铸造技术的方法

2022/05 11 08:05

铸造是将通过熔炼的金属液体浇注入铸型内,经冷却凝固获得所需形状和性能的零件的制作过程。铸造是常用的制造方法,优点是:制造成本低,工艺灵活性大,可以获得复杂形状和大型的铸件,在机械制造中占有很大的比重,如机床占60~80%,汽车占25%拖拉机占50~60%。铸件的质量直接影响着产品的质量,因此,铸造在机械制造业中占有重要的地位。

铸造是一种古老的制造方法,在中国可以追溯到6000年前。随着工业技术的发展,铸造技术的发展也非常迅速,特别是在19世纪后期和20世纪上半叶,出现了许多新的铸造方法,如低压铸造、陶瓷铸造和连续铸造,这些方法在20世纪下半叶得到完善并付诸实践。当今,随着铸造质量、铸造精度、铸造成本和铸造自动化的提高,铸造技术正朝着精密、大型、高质量、自动化和清洁化方向发展。例如,近年来,我国在精密铸造技术、连铸技术、特种铸造技术、铸造自动化和铸造成型模拟技术等方面发展迅速。

主要铸造工艺包括:金属熔炼、模型制作、铸件凝固、脱模和清理等。用于铸造的主要材料有铸钢、铸铁、铸造有色合金(铜、铝、锌、铅等)。),等等。常用砂型铸造,其次是特殊铸造方法,如:金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造等。砂型铸造可分为粘土砂型、有机粘结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等。

铸造方法选择的原则:

1.首选砂型铸造。

据统计,在我国或国际上,60 ~ 70%的铸件是用砂型生产的,其中70%左右是用粘土砂型生产的。主要原因是砂型铸造比其他铸造方法成本更低,生产工艺更简单,生产周期更短。所以汽车的发动机缸体、缸盖、曲轴等铸件都是用粘土湿砂型工艺生产的。当湿型不能满足要求时,考虑使用粘土砂面干砂型、干砂型或其他砂型。湿砂粘土铸造的铸件重量可从几公斤到几十公斤不等,而干砂粘土生产的铸件重量可达几十吨。

一般来说,对于中大型铸件,可以用树脂自硬砂型生产铸铁件,用水玻璃砂型生产铸钢件,可以获得尺寸准确、表面光滑的铸件,但成本较高。

当然,砂型铸造生产的铸件的精度、表面光洁度、材料密度、金相组织、机械性能往往较差,所以当要求铸件的这些性能较高时,应采用其他铸造方法,如熔模铸造、压铸、低压铸造等。

2.铸造方法应适应生产批次。

比如砂型铸造,批量生产的工厂要创造条件采用先进的造型和制芯方法。老式冲击成型机或冲击成型机的生产线生产率不够高,工人劳动强度大,噪音大,不能满足大批量生产的要求,应逐步改造。对于小型铸件,在无箱高压造型机生产线上可以采用水平分型或垂直分型,生产效率高,占地面积小。对于中间部分,可选择各种盒装高压成型机生产线和气动造型线,以满足快速、高精度造型生产线的要求,制芯方式可选择冷芯盒、热芯盒、壳芯等高效制芯方式。中型大型铸件可考虑树脂自硬砂造型制芯。

对于小批量生产的大型铸件,手工造型仍然是一种重要的方法。手工建模可以满足各种复杂的要求,而且灵活,不需要大量的工艺设备。可以使用水玻璃砂型、VRH水玻璃砂型、有机酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、树脂自硬砂型和水泥砂型。对于单件大型铸件,坑造型法成本低,生产速度快。对于批量生产或长时间生产的异型产品,采用多箱成型和分箱成型较为合适。模具和砂箱的前期投入虽然高,但可以通过节约造型时间和提高产品质量来弥补。

低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法由于设备和模具昂贵,只适合大批量生产。

3.建模方法应适合工厂条件。

比如大型机床床身等铸件的生产,一般采用型芯组装成型方式,不制作模样和砂箱,而是在坑内组装型芯;其他工厂则采用砂箱造型法制作图案。不同的企业有不同的生产条件(包括设备、场地、员工素质等。),制作习惯和积累的经验。我们要根据这些条件来考虑什么产品适合做,什么产品不适合(或不适合)做。

4.应该考虑铸件的精度要求和成本。

不同铸造方法得到的铸件精度不同,初期投资和生产率不一致,最终的经济效益也不同。所以要做到多、快、好、少,要兼顾方方面面。对选定的铸造方法应进行初步的成本估算,以确定经济效益高且满足铸造要求的铸造方法。铸造法的特点和适用范围如下表所示:

方法铸件材料、铸件重量、表面光洁度、铸件复杂程度、生产成本、适用范围和工艺特点。

各种材料的砂型铸造

几十克~差别大,简单低,最常用的铸造方法

手工造型:单件、小批量、形状复杂的大型铸件,难以用造型机造型。

机械造型:适合手工批量生产中、小型铸件:灵活轻松,但效率低,劳动强度大,尺寸精度和表面质量低。

机械:尺寸精度和表面质量高,但投资大。

金属铸造有色合金

几十到二十公斤的复杂铸件价格不菲。少量或大量生产的有色合金铸件也用于生产铸钢件。铸件精度和表面质量高,组织致密,机械性能好,生产率高。

熔模铸造铸钢和有色合金

几克到几公斤就很好了。批量生产各种不同批次的铸钢和高熔点合金的小型复杂精密铸件,无论复杂程度如何,都比完全通过机械加工生产要便宜。特别适用于铸造尺寸精度高、表面光滑的艺术品和精密机械零件,但工序多,劳动强度大。几公斤到几百公斤的陶瓷铸造铸钢和铸铁都很好。更复杂和昂贵的模具和精密铸件具有高尺寸精度和光滑的表面。然而,生产率很低。铝、镁、锌合金的石膏铸造很好,也很复杂。有色合金从高单件到小批量的低压铸造非常复杂。复杂(可使用砂芯)金属模具制造成本高。小批量,最好是大中型有色合金铸件,可生产结构致密、工艺出品率高、设备简单、模具多样的薄壁铸件。但是,生产效率低。高性能复杂有色合金铸件压力可控,铸件成形好,组织致密,力学性能好。但是,生产效率低。压铸铝镁合金金属模具的制造成本很高。批量生产的中小型有色合金铸件、薄壁铸件和耐压铸件尺寸精度高,表面光滑。然而,压铸机和模具的成本很高。几十公斤到几吨的灰铸铁和球墨铸铁离心铸造比较好。一般来说,圆柱形铸件是较低的,小批量到大批量的回转铸件,各种直径的管件尺寸精度高,表面光滑,组织致密,生产率高。连铸钢,低固定截面的长铸件,如钢锭、钢管等,组织致密,力学性能好,生产率高。几克到几吨的消失模铸造越来越好。【机械网】