1、铸造3 主编四、熔模铸造的工艺设计第二节压力铸造一、压铸机及其工作原理二、压铸的工艺参数三、润滑剂的种类与作用第一节铸铁的熔炼一、熔炼用耐火材料及炉料二、冲天炉熔炼三、电炉熔炼四、铸铁的热分析法第二节铸钢的熔炼一、铸钢熔炼用原材料二、电弧炉炼钢三、感应电炉炼钢四、钢液温度的检查五、钢液成分的检查第三节铸造非铁合金的熔炼一、熔炼炉的分类二、熔炼操作第四节浇注一、浇注前的准备工作二、金属液质量的炉前检查三、浇注技术四、浇注操作第一节铸件的落砂与清理一、铸件的落砂二、铸件的冷却三、铸件的清理第二节铸件表面清理及设备第三节铸件缺陷的分类、防止方法及修补一、铸件缺陷的分类二、铸件常见缺陷及其防止方法图4
2、-12电液压清理装置示意图四、熔模铸造的工艺设计1)分析铸件结构的工艺性。2)选择合理的工艺方案，确定有关的铸造工艺参数，在上述基础上绘制铸件图。3)设计浇冒口系统，确定模组结构。1)分析铸件结构的工艺性。2)选择合理的工艺方案，确定有关的铸造工艺参数，在上述基础上绘制铸件图。3)设计浇冒口系统，确定模组结构。第二节压力铸造一、压铸机及其工作原理1.热压室式压铸机2.冷压室式压铸机1.热压室式压铸机图4-13热压室活塞式压铸机的工作原理1铸型2喷嘴3通道4气缸5活塞6坩埚7金属吸取孔8立缸2.冷压室式压铸机(1)立式冷压室式压铸机其工作原理如图4-14所示。图4-14立式冷压室式压铸机的工作原
3、理a)合型并注入金属液b)加压c)开型取出铸件1下活塞2压缩活塞3压缩室4铸型5剩余金属6铸件2.冷压室式压铸机(2)卧式冷压室式压铸机其工作原理如图4-15所示。图4-15卧式冷压室式压铸机的工作原理a)合型并注入金属液b)加压c)开型取出铸件1顶杆2熔融金属3铸件4压缩活塞5压缩室6铸型二、压铸的工艺参数1.压力2.速度3.温度4.时间1.压力2.速度3.温度1)当采用压力浇注时，浇注温度应比普通砂型浇注温度低一些，具体应根据合金性质、铸件壁厚和结构、模具的工作温度等参数来确定。2)压铸非铁金属时，模具温度应保持在一个适当的范围之内。4.时间1)充填时间是指金属液开始进入型腔到充满的整个过
4、程所需的时间。2)保压时间是指在熔融金属充型后保持压力的时间。3)留模时间是指从保压作用完成至开模顶出铸件的一段时间，一般应以开模和顶出的铸件不变形、不破裂为原则。三、润滑剂的种类与作用1.固体润滑剂2.液体润滑剂3.半固体润滑剂1.固体润滑剂2.液体润滑剂3.半固体润滑剂1.特种铸造有哪些优缺点？2.什么是熔模铸造？试述其主要工艺过程。3.如何配制熔模模料？对熔模模料有哪些工艺要求？4.压蜡机有几种类型？它们各适应于何种工作状况？5.简述熔模的制造过程。6.简述型壳制造的工艺过程。7.简述压力铸造的优缺点。8.影响压力铸造的工艺参数有哪些？应怎样控制？9.润滑剂有哪几种类型？液体润滑剂有何特
5、点？第一节铸铁的熔炼一、熔炼用耐火材料及炉料1.耐火材料2.炉料1.耐火材料图5-1阶梯形过桥通道1.耐火材料图5-2出铁口砖2.炉料(1)焦炭燃料主要采用焦炭。(2)金属料金属料包括生铁、回炉料、废钢及铁合金四种。(3)熔剂熔剂主要是石灰石。二、冲天炉熔炼1.冲天炉的构造2.冲天炉熔炼操作工艺3.孕育处理4.配料的计算1.冲天炉的构造图5-3冲天炉结构简图1炉腿2炉门3风口4风箱5炉衬6炉壳7加料口8烟囱9火花捕集器10过桥11前炉12出渣口13出铁口14出铁槽2.冲天炉熔炼操作工艺(1)熔化前的准备工作包括炉料的准备和对修炉后的质量进行检查。(2)点火先由加料口或工作门把木柴装入炉内，待木
6、柴燃烧旺盛后加入底焦，底焦燃烧坐实后就可测量底焦的高度，加入剩余的焦炭并调整到所要求的高度。(3)加料在底焦面上加入质量为底焦质量25的熔剂，然后按每批料(金属料层焦熔剂)加料，直到加满为止(至加料口的下沿)。(4)送风熔化炉料装好后，将其预热2030min，再开始送风，以保证第一包铁液的温度和熔化正常进行。(5)出铁与放渣待炉内储存一定量的铁液后，可打开出铁口出铁，并进行浇注。(6)停炉停炉前要多加两批金属料压炉，将火苗压住以保护炉壁。3.孕育处理(1)孕育剂孕育剂是指用于对金属液进行孕育处理的添加物。(2)孕育处理孕育处理是将充分预热，块度为510mm的硅铁均匀地加在出铁槽的铁液流中，使其
7、随铁液冲入浇包内。(3)孕育处理的炉前控制在孕育铸铁的熔炼过程中，通常采用三角试块(见图5-4)进行炉前鉴别。图5-4三角试块3.孕育处理表5-1孕育前后三角试块的白口组织宽度(单位：mm)牌号孕育前孕育后HT3501224510HT30081848HT250612374.配料的计算(1)铸件要求是根据假设现需要熔炼的铸铁成分见表5-2。4.配料的计算表5-2熔炼的铸铁成分(质量分数，%)成分CSiMnPS含量30341722060902014.配料的计算(2)原料成分需明了原材料的成分见表5-3。4.配料的计算表5-3原材料的成分(质量分数，%)成分原材料CSiMnPS生铁402306010
8、03回炉料33200802008废钢0203506003003硅铁75锰铁704.配料的计算(3)元素增损有大小，情况不同自己找(4)配料比例先粗定设初步确定配比(质量分数)为：生铁40%，回炉料40%，废钢20%。(5)核算成分差距晓4.配料的计算表5-4各元素核算结果元素含量（质量分数，%）炉料配比CSiMnPS生铁40%160920240040012回炉铁40%1320800320080032废钢20%00400701200060006炉料中总含量29617906801260050增损率+11%-15%-20%0+50%铁液中含量329152054012600754.配料的计算(6)不足
9、之数加合金1)硅：铸件中硅的质量分数若按2.0%配算，则还差2.0%-1.52%=0.48%。2)锰：铸件中锰的质量分数若按0.74%配算，则还差0.74%-0.54%=0.20%。(7)根据配比确定批料中各料的质量若批料质量为500kg，则根据以上配比，各种金属料和铁合金的质量，生铁为200kg，回炉料为200kg，废钢为100kg，硅铁为4kg，锰铁为1.9kg。三、电炉熔炼1.感应电炉熔炼铸铁的冶金特点2.无芯感应电炉1.感应电炉熔炼铸铁的冶金特点(1)铁液成分的变化1)碳、硅含量的变化。2)锰的变化。3)磷、硫含量的变化。(2)铁液质量1)温度成分均匀。2)铁液的白口倾向大。2.无芯感
10、应电炉(1)基本原理无芯感应电炉就像一个空气芯变压器，并根据电磁感应原理工作。(2)坩埚修筑与烧结坩埚修筑分大修和中修两种。(3)熔炼操作1)工频感应电炉熔炼和操作。2.无芯感应电炉表5-5无芯工频感应电炉的熔炼操作程序熔 炼 程 序主 要 内 容操 作 要 点1加起熔体如果是冷炉或炉内没留铁液，则应先加起熔体，以加快熔化速度。起熔体通常是整块状的，也可用几块较大的铁料代替。如果起熔体的尺寸较小，则可将其靠近炉壁放置，否则熔化速度会减慢2加炉料为加快熔料熔化速度和减少损耗，通常先加熔点较低、元素烧损率较小的炉料，后加熔点较高、元素烧损率较大的炉料，最后加入铁2.无芯感应电炉表5-5无芯工频感应
11、电炉的熔炼操作程序3通电熔化炉料加入后，即可通低电压进行预热，然后再改用高电压送电，以使起熔体和炉料自上而下地慢慢熔化。在熔化过程中，应经常观察坩埚的侵蚀情况和炉子功率表，当有漏炉危险时，应立即停止熔化4进行炉前质量控制分析化学成分，观察三角试块断面，测定铁液温度，观察气体及炉渣情况等2.无芯感应电炉表5-5无芯工频感应电炉的熔炼操作程序5出炉出炉时，应根据下一炉的情况来确定炉内留不留铁液，若材质不变或类似，则应留部分铁液。熔炼结束，炉内一般不宜留下铁液以防炉子上下温差较大，导致坩埚产生裂纹2.无芯感应电炉2)中频感应炉熔炼和操作。3)双联熔炼。四、铸铁的热分析法图5-5局部Fe-C合金相图对
12、应的冷却曲线1w(C)=2.3%2w(C)=3.3%3w(C)=4.25%第二节铸钢的熔炼一、铸钢熔炼用原材料1.钢铁材料2.铁合金3.造渣材料4.氧化剂5.脱氧剂和增碳材料6.耐火材料1.钢铁材料2.铁合金3.造渣材料4.氧化剂5.脱氧剂和增碳材料6.耐火材料二、电弧炉炼钢1.电弧炉的构造2.电弧炉熔炼操作1.电弧炉的构造图5-6电弧炉的基本结构1炉体倾斜机架2电缆3变压器4电极升降机构5电极6炉顶7出钢槽8炉底壳9炉底耐火材料10炉底支撑部分11导向架2.电弧炉熔炼操作(1)碱性电弧炉炼钢原理钢中碳和其他杂质如硅、锰、硫、磷的含量都较生铁(铸铁)中的低。(2)碱性电弧炉氧化法熔炼操作碱性电
13、弧炉炼钢有氧化法和不氧化法两种，以前者应用较多。1)装料：装料应密实，既能加快熔化速度又节省电力。2)熔化期：熔化期的目的是在最短的时间内将固体金属料熔化为均匀的钢液。3)氧化期：氧化期的任务是脱磷、除气、升温，也就是要把钢液中的磷含量降低到规定的数值以下，减少钢液中有害气体(如氢和氮)和非金属夹杂物，把钢液加热到不低于出钢时的温度。2.电弧炉熔炼操作4)还原期：还原期的任务是脱氧、脱硫、调整成分和温度。2.电弧炉熔炼操作5)合金元素加入的顺序。(3)熔炼工艺举例(碱性氧化法)1)熔炼钢种为ZG230-450铸造碳钢，化学成分为：w(C)=0.22%0.29%，w(Si)=0.20%0.45%
14、，w(Mn)=0.50%0.80%，w(P、S)0.04%。2)配料：废钢的质量分数为65%85%，炼钢生铁的质量分数为15%20%，废钢屑的质量分数不超过15%。3)当一半炉料熔化后，吹氧助熔。4)在炉料熔清后扒去大部分炉渣，取样分析C、Mn、P。2.电弧炉熔炼操作5)炉温大于1550时加铁矿石进行氧化。6)当钢液温度达到1610，各成分的含量为w(Mn)0.15%、w(P)0.015%、w(C)0.18%时，便可迅速扒除全部氧化渣。7)扒除氧化渣后，立即加入石灰石0.7%(质量分数)、氟石0.5%(质量分数)、电石0.2%(质量分数)及中碳锰铁w(C)=1%，w(Mn)60%至钢液中锰的质
15、量分数达到0.60%。8)还原渣形成15min后，加入硅铁粉w(Si)=75%0.12%(质量分数)，石灰石、炭粉酌量。9)当渣中FeO的质量分数小于或等于0.60%，碳、硫均合格时，即补加硅铁至钢液中硅的质量分数达0.3%0.35%。10)当成分符合要求，钢液温度达到1610时，即可准备出钢。11)在出钢前23min，向炉内加铝0.60kg/t进行终脱氧。三、感应电炉炼钢1.感应电炉的结构2.感应电炉熔炼1.感应电炉的结构图5-7感应电炉的结构1水泥石棉盖板2坩埚3感应线圈4水泥石棉防护板5耐火砖底座6铝制边框2.感应电炉熔炼(1)感应电炉炼钢原理熔炼金属用的感应电炉分为有芯式和无芯式两类。
16、(2)感应电炉熔炼操作1)坩埚材料：分为酸性坩埚材料和碱性坩埚材料两种，按不同的要求进行材料配比，所用的硅砂或镁砂必须经过磁选，清除其中含铁的杂质，以保证坩埚的绝缘性能。2)石棉绝缘层：为了保证感应器与坩埚内部炉料之间的绝缘并减少坩埚内部的热量向外散失，在紧靠感应器的内面有一层用石棉板(或石棉布、玻璃丝布)围成的绝缘筒。3)坩埚模样：为了打结坩埚，需要使用模样，以形成坩埚内腔的形状。2.感应电炉熔炼4)打结方法：在感应器内部放好石棉绝缘层；在炉底的石棉层上铺入2040mm厚的一层坩埚材料并捣实；放入模样，对准中心线并将其固定；分批加入坩埚材料，每批不要太厚，为2030mm，并逐层捣实；在打结酸
17、性坩埚的过程中，当捣到坩埚上部(感应器以上部分)时，改用含粘土(或水玻璃)的硅石粉加固混合料捣实。5)坩埚的烧结：烧结坩埚一般采用电烘法。6)配料和装料：炉料的平均碳含量按规定成分的下限配入，磷的质量分数一般不应超过0.06%，硫的质量分数不应超过0.05%。2.感应电炉熔炼表5-6碱性感应电炉不氧化法炼钢时合金元素的收得率元 素 名 称合 金 名 称适宜的加入时间收得率（%）镍金属镍装料时100铜金属铜装料时100钼钼铁装料时100铌铌铁装料时100钨钨铁装料时100铬铬铁装料时9798锰锰铁、金属锰装料时90还原期9497氮氮化锰、氮化铬还原期（加稀土时）4050还原期（不加稀土时）859
18、52.感应电炉熔炼表5-6碱性感应电炉不氧化法炼钢时合金元素的收得率钒钒铁还原期9598硅硅铁出钢前10min90铝金属铝出钢前35min9395钛钛铁出钢前插铝终脱氧后加入8592硼硼铁临出钢前加入或出钢时加在浇包中冲熔502.感应电炉熔炼7)熔化期：在开始通电68min内供给60%的功率，待电流冲击停止后，逐渐将功率升至最大值；随着坩埚下部炉料的熔化，随时注意捣料，防止“搭桥”并陆续添加炉料；在大部分炉料熔化后，加入造渣材料(石灰石 氟石=，造渣覆盖钢液，造渣材料加入量为1%1.5%；在约95%的炉料已熔化时，取钢样做全面分析并将其余5%的炉料加入炉内；在全部炉料熔化后，将功率降至40%6
19、0%，倾炉扒渣，并另造新渣。8)还原期：在渣料熔化后，往炉渣面上加脱氧剂进行扩散脱氧。9)出钢：在温度、成分合适后，插铝1kg/t进行终脱氧(禁止用铝终脱氧的钢种除外)，插铝后23min内停电，倾炉出钢。四、钢液温度的检查1.炉内测温2.炉外测温1.炉内测温图5-8热电偶在三相电弧炉中的测温位置2.炉外测温图5-9光学高温计的使用方法a)高温计握持方法b)调整亮度时灯丝隐灭情况(1)光学高温计测温法光学高温计测温法是将被测金属液发出的亮2.炉外测温度与仪器上灯泡发出的亮度作比较，从而测量出金属液的温度。1)使用前检查蓄电池电压，额定电压为3V，最低电压应大于2.7V。2)光学高温仪的握持方法如
20、图5-9a所示。3)拨动目镜镜头部分的转动片，将红色滤光片移入视场，按下按钮开关，旋转滑线电阻盘，使灯丝发红，前后方向调节目镜到灯丝清晰为止，旋紧目镜定位螺母。4)根据金属液温度确定使用量程。5)旋转滑线电阻盘，使流经灯丝的电流均匀地增大，调节灯丝亮度到灯丝顶部像隐灭在被测金属液的像中时，读取温度刻度盘上的指示值。6)测量完毕后，及时地将滑线电阻盘旋回到初始位置，断开电源。(2)钢液结膜测温法每一种牌号的钢液都有一定的表面结膜温度。2.炉外测温图5-10取样勺形状尺寸(3)钢液沾勺测温法对于含高铬和高铝的合金钢，不能用钢液结膜测温法测温，2.炉外测温因为这类钢液与空气接触后会立即在钢液表面生成
21、一层氧化铬膜或氧化铝膜，难以确定钢液结膜时间。(4)钢棍测温法该方法适用于ZG35Mn和ZG230-450钢液。五、钢液成分的检查表5-7用圆杯试样分析脱氧情况试 样 特 征凹 陷 显 著凹陷不显著或不凹陷上胀脱 氧 情 况良好较差差试样示意图五、钢液成分的检查图5-11折角试样a)打弯前b)打弯后第三节铸造非铁合金的熔炼一、熔炼炉的分类图5-12燃气坩埚炉1操作孔2吊环3炉盖4炉身5燃气输入管6风管7混合气入口8垫砖一、熔炼炉的分类图5-13电阻坩埚炉1坩埚2坩埚托板3耐热铸铁板4石棉板5电阻丝托砖6电阻丝7炉壳8耐火砖一、熔炼炉的分类表5-8铸造非铁合金熔炼炉的分类类型细 分 类 型用途电
22、炉电阻熔化炉坩埚炉铝合金、镁合金、低熔点轴承合金反射炉感应熔化炉有芯工频感应炉铜、铝、锌及其合金无芯工频感应炉铜、铝、镁及其合金中频感应炉真空感应炉铁、镍基高温合金一、熔炼炉的分类表5-8铸造非铁合金熔炼炉的分类电弧炉真空电弧炉铁、镍基高温合金真空电弧凝壳炉钛、锆及其合金燃料炉（固、液、气体）坩埚炉固定式、可倾式铜、铝、镁及其合金反射炉固定式、可倾式铜、铝合金二、熔炼操作1.铸造铜合金的熔炼2.铸造铝合金的熔炼1.铸造铜合金的熔炼(1)熔炼铜合金的冶金过程在铜合金的熔炼中首先需要解决的是避免熔融金属吸收气体(主要是氢气)，因此铜合金一般进行氧化熔炼，即在氧化性或微氧化性气氛下进行熔化。(2)熔
23、炼操作用坩埚炉熔炼ZCuSn10Pb1合金，选用200号坩埚熔炼180kg,其中有合格成分的回炉料50kg，则新料质量为130kg，根据其化学成分配料需铜104kg，锡13.3kg，磷铜13kg(其中已包括烧损和回炉料的补加量，磷铜中磷的质量分数为13.5%)。1)按熔炼前准备的要求进行 炉料的准备：按配料称取规定质量的电解铜104kg，锡13.3kg，磷铜13kg，经过挑选的回炉料50kg，对这些炉料分别进行预热处理。1.铸造铜合金的熔炼 熔炉的准备：先清理前次熔炼时炉内的残留物，再选用熔化ZCuSn10Pb1合金的坩埚，清理坩埚内的熔渣，并检查壁的损坏情况，判断能否继续使用，或选用新坩埚。
24、将这些准备工作全部完成后，再将坩埚放入炉内盖上炉盖，准备点火。工具的准备：将熔炼过程中所需的耙子、加料钳、取样勺、扒渣漏勺、浇包等取出，清理干净，修补好，刷上涂料后进行烘烤，待用。2)加料：按加料顺序先加入电解铜，再加入回炉料，当熔炼温度到达合料温度时，先加入磷铜(一方面是脱氧，另一方面是它的熔点高)，边加边用搅拌棒搅拌，使其均匀，在其全部熔化后逐渐加入锡，其熔化速度很快，搅拌均匀后即可进行炉前检查。1.铸造铜合金的熔炼3)炉前检查：这是一种经验法，从炉前试片的断口颜色和组织的粗、细均匀程度来对该炉合金质量给以初步的鉴定。2.铸造铝合金的熔炼(1)熔炼铝合金的冶金过程铝合金的熔点为550630
25、，浇注温度一般为650750。(2)熔炼操作1)根据铝合金的牌号要求，预先进行配料计算。2)对坩埚及需用的工具进行检查，并刷上涂料。3)将坩埚预热到暗红色(约600)，并将工具烘干。4)为了便于熔化，在坩埚底部先加入部分回炉料，然后将铝锭、中间合金、其余回炉料等加入到坩埚内，即可升温熔化。5)坩埚内的炉料全部熔化，并达到720740时，就可进行精炼除气处理。2.铸造铝合金的熔炼6)当铝液温度达到730750时，即可进行变质处理。7)静止510min，让变质剂充分反应，达到变质效果。8)达到浇注温度时，便可轻轻搅拌，扒去渣子，进行浇注。第四节浇注一、浇注前的准备工作1.熟悉铸造工艺文件2.检查浇
26、包3.检查金属液运输设备4.检查常用工具准备情况5.检查辅助材料和试样铸型准备情况6.检查铸型紧固情况、抹缝和浇冒口圈的高度7.浇注顺序的安排1.熟悉铸造工艺文件2.检查浇包1)检查包体容积和包孔尺寸。2)检查包衬质量。3)检查浇包烘干程度和保持的温度。4)检查浇包构件。图5-14常见大中型浇包的结构a)倾转式b)底注式c)茶壶式3.检查金属液运输设备1)检查起重机运行情况：检查起重机前、后、左、右行走和上下起重是否灵活，制动装置是否保险，紧急保险装置是否可靠。2)检查地面轨道车：检查行车道上及两侧有无杂物，试推轨道车检查其行走情况。3)检查手拉提升装置：检查其上下运动是否正常，要求其提升重物
27、时能在上下任何位置停住不下滑。4)检查抬包杆：抬包杆要平直，两端光滑，抬包杆中间最好有浇包定位块，以免浇包打滑伤人。4.检查常用工具准备情况5.检查辅助材料和试样铸型准备情况6.检查铸型紧固情况、抹缝和浇冒口圈的高度1)检查箱卡或螺栓紧固装置是否夹紧铸型；若使用压铁，则要判断压铁质量是否足够，所压位置是否均衡，压铁是否影响浇注等。2)检查浇口杯和冒口高度是否符合工艺文件要求。3)检查铸型以及冒口圈的抹缝质量。7.浇注顺序的安排二、金属液质量的炉前检查三、浇注技术1.浇注温度2.浇注速度1.浇注温度2.浇注速度四、浇注操作1.浇注安全措施2.钢液浇注操作要领1.浇注安全措施1)参加浇注的人员必须
28、戴好劳动保护用品，非浇注人员离开浇注区域。2)浇注位置要确保浇注人员操作方便和安全，对于浇注困难的大铸型要搭好安全操作台，方便浇注人员操作。3)浇注通道和浇注区域不得有积水和易燃易爆物品，浇包穿越蓄电池车车道时，要关闭车道电源，盖好车道。2.钢液浇注操作要领1)将钢液装入浇包，在浇包中静置520min，让气体和杂物上浮，注意控制浇注温度，按预先安排好的浇注顺序，先浇高温件或大件，后浇小件。2)浇注开始时缓慢给流，给流应准确不断线，并立即引气，随后全速浇注，控制住浇注时间，当钢液接近分型面时应减小流量。3)明冒口内进入钢液时，用铁棍捅去硬壳，浇到冒口规定高度后关闭浇包塞杆，随后点注2次或3次，同
29、时给明冒口撒上覆盖剂。4)在浇注过程中一旦出现钢液不足现象，就应采取捣冒口、向冒口内加发热剂、冒口加氧等快速处理措施。5)浇注过程中，在几个铸型浇注的中间浇注产品试样，浇注结束后，将浇包内的剩余钢液倒入预热过的废液槽中，以便于回用。2.钢液浇注操作要领6)对每个铸型浇注结束后，应立即取下浇口杯，但如果冒口高于浇口杯，则不能立即取下浇口杯。1.简述冲天炉修炉材料的选择与配置方法。2.配制冲天炉炉料时要注意些什么问题？3.什么是孕育处理？它和变质处理的区别是什么？4.炼钢用原材料包括哪些？5.感应电炉炼钢与电弧炉炼钢相比有哪些优缺点？6.修补电弧炉时要注意些什么问题？7.可采用什么方法对钢液温度和
30、化学成分进行检测？简述热分析法的原理。8.底注式浇包有什么特点？使用时应注意什么？9.在什么情况下浇包不能使用？2.钢液浇注操作要领10.在浇注铸型前应对哪些项目进行检查？11.浇注温度对铸件成型质量有什么影响？12.浇注操作包括哪些工序？第一节铸件的落砂与清理一、铸件的落砂(1)机械振动落砂机因驱动方式和激振器的结构不同，其型号多种多样，广泛适用于小型或中大型铸件的落砂。(2)滚筒式落砂机其工作原理是：脱去砂箱的铸型进入滚筒体内随筒体旋转到一定高度时，靠自重落到筒体下方，在相互间的不断撞击和摩擦作用下，砂型与铸件分离并顺着螺旋片方向到达筒体栅格部分进行落砂。(3)气动砂芯落砂机其工作原理如图
31、6-1所示。(1)机械振动落砂机因驱动方式和激振器的结构不同，其型号多种多样，广泛适用于小型或中大型铸件的落砂。(2)滚筒式落砂机其工作原理是：脱去砂箱的铸型进入滚筒体内随筒体旋转到一定高度时，靠自重落到筒体下方，在相互间的不断撞击和摩擦作用下，砂型与铸件分离并顺着螺旋片方向到达筒体栅格部分进行落砂。1)落砂时不产生振动，烟尘在滚筒内很容易被除尘装置抽走。2)落砂后铸件表面较干净。3)不需要地坑，便于安装。4)生产效率高，密封性好，噪声低。5)由于薄壁铸件易损坏，因此仅适用于不怕撞击的小铸件的落砂。图6-1气动砂芯落砂机的工作原理1铸件2夹头3振动器4气缸(3)气动砂芯落砂机其工作原理如图6-
32、1所示。1)铸件和砂箱总重量应不超过落砂机规定的载重量。2)不同砂型的铸件应分别落砂，以防止各种型砂混淆。3)及时清除阻塞在落砂机栅格上的铁块及砂团，并防止砂箱或壁薄复杂件被震坏。4)使用前应检查落砂机各零部件是否正常，严格遵守操作规程。二、铸件的冷却2.流水线上浇注时，铸型通常采用通风强制冷却，且开型温度较高(约为800)，因此铸件在铸型中的冷却时间比地面浇注时间要短。二、铸件的冷却表6-1地面浇注时，中、小型铸铁件的冷却时间铸件重量/kg551010303050501001002502505005001000铸件壁厚/mm812182530405060冷却时间/min20302540306
33、05010080160120300240600480720二、铸件的冷却表6-2流水线上浇注时，中、小型铸铁件的冷却时间铸件重量/kg551010303050501001002502505005001000冷却时间/min812101512302050307050100701501004202.流水线上浇注时，铸型通常采用通风强制冷却，且开型温度较高(约为800)，因此铸件在铸型中的冷却时间比地面浇注时间要短。表6-3铸钢件在铸型中的冷却时间(单位：h)铸件重量/t壁厚/mm331418222630343842465054586075150457575801101201301401501601
34、6817317617817918030703050506268748086909496981001021041063036三、铸件的清理1.清砂2.铸件浇冒口和飞翅的去除1.清砂(1)水力清砂用高压水流束喷射铸件，清除粘附的砂子和砂芯的方法称为水力清砂。1)将装载铸件的台车开入清砂室，封闭全部室门。2)调整喷嘴与铸件的间距(通常为300600mm)。3)检查储水罐水位，起动给储水罐送水的清水泵。4)起动旧砂再生系统中的砂浆泵或水力提升器。5)检查高压泵的液压泵油位，观察其运行是否正常。6)在高压泵开泵前，先用手将其盘动一周，观察是否正常，再打开高压泵阀，起动高压泵。7)观察清砂泻水的颜色，若水
35、流变成无色透明，则说明清砂已经完成。1.清砂(2)水爆清砂将浇注后冷却到一定温度的铸件投入水池中，水迅速地渗入砂内与较高温度的铸件表面接触而急剧汽化膨胀增压，产生爆炸力，使型砂和砂芯从铸件表面和内腔脱落，实现铸件的清理方法称为水爆清砂。(3)电液清砂电液清砂是指用特制电极，在水中进行电火花放电，产生冲击波，再转化为水的机械力冲击铸件，使砂芯或残留在铸件上的型(芯)砂与铸件分离的清理方法。1)劳动强度低，无粉尘、噪声、有害气体等污染，易于集中处理。2)清砂质量好、效率高。3)不能清除铸件表面的粘砂。(4)电化学清砂电化学清砂是指利用碱性溶(熔)液通电清除铸件粘砂的方法。2.铸件浇冒口和飞翅的去除
36、表6-4铸件浇冒口和飞翅的去除方法、特点和应用范围去 除 方 法特点应 用 范 围锤击敲断法1）手工操作，效率低2）工具简单，操作灵活3）需注意锤击方向，断面参差不齐适用于各种铸件和生产方式机械冲、切法1）机械操作，效率高2）需专用压力机、锯床，适用范围小3）断根平整光洁，打磨量小主要用于批量生产的中小型可锻铸铁件、球墨铸铁件、非铁合金铸件2.铸件浇冒口和飞翅的去除表6-4铸件浇冒口和飞翅的去除方法、特点和应用范围机械打断和砂轮机切割、打磨1）铸件固定，沿切线方向推进的压轮将冒口打断2）用垂直升降和相对于夹具进退的高速砂轮切割机切割和打磨3）需专用机床设备，效率高4）断口平整特别适用于批量生产
37、的灰铸铁、球墨铸铁、合金钢等脆性材料铸件氧乙炔焰气割法1）半手工操作，生产效率较低2）工具简单，适用范围大3）切割表面的硬度和脆性有所增大用于大中型球墨铸铁件和铸钢件2.铸件浇冒口和飞翅的去除表6-4铸件浇冒口和飞翅的去除方法、特点和应用范围电弧气刨法1）半手工操作，生产效率高2）劳动强度低，劳动条件差3）不影响机械加工适用于球墨铸铁件、合金铸铁件、灰铸铁件及中小型铸钢件等离子弧切割法1）半手工操作，生产效率高2）需专用等离子切割设备，适用范围广3）切割表面的硬度和脆性有所增大适用于各种铸件2.铸件浇冒口和飞翅的去除表6-4铸件浇冒口和飞翅的去除方法、特点和应用范围导电切割法1）机器操作，生产
38、效率高2）需专用导电切割机，切割工具电极耗用量大，适用范围小3）切割表面光洁，能减少机械加工量多用于成批量生产的脆硬铸件2.铸件浇冒口和飞翅的去除(1)等离子弧切割利用热效应和磁动力效应压缩电弧，使电弧变细，热量集中，产生10000以上的温度，使存在于电弧空间的气体高度电离，形成等离子体，利用等离子体电弧进行切割，称为等离子弧切割。(2)电弧气割电弧气割又称为碳弧空气切割。1)切割处的粘砂应清除干净，铸件要放置平稳。2)准备切割时，先将电源总开关合上，然后将割炬上的按钮开关拨到通电位置，待进入稳定的运转状态后，即可进行引弧切割。3)切割位置一般是仰割、横割和俯割。4)切割过程中应始终保持均匀的
39、切割速度。5)在调整炭棒伸出长度或更换新炭棒时，应在尚未切割的飞翅的根部起弧，以免烧伤铸件表面。2.铸件浇冒口和飞翅的去除6)切割结束后，应先断弧，数秒钟后再切断压缩空气，以便处于红热状态的炭棒冷却，最后关闭电源。第二节铸件表面清理及设备1.滚筒清理2.砂轮机表面清理3.抛丸清理4.抛丸清理设备1.滚筒清理表6-5常见的铸件表面清理方法、特点及应用范围表面清理方法所用设备（工具）与特点应 用 范 围半手工或手工清理1）风铲，固定式、手提式、悬挂砂轮机2）锉、錾、锤及其他手工工具3）手工或半手工操作，生产率较低4）工具简单，电动、风动或手动5）劳动强度大，劳动条件差单件小批量生产的铸件1.滚筒清
40、理表6-5常见的铸件表面清理方法、特点及应用范围滚筒清理1）圆形或多角形滚筒，铸件和一定数量的星形铁，电动机驱动，靠撞击作用清理铸件表面2）设备简单，生产率高，适用面广3）噪声、粉尘大，需要防护批量生产的中、小型铸铁和铸钢件1.滚筒清理表6-5常见的铸件表面清理方法、特点及应用范围喷丸（砂）清理1）利用压缩空气或水将金属丸、粒或砂子等高速喷射到铸件表面，打掉铸件表面的附着物。有喷丸器、喷丸清理转台、喷丸室、水砂清理等设备2）清理效率高，表面质量好，使用较普遍3）喷枪、喷嘴易磨损，压缩空气消耗量大，需设立单独的操作间在批量生产中清理铸件时，喷丸常用于铸铁和铸钢件，喷砂多用于非铁合金铸件1.滚筒清
41、理表6-5常见的铸件表面清理方法、特点及应用范围抛丸清理1）利用高速旋转的叶轮将金属丸、粒高速射向铸件表面，将铸件表面的附着物打掉，有抛丸清理滚筒、履带式抛丸清理机、连续滚筒式抛丸清理机、抛丸室、通过式连续抛丸机、吊钩与悬链抛丸机、多工位转盘式抛丸清理机及专用抛丸机2）可实现机械化和半自动化操作，生产率高，铸件表面质量好3）设备投资大，抛丸器构件易磨损4）操作要求严格，作业环境好批量生产的铸铁件和铸钢件1.滚筒清理1)滚筒清理时，装入各铸件的质量和壁厚应尽量接近。2)铸件装入量通常占滚筒容量的70%80%，以便于铸件翻滚和相互摩擦撞击。3)在滚筒中加入占铸件质量15%30%的星形铁或碎白口铁。
42、4)装完铸件后应仔细扣紧，方准开机。5)关闭电动机后，用制动器使滚筒停止旋转，使滚筒口停在利于取出铸件的位置，然后插上保险销。6)卸件时，根据铸件类型分别堆放，并将滚筒内的多余物清理干净。7)使用过程中，要注意滚筒运转情况，并定期加注润滑油。2.砂轮机表面清理1)打磨前应用木锤轻击砂轮，若声音清脆，则可使用；若声音破杂，则表明砂轮有裂纹，应停止使用。2)打磨时，应待砂轮速度稳定后才能进行。3)铸件待磨部分应放在砂轮外圆中，磨削时切不可用力过大，应逐渐施力。4)打磨过程中若发出异常声音，则应停机检查，消除故障后方可继续使用。图6-2抛丸器工作原理1漏斗2叶片3圆盘4定向套矩形窗口5分丸轮6压板7
43、定向套8支架2.砂轮机表面清理5)使用手提式砂轮机时，应注意磨削方向，以防迷眼。3.抛丸清理4.抛丸清理设备(1)抛丸器抛丸器的工作原理如图6-2所示(图6-2中将前圆盘绘成透明的，以展示其后面的结构)。图6-3鼓风进丸抛丸器的结构1进丸斗2进风管3加速管4喷嘴5叶片6圆盘7壳体8轴承座9传动带4.抛丸清理设备(2)抛丸清理滚筒目前常用的抛丸清理滚筒有Q3110型及Q3113型两种。图6-4Q3110型抛丸清理滚筒的结构简图1端盖2护板3外壳4左螺旋导肋5右螺旋导肋6提升斗7分离器8抛丸器9除尘器10托轮11齿轮减速电动机4.抛丸清理设备图6-5滚筒传动装置示意图1齿轮减速电动机2链轮传动机构
44、3主动托轮4被动托轮5滚筒4.抛丸清理设备图6-6履带式抛丸清理滚筒的工作原理a)弹丸的循环系统b)铸件的翻动1提升机2分离器3储丸斗4抛丸器5铸件运转装置6漏斗7圆形端盘8履带4.抛丸清理设备(3)履带式抛丸清理滚筒履带式抛丸清理滚筒主要用于清理不易碰坏的中小型铸件，其工作原理如图6-6所示。图6-7抛丸清理转台示意图1分离器2抛丸器3、4分离器5转台6螺旋输送机7斗式提升机8滚筒筛4.抛丸清理设备(4)抛丸清理转台抛丸清理转台示意图如图6-7所示。(5)台车式抛丸清理室用抛丸法清理中大型铸件时，多采用室式清理设备，该类设备分为间隙式和连续式两种。(6)抛丸落砂清理机抛丸落砂清理机的工作原理
45、如图6-10所示。图6-8Q365A型间隙式抛丸清理室结构简图1废料筒2螺旋输送机3分离筛4刮板装置5回转台6电气箱7斗式提升机8电动小车9、11抛丸器10清理室12气流分离器4.抛丸清理设备图6-9抛丸室回转台传动系统1电动小车2轨道3回转台4小齿轮5内齿圈6支承轮7蜗轮8蜗杆4.抛丸清理设备图6-11帘幕式风选丸砂分离器的工作原理1回用砂斗2含尘空气出口3滚筒筛4可调闸板5合格铁丸斗6丸砂混合管7抛丸器第三节铸件缺陷的分类、防止方法及修补一、铸件缺陷的分类表6-6铸件常见缺陷的名称及分类类别序号名称特征简图一、铸件缺陷的分类表6-6铸件常见缺陷的名称及分类多肉类缺陷1 1飞翅垂直于铸件表面
46、上厚薄不均匀的薄片状金属凸起物，常出现在铸件分型面和芯头部位1 2毛刺铸件表面上刺状金属凸起物，常出现在砂型和砂芯的裂缝处，形状极不规则。呈网状或脉状分布的毛刺称为脉纹1 3抬型由于金属液的浮力使上型或砂芯局部或全部抬起，使铸件高度增加一、铸件缺陷的分类表6-6铸件常见缺陷的名称及分类类别序号名称特征简图一、铸件缺陷的分类表6-6铸件常见缺陷的名称及分类多肉类缺陷1 5冲砂砂型或砂芯表面局部型砂被金属液冲刷掉，在铸件表面的相应部位上形成的粗糙、不规则的金属瘤状物，常位于浇注系统附近。被冲刷掉的型砂往往在铸件的其他部位形成砂眼1 6掉砂砂型或砂芯的局部砂块在机械力的作用下掉落，使铸件表面相应部位
47、形成的块状金属凸起物。其外形与掉落的砂块很相似。在铸件的其他部位则往往出现砂眼或残缺一、铸件缺陷的分类表6-6铸件常见缺陷的名称及分类孔洞类缺陷2 1气孔铸件内由气体形成的孔洞类缺陷。其表面通常比较光滑，主要呈梨形、圆形和椭圆形，一般不在铸件表面露出，大孔常孤立存在，小孔则成群出现一、铸件缺陷的分类表6-6铸件常见缺陷的名称及分类2 2针孔一般为以针头大小分布在铸件截面上的析出性气孔。铝合金铸件中常出现这类气孔，对铸件性能危害很大一、铸件缺陷的分类表6-6铸件常见缺陷的名称及分类类别序号名称特征简图一、铸件缺陷的分类表6-6铸件常见缺陷的名称及分类孔洞类缺陷2 3缩孔铸件在凝固过程中，由于补缩
48、不良而产生的孔洞。其形状极不规则，孔壁粗糙并带有枝状晶，常出现在铸件最后凝固的部位2 4缩松铸件断面上出现的分散而细小的缩孔，有时借助放大镜才能发现。铸件有缩松缺陷的部位，在气密性试验时可能渗漏2 5疏松铸件缓慢凝固区出现的很细小的孔洞一、铸件缺陷的分类表6-6铸件常见缺陷的名称及分类裂纹、冷隔类缺陷3 1冷裂铸件凝固后在较低温度下形成的裂纹，常穿过晶粒延伸到整个断面一、铸件缺陷的分类表6-6铸件常见缺陷的名称及分类3 2热裂铸件在凝固后期或凝固后在较高温度下形成的裂纹。其断面严重氧化，无金属光泽，裂口沿晶粒边界产生和发展，外形曲折而不规则3 3热处理裂纹铸件在热处理过程中产生的穿透或不穿透的
49、裂纹。其断口有氧化现象一、铸件缺陷的分类表格类别序号名称特征简图一、铸件缺陷的分类表格裂纹、冷隔类缺陷3 4白点钢中主要因氢的析出而引起的缺陷。在纵向断面上，它呈近似圆形或椭圆形的银白色斑点，故称白点。其在横断面宏观磨片上，腐蚀后呈现为毛细裂纹，故又称为发裂3 5冷隔在铸件上穿透或不穿透的，边缘呈圆角状的缝隙，多出现在远离浇注系统的宽大表面或薄壁处、金属流汇合处、激冷部位等一、铸件缺陷的分类表格表面缺陷4 1鼠尾铸件表面出现的较浅（深度小于或等于5mm）且带有锐角的凹痕4 2沟槽铸件表面产生的较深（深度大于5mm）且边缘光滑的V形凹痕，通常有分枝，多发生在铸件的上、下表面上一、铸件缺陷的分类表
50、格4 3夹砂结疤铸件表面产生的疤片状金属凸起物。其表面粗糙，边缘锐利，有一小部分金属和铸件本体相连，疤片状凸起物与铸件之间有砂层4 4机械粘砂铸件的部分或整体表面上，粘附着一层砂粒和金属的机械混合物。清铲粘砂层时可以看到金属光泽一、铸件缺陷的分类表格类别序号名称特征简图一、铸件缺陷的分类表格表面缺陷4 5化学粘砂铸件部分或整个表面上牢固地粘附的一层由金属氧化物、砂子和粘结剂相互作用而生成的低熔点化合物。其硬度高，只能用砂轮磨去4 6表面粗糙铸件表面毛糙，凹凸不平，但未与砂粒结合或化合4 7皱皮铸件上不规则的粗粒状或皱褶状的表皮，一般带有较深的网状沟槽一、铸件缺陷的分类表格残缺类缺陷5 1浇不到
