【正文】 目 錄一、緒 論 1二、砂型鑄造概述 1 1 1 1 2三、砂型鑄造工藝設(shè)計 2 2 3 4 6 7 7 8 9四、造型材料及其制備 15 15 17 19五、鑄造工藝裝備設(shè)計 19 19 23六、合金熔煉及其澆注 27 27 29 31七 、鑄件質(zhì)量檢驗與缺陷修補 32 32 33八、結(jié)論 34參考文獻 34致 謝 35一、緒 論 鑄鐵件廣泛地應(yīng)用在裝備制造業(yè)、冶金、建筑、農(nóng)機、給排水以及國防工業(yè)各部門，如在機械制造業(yè)中，鑄鐵件所占比重約為機械重量的40%～85%。生產(chǎn)的鑄鐵件也是多種多樣的，質(zhì)量從十幾克到幾百噸；厚度可以薄到2㎜，也可以達到500㎜；長度可以由1㎝做到30㎝的各種形狀、各種用途、各種尺寸的鑄件。 鑄鐵及鑄鐵件的特點：①熔化的鑄鐵溶液有很好的流動性，能夠沖填很復(fù)雜、薄壁的鑄型，能夠得到很復(fù)雜形狀的鑄鐵件，如缸體、缸蓋、機床床身、水泵葉輪、液壓閥體等。②鑄鐵的收縮小，在一定條件下常常在沒有冒口的條件下也可以得到致密的鑄件，并且形成應(yīng)力和裂紋的傾向也很小。③鑄鐵的熔點較低，熔化的方法、采用的原料也很簡單，較其它材料加工成型方法如鍛造、焊接等，鑄鐵件生產(chǎn)成本相對較低廉。④鑄鐵件能夠迅速吸收振動。由于鑄鐵的集體中有石墨存在，割裂了金屬基體的相互聯(lián)系，使得在振動時，尤其是機器在高速運動時，能夠迅速吸收振動。鑄鐵件用在機器底座有最好的效果。⑤鑄鐵件具有良好的切削加工性能。這也是因為鑄鐵中有石墨存在，是切削容易斷裂，并成為天然的潤滑劑。同時鑄鐵件有較小的切口敏感性。⑥鑄鐵件報廢時，鑄件可以回爐重熔，鑄鐵件的回用性好。正因為鑄鐵件有一系列的優(yōu)點，鑄鐵件的生產(chǎn)占鑄件生產(chǎn)總量的比重最大，鑄鐵件的品種幾乎涵蓋了從機械制造到日常生活的各種零部件，從工作母機床身箱體到汽車的缸體缸蓋，從采暖鍋爐、排水管道到水泵閥門以及鐘、鼎等藝術(shù)品和日常生活的炊具等。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對鑄鐵本質(zhì)認(rèn)識的提高，鑄鐵件不斷得到廣泛利用。35二、砂型鑄造概述鑄造一般可分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類。當(dāng)直接形成鑄型的原材料主要為型砂，且液態(tài)金屬完全靠重力充滿整個型腔時，這種鑄造方法稱為砂型鑄造。砂型鑄造一般可分為手工砂型鑄造和機器砂型鑄造。前者主要適用于單件，小批量生產(chǎn)以及復(fù)雜和大型鑄件的生產(chǎn)，后者主要適用于成批，大量生產(chǎn)。砂型鑄造生產(chǎn)工藝流程：材料準(zhǔn)備→造型制芯→下芯合箱→爐料準(zhǔn)備→合金熔煉→鑄件澆注→落砂清理→鑄件檢驗→熱處理→合格入庫① 成形方便且適應(yīng)性強金屬液態(tài)成型方法對工件的尺寸形狀幾乎沒有任何限制，鑄件的材料可以是鑄鐵，鑄鋼，鑄造鋁合金，鑄造銅合金等各種金屬材料，也可以是高分子材料和陶瓷材料；鑄件的尺寸可大可小，形狀可簡單可復(fù)雜。② 成本較低由于成行方便，鑄件毛坯與零件形狀相近，能節(jié)省金屬材料和切削加工工時，使用原材料來源廣泛，可以利用廢料、廢件等，節(jié)約資源；因此，鑄件的成本較低。③ 生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)周期短所用設(shè)備通常比較簡單，操作簡便，投資較少。④ 成形的組織性能較差鑄件晶粒粗大﹙鑄態(tài)組織﹚，化學(xué)成分不均勻，力學(xué)性能較差。因此，以用作受力不大或承受靜載荷的機械零件，如箱體，床身，支架等常用鑄件。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對鑄鐵本質(zhì)認(rèn)識的提高，鑄鐵件得到了廣泛應(yīng)用。如高強度、高彈性模量的灰鑄鐵在機床鑄件的應(yīng)用，由于熔化設(shè)備的改進和造型制芯技術(shù)的進步以及國產(chǎn)的系列孕育劑、球化劑、蠕化劑的商品化，使高強度、薄壁鑄鐵件的鑄造生產(chǎn)技術(shù)得到了很快的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，灰鑄鐵表面激光強化技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)，人工智能技術(shù)在灰鑄鐵性能預(yù)測技術(shù)的應(yīng)用，都使灰鑄鐵件質(zhì)量有大幅度的提高，不斷地擴大了鑄鐵件的應(yīng)用范圍。依據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、重量、尺寸、數(shù)量不同，可選用不同的造型方式。在全部鑄件產(chǎn)量中，60%～70%的鑄件是用砂型生產(chǎn)的，主要是因為砂型鑄造方法成本低、生產(chǎn)工藝簡單，所以汽車的發(fā)動機汽缸體、汽缸蓋、曲軸等鑄件都是用濕型砂工藝生產(chǎn)的。當(dāng)濕型砂不能滿足要求時可以考慮使用濕型表干型、干砂型或其他砂型。鑄造業(yè)在我國具有悠久的歷史，他充分的體現(xiàn)出了我國勞動人民聰明才智。①早期中國商朝的重875公斤的司母戊方鼎，戰(zhàn)國時期的曾侯乙尊盤，西漢的透光鏡，都是古代鑄造的代表產(chǎn)品。早期的鑄件大多是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、宗教、生活等方面的工具或用具，藝術(shù)色彩濃厚。那時的鑄造工藝是與制陶工藝并行發(fā)展的，受陶器的影響很大。②發(fā)展 中國在公元前513年，鑄出了世界上最早見于文字記載的鑄鐵件－晉國鑄型鼎,重約270公斤。歐洲在公元八世紀(jì)前后也開始生產(chǎn)鑄鐵件。鑄鐵件的出現(xiàn)，擴大了鑄件的應(yīng)用范圍。例如在15～17世紀(jì)，德、法等國先后敷設(shè)了不少向居民供飲用水的鑄鐵管道。18世紀(jì)的工業(yè)革命以后，蒸汽機、紡織機和鐵路等工業(yè)興起，鑄件進入為大工業(yè)服務(wù)的新時期，鑄造技術(shù)開始有了大的發(fā)展。③近代進入20世紀(jì)，鑄造的發(fā)展速度很快，其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進步，要求鑄件各種機械物理性能更好，同時仍具有良好的機械加工性能；另一個原因是機械工業(yè)本身和其他工業(yè)如化工、儀表等的發(fā)展，給鑄造業(yè)創(chuàng)造了有利的物質(zhì)條件。如檢測手段的發(fā)展，保證了鑄件質(zhì)量的提高和穩(wěn)定，并給鑄造理論的發(fā)展提供了條件；電子顯微鏡等的發(fā)明，幫助人們深入到金屬的微觀世界，探查金屬結(jié)晶的奧秘，研究金屬凝固的理論，指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)。三、砂型鑄造工藝設(shè)計① 鑄造零件圖樣。 提供的圖樣必須清楚無誤，尺寸和標(biāo)記完整、標(biāo)記齊全。經(jīng)審查有必要修改圖樣時，應(yīng)與用戶協(xié)商，取得一致意見后已修改的圖樣作為設(shè)計依據(jù)。② 零件的技術(shù)要求。包括金屬材質(zhì)牌號、金相組織、力學(xué)性能要求、鑄件尺寸和重量公差及其他特殊性能要求，如是否經(jīng)過水壓或氣壓檢驗、零件在機器上的工作條件等，在鑄造工藝設(shè)計時應(yīng)注意滿足這些要求。③藝裝備盡可能產(chǎn)品批量及生產(chǎn)期限。根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量可劃分為三種生產(chǎn)類型：即大量生產(chǎn)，成批生產(chǎn)和單件小批量生產(chǎn)。對于批量大的產(chǎn)品，應(yīng)盡可能的采用先進的生產(chǎn)工藝，以保證質(zhì)量，滿足時限要求。對于應(yīng)急的單件產(chǎn)品，則應(yīng)考慮是工簡單，以便縮短生產(chǎn)周期，并獲得較大的經(jīng)濟效益。圖3—1 端蓋的零件圖該鑄件為端蓋，其材料為HT150,灰鑄鐵的特征有斷口呈暗灰色，碳主要以石墨形式存在，為片狀石墨，少量溶于基體中，部分以碳化鐵形式組成珠光體。HT150的性能特點：強度低、好的減震性和鑄造性能。生產(chǎn)類型：批量生產(chǎn)；造型材料：粘土砂造型，一箱一件；應(yīng)用:力學(xué)性能要求不高的零件。最大尺寸348㎜72㎜㎜最小壁厚7㎜①鑄件的力學(xué)性能。 表3—1 鑄件力學(xué)性能 牌號鑄件壁厚／㎜抗拉強度σb/MPa﹥≦HT1501017510201452030130②鑄件的化學(xué)成分。表3—2 鑄件化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）牌號鑄件壁厚∕㎜CSiMnP≦S≦HT15020～～～20～30～～ ① 端蓋結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性和生產(chǎn)條件，結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求。結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性是指零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)符合鑄造生產(chǎn)的要求，易于保證鑄件品質(zhì)，簡化鑄件工藝過程和降低成本。審查、分析應(yīng)考慮如下幾個方面：1）鑄件應(yīng)有合適的壁厚，為了避免澆不到、冷隔等缺陷，鑄件不應(yīng)太薄。2）鑄件結(jié)構(gòu)不應(yīng)造成嚴(yán)重的收縮阻礙，注意薄壁過渡和圓角 鑄件薄厚壁的相接拐彎等厚度的壁與壁的各種交接式，并應(yīng)使用較大的圓角相連接，避免因應(yīng)力集中導(dǎo)致裂紋缺陷。3）鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁 鑄件的內(nèi)壁和肋等，散熱條件較差，應(yīng)薄于外壁，以使內(nèi)、外壁能均勻地冷卻，減輕內(nèi)應(yīng)力和防止裂紋。4）壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節(jié)。 5）利于補縮和實現(xiàn)順序凝固。6）防止鑄件翹曲變形。7）避免澆注位置上有水平的大平面結(jié)構(gòu)。② 鑄造工藝參數(shù)1）鑄造收縮率鑄造收縮率又稱為鑄件線收縮率或鑄件縮尺，用模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示：e=(Ll)/L100% (31)式中 e—鑄造收縮率 L—模樣長度 l—鑄件長度模樣的選擇木模：輕便，容易加工，價格低廉，但強度低，易吸潮變形，只適合于單件、小批量生產(chǎn)的各種鑄件，通常采用實心結(jié)構(gòu)。金屬模：金屬制作摸樣的材料有鋁合金、銅合金、鑄鐵等。銅合金輕便、加工性能好、表面光潔、不易生銹，但耐磨性較差，主要用于大批量生產(chǎn)的模樣及模板；銅合金易加工、表面光滑、耐蝕、耐磨但成本高，重量大，主要用于精度要求較高的薄、小鑄件和活塊；鑄