金工实训教程实训专题2.ppt

【实训目的及要求】【实训目的及要求】了解铸造成型的生产过程和工艺特点，了解了解铸造成型的生产过程和工艺特点，了解型砂、芯砂应具备的主要性能。型砂、芯砂应具备的主要性能。熟悉分型面的选择方法，掌握手工造型（造熟悉分型面的选择方法，掌握手工造型（造型、造芯）的操作技能，了解常见铸件缺陷型、造芯）的操作技能，了解常见铸件缺陷的产生原因及其控制方法。的产生原因及其控制方法。了解压力铸造、离心铸造、熔模铸造、金属了解压力铸造、离心铸造、熔模铸造、金属型铸造的特点和应用范围。型铸造的特点和应用范围。【实训安全事项】【实训安全事项】造型工具不能随处乱放，造型时不可用嘴吹造型工具不能随处乱放，造型时不可用嘴吹型砂和芯砂。型砂和芯砂。砂箱要放置稳固，搬动砂箱时要注意扶稳轻砂箱要放置稳固，搬动砂箱时要注意扶稳轻放，防止被压伤。放，防止被压伤。浇注前必须彻底烘干预热浇包、挡渣钩等工浇注前必须彻底烘干预热浇包、挡渣钩等工具，决不可有锈蚀或沾有水分；浇注时与操具，决不可有锈蚀或沾有水分；浇注时与操作无关的人员应远离浇包，避免被烫伤；浇作无关的人员应远离浇包，避免被烫伤；浇注后应全面检查，清理场地并熄灭火源。注后应全面检查，清理场地并熄灭火源。开箱取铸件时应注意是否完全冷却，清理铸开箱取铸件时应注意是否完全冷却，清理铸件时要防止砂粒和碎屑飞出伤人。件时要防止砂粒和碎屑飞出伤人。2.0 2.0 实训典型案例实训典型案例 典型案例典型案例1 1 ：轴承盖零件的手工造型：轴承盖零件的手工造型 现场发给学生每人一个与示范件不相同的模样现场发给学生每人一个与示范件不相同的模样（轴承盖、轴承座、手柄等），仿照实训老师的示范（轴承盖、轴承座、手柄等），仿照实训老师的示范学生按要求制作出合格的砂型。学生制作完成一个砂学生按要求制作出合格的砂型。学生制作完成一个砂型后，可互相交换模样进行反复练习操作。学生操作型后，可互相交换模样进行反复练习操作。学生操作熟练后，现场完成熟练后，现场完成金工实训报告金工实训报告，交实训指导老，交实训指导老师评分。师评分。典型案例典型案例2 2 ：合金熔炼与浇注铸件：合金熔炼与浇注铸件 学生每二人一组分为造型组、炉前组、抬包组、学生每二人一组分为造型组、炉前组、抬包组、浇注组、放压铁组。每人穿戴好必备的劳保防护用品，浇注组、放压铁组。每人穿戴好必备的劳保防护用品，在实训指导老师的指导下开炉熔炼合金，然后对已经在实训指导老师的指导下开炉熔炼合金，然后对已经制作好的砂型进行浇注。待铸件完全冷却后清理铸件，制作好的砂型进行浇注。待铸件完全冷却后清理铸件，观察铸造成型的实训效果，现场完成观察铸造成型的实训效果，现场完成金工实训报金工实训报告告。铸造是通过制造铸型，熔炼金属，再把金属熔液铸造是通过制造铸型，熔炼金属，再把金属熔液注人铸型，经凝固和冷却，从而获得所需铸件的成形注人铸型，经凝固和冷却，从而获得所需铸件的成形方法。它是制造具有复杂结构金属件的最灵活的成形方法。它是制造具有复杂结构金属件的最灵活的成形方法，如机床床身、发动机气缸体，各种支架、箱体方法，如机床床身、发动机气缸体，各种支架、箱体等。等。气缸制品气缸制品 金属型铸造制品金属型铸造制品 2.1 2.1 概述概述图图2-1 2-1 套筒类零件的砂型铸造工艺过程套筒类零件的砂型铸造工艺过程砂型铸造的工艺过程砂型铸造的工艺过程 2.2 2.2 砂型铸造工艺砂型铸造工艺 2.2.1 2.2.1 型砂的制备型砂的制备 型砂是砂型铸造的主要造型材料，可以细分为型砂和芯砂型砂是砂型铸造的主要造型材料，可以细分为型砂和芯砂两种，型砂用于造型，芯砂用于制芯，它们都是由原砂（山砂两种，型砂用于造型，芯砂用于制芯，它们都是由原砂（山砂或河砂）、粘土、水按一定比例混合而成。或河砂）、粘土、水按一定比例混合而成。型砂应具备良好的透气性、足够的强度、较高的耐火性、型砂应具备良好的透气性、足够的强度、较高的耐火性、必要的退让性和可塑性。如果型砂的质量差，将会使铸件产生必要的退让性和可塑性。如果型砂的质量差，将会使铸件产生气孔、砂眼、粘砂、夹砂等缺陷。气孔、砂眼、粘砂、夹砂等缺陷。2.2.2 2.2.2 制造模样和芯盒制造模样和芯盒 为了保证铸件的质量，在制造模样和芯盒时，必须先设计为了保证铸件的质量，在制造模样和芯盒时，必须先设计出铸造工艺图，然后根据铸造工艺图上工件的形状和大小，制出铸造工艺图，然后根据铸造工艺图上工件的形状和大小，制造模样和芯盒。在设计铸造工艺图时，要充分考虑分型面的选造模样和芯盒。在设计铸造工艺图时，要充分考虑分型面的选择、拔模斜度、加工余量、收缩量、铸造圆角等问题，采用砂择、拔模斜度、加工余量、收缩量、铸造圆角等问题，采用砂芯时还必须在模样上制出相应的芯头。图芯时还必须在模样上制出相应的芯头。图2-2 2-2 是压盖零件的铸是压盖零件的铸造工艺图及相应的模样图，从图造工艺图及相应的模样图，从图2-2 2-2 中可以看出，模样的形状中可以看出，模样的形状与和铸件零件图往往是不完全相同的。与和铸件零件图往往是不完全相同的。图图2-2 2-2 压盖零件的铸造工艺图及模样图压盖零件的铸造工艺图及模样图 2.2.3 2.2.3 手工造型手工造型 手工造型的操作比较灵活，使用图手工造型的操作比较灵活，使用图2-32-3所示的手所示的手工造型常用工具，即可进行整模两箱造型、分模两箱工造型常用工具，即可进行整模两箱造型、分模两箱造型、挖砂造型、活块造型、刮板造型、三箱造型等造型、挖砂造型、活块造型、刮板造型、三箱造型等多种操作。多种操作。图图2-3 2-3 手工造型常用工具手工造型常用工具a a）浇口棒；）浇口棒；b b）砂冲子；）砂冲子；c c）通气孔；）通气孔；d d）起模针；）起模针；e e）墁刀：修平面和挖沟槽用；）墁刀：修平面和挖沟槽用；f f）秋叶：修凹曲面用；）秋叶：修凹曲面用；g g）砂勾：修深的底部或侧面和勾出砂型中散砂用；）砂勾：修深的底部或侧面和勾出砂型中散砂用；h h）皮老虎）皮老虎 当铸件的最大截面在零件端部时，可选用最大截当铸件的最大截面在零件端部时，可选用最大截面作为分型面，将模样做成整体，采用面作为分型面，将模样做成整体，采用整模两箱造型整模两箱造型。图图2-4 2-4 齿轮坯零件的整模两箱造型过程齿轮坯零件的整模两箱造型过程 当铸件不适宜采用整模两箱造型时，通常可以选当铸件不适宜采用整模两箱造型时，通常可以选取工件的最大截面为分型面，把模样分成两半，采用取工件的最大截面为分型面，把模样分成两半，采用分模两箱造型；也可以将模样分成几部分，采用分模两箱造型；也可以将模样分成几部分，采用分模分模多箱造型。多箱造型。图图2-5 2-5 套筒类零件的分模两箱造型过程套筒类零件的分模两箱造型过程 当铸件的最大截面不在端部，且模样又不便分成当铸件的最大截面不在端部，且模样又不便分成两半时，可采用两半时，可采用挖砂造型挖砂造型方法。方法。图图2-6 2-6 手轮零件的挖砂造型过程手轮零件的挖砂造型过程 当铸件的侧面有局部凸块阻碍起模时，可将此局当铸件的侧面有局部凸块阻碍起模时，可将此局部凸块做成与模样主体分离的活动模块，起模时先把部凸块做成与模样主体分离的活动模块，起模时先把模样主体起出，再设法取出活动模块，这种造型方法模样主体起出，再设法取出活动模块，这种造型方法称为称为活块造型活块造型。图图2-7 2-7 侧面有局部凸块零件的活块造型过程侧面有局部凸块零件的活块造型过程 当生产大型回转体铸件时，为了节约生产成本，当生产大型回转体铸件时，为了节约生产成本，有时可以采用有时可以采用刮板造型刮板造型方法。方法。图图2-8 2-8 带轮零件的刮板造型过程带轮零件的刮板造型过程 当铸件两端的截面尺寸大于中间的截面尺寸时，当铸件两端的截面尺寸大于中间的截面尺寸时，需要采用三个砂箱造型，由两个方向分别起模。这种需要采用三个砂箱造型，由两个方向分别起模。这种使用三个砂箱制造铸型的工艺过程，称为使用三个砂箱制造铸型的工艺过程，称为三箱造型三箱造型。图图2-9 2-9 槽轮零件的三箱造型过程槽轮零件的三箱造型过程2.2.4 2.2.4 制作型芯制作型芯图图2-10 2-10 开式芯盒的造芯过程开式芯盒的造芯过程 型芯的固定方式型芯的固定方式a a）垂直芯头；）垂直芯头；b b）水平芯头；）水平芯头；c c）悬臂芯头；）悬臂芯头；d d）吊芯芯头；）吊芯芯头；2.2.4 2.2.4 制作型芯制作型芯2.2.5 2.2.5 浇注系统浇注系统 浇注系统浇注系统 浇注系统是液体金属流入型腔中经过的一系列通道。浇浇注系统是液体金属流入型腔中经过的一系列通道。浇注系统不当，可能使铸件出现气孔、夹渣、砂眼、粘砂、缩注系统不当，可能使铸件出现气孔、夹渣、砂眼、粘砂、缩孔和缩松、浇不到和冷隔以及变形、裂纹等缺陷。正确设置孔和缩松、浇不到和冷隔以及变形、裂纹等缺陷。正确设置浇注系统，能保证铸件质量，降低金属材料的消耗。浇注系浇注系统，能保证铸件质量，降低金属材料的消耗。浇注系统通常由外浇口、直浇道、横浇道和内浇道组成统通常由外浇口、直浇道、横浇道和内浇道组成 2.2.6 2.2.6 合型合型 将上型、下型、砂芯、浇口杯等组合成一个完整铸型将上型、下型、砂芯、浇口杯等组合成一个完整铸型的操作过程称为合型，又称合箱。合型是造型的最后一道的操作过程称为合型，又称合箱。合型是造型的最后一道工序，直接关系到铸件的质量。即使铸型和砂芯的质量很工序，直接关系到铸件的质量。即使铸型和砂芯的质量很好，若合型操作不当，也会引起气孔、砂眼、错箱、偏芯、好，若合型操作不当，也会引起气孔、砂眼、错箱、偏芯、飞边和跑火等缺陷。飞边和跑火等缺陷。图图2-12 2-12 紧固砂箱的方法紧固砂箱的方法2.3 2.3 金属的熔炼、浇注与落砂清理金属的熔炼、浇注与落砂清理 2.3.1 2.3.1 金属的熔炼金属的熔炼 金属的熔炼是指通过加热使固态金属熔融转变为液态金属金属的熔炼是指通过加热使固态金属熔融转变为液态金属的过程。熔炼的目的是要获得预定成分和一定温度的液态金属，的过程。熔炼的目的是要获得预定成分和一定温度的液态金属，并尽量减少液态金属中的气体和夹杂物。并尽量减少液态金属中的气体和夹杂物。熔炼铸铁的设备主要有冲天炉、反射炉、电弧炉和工频炉熔炼铸铁的设备主要有冲天炉、反射炉、电弧炉和工频炉等。由于冲天炉的结构简单、操作方便，熔炼效率较高且成本等。由于冲天炉的结构简单、操作方便，熔炼效率较高且成本较低，故在生产中应用最广。但冲天炉熔炼的铸铁液成分不易较低，故在生产中应用最广。但冲天炉熔炼的铸铁液成分不易控制，质量不稳定，工作环境较差。随着电力工业的发展，电控制，质量不稳定，工作环境较差。随着电力工业的发展，电弧炉熔炼已经得到越来越多的应用。弧炉熔炼已经得到越来越多的应用。熔炼铸钢的设备主要有电弧炉、感应电炉、转炉等。在一熔炼铸钢的设备主要有电弧炉、感应电炉、转炉等。在一般的铸钢车间里常用的是三相电弧炉和感应电炉。般的铸钢车间里常用的是三相电弧炉和感应电炉。铸造有色合金（如铸铝、铸铜）时，由于有色合金的熔点铸造有色合金（如铸铝、铸铜）时，由于有色合金的熔点较低，容易吸气和氧化，因此常采用坩埚熔炼。较低，容易吸气和氧化，因此常采用坩埚熔炼。2.3.2 2.3.2 金属的浇注金属的浇注 借助于浇包将液态金属注入铸型的操作，称为浇借助于浇包将液态金属注入铸型的操作，称为浇注。浇注过程对铸件的质量影响很大，若浇注操作不注。浇注过程对铸件的质量影响很大，若浇注操作不当会引起浇不足、冷隔、气孔、缩孔、夹渣等铸造缺当会引起浇不足、冷隔、气孔、缩孔、夹渣等铸造缺陷，所以浇注前应做好充分准备，浇注时应控制好浇陷，所以浇注前应做好充分准备，浇注时应控制好浇注温度与浇注速度。注温度与浇注速度。1 1浇注温度浇注温度 2 2浇注速度浇注速度 3 3浇注时的注意事项浇注时的注意事项2.3.3 2.3.3 铸件的落砂与清理铸件的落砂与清理 落砂是指从砂型中取出铸件的工作。落砂的方法落砂是指从砂型中取出铸件的工作。落砂的方法有手工落砂和机械落砂两种，大批量生产中采用各种有手工落砂和机械落砂两种，大批量生产中采用各种落砂机落砂。落砂机落砂。清理是指落砂后，从铸件上清除表面粘砂和多余清理是指落砂后，从铸件上清除表面粘砂和多余金属等过程。清理工作主要包括切除浇冒口、清除砂金属等过程。清理工作主要包括切除浇冒口、清除砂芯、清理粘砂、铸件的修整、铸件的热处理等内容。芯、清理粘砂、铸件的修整、铸件的热处理等内容。2.4 2.4 铸件的检验及常见缺陷分析铸件的检验及常见缺陷分析 铸件质量检验方法铸件质量检验方法：1 1表面质量检查，包括外观检验方法、荧光及着色检查表面质量检查，包括外观检验方法、荧光及着色检查和煤油浸润检验；和煤油浸润检验；2 2内部质量检验，包括化学成分检验、力学性能检验和内部质量检验，包括化学成分检验、力学性能检验和金相组织检验；金相组织检验；3 3无损探伤法，包括磁力探伤、超声波探伤、射线探伤无损探伤法，包括磁力探伤、超声波探伤、射线探伤等。等。铸件清理后，需要对其质量进行检验。常见的铸造缺陷主铸件清理后，需要对其质量进行检验。常见的铸造缺陷主要有：要有：(1)(1)孔眼类缺陷：气孔、缩孔、缩松、渣眼、砂眼、铁豆等；孔眼类缺陷：气孔、缩孔、缩松、渣眼、砂眼、铁豆等；(2)(2)裂纹类缺陷：热裂纹、冷裂纹等；裂纹类缺陷：热裂纹、冷裂纹等；(3)(3)表面缺陷：粘砂、结疤、夹砂、冷隔等；表面缺陷：粘砂、结疤、夹砂、冷隔等；(4)(4)铸件形状、尺寸和重量不合格：错箱、偏心、浇不足等；铸件形状、尺寸和重量不合格：错箱、偏心、浇不足等；(5)(5)铸件成分、组织及性能不合格：白口铸件成分、组织及性能不合格：白口(过硬过硬)等。等。2.5 2.5 特种铸造简介特种铸造简介 特种铸造是指除砂型铸造以外的其它铸造方法，特种铸造是指除砂型铸造以外的其它铸造方法，如：金属型铸造、压力铸造、熔模铸造和离心铸造等如：金属型铸造、压力铸造、熔模铸造和离心铸造等等。这些铸造方法各有其优越之处，但在应用上也各等。这些铸造方法各有其优越之处，但在应用上也各有其局限性。有其局限性。2.5.1 2.5.1 压力铸造压力铸造 压力铸造简称压铸，是在高压作用下将液态金属压力铸造简称压铸，是在高压作用下将液态金属以较高速度射压进入高精度的型腔内，在保压状态下以较高速度射压进入高精度的型腔内，在保压状态下快速凝固，以获得优质铸件的高精度高效率铸造方法。快速凝固，以获得优质铸件的高精度高效率铸造方法。压力铸造的基本特点是高压（压力铸造的基本特点是高压（5-150 MPa5-150 MPa）和高速）和高速（5-100 m/s5-100 m/s）。）。图图2-13 2-13 压铸模总体结构示意图压铸模总体结构示意图1-1-铸件；铸件；2-2-导柱；导柱；3-3-冷却水管；冷却水管；4-4-定型；定型；5-5-动型；动型；6-6-顶杆板；顶杆板；7-7-顶杆；顶杆；8-8-型腔；型腔；9-9-排气管；排气管；10-10-浇注系统浇注系统压铸模压铸模 图图2-14 2-14 卧式冷室压铸机工作示意图卧式冷室压铸机工作示意图压铸机压铸机 压力铸造压力铸造2.5.2 2.5.2 离心铸造离心铸造 离心铸造是将液态金属浇入高速旋转（离心铸造是将液态金属浇入高速旋转（250-1500 r/min250-1500 r/min）的铸型中，使其在离心力作用下填充铸型和凝固而获得所需铸的铸型中，使其在离心力作用下填充铸型和凝固而获得所需铸件的方法。离心铸造在离心铸造机上进行，铸型采用金属型或件的方法。离心铸造在离心铸造机上进行，铸型采用金属型或砂型，它既可绕垂直轴旋转，也可绕水平轴旋转，如图砂型，它既可绕垂直轴旋转，也可绕水平轴旋转，如图2-152-15所所示。示。图图2-15 2-15 离心铸造示意图离心铸造示意图离心铸造离心铸造2.5.3 2.5.3 熔模铸造熔模铸造 熔模铸造又称失蜡铸造，属于精密铸造的一种。熔模铸造熔模铸造又称失蜡铸造，属于精密铸造的一种。熔模铸造时，一般先制造蜡模；再将蜡模修整，然后焊在蜡制的浇注系时，一般先制造蜡模；再将蜡模修整，然后焊在蜡制的浇注系统上，得到蜡模组；把蜡模组浸入用水玻璃和石英粉配制的涂统上，得到蜡模组；把蜡模组浸入用水玻璃和石英粉配制的涂料中，取出硬化结壳；多次重复操作，结壳逐层加厚硬化，获料中，取出硬化结壳；多次重复操作，结壳逐层加厚硬化，获得型壳；在沸水中煮化蜡模，使蜡液流出型壳，便可得到无分得型壳；在沸水中煮化蜡模，使蜡液流出型壳，便可得到无分型面的铸型型腔。为了排除型壳中的残余挥发物，提高型壳强型面的铸型型腔。为了排除型壳中的残余挥发物，提高型壳强度度,还需将型壳放在还需将型壳放在850-950850-950的炉内焙烧；再将焙烧好的型的炉内焙烧；再将焙烧好的型壳置于铁砂箱中，周围填充干砂制成砂箱，然后进行浇注即可壳置于铁砂箱中，周围填充干砂制成砂箱，然后进行浇注即可.熔模铸造可以生产形状十分复杂的小型铸件，所得铸件的熔模铸造可以生产形状十分复杂的小型铸件，所得铸件的尺寸精度高，表面光洁平整，一次浇注可以获得多件产品；但尺寸精度高，表面光洁平整，一次浇注可以获得多件产品；但熔模铸造的工艺过程复杂，生产周期很长，成本较高，且不能熔模铸造的工艺过程复杂，生产周期很长，成本较高，且不能生产大型铸件。因此，熔模铸造主要用于制造熔点高、形状复生产大型铸件。因此，熔模铸造主要用于制造熔点高、形状复杂、难切削加工的小型碳钢铸件和小型合金钢铸件，如汽轮机杂、难切削加工的小型碳钢铸件和小型合金钢铸件，如汽轮机叶片、复杂刀具等。叶片、复杂刀具等。熔模铸造熔模铸造2.5.4 2.5.4 金属型铸造金属型铸造 把液态金属浇入金属制成的铸型内以获得铸件的方法，称把液态金属浇入金属制成的铸型内以获得铸件的方法，称为金属型铸造。为金属型铸造。金属型浇注前，应在型腔表面涂刷一层脱模涂料，以保护金属型浇注前，应在型腔表面涂刷一层脱模涂料，以保护铸型型腔，并可提高铸件的表面质量。金属型应预热并保持一铸型型腔，并可提高铸件的表面质量。金属型应预热并保持一定的工作温度，因为铸型温度太低将使液态金属冷却过快，容定的工作温度，因为铸型温度太低将使液态金属冷却过快，容易产生浇不足、冷隔、裂纹等缺陷；铸型温度也不可太高，否易产生浇不足、冷隔、裂纹等缺陷；铸型温度也不可太高，否则会使晶粒粗大，影响铸件的力学性能。则会使晶粒粗大，影响铸件的力学性能。金属型可以多次浇注重复使用，节约了大量型砂和造型工金属型可以多次浇注重复使用，节约了大量型砂和造型工时，提高了劳动生产率；所得铸件的尺寸准确，表面质量好，时，提高了劳动生产率；所得铸件的尺寸准确，表面质量好，铸件的力学性能高。但金属型的制造成本较高，而且如果铸铁铸件的力学性能高。但金属型的制造成本较高，而且如果铸铁件冷却速度过快很容易产生白口现象，因此金属型主要用于形件冷却速度过快很容易产生白口现象，因此金属型主要用于形状简单的非铁金属及其合金铸件的批量生产。状简单的非铁金属及其合金铸件的批量生产。金属型铸造金属型铸造本章小结本章小结 1 1熟练掌握各种铸型工具的使用；熟练掌握各种铸型工具的使用；2 2熟悉一般砂型铸造的工艺过程；熟悉一般砂型铸造的工艺过程；3 3能独立完成简单零件的造型浇注；能独立完成简单零件的造型浇注；4 4了解铸件的常见缺陷和检验方法。了解铸件的常见缺陷和检验方法。在车间实训期间，请特别注意，使用的工、量在车间实训期间，请特别注意，使用的工、量具，具，轻拿轻放轻拿轻放，及时，及时放回原处放回原处，方便全校实，方便全校实训的同学使用。训的同学使用。