礙而形成的內(nèi)應力。械阻礙而形成的內(nèi)應力。v機械應力是機械應力是暫存的應力暫存的應

12、力，鑄件，鑄件落砂后應力自行消失。落砂后應力自行消失。v防止產(chǎn)生機械應力的防止產(chǎn)生機械應力的措施措施：提：提高鑄型和型芯的高鑄型和型芯的退讓性退讓性。v退讓性：型砂被壓縮的能力。退讓性：型砂被壓縮的能力。在型砂中加入木屑可提高退讓在型砂中加入木屑可提高退讓性。性。L1 1）采取措施降低鑄造應力）采取措施降低鑄造應力 v防止鑄件變形的措施：防止鑄件變形的措施： 2 2）反變形）反變形 適用于細長易變形鑄件適用于細長易變形鑄件 床身導軌面的撓曲變形及反變形床身導軌面的撓曲變形及反變形 4 4 鑄件的變形與防止鑄件的變形與防止 當鑄件產(chǎn)生內(nèi)應力后，鑄件通過自由的變形釋放應力。當鑄件產(chǎn)生內(nèi)應力后，鑄件

13、通過自由的變形釋放應力。3 3）去應力退火）去應力退火 鑄件變形后殘余應力并未徹底消除。鑄件經(jīng)機械加工后，內(nèi)鑄件變形后殘余應力并未徹底消除。鑄件經(jīng)機械加工后，內(nèi)應力將重新分布，使零件緩慢地變形。應力將重新分布，使零件緩慢地變形。對不允許發(fā)生變形的對不允許發(fā)生變形的重要鑄件，必須進行去應力退火。重要鑄件，必須進行去應力退火。去應力退火（低溫退火）去應力退火（低溫退火） 將鋼加熱到500650 保溫后隨爐緩冷保溫后隨爐緩冷。 加熱溫度未達到臨界溫度，不發(fā)生組織變化。 目的：消除內(nèi)應力消除內(nèi)應力。再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火當鑄件內(nèi)應力超過金屬的當鑄件內(nèi)應力超過金屬的強度極限強度極限時，鑄件便發(fā)生裂紋。裂時

14、，鑄件便發(fā)生裂紋。裂紋是鑄件的嚴重缺陷，多使鑄件報廢。紋是鑄件的嚴重缺陷，多使鑄件報廢。5 5、鑄件的裂紋及防止、鑄件的裂紋及防止u鑄件一般有鑄件一般有熱裂熱裂和和冷裂冷裂兩種開裂方式。兩種開裂方式。1 1）熱裂紋）熱裂紋 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因：在鑄件凝固末期在鑄件凝固末期，固體的骨架已經(jīng)形成，但枝晶間，固體的骨架已經(jīng)形成，但枝晶間仍殘留少量液體，此時的強度、塑性極低。當固態(tài)合金的線收仍殘留少量液體，此時的強度、塑性極低。當固態(tài)合金的線收縮受到鑄型、型芯或其他因素的阻礙，產(chǎn)生的應力若超過該溫縮受到鑄型、型芯或其他因素的阻礙，產(chǎn)生的應力若超過該溫度下合金的強度，即產(chǎn)生熱裂。度下合金的強度，即產(chǎn)生熱裂

15、。防止熱裂的措施防止熱裂的措施： a a合理設計鑄件結(jié)構(gòu)合理設計鑄件結(jié)構(gòu)b b改善鑄型和型芯的退讓性改善鑄型和型芯的退讓性 c c限制鑄鋼和鑄鐵中的限制鑄鋼和鑄鐵中的S S含量含量 防止冷裂的措施防止冷裂的措施： a a減少鑄造內(nèi)應力；壁厚均勻、增加退讓性；減少鑄造內(nèi)應力；壁厚均勻、增加退讓性；b b降低合金的脆性；降低合金中降低合金的脆性；降低合金中P P的含量的含量；c c去應力退火；去應力退火； d d設計鑄件時應避免應力集中。設計鑄件時應避免應力集中。u壁厚差別較大、形狀復雜的鑄件，特別是壁厚差別較大、形狀復雜的鑄件，特別是大而薄大而薄的鑄件，容易出現(xiàn)冷裂。的鑄件，容易出現(xiàn)冷裂。2 2

16、）冷裂紋）冷裂紋： 冷裂是鑄件冷裂是鑄件冷卻到低溫處于彈性狀態(tài)冷卻到低溫處于彈性狀態(tài)時，鑄造應力超過合時，鑄造應力超過合金的強度極限而產(chǎn)生的；冷裂常出現(xiàn)在復雜鑄件金的強度極限而產(chǎn)生的；冷裂常出現(xiàn)在復雜鑄件受拉應力受拉應力的部位，特別是應力集中處。的部位，特別是應力集中處。1 1 合金在熔煉過程都會吸氣合金在熔煉過程都會吸氣2 2 澆入鑄型時也會吸氣：逸澆入鑄型時也會吸氣：逸 出或者形成氣孔出或者形成氣孔3 3 吸氣量越高，氣孔越多，吸氣量越高，氣孔越多，降低材料的各項性能降低材料的各項性能8.2.1.3 8.2.1.3 合金的吸氣性合金的吸氣性 防止措施：防止措施： 控制熔煉條件，如熔煉時控制

17、熔煉條件，如熔煉時添加覆蓋劑添加覆蓋劑保護，合金的吸氣量保護，合金的吸氣量 會大大減小。會大大減小。8.2.2 8.2.2 常用合金的熔鑄特點常用合金的熔鑄特點- -自學部分自學部分8.3 鑄造成形方法鑄造成形方法砂型鑄造砂型鑄造特種鑄造特種鑄造砂型鑄造砂型鑄造：用型砂緊實制成鑄型，將熔化的金屬注入：用型砂緊實制成鑄型，將熔化的金屬注入砂型，凝固后獲得鑄件的鑄造方法。砂型，凝固后獲得鑄件的鑄造方法。特種鑄造特種鑄造：砂型以外的造型方法稱為特種鑄造，包括：砂型以外的造型方法稱為特種鑄造，包括熔模鑄造熔模鑄造、金屬型鑄造金屬型鑄造、壓力鑄造壓力鑄造、離心鑄造離心鑄造等。等。制作模樣配制型砂制作芯盒

18、制作芯砂砂型鑄型凝固、落砂、清理、檢驗凝固、落砂、清理、檢驗鑄件型芯烘干烘干造型造型下下芯芯澆澆注注液態(tài)金屬選配爐料熔煉熔煉造芯造芯砂型鑄造的基本工藝過程砂型鑄造的基本工藝過程8.3.1 砂型鑄造砂型鑄造砂型鑄造的核心環(huán)節(jié)砂型鑄造的核心環(huán)節(jié)造型材料造型材料: 型砂和芯砂（由原砂、粘結(jié)劑、水和附加物）型砂和芯砂（由原砂、粘結(jié)劑、水和附加物）性能：強度、透氣性、可塑性、耐火性、退讓性、潰散性性能：強度、透氣性、可塑性、耐火性、退讓性、潰散性制作鑄型制作鑄型和和熔煉金屬熔煉金屬是鑄造工藝的核心環(huán)節(jié)是鑄造工藝的核心環(huán)節(jié)砂型鑄造砂型鑄造-造型造型造型方法造型方法:手工造型手工造型 壓實式造型壓實式造型

19、振擊壓實式造型振擊壓實式造型 機器造型機器造型 微震壓實式造型微震壓實式造型 高壓式造型高壓式造型 空氣沖擊式造型空氣沖擊式造型 射壓式造型射壓式造型 拋砂式造型拋砂式造型手工造型：全部用手工或手動工具制作鑄型的造型工具。特點：應用普遍操作靈活、適應性強，設備簡單、成本低。鑄件質(zhì)量差、生產(chǎn)率低、勞動強度大。適于單件小批量生產(chǎn)，及重型和形狀復雜的鑄件。一、手工造型一、手工造型1 1、手工造型常用的工具、手工造型常用的工具常為長方形框架結(jié)構(gòu)。作用：造型時容納容納和支持支持砂型；澆注時固定固定砂型。材質(zhì)：鑄鐵、木材、鋁等。光滑的平板作用：托住砂箱、模樣和型砂。材質(zhì)：硬木、鋁合金、鑄鐵等。一頭尖一頭平

20、的工具作用：舂實砂型。尖頭-模樣周圍、砂箱邊緣或間隙；平頭-舂平砂箱表面。平直的木板或鐵板，長度大于砂箱的寬度。托住砂箱、模樣和型砂。制作砂型時需利用澆口棒形成澆注系統(tǒng)的直澆道。在砂箱上扎出通氣孔，以排出型腔中的氣體。吹去模樣上的分型砂、砂箱中的散沙和灰塵。u安放造型用底板、模樣和砂箱u填砂和舂砂u翻型和修整分型面u放置上砂箱、澆冒口模樣并填砂壓實u開箱u起模、修型u挖沙、開澆注系統(tǒng)u合箱緊固、澆注鐵水u清理及去除澆道材料2 2、手工造型操作過程、手工造型操作過程機械造型：將造型過程中的加砂、緊砂和起模加砂、緊砂和起模部分或全部實現(xiàn)自動化的造型方法。 模板造型：模板是指模樣和澆注系統(tǒng)沿分型面與

21、造型底板緊固地連接在一起的整體。特點：應用普遍提高了鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低了工人勞動強度設備等投資較大難以生產(chǎn)大型鑄件，適于中、小鑄件批量生產(chǎn)。二、機械造型二、機械造型8.3.2 熔模鑄造熔模鑄造在易熔模樣表面包覆若干層耐火材料，待其硬化干燥后，將模樣熔去制成中空型殼，高溫燒結(jié)，經(jīng)澆注而獲得鑄件的一種成形工藝方法。 模樣材料：蠟基模料、樹脂（松香）材料鑄型材料：起粘附作用的涂料涂料和起支撐作用的撒砂材料撒砂材料壓型蠟模組結(jié)殼脫蠟單個蠟模焙燒、澆注一、熔模鑄造的工藝過程一、熔模鑄造的工藝過程二、熔模鑄造的特點和適用范圍二、熔模鑄造的特點和適用范圍1鑄件的精度和表面質(zhì)量較高?？蓪崿F(xiàn)少、無切削加工。

22、2合金種類不受限制，尤其適用于高熔點及難加工的高合 金鋼，如耐熱合金、不銹鋼、磁鋼等。 3可鑄出形狀較復雜的薄壁鑄件，如鑄件最小壁厚可達 0.3mm。 4生產(chǎn)批量不受限制，單件、成批、大量生產(chǎn)均可適用。 5工藝過程較復雜，生產(chǎn)周期長，成本高；鑄件不能太大、 太長，否則熔模易變形，喪失原有精度。 應用：適合25kg以下的高熔點、難以切削加工合金鑄件的成批大量生產(chǎn)。 8.3.3 金屬型鑄造金屬型鑄造液態(tài)金屬液態(tài)金屬澆入澆入金屬鑄型金屬鑄型鑄件鑄件獲得獲得一、金屬型的材料及結(jié)構(gòu)一、金屬型的材料及結(jié)構(gòu)制造金屬型的材料熔點一般高于澆注合金的熔點。材料一般采用鑄鐵鑄鐵，要求較高時，可選用碳鋼或低碳鋼或低合

23、金鋼合金鋼 。工藝措施工藝措施：u加強金屬型的排氣：在分型面上設置排氣孔設置排氣孔；目的是排除型腔內(nèi)的空氣，預防氣孔等缺陷。u噴刷涂料：耐火材料，粘結(jié)劑和水；涂層厚度為 0.10.5mm；目的是保護金屬型型腔表面保護金屬型型腔表面。u預熱金屬型：200350，預防金屬液冷卻過快預防金屬液冷卻過快，預防澆不足、冷隔和氣孔等缺陷。u嚴控開型時間：1060s；預防機械應力預防機械應力而導致鑄件開裂。金屬型鑄造的特點和應用：u尺寸精度高，表面粗糙度值小，機械加工余量少u鑄件晶粒比較細晶粒比較細，力學性能好u可一型多鑄一型多鑄，生產(chǎn)率高u成本高，不宜生產(chǎn)大型形狀復雜和薄壁鑄件u由于冷卻速度高，鑄鐵件表面

24、易產(chǎn)生白口白口，切削加工困難u熔點高的合金不適宜熔點高的合金不適宜此方法8.3.4 壓力鑄造壓力鑄造液態(tài)金屬在高壓作用高壓作用下快速壓入金屬鑄型快速壓入金屬鑄型中，并在壓力下結(jié)在壓力下結(jié)晶晶，以獲得鑄件的成形工藝方法。 設備：壓鑄機，分為冷壓室壓鑄機和熱壓室壓鑄機。工藝過程：動型與定型合型將金屬壓入壓室金屬在壓力作用下進入型腔中冷凝、開型。壓鑄特點：壓鑄件尺寸精度高，表面質(zhì)量好可以壓鑄壁薄、形狀復雜和具有小孔、螺紋的鑄件壓鑄件強度和表面硬度高生產(chǎn)效率高離心鑄造是指將金屬澆入繞水平水平、傾斜傾斜或立軸立軸旋轉(zhuǎn)的鑄型，在離心力的作用下凝固成鑄件的鑄造方法。 離心鑄造多用用于簡單的圓筒體于簡單的圓筒

25、體，鑄造時不用型芯便可形成內(nèi)孔不用型芯便可形成內(nèi)孔。8.3.5 離心鑄造離心鑄造u離心鑄造可省去澆注系統(tǒng)和型芯省去澆注系統(tǒng)和型芯，比砂型鑄造省工省料，生產(chǎn)率高，成本低；u鑄件在離心力的作用下結(jié)晶，組織致密組織致密，基本上無縮孔、氣孔等缺陷無縮孔、氣孔等缺陷，力學性能好力學性能好；便于雙便于雙金屬鑄件的鑄造金屬鑄件的鑄造。u但鑄件的內(nèi)孔尺寸誤差大、表面粗糙內(nèi)孔尺寸誤差大、表面粗糙；鑄件的比重偏析大比重偏析大，金屬中的熔渣等密度小的夾雜物易集中在內(nèi)表面。 u離心鑄造廣泛用于大口徑鑄鐵管、缸套、雙金屬軸承、活塞環(huán)、特殊鋼無縫管坯等的生產(chǎn)。 制定工藝規(guī)程的目的： 制造合格的鑄件 降低鑄件的成本 減少生

26、產(chǎn)的工作量 8.4 砂型鑄造工藝設計砂型鑄造工藝設計 8.4.1 概述概述 制定工藝規(guī)程的依據(jù)： 生產(chǎn)任務：零件圖樣、零件的技術要求和 產(chǎn)品數(shù)量及生產(chǎn)期限 生產(chǎn)條件：設備、原料、工人和模具等 成本：綜合成本以及利潤 制定工藝規(guī)程的內(nèi)容： 確定正確的鑄造方法 繪制鑄件工藝圖 選定合理工藝參數(shù)鑄件工藝圖：在零件圖上用各種工藝符號表示出鑄造工藝方案的圖形。u鑄件的重要工作面或主鑄件的重要工作面或主要加工面應朝下或呈側(cè)立要加工面應朝下或呈側(cè)立狀態(tài)狀態(tài)車床床身的澆注位置車床床身的澆注位置繪制鑄件工藝圖繪制鑄件工藝圖選擇澆注位置選擇澆注位置澆注位置：澆注時鑄件在鑄型中所處的空間位置。 8.4.2 澆注位置

27、與分型面的選擇澆注位置與分型面的選擇u鑄件上的大平面結(jié)構(gòu)或薄壁結(jié)構(gòu)應朝下或呈側(cè)立狀態(tài)繪制鑄件工藝圖繪制鑄件工藝圖選擇澆注位置選擇澆注位置不合理 合理u鑄件上的大平面結(jié)構(gòu)或薄壁結(jié)構(gòu)應朝下或呈側(cè)立狀態(tài)繪制鑄件工藝圖繪制鑄件工藝圖選擇澆注位置選擇澆注位置不合理合理選擇澆注位置選擇澆注位置u選擇澆注位置應使鑄件的厚大部位朝上或側(cè)放。有利于補縮，防止在鑄件中產(chǎn)生縮孔繪制鑄件工藝圖繪制鑄件工藝圖選擇澆注位置選擇澆注位置澆注位置的選擇原則可概括為：澆注位置的選擇原則可概括為：三下一上。三下一上。不合理 合理確定分型面確定分型面分型面：鑄型相互接觸的平面 分型面的確定應能方便、順利地取出模樣或鑄件分型面一般選

28、在鑄件的最大截面處分型面一般選在鑄件的最大截面處確定分型面確定分型面分型面的確定應便于起模，簡化造型工藝傘傘齒齒輪輪的的分分型型面面方方案案不合理合理確定分型面確定分型面分型面應避免曲折，數(shù)量應少，最好是一個，且為平面不合理合理確定分型面確定分型面分型面應避免曲折，數(shù)量應少，最好是一個，且為平面確定分型面確定分型面應盡量使型腔全部或大部分置于同一個砂型內(nèi)，最好使型腔或使加工面與基準面位于下型中合理不合理確定分型面確定分型面應使型芯數(shù)量少，并便于安放和穩(wěn)定合理不合理8.4.3、工藝參數(shù)的確定、工藝參數(shù)的確定 生產(chǎn)批量最小鑄出孔直徑灰口鑄鐵件鑄鋼件大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件、小批生產(chǎn)1215153030

29、503050501 1機械加工余量和鑄孔機械加工余量和鑄孔 機械加工余量機械加工余量：為切削加工而加大的尺寸機械加工余量數(shù)值的大小與生產(chǎn)批量、合金種類、鑄件大小、加工面與基準面的距離及加工面在澆注時的位置等因素有關。3 3起模斜度起模斜度4 4鑄造圓角鑄造圓角 圓角半徑一般約為相交兩壁平均厚度的1/31/2。 2 2鑄造收縮率鑄造收縮率通?；诣T鐵為0.71.0%，鑄造碳鋼為1.32.0%，鋁硅合金為0.81.2%，錫青銅為1.21.4%。 垂直于分型面的立壁須留出一定的傾斜度，此斜度稱為起模斜度。立壁越高，斜度越小。木制模樣斜度大于金屬模樣。內(nèi)壁斜度大于外壁斜度。5 5 型芯及芯頭型芯及芯頭型

30、芯的功用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔洞和形狀復雜阻礙起模的部分的外形。 芯頭的作用：1）定位作用；2）固定作用；3）排氣作用。8.4.4、澆注系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)1. 1. 澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng) 液態(tài)金屬流入鑄型型腔的通道液態(tài)金屬流入鑄型型腔的通道 1 1）澆注系統(tǒng)的組成及作用）澆注系統(tǒng)的組成及作用2 2）澆注系統(tǒng)的常見類型（了解）澆注系統(tǒng)的常見類型（了解） 澆口杯：承接來自澆包的金屬液體并將澆口杯：承接來自澆包的金屬液體并將之引入直澆道，之引入直澆道，緩和金屬液流對鑄型的緩和金屬液流對鑄型的直接沖擊，還可擋住部分熔渣進入直澆直接沖擊，還可擋住部分熔渣進入直澆道道。 直澆口：將來自口澆口杯的金屬液引入直澆口：將

31、來自口澆口杯的金屬液引入橫澆道，它橫澆道，它提供足夠的靜壓力提供足夠的靜壓力以保證金以保證金屬液克服各種流動阻力在規(guī)定的時間內(nèi)屬液克服各種流動阻力在規(guī)定的時間內(nèi)充滿型腔。充滿型腔。 橫澆口：除了向內(nèi)澆道中橫澆口：除了向內(nèi)澆道中分配液流分配液流外，主要起外，主要起擋渣擋渣作用。作用。 內(nèi)澆口：內(nèi)澆口：控制金屬液流入型腔的速度和方向，調(diào)節(jié)鑄件各部分溫度和控制金屬液流入型腔的速度和方向，調(diào)節(jié)鑄件各部分溫度和凝固的順序凝固的順序。 鑄造工藝舉例：支座零件圖4- 26180502080800.81.68.4.5、鑄造工藝設計實例、鑄造工藝設計實例鑄造工藝舉例確定澆鑄位置和分型面確定澆鑄位置和分型面123

32、4鑄造工藝舉例確定澆鑄位置和分型面確定澆鑄位置和分型面上下鑄造工藝舉例確定加工余量確定加工余量上下鑄造工藝舉例確定拔模斜度確定拔模斜度上下鑄造工藝舉例確定型芯確定型芯上下一、鑄件壁厚的設計一、鑄件壁厚的設計1 1 合理設計鑄件壁厚合理設計鑄件壁厚 1 1）鑄件的最小壁厚）鑄件的最小壁厚鑄件尺寸鑄件尺寸（mmmm）合金種類（砂型鑄造）合金種類（砂型鑄造）鑄鋼鑄鋼灰口鑄鐵灰口鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵鋁合金鋁合金銅合金銅合金20050050050500 0151520201515202015152020101012126 610101212在一定鑄造工藝條件下，所能澆注出的鑄在一定鑄造工藝條件下，所能澆注出的鑄件壁厚