鑄造基礎(chǔ)知識(shí)

鑄造基礎(chǔ)知識(shí)演講人：日期：目錄CONTENTS鑄造概述鑄造工藝原理目錄CONTENTS鑄造方法與分類鑄造材料與輔料目錄CONTENTS鑄造工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化鑄造缺陷與防止措施目錄CONTENTS鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)01鑄造概述鑄造定義鑄造是將熔融的金屬注入模具中，待其冷卻凝固后獲得一定形狀和性能的金屬制品的工藝方法。鑄造特點(diǎn)鑄造可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜、尺寸精確、壁厚不均勻的金屬制品；適應(yīng)性強(qiáng)，幾乎不受材料、形狀和尺寸的限制；成本低，可大量生產(chǎn)。鑄造的定義與特點(diǎn)古代鑄造近代鑄造現(xiàn)代鑄造鑄造技術(shù)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，最早可追溯到約6000年前的新石器時(shí)代末期，當(dāng)時(shí)人們已開(kāi)始使用銅和錫進(jìn)行鑄造。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，鑄造技術(shù)得到了迅速發(fā)展，特別是鋼鐵鑄造技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了工業(yè)革命的進(jìn)程。20世紀(jì)以來(lái)，鑄造技術(shù)不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)了許多新的鑄造方法和設(shè)備，如壓力鑄造、熔模鑄造、離心鑄造等。鑄造的歷史與發(fā)展鑄造是機(jī)械制造的重要基礎(chǔ)工藝之一，廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、飛機(jī)、機(jī)床等領(lǐng)域。機(jī)械制造鑄造在冶金工業(yè)中也有著廣泛的應(yīng)用，如冶煉設(shè)備、耐火材料、爐料等。冶金工業(yè)鑄造技術(shù)在文化藝術(shù)領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用，如雕塑、藝術(shù)品、文物復(fù)制等。文化藝術(shù)鑄造的應(yīng)用領(lǐng)域01020302鑄造工藝原理金屬在熔煉爐中加熱至熔點(diǎn)后變?yōu)橐簯B(tài)，通過(guò)澆鑄系統(tǒng)注入鑄型。金屬的熔化與澆鑄液態(tài)金屬在鑄造過(guò)程中需具備良好的流動(dòng)性，以便填充鑄型并形成所需形狀。液態(tài)金屬的流動(dòng)性液態(tài)金屬在鑄型中冷卻凝固成固態(tài)，完成成型過(guò)程。液態(tài)金屬的凝固金屬的液態(tài)成型原理鑄造過(guò)程中，熱量從液態(tài)金屬傳遞給鑄型，再由鑄型傳遞給外界，使液態(tài)金屬逐漸冷卻凝固。熱量傳遞液態(tài)金屬在凝固過(guò)程中，溫度逐漸降低，直至達(dá)到室溫。凝固過(guò)程中的溫度變化鑄造過(guò)程中溫度分布不均勻會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生，進(jìn)而影響鑄件的形狀和尺寸精度。熱應(yīng)力與變形鑄造過(guò)程中的熱力學(xué)原理鑄造合金的結(jié)晶與相變結(jié)晶過(guò)程鑄造合金在凝固過(guò)程中會(huì)發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象，形成晶粒和晶界。相變過(guò)程鑄態(tài)組織鑄造合金在凝固和加熱過(guò)程中，會(huì)發(fā)生多種相變，如共晶反應(yīng)、共析反應(yīng)等，這些相變對(duì)鑄件的性能有重要影響。鑄造合金在凝固過(guò)程中所形成的組織稱為鑄態(tài)組織，鑄態(tài)組織的形態(tài)和分布對(duì)鑄件的力學(xué)性能有重要影響。03鑄造方法與分類鑄造過(guò)程定義及特點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)砂型鑄造是指在砂型中生產(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)都能適應(yīng)。包括造型、制芯、合箱、澆注、落砂、清理等步驟。砂型鑄造工藝靈活、適應(yīng)性廣，但鑄件精度較低，表面粗糙度較大，生產(chǎn)效率也較低。砂型鑄造定義及特點(diǎn)金屬型鑄造又稱硬模鑄造，它是將液體金屬澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬制成，可以反復(fù)使用多次（幾百次到幾千次）。金屬型鑄造鑄造過(guò)程包括金屬型制作、澆注、冷卻、脫模等步驟。優(yōu)缺點(diǎn)金屬型鑄件精度高、表面質(zhì)量好，生產(chǎn)效率也較高，但鑄型成本高、工藝復(fù)雜，且不適用于大型鑄件的生產(chǎn)。熔模鑄造鑄造過(guò)程蠟?zāi)Ａ栏珊螅湃霟崴袑?nèi)部蠟熔掉，形成空腔，再將金屬液澆入空腔中，冷卻后獲得鑄件。優(yōu)缺點(diǎn)熔模鑄造能生產(chǎn)形狀復(fù)雜、精度高的鑄件，且鑄件表面質(zhì)量好，但工藝過(guò)程較復(fù)雜，成本較高。定義及特點(diǎn)熔模鑄造又稱失蠟鑄造，包括壓蠟、修蠟、組樹、沾漿、熔蠟、澆注金屬液及后處理等工序。失蠟鑄造是用蠟制作所要鑄成零件的蠟?zāi)＃缓笙災(zāi)Ｉ贤恳阅酀{，這就是泥模。030201定義及特點(diǎn)鑄造過(guò)程優(yōu)缺點(diǎn)壓力鑄造是指將熔融或半熔融的金屬以高速壓射入金屬鑄型內(nèi)，并在壓力下結(jié)晶的鑄造方法，簡(jiǎn)稱壓鑄。常用壓射壓力為30～70MPa。包括壓鑄機(jī)的準(zhǔn)備、壓鑄型的準(zhǔn)備、壓鑄合金的熔煉與澆注、壓鑄件的取出與后處理等步驟。壓鑄件精度高、表面質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，但壓鑄機(jī)及壓鑄模成本高，且壓鑄件內(nèi)部氣孔較多，有時(shí)需要進(jìn)行后續(xù)處理。壓力鑄造04鑄造材料與輔料常用鑄造金屬材料鑄鐵鑄鐵是鐵碳合金的總稱，具有良好的鑄造性能和減震性，是常用的鑄造金屬材料之一。鑄鋼鑄鋼具有高的強(qiáng)度、塑性和韌性，常用于制造大型機(jī)械零件和工程構(gòu)件。鑄造鋁合金鑄造鋁合金具有良好的鑄造性能和機(jī)械性能，是航空航天、汽車制造等領(lǐng)域常用的鑄造材料。鑄銅合金鑄銅合金具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，常用于制造電器、儀表和藝術(shù)品等。鑄造砂是鑄造過(guò)程中用來(lái)制造鑄型的主要材料，具有耐火性、透氣性、退讓性和一定的強(qiáng)度。鑄造砂粘結(jié)劑是將鑄造砂粘結(jié)成型的材料，常用的粘結(jié)劑有粘土、水玻璃、樹脂等。粘結(jié)劑涂料是涂在鑄型表面的一層材料，主要作用是防止鑄件粘砂、提高鑄件表面質(zhì)量和減少鑄件表面缺陷。涂料鑄造砂與粘結(jié)劑其他輔助材料脫模劑脫模劑是用于涂覆在鑄型表面，防止鑄件與鑄型粘結(jié)，提高鑄件表面質(zhì)量和脫模效率的材料。02040301變質(zhì)劑變質(zhì)劑是用于改變金屬液的凝固方式，從而獲得特定組織和性能的材料。熔煉劑熔煉劑是用于去除金屬液中的雜質(zhì)，提高金屬純凈度和鑄件質(zhì)量的材料。精煉劑精煉劑是用于去除金屬液中的氣體和非金屬夾雜物，提高金屬純凈度和鑄件質(zhì)量的材料。05鑄造工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化鑄造工藝設(shè)計(jì)的基本原則鑄造工藝符合鑄件結(jié)構(gòu)要求01根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇合適的鑄造工藝，確保鑄件質(zhì)量。順序凝固原則02在設(shè)計(jì)鑄造工藝時(shí)，應(yīng)遵循順序凝固原則，以減少鑄造缺陷和提高鑄件的組織致密度。合金化原則03根據(jù)鑄件的性能要求，選擇合適的合金成分和含量，以達(dá)到預(yù)期的鑄造效果。經(jīng)濟(jì)性原則04在滿足鑄件質(zhì)量要求的前提下，應(yīng)盡量降低鑄造工藝成本，提高生產(chǎn)效率。澆口設(shè)計(jì)冒口設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)尺寸計(jì)算過(guò)濾和凈化處理澆口是液態(tài)金屬進(jìn)入鑄型的通道，應(yīng)合理設(shè)計(jì)其位置、尺寸和形狀，以確保金屬液平穩(wěn)、迅速地充滿鑄型。冒口是鑄型中用于儲(chǔ)存金屬液的空腔，其設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到鑄件的熱膨脹、收縮和凝固順序等因素，以保證鑄件質(zhì)量。根據(jù)液態(tài)金屬的流量、流速和壓力等參數(shù)，計(jì)算澆注系統(tǒng)的尺寸，以確保金屬液能夠順利、平穩(wěn)地充滿鑄型。在澆注系統(tǒng)中設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)和凈化裝置，以去除金屬液中的雜質(zhì)和氧化物，提高鑄件質(zhì)量。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)地研究鑄造工藝參數(shù)對(duì)鑄件質(zhì)量的影響，以找到最佳的工藝參數(shù)組合。鑄造工藝自動(dòng)化與智能化采用自動(dòng)化和智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鑄造過(guò)程的自動(dòng)化控制和智能化管理，提高鑄造生產(chǎn)效率和鑄件質(zhì)量穩(wěn)定性。鑄件缺陷分析與改進(jìn)對(duì)鑄件缺陷進(jìn)行深入分析，找出產(chǎn)生缺陷的原因，并提出改進(jìn)措施，以提高鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。數(shù)值模擬技術(shù)利用數(shù)值模擬技術(shù)，模擬鑄造過(guò)程中的金屬流動(dòng)、凝固和溫度場(chǎng)分布等，以優(yōu)化鑄造工藝參數(shù)和預(yù)測(cè)鑄件質(zhì)量。鑄造工藝優(yōu)化方法06鑄造缺陷與防止措施氣孔夾雜物縮孔與縮松裂紋鑄件凝固過(guò)程中，由于金屬液收縮而產(chǎn)生的孔洞，分為縮孔和縮松兩種，原因包括金屬液凝固收縮、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理等。鑄件內(nèi)部或表面出現(xiàn)的大小不一的孔洞，原因包括金屬液含氣量高、鑄模排氣不良、金屬液澆注速度過(guò)快等。鑄件開(kāi)裂，原因包括鑄件結(jié)構(gòu)不合理、金屬液過(guò)熱、鑄模冷卻速度不均等。鑄件內(nèi)部或表面出現(xiàn)的夾雜物，原因包括金屬液中含有氧化物、爐渣等雜質(zhì)，以及鑄模內(nèi)壁脫落的砂粒、金屬等。常見(jiàn)鑄造缺陷類型及原因分析鑄造缺陷的防止措施優(yōu)化鑄造工藝合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵，以控制金屬液的充型和凝固過(guò)程。提高鑄模質(zhì)量選擇合適的鑄模材料，確保鑄模具有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐熱性和透氣性。嚴(yán)格金屬液處理采用脫氣、除渣等精煉手段，減少金屬液中的氣體和雜質(zhì)含量?？刂畦T造溫度合理控制澆注溫度和鑄模溫度，避免金屬液過(guò)熱和鑄模過(guò)冷。通過(guò)肉眼或輔助工具檢測(cè)鑄件表面質(zhì)量，如氣孔、裂紋、夾雜物等。利用X射線或γ射線檢測(cè)鑄件內(nèi)部缺陷，如縮孔、縮松等。利用超聲波在金屬中的傳播特性檢測(cè)鑄件內(nèi)部缺陷，如裂紋、夾雜物等。通過(guò)壓力測(cè)試檢測(cè)鑄件的密封性和強(qiáng)度，如氣密性測(cè)試、水壓測(cè)試等。鑄造質(zhì)量檢測(cè)與控制方法視覺(jué)檢測(cè)射線檢測(cè)超聲檢測(cè)壓力測(cè)試07鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)環(huán)保和可持續(xù)性要求鑄造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣、廢渣和噪音等污染物，環(huán)保和可持續(xù)性要求鑄造企業(yè)采取有效的措施減少環(huán)境污染。鑄造工藝和設(shè)備不斷升級(jí)傳統(tǒng)的鑄造工藝和設(shè)備已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需求，鑄造企業(yè)正在逐步實(shí)現(xiàn)工藝和設(shè)備的升級(jí)換代。鑄件品質(zhì)要求越來(lái)越高隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)鑄件的品質(zhì)要求越來(lái)越高，鑄件需要更高的強(qiáng)度、硬度、韌性和耐腐蝕性。鑄造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀精密鑄造技術(shù)鑄造新材料數(shù)字化鑄造技術(shù)采用先進(jìn)的精密鑄造技術(shù)，可以生產(chǎn)出精度高、表面光潔度好的鑄件，廣泛應(yīng)用于航空、航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出新的鑄造材料，如高強(qiáng)度鋁合金、鎂合金、鈦合金等，這些材料具有優(yōu)異的性能和應(yīng)用前景。數(shù)字化鑄造技術(shù)將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造和計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試等技術(shù)應(yīng)用于鑄造過(guò)程中，可以提高鑄造工藝水平和鑄件品質(zhì)。新型鑄