《铸造思维导图》
一、 铸造工艺总览
1. 定义
- 将液态金属浇注到具有一定形状的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得具有预定形状、尺寸和性能的铸件的成形方法。
2. 基本步骤
- 模型准备: 设计并制造与铸件形状相似的模型。
- 型腔准备: 使用模型制造铸型型腔。
- 金属熔炼: 将金属材料熔炼成液态金属。
- 浇注: 将液态金属浇注到铸型型腔中。
- 凝固与冷却: 使液态金属在铸型中凝固和冷却。
- 清理与检验: 清理铸件，并进行检验，去除浇冒口等，并进行质量检验。
3. 铸造的优缺点
- 优点:
- 能生产形状复杂的零件。
- 适应性强，几乎所有工业用金属都可铸造。
- 成本相对较低，尤其适用于大批量生产。
- 尺寸和质量范围广，可制造大型零件。
- 缺点:
- 精度较低，表面粗糙。
- 容易产生气孔、疏松、夹杂等缺陷。
- 力学性能相对较差。
- 生产周期较长。
4. 常用铸造方法分类
- 按铸型材料分:
- 砂型铸造
- 金属型铸造
- 熔模铸造
- 陶瓷型铸造
- 石膏型铸造
- 按液态金属充填型腔方式分:
- 重力铸造
- 压力铸造
- 低压铸造
- 真空铸造
- 离心铸造
二、 主要铸造方法详解
1. 砂型铸造
- 原理: 使用砂型作为铸型的铸造方法。
- 特点:
- 成本低，适用性广。
- 生产周期长，精度较低。
- 表面粗糙度大。
- 应用: 广泛应用于生产各种形状和尺寸的铸件。
- 关键工艺:
- 制模: 制造砂型模型。
- 配砂: 砂型的配制和混制。
- 造型: 将砂型压实并形成型腔。
- 合箱: 将上型和下型合在一起。
- 浇注: 将液态金属浇入型腔。
- 落砂: 将铸件从砂型中取出。
2. 金属型铸造
- 原理: 使用金属型作为铸型的铸造方法。
- 特点:
- 精度高，表面光洁。
- 冷却速度快，组织致密。
- 成本较高，适用范围窄。
- 应用: 适用于生产有色金属铸件，如铝合金、镁合金等。
- 关键工艺:
- 型腔设计: 设计合理的型腔形状和尺寸。
- 型腔预热: 预热金属型，防止冷隔。
- 涂料: 涂刷涂料，改善脱模性能。
- 浇注: 控制浇注速度和温度。
- 顶出: 及时顶出铸件，防止开裂。
3. 熔模铸造 (精密铸造)
- 原理: 先制造出熔模(例如蜡模)，然后在熔模上包覆耐火材料形成铸型，熔化熔模后获得型腔，再进行浇注。
- 特点:
- 精度极高，表面光洁。
- 可以铸造复杂形状的零件。
- 成本较高，生产周期长。
- 应用: 适用于生产小型、精密、复杂的零件，如叶轮、涡轮等。
- 关键工艺:
- 制模: 制造熔模，通常使用蜡、塑料等材料。
- 制壳: 将熔模浸涂或喷涂耐火材料，形成铸型外壳。
- 脱蜡: 加热熔模，使其熔化流出，形成型腔。
- 焙烧: 将铸型外壳焙烧，提高强度。
- 浇注: 将液态金属浇入型腔。
4. 压力铸造
- 原理: 在压力作用下，将液态金属压入金属型型腔中。
- 特点:
- 生产效率高，适合大批量生产。
- 铸件致密度高，力学性能好。
- 尺寸精度高，表面光洁。
- 应用: 适用于生产有色金属铸件，如铝合金、锌合金等。
- 关键工艺:
- 模具设计: 设计合理的模具结构和浇注系统。
- 压射: 控制压射速度和压力。
- 保压: 保持一定的压力，保证铸件的致密度。
- 开模: 及时开模，取出铸件。
三、 铸造缺陷及预防
1. 常见缺陷类型
- 气孔: 铸件内部或表面存在的气体孔洞。
- 疏松: 铸件内部组织不致密，存在微小孔隙。
- 夹杂: 铸件内部或表面存在非金属夹杂物。
- 冷隔: 液态金属在型腔中未完全融合而形成的缝隙。
- 裂纹: 铸件在凝固或冷却过程中产生的裂缝。
- 变形: 铸件形状与设计不符，发生尺寸偏差。
2. 预防措施
- 气孔:
- 选择合适的合金材料。
- 优化浇注系统设计。
- 控制浇注速度和温度。
- 改善排气条件。
- 疏松:
- 采用合理的凝固顺序。
- 设置合理的冒口。
- 控制冷却速度。
- 采用压力铸造等方法。
- 夹杂:
- 净化液态金属。
- 改善浇注系统设计。
- 控制浇注速度和温度。
- 避免型砂脱落。
- 冷隔:
- 提高液态金属的温度。
- 改善浇注系统设计。
- 预热铸型。
- 加大浇注速度。
- 裂纹:
- 选择合适的合金材料。
- 控制冷却速度。
- 避免应力集中。
- 进行热处理。
- 变形:
- 合理设计铸件结构。
- 控制冷却速度。
- 采用合理的支撑方式。
- 进行时效处理。
四、 铸造材料
1. 金属材料
- 铸铁: 灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁等。
- 铸钢: 碳素铸钢、合金铸钢等。
- 有色金属: 铝合金、镁合金、铜合金等。
2. 铸型材料
- 砂: 硅砂、粘土砂、锆砂等。
- 粘结剂: 粘土、树脂、水玻璃等。
- 其他: 金属、石膏、陶瓷等。
五、 铸造发展趋势
1. 绿色铸造
- 减少能源消耗。
- 减少环境污染。
- 采用环保材料。
- 提高资源利用率。
2. 智能化铸造
- 数字化设计。
- 自动化生产。
- 智能化控制。
- 大数据分析。
3. 精密化铸造
- 提高铸件精度。
- 改善表面质量。
- 优化组织结构。
- 满足特殊性能要求。