制造工藝詳解-鑄造

1、制造工藝詳解鑄造600017001000當(dāng)高的水平。一、鑄造的定義和分類鑄造的定義：是將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中，待其冷卻凝固后，獲得具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法。常見的鑄造方法有砂型鑄造和精密鑄造，詳細(xì)的分類方法如下表所示。砂型鑄造：砂型鑄造在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。由于砂型鑄造所用的造型材料價(jià)廉易得， 鑄型制造簡(jiǎn)便，對(duì)鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)，長(zhǎng)期以來， 一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。精密鑄造：精密鑄造是用精密的造型方法獲得精確鑄件工藝的總稱。它的產(chǎn)品精密、復(fù)雜、接近于零件最后形狀，可不

2、加工或很少加工就直接使用，是一種近凈形成形的先進(jìn)工藝。鑄造方法分類二、常用的鑄造方法及其優(yōu)缺點(diǎn)普通砂型鑄造制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。最常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂， 砂型鑄造中所用的外砂型按型砂所用的粘結(jié)劑及其建立強(qiáng)度的方式不同分為粘土濕砂型、粘土干砂型和化學(xué)硬化砂型 3 種。砂型鑄造用的是最流行和最簡(jiǎn)單類型的鑄件已延用幾個(gè)世紀(jì).砂型鑄造是用來制造大型部件，如灰鑄鐵，球墨鑄鐵,不銹鋼和其它類型鋼材等工序的砂型鑄造。其中主要步驟包括繪畫，模具，制芯，造型，熔化及澆注，清潔等。工藝參數(shù)的選擇起模斜度：為了使模樣便于從鑄型中取出，垂直于分型面的立壁上所加的斜度稱為起模斜度。鑄造圓角：為了防止

3、鑄件在壁的連接和拐角處產(chǎn)生應(yīng)力和裂紋，防止鑄型的尖角損壞和產(chǎn)生砂眼，在設(shè)計(jì)鑄件時(shí)，鑄件壁的連接和拐角部分應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。型芯頭：為了保證型芯在鑄型中的定位、固定和排氣，模樣和型芯都要設(shè)計(jì)出型芯頭。收縮余量：由于鑄件在澆注后的冷卻收縮，制作模樣時(shí)要加上這部分收縮尺寸。優(yōu)點(diǎn)：部分均可回收再用；制造鑄型的周期短、工效高；混好的型砂可使用的時(shí)間長(zhǎng)；適應(yīng)性很廣。小件、大件，簡(jiǎn)單件、復(fù)雜件，單件、大批量都可采用；缺點(diǎn)及局限性：所以砂型鑄造的生產(chǎn)效率較低；鑄型的剛度不高，鑄件的尺寸精度較差；鑄件易于產(chǎn)生沖砂、夾砂、氣孔等缺陷。熔模鑄造可用熔模鑄造法生產(chǎn)的合金種類有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精密合金、永

4、磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。熔模鑄造工藝過程優(yōu)點(diǎn)：尺寸精度較高。一般可達(dá)CT1013，壓鑄為CT57）；表面的加工量，節(jié)省加工臺(tái)時(shí)和刃具材料的消耗；0.5mm1g產(chǎn)甚至單件生產(chǎn)。缺點(diǎn)及局限性：壓鑄壓鑄工藝原理是利用高壓將金屬液高速壓入一精密金屬模具型腔內(nèi)，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。壓力鑄造 a) 合型澆注 b) 壓射 c) 開型頂件冷室壓鑄中金屬液由手工或自動(dòng)熱室壓鑄工藝鑄件，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)。壓鑄工藝流程圖優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品質(zhì)量好。鑄件尺寸精度高，一般相當(dāng)于674582530%，70%；尺寸穩(wěn)定，互換性好；可壓鑄薄壁復(fù)雜的鑄件；J360070030007000

5、上百萬次；易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；非金屬材料。既節(jié)省裝配工時(shí)又節(jié)省金屬。缺點(diǎn)及局限性：鑄件易產(chǎn)生氣孔，不能進(jìn)行熱處理；對(duì)內(nèi)凹復(fù)雜的鑄件，壓鑄較為困難；高熔點(diǎn)合金（如銅，黑色金屬），壓鑄型壽命較低；小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)。金屬型鑄造鑄型是用金屬制成，可以反復(fù)使用多次（幾百次到幾千次），又叫永久型鑄造。金屬型的結(jié)構(gòu)金屬型鑄造型的工藝特點(diǎn)：金屬型的導(dǎo)熱速度快和無退讓性，使鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、裂紋及白口等缺陷。此外，金屬型反復(fù)經(jīng)受灼熱金屬液的沖刷， 會(huì)降低使用壽命，為此應(yīng)采用以下輔助工藝措施。預(yù)熱金屬型：澆注前預(yù)熱金屬型，可減緩鑄型的冷卻能力，有利于金屬液的充型及鑄鐵的石墨化過程。生產(chǎn)鑄鐵件，金屬型預(yù)熱至

6、 250350；生產(chǎn)有色金屬件預(yù)熱至 100250。為保護(hù)金屬型和方便排氣，通常在金屬型表面噴刷耐火涂料層，以鐵件則應(yīng)采用由石墨粉、滑石粉、耐火粘土粉及桃膠和水組成的涂料。金屬型的導(dǎo)熱性強(qiáng)，因此采用金屬鑄型時(shí)，合金的澆注溫度應(yīng)比采用203011001150。薄壁件取上限，厚壁件取下限。鑄鐵件的壁厚不小于15mm，以防白口組織。開型：開型愈晚，鑄件在金屬型內(nèi)收縮量愈大，取出采用困難，而且鑄件易產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力和裂紋。通常鑄鐵件的出型溫度 700950，開型時(shí)間為澆注后 1060 秒。優(yōu)點(diǎn)：與砂型鑄造相比，金屬型鑄造有如下優(yōu)點(diǎn)：復(fù)用性好，可“一型多鑄”，節(jié)省了造型材料和造型工時(shí)。由于金屬型對(duì)鑄件的冷

7、卻能力強(qiáng)，使鑄件的組織致密、機(jī)械性能高。IT12IT14Ra6.3m。金屬型鑄造不用砂或用砂少，改善了勞動(dòng)條件。缺點(diǎn)及局限性：金屬型的制造成本高、周期長(zhǎng)、工藝要求嚴(yán)格，不適用于單件小批量鑄件的生產(chǎn)，主要適用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)，如飛機(jī)、汽車、內(nèi)燃機(jī)、摩托車等用的鋁活塞、汽缸體、汽缸蓋、油泵殼體及銅合金的軸瓦、軸套等。對(duì)黑色合金鑄件，也只限于形狀較簡(jiǎn)單的中、小鑄件。低壓鑄造低壓鑄造是指使液體金屬在較低壓力(0.020.06MPa)作用下充填鑄型，并在壓力下結(jié)晶以形成鑄件的方法。低壓鑄造工藝原理圖：1保溫室 2坩堝 3升液管 4貯氣罐 5鑄型低壓鑄造的工作原理下圖所示。把熔煉好的金屬液倒入保

8、溫坩堝，裝上密封低壓鑄造示意圖優(yōu)點(diǎn)：(如金屬型、砂型等)，鑄造各種合金及各種大小的鑄件；壁和型芯的沖刷，鑄件的氣孔、夾渣等缺陷少，提高了鑄件的合格率；對(duì)于大薄壁件的鑄造尤為有利；90%98%；勞動(dòng)強(qiáng)度低，勞動(dòng)條件好，設(shè)備簡(jiǎn)易，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。缺點(diǎn)及局限性：離心鑄造形的一種鑄造方法。離心鑄造的分類根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸線在空間的位置，常見的離心鑄造可分為兩種：臥式離心鑄造：鑄型的旋轉(zhuǎn)軸線處于水平狀態(tài)或與水平線夾角很小（4） 時(shí)的離心鑄造。立式離心鑄造：鑄型的旋轉(zhuǎn)軸線處于垂直狀態(tài)時(shí)的離心鑄造稱為立式離心鑄造。鑄型旋轉(zhuǎn)軸與水平線和垂直線都夾有較大角度的離心鑄造稱為傾斜軸離心鑄造，但應(yīng)用很少。a)立式離

9、心鑄造 b)立式離心澆注成形鑄件 c)臥式離心鑄造1，16澆包 2，14鑄型 3，13液體金屬 4帶輪和帶 5旋轉(zhuǎn)軸 6 鑄件 7電動(dòng)機(jī) 8澆注系統(tǒng) 9型腔 10型芯 11上型 12下型 15澆注槽 17端蓋優(yōu)點(diǎn)：用離心鑄造生產(chǎn)空心旋轉(zhuǎn)體鑄件時(shí)，可省去型芯、澆注系統(tǒng)和冒口；由于旋轉(zhuǎn)時(shí)液體金屬在所產(chǎn)生的離心力作用下，密度大的金屬被推往外 因此補(bǔ)縮條件好，鑄件組織致密，力學(xué)性能好；價(jià)格較貴的銅料；充型能力好；消除和減少澆注系統(tǒng)和冒口方面的消耗。缺點(diǎn)及局限性：鑄件內(nèi)自由表面粗糙，尺寸誤差大，品質(zhì)差；不適用于密度偏析大的合金（如鉛青銅）及鋁、鎂等合金。三、鑄造缺陷及其控制方法鑄件缺陷種類繁多，產(chǎn)生缺陷

10、的原因也十分復(fù)雜。它不僅與鑄型工藝有關(guān)， 澆不到邊角圓滑光亮不粘砂。產(chǎn)生原因：澆注溫度低、澆注速度太慢或斷續(xù)澆注；橫澆道、內(nèi)澆道截面積??；鐵水成分中碳、硅含量過低；型砂中水分、煤粉含量過多，發(fā)氣量大，或含泥量太高，透氣性不良；上砂型高度不夠，鐵水壓力不足。防止方法：提高澆注溫度、加快澆注速度，防止斷續(xù)澆注；加大橫澆道和內(nèi)澆道的截面積；調(diào)整爐后配料，適當(dāng)提高碳、硅含量；鑄型中加強(qiáng)排氣，減少型砂中的煤粉，有機(jī)物加入量；增加上砂箱高度。未澆滿鑄件上部殘缺，直澆道中鐵水的水平面與鑄件的鐵水水平面相平，邊部略呈圓形。產(chǎn)生原因：澆包中鐵水量不夠；已經(jīng)充滿，停澆過早。防止方法：正確估計(jì)澆包中的鐵水量；對(duì)澆道

11、狹小的鑄型，適當(dāng)放慢澆注速度，保證鑄型充滿。損傷鑄件損傷斷缺。產(chǎn)生原因：鑄件落砂過于劇烈，或在搬運(yùn)過程中鑄件受到?jīng)_撞而損壞；滾筒清理時(shí)，鑄件裝料不當(dāng)，鑄件的薄弱部分在翻滾時(shí)被碰斷；冒口、冒口頸截面尺寸過大；冒口頸沒有做出敲斷面（ 凹槽）澆冒口的方法不正確，使鑄件本體損傷缺肉。防止方法：合理的丟放；滾筒清理時(shí)嚴(yán)格按工藝規(guī)程和要求進(jìn)行操作；修改冒口和冒口頸尺寸，做出冒口頸敲斷面，正確掌握打澆冒口的方向。粘砂和表面粗糙粘砂是一種鑄件表面缺陷，表現(xiàn)為鑄件表面粘附著難以清除的砂粒；如鑄件經(jīng)清除砂粒后出現(xiàn)凹凸不平的不光滑表面，稱表面粗糙。產(chǎn)生原因：砂粒太粗、砂型緊實(shí)度不夠；型砂中水分太高，使型砂不易緊實(shí)；

12、澆注速度太快、壓力過大、溫度過高；型砂中煤粉太少；防止方法：在透氣性足夠的情況下，使用較細(xì)原砂，并適當(dāng)提高型砂緊實(shí)度；保證型砂中穩(wěn)定的有效煤粉含量；嚴(yán)格控制砂水分；改進(jìn)澆注系統(tǒng)，改進(jìn)澆注操作、降低澆注溫度；控制模板烘烤溫度，一般與型砂溫度相等或略高。砂眼在鑄件內(nèi)部或表面充塞有型砂的孔眼。產(chǎn)生原因：型砂表面強(qiáng)度不夠；箱；砂型在澆注前放置時(shí)間過長(zhǎng)，風(fēng)干后表面強(qiáng)度降低；鑄型在合箱時(shí)或搬運(yùn)過程中損壞；合箱時(shí)型內(nèi)浮砂未清除干凈，合箱后澆口杯沒蓋好，碎砂掉進(jìn)鑄型。防止方法：提高型砂中粘士含量、及時(shí)補(bǔ)加新砂，提高型砂表面強(qiáng)度；再合箱；縮短澆注前砂型的放置時(shí)間；合箱或搬運(yùn)鑄型時(shí)要小心，避免損壞或掉入砂型腔砂粒

13、；合箱前清除型內(nèi)浮砂，并蓋好澆口。披縫和脹砂披縫常出現(xiàn)在鑄件分型面處，是垂直于鑄件表面，且厚薄不均勻的薄片狀金屬突起物。脹砂是鑄件內(nèi)、外表面局部脹大，形成不規(guī)則的瘤狀金屬突起物。產(chǎn)生原因：緊實(shí)度不夠或不勻；面砂強(qiáng)度不夠、或型砂水分過高；防止方法：提高鑄型緊實(shí)度、避免局部過松；調(diào)整混砂工藝、控制水分，提高型砂強(qiáng)度；降低液態(tài)金屬的壓頭、降低澆注速度。抬箱鑄件在分型面處有大面積的披縫，使鑄型外形尺寸發(fā)生變化。抬箱過大，造成跑火鐵水自分型面外溢，嚴(yán)重時(shí)造成澆不足缺陷。產(chǎn)生原因：砂箱未緊固、壓鐵質(zhì)量不夠或去除壓鐵過早；澆注過快，沖擊力過大；模板翅曲。防止方法：增加壓鐵重量，特鐵水凝固后再去除壓鐵；降低澆

14、包位置，降低澆注速度；修正模板。掉砂鑄件表面上出現(xiàn)的塊狀金屬突起物，其外形與掉落的砂塊很相似。在鑄件其它部位，則往往出現(xiàn)砂眼或殘缺。產(chǎn)生原因：或震裂；緊實(shí)度不勻，鑄型局部強(qiáng)度不足；合箱、搬運(yùn)鑄型時(shí)，不小心使鑄型局部砂塊掉落。防止方法：模樣拔模斜度要合適、表面光潔；鑄型緊實(shí)度高且均勻；合箱、搬運(yùn)過程中，操作小心。錯(cuò)型（錯(cuò)箱）鑄件的一部分與另一部分在分型面的接縫處錯(cuò)開，發(fā)生相對(duì)位移，使鑄件外形與圖紙不相符合。產(chǎn)生原因：模樣制作不良，上下模沒有對(duì)準(zhǔn)或模樣變形；砂箱或模板定位不準(zhǔn)確，或定位銷松動(dòng)；擠壓造型機(jī)上零件磨損，例如正壓板下襯板、反壓板軸承的磨損等；澆注時(shí)用的套箱變形，搬運(yùn)、圍箱時(shí)不注意，使上下

15、鑄型發(fā)生位移。防止方法：加強(qiáng)模板的檢查和修理；經(jīng)常檢查砂箱、模板的定位銷及銷孔、并合理地安裝；檢查擠壓造型機(jī)的有關(guān)零件，及時(shí)調(diào)整，磨損大的要更換；做一排砂型圍一排?；铱诤吐辄c(diǎn)見到片狀石墨。產(chǎn)生原因：鐵水化學(xué)成分不合要求，碳、硅含量過高；爐前孕育的鉍加入澆包內(nèi)過早或過遲，或是鉍量不足。防止方法：正確選擇化學(xué)成分，合理配料，使鐵水中碳、硅量在規(guī)定范圍內(nèi)；增加鉍的加入量并嚴(yán)格爐前孕育工藝。裂紋（熱裂、冷裂）化色澤。產(chǎn)生原因：鐵水中碳、硅含苞欲放量過低，含硫量過高；澆注溫度過高；冒口頸過大、過短，造成局部過熱嚴(yán)重，或重口太小，補(bǔ)縮不好；鑄件在清理、運(yùn)輸過程中，受沖擊過大。防止方法：控制鐵水化學(xué)成分在規(guī)

16、定的范圍內(nèi)；降低澆注溫度；合理設(shè)計(jì)冒口系統(tǒng)；鑄件在清理、運(yùn)輸過程中避免過度沖擊。氣孔氣孔的孔壁光滑明亮，形狀有圓形、梨形和針狀，孔的尺寸有大有小，產(chǎn)生在鑄件表面或內(nèi)部。鑄件內(nèi)部的氣孔在敲碎后或機(jī)械加工時(shí)才能被發(fā)現(xiàn)。產(chǎn)生原因：小爐料潮濕、銹蝕嚴(yán)重或帶有油污，使鐵水含氣量太多、氧化嚴(yán)重；出鐵孔、出鐵槽、爐襯、澆包襯未洪干；澆注溫度較低，使氣體來不及上浮和逸出；爐料中含鋁量較高，易造成氫氣孔；氣體且不易排出。防止方法：爐料要妥善管理，表面要清潔；爐缸、前爐、出鐵口、出鐵槽、澆包必須烘干；提高澆注溫度；不使用鋁量過高的廢鋼；適當(dāng)降低型砂的水分、控制煤粉加入量，扎通氣孔等?？s松、疏松分散、細(xì)小的縮孔，帶

17、有樹枝關(guān)結(jié)晶的稱縮松，比縮松更細(xì)小的稱疏松。常出現(xiàn)在熱世部位。產(chǎn)生原因：鐵水中碳、硅含量過低，收縮大；澆注速度太快、澆注溫度過高，使得液態(tài)收縮大；澆注系統(tǒng)、冒口設(shè)計(jì)不當(dāng)，無法實(shí)現(xiàn)順序凝固；冒口太小，補(bǔ)縮不充分。防止方法：控制鐵水的化學(xué)成分在規(guī)定范圍內(nèi)；降低澆注速度和澆注溫度；改進(jìn)澆冒口系統(tǒng)，利用順序凝固；加大冒口體積，保證充分補(bǔ)縮。反白口鑄件斷口內(nèi)部出現(xiàn)白口組織，邊緣部分出現(xiàn)灰口。產(chǎn)生原因：碳、硅含量較高的鐵水，含氫量過高；爐料中帶入的鉻等白口形成元素過多；元素偏析嚴(yán)重；防止方法：控制化學(xué)成分、碳、硅含量不宜過高；爐襯、包襯要烘干；型砂水分不宜過高；加強(qiáng)爐料管理，減少帶入白口化元素。四、汽車鑄

18、造新技術(shù)和新方向砂成形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)潮模造型經(jīng)過手工緊實(shí)震擊+壓實(shí)緊實(shí)高壓+微震緊實(shí)氣沖緊實(shí)靜靜壓造型技術(shù)鑄型輪廓清晰，表面硬度高且均勻，起模斜度小，型板利用率高，工藝裝備磨損當(dāng)前，國(guó)外比較有名的制造靜壓造型設(shè)備的廠家有德國(guó)的 KWHWSHWSKWft西三聯(lián)、廣西玉柴、無錫柴油機(jī)廠等。鑄造成形工藝消失模鑄造10t。今后，該工藝將大量采用快速制造技術(shù)和模擬仿真技術(shù)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，實(shí)現(xiàn)鑄件的快捷生產(chǎn)。熔模精密鑄造成形型工藝熔模精密鑄造工藝有水玻璃制殼工藝、復(fù)合制殼工藝、硅溶膠制殼工藝。汽CAMCAE制芯技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)ft西國(guó)際鑄造公司等均采用冷芯盒制芯技術(shù)。鑄鐵熔煉技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)目前，國(guó)內(nèi)外鑄鐵熔煉技術(shù)有兩種主要方式：一是采用大型熱風(fēng)除塵沖天爐與工頻保溫爐雙聯(lián)熔煉工藝；二是采用中頻感應(yīng)電爐熔煉工藝技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化。合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形技術(shù)氣缸蓋壓鑄成形核心技術(shù)可以提高凈化、精練、細(xì)化、變質(zhì)等材質(zhì)質(zhì)量控制，使得鋁鑄件質(zhì)量達(dá)到一致性和穩(wěn)定性。隨著我國(guó)汽車業(yè)的發(fā)展，特別是家用轎車的快