《金属铸造与锻造技术》课件

《金属铸造与锻造技术》课程介绍金属加工的重要性金属加工的基石经济发展的驱动力技术创新的摇篮金属加工是制造业的基础，几乎所有工金属加工技术的进步直接影响着制造业业领域都离不开金属材料的成形和加的效率和质量，从而推动经济发展先工铸造和锻造作为两种主要的金属加进的铸造和锻造技术可以提高材料利用工方法，在生产各种零部件和产品中发率，降低生产成本，缩短生产周期，提挥着至关重要的作用金属加工通过改高产品性能，为企业创造更大的经济效变金属材料的形状、尺寸和性能，使其益同时，金属加工行业也为社会提供满足不同工程需求，为各行各业提供关了大量的就业机会，促进了社会稳定和键的结构件和功能件发展铸造与锻造定义与区别铸造的定义锻造的定义铸造是将熔融的金属液体注入到具有特定形状的铸型中，待其冷却凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法铸造适用于制造形状复杂、内部结构复杂的零件，如发动机缸体、泵体、阀体等铸造具有生产批量大、成本低、适应性强等优点，被广泛应用于各个工业领域铸造工艺流程概述模型制作根据零件的形状和尺寸，制作出与铸件形状相似的模型模型是铸造工艺的基础，其精度直接影响铸件的质量铸型准备将模型放置在砂箱中，填充铸型材料（如砂子），形成具有空腔的铸型铸型是熔融金属的容纳空间，其强度和透气性对铸件的成形至关重要熔炼浇注将金属材料加热熔化，并将其注入到准备好的铸型中熔炼过程需要控制温度和成分，浇注过程需要保证金属液体的流动性和充满度冷却清理铸造材料常用金属及其特性铸铁具有良好的铸造性能、切削性能和耐磨性，但强度和韧性较低常用于制造机床床身、发动机缸体等铸钢具有较高的强度和韧性，但铸造性能较差常用于制造承受高载荷的零件，如轧钢机机架、水轮机叶片等铝合金具有重量轻、耐腐蚀、导热性好等优点，但强度较低常用于制造汽车发动机缸盖、飞机机身等铜合金铸型材料砂型、金属型等砂型金属型其他铸型以砂子为主要原料，混合粘结剂和其他用金属材料制成的铸型金属型具有强辅助材料制成的铸型砂型具有成本度高、导热性好、铸件精度高、表面粗低、制作简单、透气性好等优点，适用糙度低等优点，适用于生产批量大、精于大批量生产但砂型铸件的精度和表度要求高的铸件但金属型的成本较面粗糙度较低高，制作周期较长铸造方法砂型铸造详解砂型准备模型放置12选择合适的砂子、粘结剂和辅助材料，按照一定的比例混合，制将模型放置在砂型中，确定浇注系统和排气孔的位置浇注系统成铸型材料将铸型材料填充到砂箱中，压实并形成所需的形状用于引导金属液体流入铸型，排气孔用于排出铸型中的气体合箱浇注开箱清理3将上下砂箱合在一起，形成完整的铸型将熔融的金属液体通过浇注系统注入到铸型中，直至充满整个型腔特种铸造熔模铸造、压铸等熔模铸造压铸离心铸造又称精密铸造，先用易将熔融金属在高压作用将熔融金属注入旋转的熔材料（如蜡）制成模下注入金属型中，快速铸型中，利用离心力使型，然后在模型表面涂冷却凝固压铸件具有金属液体充满型腔离覆多层耐火涂料，形成尺寸精度高、表面光洁心铸造可以提高铸件的型壳熔化模型，留下度好、生产效率高等优致密度和力学性能，适型腔，再将金属液体注点，适用于大批量生用于生产管材、套筒等入型腔，获得高精度铸产回转体零件件铸造缺陷分析与预防气孔1金属液体中的气体或铸型中的气体未及时排出，在铸件内部形成空洞预防措施包括选择合适的熔炼工艺、提高铸型的透气性、合理设置排气孔缩孔2金属液体在凝固过程中体积收缩，未及时得到补充，在铸件内部形成空洞预防措施包括合理设计浇注系统、采用冒口、控制冷却速度夹杂3金属液体中混入的非金属杂质或氧化物，在铸件内部形成缺陷预防措施包括选择纯净的金属材料、加强熔炼过程的除渣、采用过滤网裂纹4由于铸件内部应力过大或冷却不均匀，在铸件表面或内部产生的裂缝预防措施包括合理设计铸件结构、控制冷却速度、进行热处理铸造设备熔炼炉、浇注机等熔炼炉浇注机其他设备用于将金属材料加热熔化的设备常见用于将熔融金属注入铸型的设备常见除了熔炼炉和浇注机，铸造车间还包括的熔炼炉有冲天炉、电弧炉、感应炉的浇注机有倾转式浇注机、压铸机、离造型机、制芯机、砂处理设备、清理设等不同类型的熔炼炉适用于不同的金心铸造机等不同类型的浇注机适用于备、热处理设备等这些设备共同组成属材料和熔炼工艺不同的铸造方法和铸件形状了完整的铸造生产线锻造工艺流程概述下料根据锻件的形状和尺寸，将金属材料切割成一定长度的坯料下料方式有锯切、剪切、火焰切割等加热将坯料加热到合适的锻造温度加热方式有火焰加热、感应加热、电阻加热等加热温度的控制对锻件的质量至关重要锻压利用锻压设备对加热后的坯料进行锻压，使其产生塑性变形，形成所需的形状和尺寸锻压方式有自由锻、模锻、冷锻等冷却将锻压后的锻件进行冷却冷却方式有空冷、水冷、油冷等冷却速度的控制对锻件的性能有重要影响锻造材料常用金属及其特性碳钢合金钢具有较高的强度和韧性，但耐腐蚀性较差常用于制造汽车连通过添加合金元素，可以提高钢的强度、韧性、耐磨性和耐腐蚀杆、齿轮等性常用于制造航空航天零件、高强度螺栓等铝合金钛合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点常用于制造飞机起落架、具有强度高、耐高温、耐腐蚀等优点，但成本较高常用于制造发动机叶片等航空航天零件、医疗器械等锻造方法自由锻、模锻等自由锻模锻冷锻利用简单的工具或设备，对坯料进行锻将坯料放置在具有一定形状的模具中，在常温下对坯料进行锻压冷锻可以提打，使其逐步变形，获得所需的形状和利用锻压设备对坯料进行锻压，使其充高锻件的精度和表面光洁度，适用于制尺寸自由锻的灵活性高，适用于小批满模具型腔，获得所需的形状和尺寸造小型、高精度的零件，如螺栓、螺母量生产或大型锻件的制造模锻的生产效率高，适用于大批量生等产锻造设备锻锤、压力机等锻锤压力机镦锻机利用冲击力对坯料进行利用压力对坯料进行锻用于对坯料进行镦粗的锻压锻锤分为空气压压力机分为机械压设备镦锻机适用于制锤、蒸汽锤、液压锤力机、液压压力机等造螺栓、螺母等零件等锻锤适用于自由锻压力机适用于模锻和冷和模锻锻锻造模具设计要点模具材料的选择模具结构的确定12根据锻件的材料、形状和尺寸，选择合适的模具材料模根据锻件的形状和尺寸，确定模具的结构模具结构应保具材料应具有足够的强度、硬度和耐磨性证锻件能够顺利脱模，并具有足够的强度和刚度模具尺寸的计算模具的冷却设计34根据锻件的尺寸和锻造工艺参数，计算模具的尺寸模具对于热模锻，需要对模具进行冷却设计，以保证模具的温尺寸应保证锻件能够达到所需的精度和性能度在合适的范围内，提高模具的使用寿命锻造缺陷分析与预防裂纹1由于锻造温度过低、变形不均匀或冷却速度过快，在锻件表面或内部产生的裂缝预防措施包括控制锻造温度、合理设计锻件结构、控制冷却速度折叠2由于金属流动不畅，在锻件表面形成的重叠缺陷预防措施包括合理设计模具结构、提高坯料的加热质量、控制变形速度欠充满3由于坯料体积不足或模具型腔复杂，锻件未能完全充满模具型腔预防措施包括精确控制坯料体积、合理设计模具结构、提高锻造压力晶粒粗大4由于锻造温度过高或变形量不足，导致晶粒粗大，降低锻件的力学性能预防措施包括控制锻造温度、提高变形量、进行热处理热处理在铸造和锻造中的应用消除应力改善组织提高性能通过退火或回火等热处理方法，可以消通过正火、淬火、回火等热处理方法，通过表面淬火、渗碳、渗氮等热处理方除铸件和锻件内部的残余应力，提高其可以改善铸件和锻件的组织结构，提高法，可以提高铸件和锻件的表面硬度、尺寸稳定性和抗变形能力其强度、韧性和耐磨性耐磨性和耐腐蚀性铸造与锻造的质量控制材料检验尺寸检验无损检测对原材料进行化学成分分析、力学性能测对铸件和锻件的尺寸进行测量，确保其符采用超声波、射线、磁粉等方法，对铸件试和金相检验，确保材料符合技术要求合图纸要求和锻件内部的缺陷进行检测铸造生产成本分析管理费用1制造费用2直接人工3直接材料4铸造生产成本主要包括直接材料成本、直接人工成本、制造费用和管理费用直接材料成本包括金属材料、铸型材料、辅助材料等直接人工成本包括工人的工资、福利等制造费用包括设备折旧、能源消耗、维修费用等管理费用包括管理人员的工资、办公费用等通过成本分析，可以找出降低成本的途径，提高企业的经济效益锻造生产成本分析管理费用1制造费用2直接人工3直接材料4锻造生产成本主要包括直接材料成本、直接人工成本、制造费用和管理费用直接材料成本包括金属材料、模具材料、辅助材料等直接人工成本包括工人的工资、福利等制造费用包括设备折旧、能源消耗、维修费用等管理费用包括管理人员的工资、办公费用等通过成本分析，可以找出降低成本的途径，提高企业的经济效益铸造车间安全操作规程安全防护1进入铸造车间必须佩戴安全帽、防护眼镜、工作服等防护用品设备操作2严格按照设备操作规程操作设备，不得擅自拆卸或改装设备防火防爆3铸造车间内严禁吸烟、明火作业，易燃易爆物品应妥善保管高温防护4进行高温作业时，应采取隔热措施，防止烫伤锻造车间安全操作规程安全防护1进入锻造车间必须佩戴安全帽、防护眼镜、工作服等防护用品设备操作2严格按照设备操作规程操作设备，不得擅自拆卸或改装设备防火防爆3锻造车间内严禁吸烟、明火作业，易燃易爆物品应妥善保管机械伤害防护4在进行锻压作业时，应注意防止机械伤害，不得将手伸入模具内铸造案例分析汽车发动机缸体材料选择工艺流程质量控制发动机缸体通常采用灰铸铁或铝合金制发动机缸体的铸造工艺流程包括模型发动机缸体的质量控制包括尺寸检造灰铸铁具有良好的铸造性能和耐磨制作、铸型准备、熔炼浇注、冷却清验、无损检测、金相检验等其中，无性，但强度较低铝合金具有重量轻、理、热处理等其中，铸型准备是关键损检测是关键环节，需要检测缸体内部导热性好等优点，但强度较低环节，需要保证铸型的强度和透气性的缺陷，如气孔、缩孔、夹杂等锻造案例分析飞机起落架材料选择工艺流程质量控制飞机起落架通常采用高强度合金钢或钛飞机起落架的锻造工艺流程包括下飞机起落架的质量控制包括尺寸检合金制造高强度合金钢具有较高的强料、加热、锻压、冷却、热处理等其验、无损检测、力学性能测试等其度和韧性，但重量较大钛合金具有强中，锻压是关键环节，需要保证起落架中，力学性能测试是关键环节，需要测度高、重量轻、耐腐蚀等优点，但成本的形状和尺寸精度试起落架的强度、韧性和疲劳性能较高铸造工艺创新发展趋势数字化铸造利用计算机技术对铸造工艺进行模拟、优化和控制，提高铸造的效率和质量智能化铸造利用人工智能技术对铸造工艺进行自动控制和优化，实现铸造过程的智能化绿色铸造采用环保节能的铸造材料和工艺，减少铸造过程对环境的污染精密铸造提高铸件的尺寸精度和表面光洁度，满足高端装备的需求锻造工艺创新发展趋势精密锻造提高锻件的尺寸精度和表面光洁度，减少后续加工量近净成形锻造使锻件的形状和尺寸接近最终产品，减少材料浪费智能化锻造利用人工智能技术对锻造工艺进行自动控制和优化，提高锻造的效率和质量绿色锻造采用环保节能的锻造材料和工艺，减少锻造过程对环境的污染铸造与锻造在航空航天领域的应用发动机零件机身结构件航天器零件航空发动机的缸体、叶片、涡轮盘等零飞机机身的主梁、翼梁、起落架等结构航天器的发动机喷管、壳体等零件通常件通常采用铸造或锻造工艺制造，以满件通常采用锻造工艺制造，以保证其强采用特种铸造或锻造工艺制造，以满足足其高强度、耐高温、耐腐蚀等性能要度和可靠性其耐高温、耐腐蚀、轻量化等性能要求求铸造与锻造在汽车工业领域的应用发动机零件底盘零件车身零件汽车发动机的缸体、缸盖、曲轴、连杆汽车底盘的悬架、转向节、车轮等零件汽车车身的覆盖件、结构件等零件部分等零件通常采用铸造或锻造工艺制造，通常采用锻造工艺制造，以保证其强度采用铸造或锻造工艺制造，以满足其轻以满足其高强度、耐磨损、轻量化等性和可靠性量化、强度和耐腐蚀等性能要求能要求铸造与锻造在船舶制造领域的应用船体结构件动力系统零件推进系统零件船舶的船体板、肋骨、桁材等结构件通船舶的发动机缸体、曲轴、连杆等零件船舶的螺旋桨、舵等零件通常采用铸造常采用铸造或锻造工艺制造，以满足其通常采用铸造或锻造工艺制造，以满足工艺制造，以满足其耐腐蚀、耐磨损等高强度、耐腐蚀等性能要求其高强度、耐磨损等性能要求性能要求铸造与锻造在能源工业领域的应用核电零件风电零件火电零件核电站的反应堆压力容器、蒸汽发生器风力发电机的主轴、齿轮箱等关键部件火力发电厂的汽轮机叶片、转子等零件等关键设备中的许多零件需要采用铸造通常采用锻造工艺制造，以保证其强度需要采用铸造或锻造工艺制造，以满足或锻造工艺制造，以满足其高强度、耐和可靠性，适应长期运行的工况其耐高温、耐腐蚀等性能要求高温、耐腐蚀等苛刻要求铸造与锻造在机械制造领域的应用机床零件工程机械零件农业机械零件机床的床身、立柱、主轴箱等零件通常工程机械的挖掘机铲斗、推土机刀片、农业机械的犁铧、耙齿、收割机刀片等采用铸造工艺制造，以保证其刚度和稳起重机吊钩等零件通常采用锻造工艺制零件通常采用锻造工艺制造，以保证其定性造，以保证其强度和耐磨性耐磨性和耐腐蚀性铸造与锻造在轨道交通领域的应用车辆转向架车轮制动系统零件轨道车辆的转向架是支撑车体、传递载高速列车和重载货车的车轮需要承受巨轨道车辆的制动盘、制动蹄等零件需要荷的关键部件，其摇枕、侧架等重要零大的压力和摩擦，通常采用整体辗钢或承受高温和摩擦，通常采用铸造或锻造件通常采用铸造或锻造工艺制造，以保轮辋、轮毂组合焊接等锻造工艺制造，工艺制造，并进行特殊的热处理，以保证其强度和可靠性，适应高速运行和复以保证其耐磨性、抗疲劳性和安全性证其耐磨性和制动性能杂工况铸造模拟技术概述流动模拟1模拟金属液体在铸型中的流动过程，预测充型缺陷和温度分布，优化浇注系统设计凝固模拟2模拟金属液体在铸型中的凝固过程，预测缩孔、缩松等缺陷，优化冷却系统设计应力模拟3模拟铸件在冷却过程中的应力分布，预测裂纹和变形，优化铸件结构设计组织模拟4模拟铸件在凝固过程中的组织演变，预测晶粒尺寸和相分布，优化热处理工艺锻造模拟技术概述变形模拟1模拟坯料在锻压过程中的变形过程，预测金属流动和应力分布，优化模具设计和工艺参数温度模拟2模拟坯料在加热和锻压过程中的温度变化，预测组织演变和性能变化，优化加热工艺和冷却工艺组织模拟3模拟锻件在锻压过程中的组织演变，预测晶粒尺寸和相分布，优化热处理工艺模具应力模拟4模拟模具在锻压过程中的应力分布，预测模具的寿命和失效模式，优化模具结构设计和材料选择铸造自动化技术发展自动造型利用机器人和自动化设备完成砂型造型、合箱等工序，提高造型效率和精度自动浇注利用机器人和自动化设备完成金属液体的输送和浇注，提高浇注效率和质量自动清理利用机器人和自动化设备完成铸件的清理、打磨等工序，降低劳动强度和提高生产效率自动检测利用自动化设备完成铸件的尺寸检验和无损检测，提高检测效率和精度锻造自动化技术发展自动送料利用机器人和自动化设备完成坯料的输送和定位，提高送料效率和精度自动加热利用自动化设备完成坯料的加热，控制加热温度和时间，提高加热质量和效率自动锻压利用机器人和自动化设备完成锻压操作，控制锻压力和变形量，提高锻压效率和精度自动冷却利用自动化设备完成锻件的冷却，控制冷却速度和时间，提高冷却质量和效率绿色铸造技术环保节能材料回收节能降耗减排降污回收利用废旧铸件和铸造材料，减少资源采用高效节能的熔炼设备和工艺，降低能采用环保的铸型材料和工艺，减少粉尘、消耗和环境污染源消耗和排放废气和废水排放绿色锻造技术环保节能材料回收节能降耗减排降污回收利用废旧锻件和锻采用高效节能的加热设采用环保的锻造工艺，造材料，减少资源消耗备和工艺，降低能源消减少粉尘、废气和废水和环境污染耗和排放排放增材制造与铸造的结合快速原型复杂型芯个性化定制利用增材制造技术快速制造铸造模型，利用增材制造技术制造传统铸造难以实利用增材制造技术快速制造个性化定制缩短铸造周期现的复杂型芯，提高铸件的性能和精铸件，满足客户的特殊需求度增材制造与锻造的结合预成形体模具制造修复再制造利用增材制造技术制造锻造预成形体，利用增材制造技术制造锻造模具，缩短利用增材制造技术修复损伤的锻件，延优化锻造过程，提高锻件的性能和精模具制造周期，降低模具成本长锻件的使用寿命度铸造技术的未来展望智能化绿色化铸造工艺将更加智能化，实现自动控制、优化和诊断，提高生产铸造工艺将更加绿色化，减少资源消耗和环境污染，实现可持续效率和质量发展精密化数字化铸造工艺将更加精密化，提高铸件的尺寸精度和表面光洁度，满铸造工艺将更加数字化，实现工艺模拟、数据分析和远程控制，足高端装备的需求提高研发效率和管理水平锻造技术的未来展望精密化锻造工艺将更加精密化，提高锻件的尺寸精度和表面光洁度，减少后续加工量智能化锻造工艺将更加智能化，实现自动控制、优化和诊断，提高生产效率和质量绿色化锻造工艺将更加绿色化，减少资源消耗和环境污染，实现可持续发展数字化锻造工艺将更加数字化，实现工艺模拟、数据分析和远程控制，提高研发效率和管理水平铸造专业术语解释•铸型用于形成铸件形状的模具•铸件通过铸造工艺获得的金属零件•浇注将熔融金属注入铸型的过程•冒口用于补偿金属凝固收缩的结构•冷铁用于加速金属凝固的结构•型芯用于形成铸件内部形状的结构•砂眼铸件内部的气孔缺陷•缩孔铸件内部的缩孔缺陷•夹渣铸件内部的夹杂物缺陷•裂纹铸件表面的裂缝缺陷锻造专业术语解释•坯料用于锻造的金属材料•模具用于形成锻件形状的工具•锻压利用冲击力或压力使金属变形的过程•自由锻利用简单工具对坯料进行锻打的工艺•模锻利用模具对坯料进行锻压的工艺•冷锻在常温下对坯料进行锻压的工艺•飞边锻压过程中从模具间隙挤出的金属•折叠锻件表面的重叠缺陷•裂纹锻件表面的裂缝缺陷•欠充满锻件未能完全充满模具型腔的缺陷铸造标准介绍ISO8062ASTM A48EN1561GB/T9439铸件尺寸公差和机械加工余灰铸铁铸件标准规范灰铸铁铸件欧洲标准灰铸铁件国家标准量标准锻造标准介绍ISO2768ASTM A668EN10250GB/T12362通用公差标准钢制锻件标准规范通用锻钢欧洲标准锻钢件国家标准铸造行业发展现状市场规模全球铸造行业市场规模巨大，中国是全球最大的铸件生产国和消费国技术水平中国铸造行业的技术水平不断提高，但与发达国家相比仍有差距产业结构中国铸造行业产业结构不合理，中小企业占比过高，缺乏具有国际竞争力的龙头企业环保压力铸造行业面临着越来越大的环保压力，需要加快绿色铸造技术的研发和应用锻造行业发展现状市场规模全球锻造行业市场规模巨大，汽车、航空航天等领域是锻件的主要应用领域技术水平中国锻造行业的技术水平不断提高，但在高端锻件领域与发达国家仍有差距产业结构中国锻造行业产业结构不合理，中小企业占比过高，缺乏具有国际竞争力的龙头企业环保压力锻造行业面临着越来越大的环保压力，需要加快绿色锻造技术的研发和应用铸造工程师职业发展技术员从事铸造工艺设计、生产管理、质量控制等工作工程师负责铸造工艺改进、新产品开发、技术支持等工作高级工程师负责铸造技术研发、项目管理、技术咨询等工作专家在铸造领域具有深厚的理论知识和丰富的实践经验，为企业提供技术指导和决策支持锻造工程师职业发展技术员从事锻造工艺设计、生产管理、质量控制等工作工程师负责锻造工艺改进、新产品开发、技术支持等工作高级工程师负责锻造技术研发、项目管理、技术咨询等工作专家在锻造领域具有深厚的理论知识和丰富的实践经验，为企业提供技术指导和决策支持铸造毕业设计选题建议•XXX合金铸件工艺设计与模拟分析•XXX铸造缺陷分析与预防措施研究•基于XXX的铸造工艺优化研究•XXX铸造自动化生产线设计•绿色铸造技术在XXX中的应用研究锻造毕业设计选题建议•XXX合金锻件工艺设计与模拟分析•XXX锻造缺陷分析与预防措施研究•基于XXX的锻造工艺优化研究•XXX锻造自动化生产线设计•绿色锻造技术在XXX中的应用研究铸造实训操作指导砂型制作熔炼浇注12学习砂型材料的配制方法，掌握砂型造型的基本技巧学习熔炼炉的操作规程，掌握金属液体的浇注技巧铸件清理质量检验34学习铸件清理的基本方法，掌握清理工具的使用技巧学习铸件质量检验的基本方法，掌握常用检测工具的使用技巧锻造实训操作指导下料1学习坯料的切割方法，掌握常用切割工具的使用技巧加热2学习加热炉的操作规程，掌握坯料的加热技巧锻压3学习锻压设备的操作规程，掌握锻压的基本技巧热处理4学习热处理设备的操作规程，掌握热处理的基本技巧铸造工艺实验演示砂型铸造实验熔模铸造实验压铸实验锻造工艺实验演示自由锻实验模锻实验冷锻实验铸造行业知名企业介绍企业名称企业名称企业名称企业简介，主要产品，技术优势等企业简介，主要产品，技术优势等企业简介，主要产品，技术优势等锻造行业知名企业介绍企业名称企业名称企业名称企业简介，主要产品，技术优势等企业简介，主要产品，技术优势等企业简介，主要产品，技术优势等铸造相关书籍推荐•《铸造工艺学》•《特种铸造》•《铸造手册》•《铸造缺陷分析与预防》•《铸造模拟技术》锻造相关书籍推荐•《锻造工艺学》•《模锻工艺与模具设计》•《锻造手册》•《锻造缺陷分析与预防》•《锻造模拟技术》。