《金属的铸造》课件

金属的铸造铸造概述定义历史铸造是一种将熔化的金属液态材料倒入模具中，冷却凝固后获得铸造技术起源于古代，是人类最早掌握的金属加工技术之一，至所需形状和尺寸的金属产品的制造工艺今已有数千年的历史古代文明，如埃及、中国和罗马等，都使用过铸造工艺制作各种工具和器皿铸造的优点形状复杂1铸造工艺可以制造形状复杂的零件，例如内部有孔洞、弯曲和凹凸的零件，这些零件难以用其他加工方法制造尺寸较大2铸造工艺可以制造尺寸较大的零件，例如大型机床床身、船体、大型雕塑等，这些零件难以用其他加工方法制造材料多样3铸造工艺可以加工各种金属材料，例如铁、钢、铝、铜、镁等，以及一些合金材料，可以满足不同应用场合的需要成本较低4与其他加工方法相比，铸造工艺的成本相对较低，特别是对于形状复杂的零件，铸造工艺的成本优势更加明显铸造的局限性尺寸精度低表面粗糙铸造工艺的尺寸精度相对较低，铸造工艺的表面粗糙度相对较高需要进行后续的机械加工才能达，需要进行后续的表面处理才能到所需的精度达到所需的表面质量内部缺陷铸造过程中可能会出现气孔、夹渣、缩孔等内部缺陷，影响铸件的强度和可靠性铸件的分类铁铸件钢铸件铝铸件使用铁或铁合金制成的使用钢或钢合金制成的使用铝或铝合金制成的铸件，常用于制造机械铸件，常用于制造汽车铸件，常用于制造汽车零件、管道、阀门等零件、船舶零件、工程零件、航空航天零件、机械零件等电子产品外壳等铜铸件使用铜或铜合金制成的铸件，常用于制造电器零件、水管、阀门等铸件设计的基本要求结构合理1铸件的结构应符合机械加工的要求，便于加工和装配工艺性强2铸件的设计应考虑铸造工艺的要求，例如便于浇注、凝固、脱模等尺寸公差3铸件的尺寸应符合设计要求的公差范围，避免过大的尺寸偏差表面质量4铸件的表面应符合设计要求的表面粗糙度和表面质量要求，避免过多的表面缺陷铸件的外观设计形状美观铸件的外观应美观大方，符合产品的设计要求尺寸协调铸件的尺寸应协调一致，避免过大的尺寸偏差颜色和谐铸件的颜色应与产品的设计要求一致，避免过大的颜色差异铸件的功能设计强度要求铸件应具有足够的强度，能够承受工作载荷和环境条件刚度要求铸件应具有足够的刚度，能够保证工作过程中的形状稳定性和尺寸精度耐磨要求铸件应具有足够的耐磨性，能够抵抗工作过程中摩擦和磨损耐腐蚀要求铸件应具有足够的耐腐蚀性，能够抵抗工作环境中的腐蚀铸件的工艺设计工艺流程模具设计1设计合理的铸造工艺流程，确保铸件的设计合适的模具，保证铸件的形状和尺2质量和效率寸精度热处理浇注系统4设计合适的热处理工艺，改善铸件的性设计合理的浇注系统，确保金属液的顺3能和消除内部应力利流动和充填铸造工艺流程制芯1制作铸件内部的空腔，例如孔洞、通道等造型2制作铸件的外形，包括砂型和金属型熔炼3将金属原料熔化成液态金属浇注4将熔化的金属液倒入模具中冷却5让金属液在模具中冷却凝固，形成铸件铸件制造的工艺准备原材料选择1根据铸件的性能要求选择合适的金属材料模具准备2准备合适的模具，例如砂型、金属型、陶瓷型等设备准备3准备所需的铸造设备，例如熔炉、浇注设备、清理设备等工艺参数设定4设定合适的工艺参数，例如熔炼温度、浇注温度、冷却速度等制芯工艺砂芯金属芯陶瓷芯其他制芯工艺是指制作铸件内部的空腔，例如孔洞、通道等常见的制芯方法包括砂芯、金属芯、陶瓷芯等浇注工艺熔炼浇注凝固将金属原料熔化成液态金属，并控制熔炼将熔化的金属液倒入模具中，并控制浇注让金属液在模具中冷却凝固，形成铸件温度和时间温度和速度凝固过程结晶过程晶粒长大凝固结束熔化的金属液冷却到凝固点以下，开始晶粒不断长大，形成晶体组织当金属液完全凝固后，铸件形成结晶，形成晶粒浇注系统设计浇口1将金属液引入模具的通道流道2引导金属液流动的通道冷铁3加速金属液的凝固，防止出现缩孔等缺陷冒口4为金属液的收缩留出的空间，防止出现缩孔等缺陷浇注系统的类型直浇式侧浇式金属液直接从浇口流入铸件金属液从铸件侧面流入底浇式金属液从铸件底部流入浇注系统的布置浇口位置1浇口的位置应便于金属液的流动和充填流道尺寸2流道尺寸应与金属液的流量和流动速度相匹配冷铁位置3冷铁应放置在铸件的薄壁处或易产生缩孔的地方冒口位置4冒口应放置在铸件的最高点，并与铸件的金属液流动方向一致铸件脱模冷却让铸件在模具中冷却到一定温度，以防止铸件在脱模过程中变形或断裂脱模将铸件从模具中取出，并进行清理和检验铸件热处理回火淬火将淬火后的铸件加热到一定温度正火将铸件加热到一定温度，保温一，保温一段时间，然后在空气中退火将铸件加热到一定温度，保温一段时间，然后在水中或油中快速冷却，可以降低淬火后的铸件的将铸件加热到一定温度，保温一段时间，然后在空气中冷却，可冷却，可以使铸件表面硬度和耐脆性，提高铸件的韧性和可加工段时间，然后缓慢冷却，可以消以细化晶粒，提高铸件的强度和磨性提高性除铸件内部的应力，提高铸件的硬度塑性和韧性铸件的去毛刺化学去毛刺2使用化学溶液去除铸件表面的毛刺，例如酸洗、碱洗等机械去毛刺1使用机械工具去除铸件表面的毛刺，例如砂轮机、铣床等电化学去毛刺使用电化学方法去除铸件表面的毛刺，3例如电解抛光、电解去毛刺等铸件的检验外观检验1检查铸件的外观是否符合设计要求，是否存在明显的缺陷尺寸检验2检查铸件的尺寸是否符合设计要求的公差范围性能检验3检查铸件的性能是否符合设计要求，例如强度、硬度、韧性等内部缺陷检验4使用无损检测方法检查铸件内部是否存在气孔、夹渣、缩孔等缺陷铸件质量问题气孔1铸件内部存在的气体空腔，影响铸件的强度和可靠性夹渣2铸件内部存在未熔化的杂质，影响铸件的强度和性能缩孔3铸件内部存在因金属液收缩而形成的空洞，影响铸件的强度和性能裂纹4铸件内部或表面存在的裂缝，影响铸件的强度和可靠性铸件缺陷的原因铸件缺陷产生的原因很多，主要包括模具缺陷、熔炼工艺、浇注工艺、热处理工艺等因素铸件缺陷的预防措施模具设计熔炼工艺控制浇注工艺控制设计合理的模具，保证铸件的形状和尺寸严格控制熔炼温度、时间和气氛严格控制浇注温度、速度和压力精度铸件的热处理方法退火1消除内应力，改善塑性和韧性正火2细化晶粒，提高强度和硬度淬火3提高硬度和耐磨性回火4降低淬火后的脆性，提高韧性和可加工性常见的热处理工艺淬火回火正火退火将铸件淬火后进行回火处理，可将铸件正火后进行退火处理，可以提高铸件的强度、硬度和韧性以消除铸件内部的应力，提高铸件的塑性和韧性调质处理将铸件进行淬火和回火处理，可以获得综合性能优良的铸件铸件的表面处理去毛刺1去除铸件表面的毛刺，提高铸件的表面质量抛光2提高铸件的表面光洁度和美观度喷砂3提高铸件的表面粗糙度和耐磨性电镀4在铸件表面镀上一层金属或非金属，提高铸件的耐腐蚀性或装饰性化学镀层原理利用化学反应，在铸件表面镀上一层金属或非金属，提高铸件的耐腐蚀性或装饰性特点化学镀层工艺成本低，操作简单，但镀层厚度较薄，耐腐蚀性相对较差电镀原理利用电解原理，在铸件表面镀上一层金属或非金属，提高铸件的耐腐蚀性或装饰性特点电镀工艺成本较高，操作较复杂，但镀层厚度较厚，耐腐蚀性相对较好喷涂原理特点1将涂料喷涂在铸件表面，形成保护层，喷涂工艺成本较低，操作简单，但涂层2提高铸件的耐腐蚀性或装饰性厚度较薄，耐腐蚀性相对较差焊接与切割焊接1将两个或多个铸件连接在一起，形成更大的部件切割2将铸件切割成所需的形状和尺寸铸件的机械加工切削加工1使用刀具切削铸件，使其达到所需的形状和尺寸研磨加工2使用砂轮或其他磨具磨削铸件，使其表面光滑平整抛光3使用抛光工具对铸件表面进行抛光，使其表面光亮平整铸件的切削加工车削铣削钻削镗削其他切削加工是指使用刀具切削铸件，使其达到所需的形状和尺寸，常用的切削加工方法包括车削、铣削、钻削、镗削等铸件的研磨加工砂轮研磨磨光抛光使用砂轮磨削铸件，使其表面光滑平整使用磨光工具对铸件表面进行磨光，使其使用抛光工具对铸件表面进行抛光，使其表面光亮平整表面光亮平整铸件的抛光机械抛光化学抛光电解抛光使用抛光工具和抛光膏对铸件表面进行使用化学溶液对铸件表面进行抛光，使使用电解原理对铸件表面进行抛光，使抛光，使其表面光亮平整其表面光亮平整其表面光亮平整铸件的检测方法无损检测1不破坏铸件，通过物理或化学方法检测铸件内部是否存在缺陷有损检测2对铸件进行破坏性检测，以确定铸件的性能和质量铸件的无损检测超声波检测射线检测利用超声波的反射和透射特性，利用X射线或γ射线穿透铸件，在检测铸件内部是否存在缺陷底片上形成影像，检测铸件内部是否存在缺陷磁粉检测利用磁粉在磁场中的分布情况，检测铸件表面的裂纹或其他缺陷铸件的有损检测拉伸试验1测定铸件的抗拉强度、屈服强度和伸长率硬度试验2测定铸件的硬度冲击试验3测定铸件的韧性疲劳试验4测定铸件在反复载荷下的抗疲劳强度常见的铸件检测技术金相检验通过观察铸件的显微结构，分析铸件的组织和性能化学成分分析通过化学分析方法，测定铸件的化学成分，判断铸件是否符合设计要求机械性能测试通过拉伸试验、硬度试验、冲击试验等，测定铸件的机械性能，判断铸件是否符合设计要求铸件的性能指标强度铸件抵抗外力破坏的能力硬度铸件抵抗外力压入的能力韧性铸件抵抗冲击载荷的能力耐磨性铸件抵抗摩擦和磨损的能力耐腐蚀性铸件抵抗腐蚀介质腐蚀的能力铸件的强度抗压强度2铸件抵抗压缩载荷的能力抗拉强度1铸件抵抗拉伸载荷的能力抗剪强度铸件抵抗剪切载荷的能力3铸件的硬度布氏硬度1用一定直径的钢球压入铸件表面，测量压痕的面积，计算硬度值洛氏硬度2用一定锥体或钢球压入铸件表面，测量压痕的深度，计算硬度值维氏硬度3用一定形状的金刚石压头压入铸件表面，测量压痕的对角线长度，计算硬度值铸件的韧性冲击韧性1测定铸件抵抗冲击载荷的能力，通常用冲击试验机进行测试弯曲韧性2测定铸件抵抗弯曲载荷的能力，通常用弯曲试验机进行测试铸件的耐磨性磨损试验划痕试验磨耗试验耐磨性是铸件的重要性能指标之一，它反映了铸件抵抗摩擦和磨损的能力常见的耐磨性测试方法包括磨损试验、划痕试验、磨耗试验等铸件的耐腐蚀性盐雾试验酸碱试验浸泡试验将铸件置于盐雾环境中，观察铸件的腐蚀将铸件置于酸碱溶液中，观察铸件的腐蚀将铸件浸泡在腐蚀性介质中，观察铸件的情况情况腐蚀情况铸件的成本计算原材料成本加工成本管理成本金属原料、辅料、燃料等的成本熔炼、浇注、清理、热处理等加工环节人员工资、福利、折旧、税金等成本的成本铸件的成本构成直接成本1直接用于生产铸件的成本，例如原材料成本、加工成本间接成本2与生产铸件有关的成本，但不能直接计入产品成本，例如管理成本、销售成本铸件的成本控制降低原材料成本提高加工效率选择价格合理的原材料，并进行优化生产流程，提高设备利用率合理的采购，降低人工成本减少废品率严格控制生产过程，降低废品率，提高产品合格率铸造行业的发展趋势自动化1采用自动化设备和技术，提高生产效率和产品质量数字化2采用数字化技术，实现生产过程的智能化和信息化绿色化3采用环保材料和工艺，减少环境污染，实现可持续发展铸造工艺的自动化自动造型使用自动造型机进行造型，提高造型效率和精度自动浇注使用自动浇注设备进行浇注，提高浇注效率和精度自动清理使用自动清理设备进行清理，提高清理效率和质量铸造工艺的数字化数字化设计使用CAD软件进行铸件设计，提高设计效率和精度数字化仿真使用CAE软件进行铸造过程的模拟，优化铸造工艺，降低成本数字化制造使用数控机床和机器人进行铸件加工，提高加工效率和精度数字化管理使用ERP系统管理铸造生产过程，提高生产效率和管理水平铸造工艺的绿色化循环利用2对生产过程中的废料进行回收利用，减少资源浪费节能减排1采用节能环保的设备和工艺，减少能源消耗和环境污染清洁生产采用清洁生产技术，减少污染物排放，3保护生态环境。