我们进行过金工实习,虽然只有一个星期的学习,但是对于其中的一些知识也是有一些大概的了解。比如铸造、锻造、焊接等。我之所以对铸造感兴趣,是因为它是一个细活,需要人的耐心,而我也希望培养自己严谨的态度。想想当时做出的模具,裂缝不说,表面也不是很平整,但是自己仍旧很喜欢,而选择这门也是因为这。
铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺,已有约6000年的历史。中国约在公元前1700~前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期,工艺上已达到相当高的水平。铸造是指将室温中为液态但不久后将固化的物质倒入特定形状的铸模待其凝固成形的加工方式。被铸物质多为原为固态但加热至液态的金属(例:铜、铁、铝、锡、铅等),而铸模的材料可以是沙、金属甚至陶瓷。因应不同要求,使用的方法也会不同。
把金属加热熔化倒入砂型或模子里,使凝固成为器物。 唐 薛用弱 《记·平等阁》:“﹝ 澄空 ﹞誓愿於 晋阳 汾 西铸铁像„„及烟焰息灭,启鑪之后,其像无成。 澄空 即深自咎责,稽首忏悔,复坚前约,再谋铸造。”《宋史·乐志二》:“时言者以为鎛钟、特磬未协音律,诏令 邓保信 、 阮逸 、 卢昭序 同太常检详典礼,别行铸造。”《太平天囯故事歌谣选·造兵器》:“可惜欠缺兵器,真是万事俱备,只欠东风啊!冯云山说:‘我们何不设法自己造。’”
中国商朝的重875公斤的司母戊方鼎,战国时期的曾侯乙尊盘,西汉的透光镜,都是古代铸造的代表产品。 早期的铸件大多是农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具,艺术色彩浓厚。那时的铸造工艺是与制陶工艺并行发展的,受陶器的影响很大。
中国在公元前513年,铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件-晋国铸型鼎,重约270公斤。欧洲在公元八世纪前后也开始生产铸铁件。铸铁件的出现,扩大了铸件的应用范围。例如在15~17世纪,德、法等国先后敷设了不少向居民供饮用水的铸铁管道。18世纪的工业革命以后,蒸汽机、纺织机和铁路等工业兴起,铸造技术开始有了大的发展。
进入20世纪,铸造的发展速度很快,其重要因素之一是产品技术的进步 ,
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要求铸件各种机械物理性能更好,同时仍具有良好的机械加工性能;另一个原因是机械工业本身和其他工业如化工、仪表等的发展,给铸造业创造了有利的物质条件。如检测手段的发展,保证了铸件质量的提高和稳定,并给铸造理论的发展提供了条件;电子显微镜等的发明,帮助人们深入到金属的微观世界,探查金属结晶的奥秘。
铸造-熔炼金属,制造铸型,并将熔融金属浇入铸型,凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。
铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形,而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间.铸造是现代装置制造工业的基础工艺之一。
铸造种类很多,按造型方法习惯上分为
①普通砂型铸造,又称砂铸,翻砂,包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。
②特种铸造,按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造(如熔模铸造、泥型铸造、壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造,消失模铸造等)和以金属为主要铸型材料的特种铸造(如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等)两类。
3、砂型铸造的方法又可分为:湿型砂机器造型方法、自硬树脂砂造型制芯、水玻璃砂造型制芯、干型和表干型、实型铸造、负压造型、手工造型。
4、砂芯的制造方法是根据砂芯尺寸、形状、生产批量及具体生产条件进行选择的。在生产中,从总体上可分为手工制芯和机器制芯。
按照成型工艺可分为
1.重力浇铸:砂铸,硬模铸造。依靠重力将熔融金属液浇入型腔。 2.压力铸造:低压浇铸,高压铸造。依靠额外增加的压力将熔融金属液瞬间压入铸造型腔。
铸造工艺通常包括
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①铸型(使液态金属成为固态铸件的容器)准备,铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等,按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型,铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素;②铸造金属的熔化与浇注,铸造金属(铸造合金)主要有各类铸铁、铸钢和铸造有色金属及合金;③铸件处理和检验,铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。
铸造工艺可分为三个基本部分,即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。 铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料,它是以一种金属元素为主要成分,并加入其他金属或非金属元素而组成的合金,习惯上称为铸造合金,主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。
金属熔炼不仅仅是单纯的熔化,还包括冶炼过程,使浇进铸型的金属,在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。为此,在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试,液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。有时,为了达到更高要求,金属液在出炉后还要经炉外处理,如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。
设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。 工艺流程
随着科技的进步与铸造业的蓬勃发展,不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。以应用最广泛的砂型铸造为例,铸型准备包括造型材料准备和造型、造芯两大项工作。砂型铸造中用来造型、造芯的各种原材料,如铸造原砂、型砂粘结剂和其他辅料,以及由它们配制成的型砂、芯砂、涂料等统称为造型材料,造型材料准备的任务是按照铸件的要求、金属的性质,选择合适的原砂、粘结剂和辅料,然后按一定的比例把它们混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂设备有碾轮式混砂机、逆流式混砂机和连续式混砂机。后者是专为混合化学自硬砂设计的,连续混合,混砂速度快。
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造型、造芯是根据铸造工艺要求,在确定好造型方法,准备好造型材料的基础上进行的。铸件的精度和全部生产过程的经济效果,主要取决于这道工序。在很多现代化的铸造车间里,造型、造芯都实现了机械化或自动化。常用的砂型造型造芯设备有高、中、低压造型机、气冲造型机、无箱射压造型机、冷芯盒制芯机和热芯盒制芯机、覆膜砂制芯机等。
铸件自浇注冷却的铸型中取出后,带有有浇口、冒口、金属毛刺、披缝,砂型铸造的铸件还粘附着砂子,因此必须经过清理工序。进行这种工作的设备有磨光机、抛丸机、浇冒口切割机等。砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序,所以在选择造型方法时 ,应尽量考虑到为落砂清理创造方便条件。有些铸件因特殊要求,还要经铸件后处理,如热处理、整形、防锈处理、粗加工等。
以上是传统的铸造,那么现代铸造是什么样的?下面就让我们一起去了解一下。
现在铸造工厂所采用的造型方法,过去十年间没有大的变化而造型技术有了大的进步。对湿砂造型、精密砂型、消失模铸造分别叙述如下。
1.模具湿砂造型法。适用于大部分金属材质、大批量生产的造型法中,粘土湿砂造型是最经济的造型法。铸造工厂装备有最新技术的控制装置,就应逐步做到,用湿型砂控制技术可以反复得到最佳的性能。这些控制装置包括,筛分分离金属、回用砂的冷却、回用砂混练时准确释量添加剂等等。
现在的粘土湿砂造型机具有优良的性能,能以二年前从未达到过的速度,制造要求严格、允许差别很小时湿砂型。再加上准确控制效率高的供砂装置,使粘土湿砂型在铁基合金和非铁合金的造型中保持最重要的地位。
在湿砂造型中,垂直分型与水平分型两种加以比较,对于大批量生产中、小型,灰铁件或球铁件的铸造工厂,重直分型造型都占优势,因其设备费用比较便宜、可以高速造型、所需人员少、紧实度的偏差小等优点。但采用垂直分型工艺,在浇口方案与昌口与形态上,以及在用复杂的芯子、过滤片、冷铁、套管、
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舂入芯等方面都受到限制。此外,用流动性好的合金铸造时,由于金属静压比较高,容易引起金属渗透粘砂。
在制造有色合金铸件方面,已设计了适合这类合金铸件的大批量生产各种特性垂直分型造型法,现正在推广。但是,具有要求的机械特性的铸件,在用这种造型法达到相当高度的大批量生产之前,作为大批量铝合金铸件的生产方式,金属型铸造法依然占有优势。
认为,水平分型湿砂型铸造法,对于中、小批量铸造工厂,还是有利的造型法之一,无论是上型、下型方式,或双面模板方式,对复杂铸件的生产都有适应性。可在一个循环期内更换模样,短时间运行、长时间运行都可以有效的进行生产。但手工操作需要机械化,为了保证生产表面优良、尺寸精度高的铸件,还需对整套设备进行改造。温砂造型法的选择,需要考虑以下各点: ◆ 模具要有能造型出硬度均一的高质量铸型的造型设备。 ◆ 模具可以迅速更换模板。 ◆ 模具下芯、铸型的装卸机械化。
谈到模具,为使造型度均一,采用了多种技术。模具有几种自动双面模板机采用了射砂和压实法,此时,模具为了取得均一的铸型密度,射砂和压实法,此时,模具为了取得均一的铸型密度,射砂的方向要是与板垂直的方向。还有一种上型、下型造型机,为使铸型密度均一,还采了微振击和压实。另外,为向模样填砂时有强的冲击力,也有用高压缩气体的。
但是,为得到均一的铸型硬度,采用了多种方法,对各种造型方式来讲一种方法是解决不了的。在造型机的选择上,要对现在使用的铸造厂进行调查,并用自己的模样试验,以观察其结果。 ◆ 模具精密砂型
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这种造型法的要点是用冷芯盒法的化学粘结铸型。这是铝合金缸体和缸盖铸件铸造工艺的复活。其理由是这种方法,可将缸套铸在缸体中,同时,还有能使用实现方向性凝固的冷铁的优点。
这种方法是在1970年代出现的用于铸造近净形铸件和用湿砂铸造对需要增加芯子的形状复杂的铸件。现在,铸造形状复杂尺寸的准确的铸件时,标准的办法是用冷芯盒造型法。而且,与砂型铸造相比适用于更多的合金。在制芯作业中可见到,由于树脂化学和造型装置的革新,可用更低的价格铸造质量,更高的零部件用液泵和机械手自动生产线,装置进一步改善,所需劳动力减少,可生产出高质量、低成本的铸件。冷芯盒工艺造型机是制芯机的重大的变型。有的造型机上型、下型同时造型,有的造型机可制出两面型腔的铸型叠型铸造,第三种变型是利用二组造型机,一组是上型,一组造下型。
这些造型机为了提高精度,使分型线的飞边最小,在全过程中将铸型紧实是其特点。大型造型机,为使其动作平滑可靠完全用油压驱动。装有机械手,实施上涂料型、干燥、下芯、涂粘结剂和合箱等作业。由于有了这些装置,可减少所需的劳动力,保证最高的质量和生产效率。这种冷芯盒造型机,其铸型的状况不仅影响铸件表面质量和清理作业,对芯子的正确组装和芯头使型砂在射砂头中流态化的位置也有影响,因而,铸型的设计是非常重要的。
冷芯盒造型机有几种射砂技术。大部分造型机,这种型式的造型机,用低压大风量射砂,每个循环后都可以使射砂。有二、三个机械厂不是使砂子流态化,而是用'挤出方式,用有专利权设计的射砂,低气量高压射砂,有的机械厂认为,用挤出方式,制造复杂的铸型时,砂子也容易流动。这二种技术,最好用自己的模样进行试用比较,选出最好的方法'。
冷芯盒造型法,可以制造尺寸非常准确的复杂铸型,但模费用和型砂粘接剂、催化剂的成本比湿砂型用的砂和粘接剂的价格要高,冷芯盒造型法的造型速度低。
◆ 模具消失模铸型
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消失模铸造由于设备和原料改进而有所发展,采用的比率在不断扩大。多方向的充填工作点,充填砂(后续砂)即时充填等新技术、使铸件质量,造型速度提高而成本降低。
消失模铸造的优点有:发泡模可没有斜度或钭度很小,有时还可用钭度使复杂形状可以造型,设计上有自由度。此外,可使铸件重量减轻,减少甚至不需机械加工,不用芯子也可铸造等。设备上的革新,组成的部件、涂料、充填介质等新的开发、使铸件质量和生产效率提高,从而使市场日益扩大。
以上老师上课虽然都涉及到了,但是由于上课时间限制,因此并没有详细介绍。课后自己查了资料,了解了更多,这也拓展了我们自己本身的知识。
参考资料:1、http://www.3158.cn/news/20100601/17/2126276809_1.shtml
2、百度百科
3http://www.baidu.com/s?tn=site888_pg&bs=%CF%D6%B4%FA%D6%FD%D4%EC&f=8&wd=%D6%FD%D4%EC
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