1、工程材料及热成形工艺基础工程材料及热成形工艺基础 -铸造铸造1金属材料金属材料毛坯毛坯零件零件 机械零件的形成过程机械零件的形成过程铸、锻、焊铸、锻、焊切削切削热热 加加 工工根据零件的使用要求根据零件的使用要求性能性能结构结构精度精度确定零件的材料加确定零件的材料加工工艺过程工工艺过程 2ppt课件钢铁材料分类回顾钢铁材料分类回顾金金属属钢钢铁铁铸铁铸铁 钢钢白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁球墨铸铁、蠕墨铸铁、蠕墨铸铁非合金钢非合金钢 （碳钢）（碳钢）碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢碳素工具钢、易切削钢、易切削钢、铸钢铸钢合合
2、金金钢钢合金合金结构钢结构钢低合金结构钢、渗碳钢、低合金结构钢、渗碳钢、调质钢、滚动轴承钢、调质钢、滚动轴承钢、弹簧钢弹簧钢、超高强度钢、超高强度钢合金合金工具钢工具钢量具刃具钢量具刃具钢合金模具钢合金模具钢高速钢高速钢冷作模具钢冷作模具钢热作模具钢热作模具钢特殊性能钢特殊性能钢不锈钢不锈钢、耐热钢耐热钢、耐磨钢耐磨钢非铁金属非铁金属 铜、铝、钛、锌、铜、铝、钛、锌、，轴承合金，轴承合金，硬质合金硬质合金3ppt课件毛坯生产毛坯生产 毛坯毛坯 ：根据机器零件所要求的工艺尺寸、形：根据机器零件所要求的工艺尺寸、形状而制成的坯料，供进一步加工使用，以获得成状而制成的坯料，供进一步加工使用，以获得成
3、品零件。品零件。常用的毛坯除型材外，主要有常用的毛坯除型材外，主要有铸件、锻件、冲压件和焊接件。铸件、锻件、冲压件和焊接件。获得毛坯的生产过程就是获得毛坯的生产过程就是毛坯生产毛坯生产。 毛坯生产方法毛坯生产方法： 铸造、锻造、冲压、焊接等。铸造、锻造、冲压、焊接等。4ppt课件毛坯的获得？毛坯的获得？选材原则：选材原则：使用性、工艺性、经济性使用性、工艺性、经济性5ppt课件概述定义铸造铸造 将液态金属浇注到铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状的毛坯或零件的方法。6ppt课件概述概述特点、分类特点、分类v 特点：v 铸造方法砂型铸造90%以上； 特种铸造铸件性能较好，精度低，效率高 金属
4、型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造优点：零件的形状复杂； 工艺灵活； 成本较低。缺点：机械性能较低； 精度低； 效率低、劳动条件差7ppt课件概述概述本章要点本章要点v本章要点8ppt课件铸造性能铸造性能流动性流动性v 流动性流动性 流动能力，影响到液态合金的充型能力v 流动性意义：流动性意义：v 流动性测量：流动性测量： 螺旋形流动试样的长度 试样越长，流动性越好v 流动性不足对铸件质量的影响流动性不足对铸件质量的影响： 冷隔、浇不到q易于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件；q有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除；q易于补缩及热裂纹的弥合9ppt课件铸造性能铸造性能流动性流动性常用合金的流动性
5、（砂型，试样截面常用合金的流动性（砂型，试样截面8 88 8mmmm）合金种类铸型种类浇注温度（）螺旋线长度（mm）铸铁C+Si=6.2% C+Si=5.9% C+Si=5.2% C+Si=4.2%砂型砂型砂型砂型1300130013001300180013001000600铸钢C=0.4%砂型砂型16001640100200铝硅合金（铝硅明）镁合金（含Al及Zn）锡青铜（Sn=10%,Zn=2%）硅黄铜（Si=1.54.5%）金属型（300）砂型砂型砂型68072070010401100700800400600420100010ppt课件铸造性能铸造性能流动性流动性v 流动性影响因素流动性影
6、响因素 材料化学成分结晶温度范围：恒温？一定温度区间？ 纯金属、共晶合金 铸造工艺条件 铸造工艺条件 浇注温度、浇注压力 铸型材料导热性、铸型内腔形状与尺寸v 改善流动性措施改善流动性措施 成分（共晶或附近） 透气性（好），导热系数（小） 浇注温度（高） 浇注压力（大） 浇注系统截面尺寸11ppt课件铸造性能铸造性能收缩率收缩率v 合金收缩的概念金属液在凝固和冷却时的体积和尺寸缩减。收缩液态收缩（浇注温度浇注温度液相线液相线）凝固收缩（液相线液相线固相线）固相线）固态收缩（固相线固相线室温室温）形成缩孔、缩松（体收缩率）产生变形和裂纹（线收缩率）几种铁碳合金的体积收缩率合金种类含碳量（%）浇注
7、温度（）液态收缩（%）凝固收缩（%）固态收缩（%）总体积收缩（%）线收缩率（%）碳素铸钢白口铸铁灰铸铁0.353.03.51610140014001.62.43.53.04.00.17.865.46.33.34.212.461212.96.97.81.382.01.352.00.81.012ppt课件缩孔缩松示意图缩孔缩松示意图13ppt课件铸造性能铸造性能收缩率收缩率v 收缩对铸件质量的影响收缩对铸件质量的影响v 影响收缩的因素影响收缩的因素: : 【化学成分】 【工艺条件】:温度、型腔【缩孔】液态收缩和凝固收缩部分得不到补足时，在铸件的最后凝固处出现的较大的集中孔洞【缩松】是分散在铸件内的
8、细小的缩孔。【变形与开裂】铸件凝固后继续冷却，固态收缩受到阻碍就产生铸造内应力，当内应力达到一定数值，铸件便产生变形甚至开裂14ppt课件砂型铸造砂型铸造造型材料来源广泛，成本低廉，是最常用的铸造方法，造型材料来源广泛，成本低廉，是最常用的铸造方法，目前我国砂型铸件约占铸件产量的目前我国砂型铸件约占铸件产量的 80% 15ppt课件砂型铸造过程砂型铸造过程型砂模样落砂清理造型浇注铸件16ppt课件砂型铸造常见缺陷砂型铸造常见缺陷v孔洞：气孔、缩孔、缩松、砂眼、渣眼；孔洞：气孔、缩孔、缩松、砂眼、渣眼；v表面缺陷：粘砂、夹砂；表面缺陷：粘砂、夹砂；v裂纹：热裂、冷裂等；裂纹：热裂、冷裂等；v其他
9、：浇不足、冷隔、错箱等。其他：浇不足、冷隔、错箱等。17ppt课件几种造型方法几种造型方法v整模造型v分模造型v三箱造型v活块造型v刮板造型v挖砂造型v18ppt课件1 1、整模造型、整模造型模样为整体模模样为整体模,且分型面是平面；且分型面是平面；用于形状简单且最大截面在一端并为平用于形状简单且最大截面在一端并为平面的的铸件。面的的铸件。19ppt课件2 2、分模造型、分模造型模样有几部分组成模样有几部分组成,且分型是平面；且分型是平面；用于铸件没有平面，且最大截面在中部，用于铸件没有平面，且最大截面在中部，可将模样从中间分开。可将模样从中间分开。20ppt课件3 3、三箱造型、三箱造型21
10、ppt课件4 4、活块造型、活块造型用于带有突出部分而妨碍起模的铸件。用于带有突出部分而妨碍起模的铸件。22ppt课件5 5、刮板造型、刮板造型用于单件大回转体铸件用于单件大回转体铸件.23ppt课件6 6、挖沙造型、挖沙造型主要用于外廓为曲面或阶梯型的铸件。主要用于外廓为曲面或阶梯型的铸件。24ppt课件特种铸造特种铸造v金属型铸造v压力铸造v熔模铸造v离心铸造v实型铸造25ppt课件特种铸造特种铸造-金属型金属型26ppt课件特种铸造特种铸造-压力铸造压力铸造27ppt课件特种铸造特种铸造-熔模铸造熔模铸造28ppt课件特种铸造特种铸造-离心铸造离心铸造29ppt课件铸造方法的选择铸造方法
11、的选择砂型铸砂型铸造造熔模铸熔模铸造造金属型铸金属型铸造造压力铸造压力铸造 低压铸低压铸造造离心铸造离心铸造适用金属适用金属任意任意铸钢为铸钢为主主有色合金有色合金为主为主铝、锌合铝、锌合金等金等有色合有色合金为主金为主铸铁、铜铸铁、铜合金合金铸件大小铸件大小任意任意25Kg25Kg中小为主中小为主10Kg10Kg中小为中小为主主不限不限表面质量表面质量差差高高较高较高最高最高较高较高较高较高生产批量生产批量不限不限成批、成批、大量大量大批大量大批大量大批大量大批大量 成批、成批、大量大量成批、大成批、大量量生产率生产率低、中低、中低、中低、中中、高中、高最高最高中中中、高中、高应用应用床身床
12、身, ,机机架箱体架箱体带轮带轮刀具叶刀具叶片自行片自行车零件车零件铝活塞水铝活塞水暖暖化油器仪化油器仪表喇叭表喇叭缸体缸缸体缸盖壳体盖壳体螺旋桨螺旋桨铁管环套铁管环套辊轴承辊轴承30ppt课件铸件的结构工艺性铸件的结构工艺性 进行铸件结构设计，不仅要保证其力学性能进行铸件结构设计，不仅要保证其力学性能要求，还必需考虑铸造工艺和合金铸造性能对铸件要求，还必需考虑铸造工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求，使铸件的结构与这些要求相适应。使结构的要求，使铸件的结构与这些要求相适应。使这些铸件具有良好的工艺性，以便保证铸件质量，这些铸件具有良好的工艺性，以便保证铸件质量，降低生产成本，提高生产率。降低生
13、产成本，提高生产率。 一、铸件结构应利于避免或减少铸件缺陷一、铸件结构应利于避免或减少铸件缺陷 铸件的结构，如果不能满足合金铸造性能的要铸件的结构，如果不能满足合金铸造性能的要求，将可能产生浇不足、冷隔、缩松、气孔、裂求，将可能产生浇不足、冷隔、缩松、气孔、裂纹和变形等缺陷。纹和变形等缺陷。 31ppt课件1. 壁厚合理壁厚合理 “最小壁厚值最小壁厚值”：铸件壁厚应大于铸件壁厚应大于最小壁厚最小壁厚，否则易，否则易产生浇不足、冷隔缺陷产生浇不足、冷隔缺陷；但壁厚太大，金属液冷速降低，；但壁厚太大，金属液冷速降低，晶粒粗大，力学性能下降。晶粒粗大，力学性能下降。32ppt课件 铸件壁较厚，容易产
14、生缩孔。将壁厚减薄，采用加强铸件壁较厚，容易产生缩孔。将壁厚减薄，采用加强筋，可防止以上的缺陷。筋，可防止以上的缺陷。33ppt课件34ppt课件2. 铸件壁厚力求均匀铸件壁厚力求均匀35ppt课件36ppt课件铸钢件应避免较大热节，故不宜采用交叉接头。铸钢件应避免较大热节，故不宜采用交叉接头。37ppt课件3. 铸件壁的连接铸件壁的连接结构圆角结构圆角：可使铸件壁间的转角处避免热节、减轻应力集中、可使铸件壁间的转角处避免热节、减轻应力集中、改善结晶方向，从而提高转角处的力学性能。改善结晶方向，从而提高转角处的力学性能。外圆角外圆角还可美还可美化铸件外形；化铸件外形；内圆角内圆角还可防止金属液
15、冲坏型腔尖角。还可防止金属液冲坏型腔尖角。38ppt课件避免锐角避免锐角连连接接 减小热节和内应力减小热节和内应力 厚薄壁间的厚薄壁间的连连接要逐步过接要逐步过渡渡 减少应力集中减少应力集中39ppt课件4. 避免较大水平面避免较大水平面 浇注时铸件朝上的水平面易产生气孔、砂眼、夹渣等浇注时铸件朝上的水平面易产生气孔、砂眼、夹渣等缺陷。因此，设计铸件时应尽量减小过大的水平面或采缺陷。因此，设计铸件时应尽量减小过大的水平面或采用倾斜的表面。用倾斜的表面。40ppt课件 合理的铸件结构设计，除了满足零件的使用性能合理的铸件结构设计，除了满足零件的使用性能要求外，还应使其铸造工艺过程尽量简单。以提高
16、要求外，还应使其铸造工艺过程尽量简单。以提高生产效率，降低废品率，为生产过程的机械化创造生产效率，降低废品率，为生产过程的机械化创造条件。条件。二、铸件结构应利于简化铸造工艺二、铸件结构应利于简化铸造工艺1. 铸件外形尽量简单铸件外形尽量简单（1 1）避免外部的侧凹，减少分型面或外部型芯：避免外部的侧凹，减少分型面或外部型芯：（2 2）分型面应平直：分型面应平直：（3 3）凸台和筋的设计应便于造型和起模：凸台和筋的设计应便于造型和起模：（4 4）铸件的垂直壁上应考虑给出结构斜度：铸件的垂直壁上应考虑给出结构斜度：41ppt课件减少分型面数目减少分型面数目42ppt课件43ppt课件分型面要平直
17、分型面要平直44ppt课件避免活块避免活块45ppt课件2. 铸件内腔结构应符合铸造工艺要求铸件内腔结构应符合铸造工艺要求不用或少用型芯不用或少用型芯46ppt课件型芯稳固、排气清理方便型芯稳固、排气清理方便47ppt课件48ppt课件3. 铸件的结构斜度铸件的结构斜度 垂直于分型面的非加工面上设计出结构斜度，垂直于分型面的非加工面上设计出结构斜度，斜度较大。与拔模斜度不同，斜度较大。与拔模斜度不同，结构斜度结构斜度是在设计时是在设计时设计上去的，不再被加工掉。设计上去的，不再被加工掉。49ppt课件4. 组合铸件的应用组合铸件的应用大型复杂铸件大型复杂铸件.三、三、 铸件结构要便于后续加工铸件结构要便于后续加工减少加工量，便于加工减少加工量，便于加工50ppt课件铸造工艺设计铸造工艺设计v铸造工艺图零件图 铸造工艺图 铸件图51ppt课件铸件的应用铸件的应用v 常用铸件常用铸件铸铁件铸钢件铸铝铸铜v 铸件毛坯铸件毛坯形状复杂有内腔大、小件受力简单铸铝件球铁铸件铸铜52ppt课件思考思考v铸件毛坯有哪些不足？v重要零件毛坯用什么方法？v预习锻造v比较铸件和锻件53ppt课件54
