机械制造工艺教案第一章二.docx
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机械制造工艺教案第一章二
章节内容:
班
第一章铸造
(二)
日
月
§1-3浇注、落砂和清理
§1-4特种铸造简介
学时
2
1、浇注2、落砂和清理
3、铸件的外观检查及缺陷4、特种铸造简介
教学目的要求:
了解铸件浇注、落砂及清理的工艺过程;掌握铸件的外观检查及缺陷形成的原因;了解几种特种铸造的工艺特点
重点难点
教具挂图:
铸件的外观检查及缺陷形成的原因
【板书设计及时间安排】:
§1-3浇注、落砂和清理
一、浇注(15分钟)
1、浇注的工具
2、浇注对铸件的影响
二、落砂和清理(15分钟)
1、落砂和除芯
2、清理的内容和方法
三、铸件外观的检查及缺陷(40分钟)
1、铸件质量的内容
2、外观质量的项目
3、常见的缺陷
§1-4特种铸造简介
一、金属型铸造(5分钟)
二、压力铸造(5分钟)
三、离心铸造(5分钟)
四、熔模铸造(5分钟)
【教学内容】:
§1-3浇注、落砂和清理
一、浇注
1、浇注是将熔融的金属从浇包注入铸型的操作;浇包是容纳、输送和浇注熔融金属用的容器。
2、浇注对铸件质量的影响
a、浇注温度的影响。
金属液浇入铸型时所测量到的温度称为浇注温度,是铸造过程必须控制的质量指标之一。
温度不足,易产生浇不族和冷隔的缺陷,温度过高,易产生缩松、缩孔、粗晶、气孔等缺陷。
灰铸铁(指具有片状石墨的铸铁)的浇注温度一般在1340°。
b、浇注速度的影响
单位时间内浇入铸型中的金属液质量称为浇注速度,用kg/s表示。
浇注速度应根据铸件的具体情况而定,可通过操纵浇包和布置浇注系统进行控制。
3、浇注的注意事项
A、浇注前应把熔融金属表面的熔渣除尽以免流入铸型而影响质量;
B、浇注时,必须使浇口杯保持充满,不允许浇注中断,并注意防止飞溅和满溢。
二、落砂和清理
1、落砂和除芯
落砂是用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作;除芯是从逐渐中去除芯砂和芯骨的操作。
2、落砂的方法
手工落砂用于单件、小批量生产;
机械落砂一般有落砂机进行,用于大批量生产。
3、注意事项
铸件在砂型内应该有足够的冷却时间。
冷却的时间可根据逐渐的形状、大小和壁厚确定。
过早落砂,会因铸件冷却太快而使其应力增加,甚至变形开裂。
4、清理
清理是落砂后从铸件上清除表面粘砂、型砂、多余金属(包括浇、冒口、飞翅和氧化皮)等过程的总称。
5、清理的内容
铸件上的浇口、浇道和冒口的清除:
对于铸铁件可用铁锤敲去;铸钢件可用气割切除;有色金属铸件则可用锯削除去。
铸件上的粘砂、细小飞翅、氧化皮等可用喷砂或抛丸消砂、水力清砂、化学清砂等方法予以清理。
大量生产时多采用专用清理机械和设备进行清理。
三、铸件的外观检查及缺陷
铸件质量包括外观质量、内在质量和使用质量。
铸件的外观质量检查项目包括:
铸件的表面粗糙度、表面缺陷、尺寸公差、形状偏差、质量偏差等。
检查铸件的表面质量,一般通过直接观察或使用有关量具、仪器等进行。
铸件常见的缺陷:
(一)、铸件中的缩孔与缩松
1、缩孔与缩松的形成原因
液态合金在冷凝过程中,液态收缩和凝固收缩的容积得不到补足而行成。
(补缩)
(1)缩孔
⊙缩孔是形状不规则、孔壁粗糙并带有枝状晶的空洞。
⊙通常在铸件上部,或最后凝固的部分
(2)缩松
⊙缩松:
分散在铸件某些区域内的细小缩孔
⊙缩松缺陷的部位在气密性试验时可能渗露
⊙形成过程与缩孔相似
2、缩孔、缩松的防止
♂防止缩松、缩孔的措施:
顺序凝固
实现顺序凝固,就可实现“补缩”
♂实现顺序凝固的方法:
设冒口,加冷铁等。
♂倾向于糊状凝固的合金,整个截面上有树枝状晶架,难以避免显微缩松。
(二)铸造内应力、变形和裂纹
铸件在凝固之后的继续冷却过程中,其固态收缩若受到阻碍,铸件内部将产生内应力。
有些内应力是暂存的。
有的一直保留到室温。
后者称为残余内应力。
铸造内应力是铸件产生变形、裂纹的基本原因。
1、内应力的形成
按照内应力的产生原因,分为热应力和机械应力两种
a、热应力
*原因:
由于铸件壁厚不均匀,各部分的冷却速度不同,以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起。
铸件的壁厚差别愈大,线收缩率愈大,弹性模量愈大,热应力愈大
*预防热应力的途径:
减小铸件各部分间的温差,均匀地冷却。
b、机械应力
*形成:
合金、固态收缩受到铸型或型芯机械阻碍而形成的内应力。
*机械应力:
落砂后可自行消除。
但若机械应力与热应力共同作用,过大时,可能造成铸件的裂纹。
2、件的变形与防止
*铸件的翘曲变形
当铸件内残留铸造应力超过材料屈服极限时,往往产生翘曲变形。
即自发地通过变形来减缓其内应力。
*防止:
i)工艺上采用同时凝固原则,减小温差,均匀冷却;
ii)设计时尽量使铸件壁厚均匀,形状对称;
iii)可采用“反变形”。
*时效处理是去除残余应力防止变形的有效方法:
i)自然时效,将铸件置于露天半年以上;
ii)人工时效,550-650℃去应力退火。
时效处理宜放在粗加工之后,以便将铸造应力、粗加工产生应力一并消除。
3、铸件的裂纹与防止
*当铸造内应力超过金属的强度极限时,将产生裂纹。
a、热裂
●热裂是在高温下形成的裂纹。
因为是高温,所以缝内呈氧化色,缝隙宽,形状曲折。
●形成热裂的主要因素
(1)合金性质
结晶温度范围宽、液、固两相绝对收缩量愈大,热裂倾向也愈大。
另外,含硫(S)高,热裂倾向也大。
灰铸铁、球铸热裂倾向小。
铸钢、可锻铸铁热裂倾向大。
(2)铸型阻力
铸型的退让性愈好,机械应力愈小,热裂倾向小。
砂土中加入少量锯木屑可增加退让性。
b、冷裂
●是在低温下形成的裂纹。
●特征:
裂纹细小,呈连续直线状,有时有轻微的氧化色。
●出现部位:
形状复杂的受拉伸部份,特别是应力集中处,如尖角、孔洞处。
●塑性好的合金通过塑性变形应力自行缓解,故冷裂倾向小,塑性差,脆性大的合金易冷裂如:
高锰钢、高碳钢含磷高时易冷裂。
(三)铸件中的气孔
*铸件中的气孔是最常见的缺陷,气孔是表面比较光滑,呈梨形、圆形、椭圆形的孔洞。
一般不在铸件表面露出,大孔常孤立存在,小孔则成群出现。
*产生原因:
造型材料中水分过多或含有大量的发气物质、砂型和型心的透气性差、浇注速度过快,是型腔中的气体来不及排出。
(四)砂眼
*铸件内部或表面带有沙粒的孔洞。
*产生的原因:
型砂强度不够、型砂紧实度不够、浇注速度太快。
(五)粘砂
*铸件的部分或整个表面上黏附着一层沙粒和金属的机械混合物(机械粘砂)或由金属氧化物、沙子和黏土相互作用而生成的低熔点化合物(化学粘砂)。
*粘砂是铸件表面粗糙,不易加工。
*产生的原因:
型砂的耐火性差或浇注温度过高。
§1-4特种铸造简介
一、金属型铸造
通过重力作用进行浇注,将熔融金属浇入金属铸型获得铸件的方法。
由于金属铸型可以反复使用多次,故有永久型铸造之称。
二、压力铸造
简称压铸,它是在高压下快速地将液态或半液态合金压入金属铸型中,并在压力下结晶,以获得铸件的铸造方法。
在压铸机上进行。
三、离心铸造
将液态合金浇入高速旋转的铸型中,使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶的铸造方法。
四、熔模铸造
用易熔材料制成模型,然后在模型上涂挂耐火材料,经硬化后在将模型熔化,排出型外,从而获得无分型面的铸型。
由于熔模广泛采用蜡质材料来制造,故又称“失蜡铸造”。
【小结】:
本次课程主要讲解了浇注、落砂和清理的工艺过程,重点讲解了铸件质量检查和铸件常见缺陷的特点和产生原因,简单介绍了几种特种铸造的特点。
【课外作业】:
总结铸造的工艺过程,并判断铸件的各种常见的缺陷。
P15第10题
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