铸造工艺流程1.ppt

1,常州精棱铸锻有限公司 . 人力资源部,公司铸造产品样本,2,铸造产品样本,左：日本牧野床身 右：美国MAG床身,3,铸造产品样本 左：美国GE压缩机缸体 右：风力发电机轮毂,4,铸造产品样本,上：大型船用柴油机机架 下：瓦钖兰扫气室,5,铸造产品样本 左：核电屋根平瓦 右：南车齿轮箱,6,常州精棱铸锻有限公司 . 人力资源部,砂型铸造工艺基础,7,铸造概述,铸造混砂,造型造芯,熔炼浇注,落砂清理,砂型铸造工艺基础,1,2,3,4,5,8,铸造概述,1.铸造的概念 铸造是将金属熔化并浇注到具有零件形状相适应的铸型型腔中，等其冷却凝固后，获得毛坯或零件的方法。,9,铸造概述,2.铸造的特点 铸造的特点是金属在液态下成形，即熔化的液态金属在一定的压力作用下充满铸型而获得铸件。,10,铸造概述,3.铸造的方法 铸造的方法主要分砂型铸造和特种铸造两大类。本公司采用砂型铸造。,11,铸造概述,本公司砂型铸造生产过程： 制模配砂混砂 造型制芯上涂料配模合箱熔炼浇注 落砂 清理检验入库,12,砂型铸造,砂型铸造是以砂为主要造型材料制备铸型的一种铸造方法。目前90%以上的铸件是用砂型铸造方法生产的。,一、砂型铸造的工艺过程,工 艺 准 备,造 型,落 砂,合 箱,浇 注,造 芯,清 理,检 验,熔炼金属,配砂、制模,13,整模造型,14,分模造型,15,4.灰铁生产工艺过程,16,4.灰铁生产工艺过程,17,5.球铁生产工艺过程,18,铸造混砂,1,2,3,4,19,铸造混砂,造型（芯）材料 用来制造砂型和砂芯的材料统称造型材料。用于制造砂型的的称型砂，用于制造砂芯的的称芯砂。 1.对型（芯）砂的要求 （1）强度 （2）透气性 （3）耐火性 （4）退让性 （5）可塑性 （6）回用性,20,铸造混砂,型（芯）砂的组成 （1）原砂 （2）粘结剂：树脂 （3）附加物：固化剂 （4）涂料,21,铸造混砂,混制工艺： 配比及混制 混合料配比： 呋喃树脂的加入量一般占砂重的0.81.5%，而固化剂的加入量占树脂重的2070%，依据季节的温度变化来调节。,22,铸造混砂,造型最好采用连续式混砂机混制。一般是将原砂、再生砂、固化剂、树脂依次快速混合而成，随混随用。用间歇式混砂机时，应先加砂，开动混砂机后小心加入固化剂，混拌12min之后加入树脂，混匀后立即卸砂。,23,24,混砂机,25,铸造混砂,自硬砂生产工艺流程 根据铸造车间布局、工艺性质及生产纲领要求，自硬树脂砂生产工艺流程可以有很多种变化，但一般主要由旧砂回收、旧砂破碎再生、旧砂风选、调温、砂输送及混砂等组成。,26,27,1、旧砂回收,旧砂、散落砂通过落砂机落砂后，由输送设备（振动输送、皮带输送、斗式提升机等）输送到砂块料斗储存，其间通过磁选设备去除砂中的金属余料。,28,2、旧砂破碎再生,砂块料库中的块砂料由定量振动给料机均匀向破碎机给料，经破碎筛分（有预再生功能）后根据工艺要求的不同，在不同的再生设备组合中进行进一步的再生。再生设备的主要形式有撞击再生、离心再生、强力摩擦再生等，可根据工艺要求进行组合以达到要求的脱膜率。经再生的砂料存于热砂库中。,29,3、旧砂的风选及调温,含有大量微粉的热旧砂由流幕式布料器均匀布料，并经风选器多级风力分选后，微粉被除尘系统带走，去除微粉后的旧砂经调温器，调温器中的旧砂在调量板的节流作用下均匀缓慢向下移动，同时与换热片进行热交换，达到工艺要求的温度后发送往再生砂库中储存备用，至此，完成旧砂的再生工作。,30,4、新砂系统,湿新砂或袋装新砂经三回程新砂烘干系统烘干后，由气力输送装置送入新砂料库备用。,31,5、新旧砂配送,根据不同的工艺要求，新旧砂的配送可以预先按比例混合后输送，也可新旧砂分别输送到混砂机上方砂库后再按比例混合。,32,树脂砂设备,现有的树脂砂设备有：落砂机；带式传送机；永磁皮带轮；振动再生机；斗式提升机；1号砂库；离心再生机；风分离机；2号砂库；砂温调节器；气力输送装置；3号砂库；混砂机；电气控制柜；水冷系统；除尘器。,33,小结：混砂工艺流程：,旧砂磁选皮带机（铁丸，铁屑分离剔除）振动再生机斗式提升机 离心再生机风选器斗式提升机 砂仓（加适量新砂）连续混砂机（加固化剂，树脂） 造型。,34,造型造芯,用模型（木模、金属模）制造铸型（砂型、金属型）型腔以形成铸件的外表面，称造型。用芯盒制造型芯，以形成铸件的内表面称为造芯。,35,造型现场,36,造型造芯,造型 造型是铸型制造过程中的重要工序，它的任务是获得质量合格的铸型。 1.造型工具及辅具 2.铸型结构 3.造型方法 按造型手段可分为手工造型和机器造型两大类。,37,造型造芯,手工造型 手工造型方法很多，要根据铸件的形状、大小和生产批量的不同进行选择，常用方法有： 1）整模造型：整体模型，分型面为平面,38,整模两箱造型,39,造型造芯,分模造型：分开模型，分型面多是平面,40,分模两箱造型,41,三箱造型,42,造型造芯,活块造型：将模样上有妨碍取模的部分做成活动的,43,造型造芯,型 芯 用来获得铸件的内孔或局部外形而制造的独立砂型，其由芯砂或其它材料组成。 要求：更高的强度、透气性、耐火性和退让性。,44,造型造芯,造芯 造芯和造型一样，可用于手工制造，也可用机器制造。 1.手工造芯：造芯时多用芯盒制造，有时也用刮板制造。 （1）用芯盒制造 （2）用刮板制造,45,造型造芯,为增加型芯的强度，在型芯中应放置芯骨（小型芯骨大多用铁丝或铁钉制成）。 开通气孔排气。 刷涂料和烘干，提高其耐火性、强度和透气性。,芯座,46,造型造芯,2.机器造芯：在大批量生产中，常用型芯制作设备是射芯机和壳（吹）芯机。,射芯机工作原理,壳（吹）芯制造原理,47,造型造芯,下芯工序： 1.下芯前操作者检查砂芯、砂型的质量情况，检查项目有涂料质量、浇冒口质量、气眼、活块位置、是否有严重的松砂等情况。 2.把砂芯的芯头部分涂料积存清除掉，下箱砂芯芯头不要进行修磨，上箱砂芯可以进行轻微修磨，修磨量为为宜。下芯时要保持砂芯水平，砂型的芯头部分不能有突起的砂子和砂块，防止砂芯高起不平，注意砂型铸件的壁厚，必要时用卡板进行检查。需要粘结的砂芯用专用修补膏粘结牢固，待牢固后再进行合箱。,48,造型造芯,合箱工序： 1.合箱前要有专人对砂型进行检查，主要检查砂型内是否有砂眼、缺少砂芯、砂芯位置不对等情况。合格后用的封箱泥条进行封箱，封箱泥条不要距离型腔和浇注系统太近。有一些砂箱不需要进行封箱。,49,造型造芯,2.合箱时检查砂箱衬套是否齐全、正确，两根行车吊链长度要一样，上箱处于水平位置，不得有倾斜现象，以防错箱缺陷的发生。合箱时一定要用正确的合箱销，严禁不用合箱销进行合箱、打箱卡。然后座上浇口圈砂芯，浇口圈砂芯不得重复使用。,50,造型造芯,3.合完箱后要有专人进行检查，主要检查项目有：合箱是否到位；浇冒口是否通畅；是否有未上涂料的部位；是否错箱；浇口圈位置是否正确等情况。 4.合箱后班长要对当班的生产数量、品种进行统计，填写生产报表和生产标牌。生产标牌包含品种、数量、铸件牌号。,51,52,53,小结：造型工艺过程,手工造型步骤： 造外模型板放平套砂箱放砂舂砂 剖面刮平硬化起模适当修型 上涂料 烘干 制芯：芯子放好放芯骨砂舂实硬化脱模上涂料烘干 配模：小号先下，按号码顺序。合箱、披缝嵌掉。,54,获得一定成分和一定温度的铁水, 浇入铸件型腔中,熔炼浇注,55,熔炼浇注,熔炼：将各种金属炉料按一定的比例加入炉内，重新熔化并加热到一定程度的过程。 熔炼设备：冲天炉、电炉。 本公司采用中频电炉熔炼,56,熔炼浇注,1.合金的铸造性能 合金的铸造性能主要有：流动性，即液态金属充填铸型的能力。收缩性，是使铸件产生缩孔、缩松、内应力、变形和裂纹等铸造缺陷的主要原因。偏析现象，因金属内部化学成分不一致，铸件各部分性能有差异。,57,熔炼浇注,铸造性能好的合金应是流动性好，收缩小，偏析小。灰口铸铁的熔点低，凝固范围窄，故流动性好；在结晶时析出石墨，产生体积膨胀，可部分抵消凝固收缩，故收缩也小。而球墨铸铁的铸造性能比灰铸铁差。,58,熔炼浇注,灰口铁是含碳量为2.5-4%、含硅量1-3%的铁碳合金，碳在合金中以片状石墨存在 . 而球墨铸铁中的碳在合金中以球状石墨存在，它在浇注前以镁、镁合金或稀土镁合金为球化剂进行球化处理，故使铁水温度降低，流动性变差。且收缩较大，容易产生铸造缺陷。,59,熔炼浇注,2.感应电炉熔炼铸铁 感应电炉熔炼铸铁是利用交流电的感应作用，使坩埚内的金属炉料本身发出热量，使其熔化，并进一步将铁液过热的一种熔炼方法。,60,中频炉的构造,61,熔炼浇注,感应电炉的 工作原理 感应电炉就是利用电磁感应的原理进行工作，熔化金属炉料的。以无芯感应电炉（坩埚式）为例，如图所示。,62,熔炼浇注,在一个用耐火材料制成的坩埚外面，套着螺旋形的感应线圈（感应器）。坩埚内装有金属炉料。当线圈上通过交流电时，交流电感应作用在金属炉料内部产生感应电动势，从而在炉料内部产生感应电流，并克服金属炉料的电阻而转换为热量，将金属炉料熔化。,63,熔炼浇注,64,熔炼浇注,先配料，后装料 （1）中频炉装料是在不带剩余铁液的情况下进行的，装料次序为：回炉料和生铁（切屑）废钢。回炉料熔点低可及早形成熔池，底装渣料则可及时对初期熔池起保护作用。 此外，装料重量应计入5%左右 熔损和烧损。,65,熔炼浇注,（2）熔化 开始以低压供电，为40%60%，然后逐步提高电压。 中频炉功率连续可调，且密度大，有利于实现快速熔炼，但操作时也须遵循功率先小后大的原则。,66,熔炼浇注,熔化期要密切注意炉料有否“搭桥”故障。一旦发现有搭桥现象，要及时加以排除。因为产生炉料搭桥时，下部铁液将过热，温度剧增，可能引起底部炉衬的严重侵蚀，甚至导致漏炉事故。铁液过热也会加剧元素烧损和含气量的增加。,将熔融金属与固体炉料的搭桥料相隔开的空间,熔融金属,67,如让过热气体积聚在下面空间，炉顶上形成一个盖，就会发生搭桥。如产生了搭桥，需立即切断电源,将熔融金属与固体炉料的搭桥料相隔开的空间,熔融金属,68,熔炼浇注,后续炉料都要在前次投入的炉料未熔完前投入。切屑均匀投于熔池液面，一次投入量不宜超过炉子熔炼的6%8%。切屑冷装在炉内是不允许的，因为这将增加氧化烧损。,69,熔炼浇注,熔化过程中会产生一定量的非金属夹杂物，它们中有一些是由炉料和炉衬带来，也有的是元素氧化生成的氧化物。由于感应电炉的电磁搅拌作用，绝大多数非金属夹杂物会浮升至液面，与渣料一起结合为熔渣，而另有少量的可能黏附于炉壁或残留在铁液之中。,70,熔炼浇注,（3）精炼 炉料化清，熔渣形成后即进入精练期。 精练期的主要任务是：调整铁液的化学成分至规定的范围；进一步清除非金属夹杂物和降低气体含量；提高铁液温度至符合出炉要求。,71,熔炼浇注,在取样分析后，如果成份不合格，需要调整成份调整前，炉渣扒干净，调碳时，除去铁液表面熔渣后，加入增碳剂，当增碳小于0.2 % 时，可将增碳剂直接加入铁水中，并进行人工搅拌。当增碳大于0.2 % 时，必须先倒出部分铁水，在炉内加入增碳剂，然后铁水冲入. 使增碳剂迅速熔解并被铁液均匀吸收。常用的增碳剂有石墨电极、天然石墨和石油焦等。石墨电极成分较纯，完全适用于灰铸铁和球墨铸铁的增碳。从铁液液面加入增碳剂，其回收率为85%92%，增碳剂粒度为 15mm。,72,熔炼浇注,浇注系统 浇注系统是在浇注时引导金属液进入型腔所流经的一系列通道，合理的浇注系统能保证金属液连续、平稳地流入铸型，克服和减少各种铸造缺陷。,73,熔炼浇注,典型的浇注系统由外浇口、直浇口、内浇口组成，包括冒口在内称为浇冒系统。铸铁件通常采用封闭式浇注系统。直浇口、横浇口、内浇口的截面积依次变小，以保证浇注时整个浇注系统充满金属液，并增强横浇口的挡渣、集渣能力。,74,熔炼浇注,浇注系统 1.浇注位置 浇注位置指浇注时铸件在铸型中的空间位置， 浇注位置的选择原则： （1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面； （2）铸件的大平面应朝下； （3）面积较大的薄壁部分置于铸型下部或侧面； （4）铸件厚大部分应放在上部或侧面。 2.冒口 用于补缩 3.冷铁 用于激冷,75,浇注系统的类型很多，根据合金种类和具体铸件情况不同，按照内浇道在铸件上开设位置的不同，可将浇注系统分为顶注式、底注式、中间注入式和分段注入式等。,(1)顶注式浇注系统,浇注系统的类型,优点是易于充满型腔，型腔中金属的温度自下而上递增，因而补缩作用好、简单易做、节省金属。但对铸型冲击较大，有可能造成冲砂、飞溅和加剧金属的氧化。所以这类浇注系统多用于高度低和形状简单的铸件。,动画：顶注式浇注系统,21,76,（2）底注式浇注系统,与顶注式浇注系统相反，底注式浇注系统是从铸件底部(下端面)注入型腔的。,底注式浇注系统,61,77,这类浇注系统的优点是充型平稳，排气方便，不易冲坏型腔和引起飞溅，适宜于大、中型的铸件。 这类浇注系统的缺点是不利于定向凝固，补缩效果差，充型速度慢，不适合复杂薄壁铸件的充型。,熔炼浇注,78,（3）中间注入式浇注系统,中注式浇注系统,62,79,这是一种介于顶注和底注之间的注入方法，既降低了液流落下的高度，又使温度的分布较为均匀，内浇道处在分型面上，便于开设和选择部位。因此，这种浇注系统的应用很广。,熔炼浇注,80,（4）阶梯注入式浇注系统,阶梯注入式浇注系统,63,81,阶梯注入式浇注系统亦称阶梯式浇注系统，是在铸件高度上设二层或二层以上的内浇道，它兼备了顶注式、底注式和中间注入式浇注系统的优点。,熔炼浇注,82,熔炼浇注,浇注的操作要点 1、浇注工必须全面熟悉所浇铸件的工艺文件。浇注前应了解浇注顺序、需要的铁液牌号、重量以及铸型的分布情况。 2、出铁液之前把浇包充分的烘干，浇包的充分干燥对气孔的防止至关重要。,83,熔炼浇注,3、浇注前检查砂箱卡子、铁锁螺栓是否紧固，冒口圈、浇口杯、浇口塞等是否安放妥当。 4、浇注时首先扒清浇嘴的渣，并且做好挡渣工作，避免碎渣注入浇注系统，造成铸件局部或多处渣孔。为了防止铸件出现渣孔浇注时要有专职挡渣工。 5、浇注过程必须做到两头慢中间快，必要时补充冒口。,84,熔炼浇注,6、浇注过程浇口杯尽量处于充满状态，严防二次浇注和浇口杯溢流。 7、浇注时间控制；球化后8分钟内完成。因为随着时间的推移，镁与空气反应后会消耗，到一定程度会引发球化衰退。,85,熔炼浇注,8、浇注剩余铁液使用冷铁模，严禁任意乱倒。易造成回炉料。 9、浇注人员取光谱试片和金相样块必须在铁水浇注前在包内取样。 10、浇注过程中，人员站立位置应远离所浇砂箱，以防浇注过程中的漏铁水造成人员伤害；,86,熔炼浇注,球化处理的过程控制 球化质量的基本概念 球铁的球化质量主要依赖于球化剂中的镁（Mg）、稀土（Ce）,保证球化质量也就是保证球化处理过程中镁和稀土元素的吸收率，并且把吸收率稳定在较高、较小的区间内；,87,熔炼浇注,（1）、要保证球铁球化质量，必须保证铁水中具备一定的镁和稀土量，也就是一定的残余镁量，针对我公司的铸件，应该在0.0300.060范围内，小件取下限，大件取上限； （2）但过高残余镁量、稀土量有会对铸件的性能产生不利影响，如出现“反白口”而影响铸件的机械性能，抗拉强度下降、延伸率下降；,88,熔炼浇注,（3）因而、在保证铸件球化质量的基础上，残余镁量越低越好，既保证了球化，又提高了机械性能，同时也降低了生产成本； （4）这就要求我们在日常操作要保持稳定性，保证球化剂的吸收率在较高、较小的区间内波动；,89,熔炼浇注,采用凹坑冲入法进行球化； 球化处理时，首先将球化剂装入堤坝一侧（处理时靠近电炉的一侧、而且是主要的浇注侧），上面覆盖硅铁合金，稍加紧实，然后再覆盖无锈铁屑等覆盖剂。铁液温度过高时可盖铁(钢)板。处理时，应尽可能地将铁液一次冲入铁液包的另一侧，要求快速注入铁液总量的23或34，等反应基本结束后，再补加余量铁液，然后将渣扒除。,1球化剂 2孕育剂 3压铁 4处理包 5铁液流 6出铁槽,90,熔炼浇注,这种方法的优点是处理方式和设备简单，容易操作，在生产中有较大的灵活性，所需的技术含量也较低，但镁的吸收率较低。,1球化剂 2孕育剂 3压铁 4处理包 5铁液流 6出铁槽,91,熔炼浇注,孕育处理的基本要点 1、通过孕育剂的加入，会在铁液中形成大量的结晶晶核，从而减小铸铁在凝固过程中的白口倾向，有效提高铸铁的机械性能； 2、通过孕育，能改变石墨的形态，灰铸铁可以促使过冷型石墨转变成无方向性的石墨，从而提高铸铁的强度；,92,熔炼浇注,3、球铁通过孕育，增加了石墨核心，细化了石墨球，提高球状石墨的生长稳定性，提高石墨球的圆整度； 4、通过孕育，可以减小铸件上薄壁与厚壁之间由于冷却速度不同而产生的组织上和性能上的差别，消除壁厚敏感性，提高铸件组织的一致性。,93,熔炼浇注,孕育处理的过程控制 1、孕育处理与球化处理一样，也有衰退的概念，也就是孕育处理完毕后1520分钟内孕育效果最佳，随着时间的推移孕育效果很快会下降； 2、必须严格按照工艺的要求进行孕育，我公司主要孕育分两种，一种是炉前孕育，；另一种是浇注上的瞬时孕育。,94,小结：熔炼浇注工艺过程,采用中频电炉熔炼铸铁 配料回炉料和生铁（切屑）废钢增碳剂 中频炉功率连续可调，操作时须遵循功率先小后大的原则。 浇注过程必须做到两头慢中间快，必要时补充冒口。 球铁需进行球化及孕育处理。 灰铁需进行孕育处理。,95,落砂与冷却,清除浇冒口,打磨清理,热处理及检验,落砂清理,96,落砂清理,落砂就是在铸型浇注并冷却到一定温度后，将铸型破碎，使铸件从砂型中分离出来，然后除去浇冒口铸件表面粘砂层、毛刺等。落砂工序通常由落砂机来完成。,惯性振动落砂机,97,落砂清理,落砂和清理工序特点： 1、自动化程度不高，一般工厂对去除毛刺、冒口都采用人工。 2、工序繁多，劳动量大，噪音高，温度高，粉尘大，工作环境差。,98,落砂清理 振动落砂设备,振动落砂机,原理： 由周期振动的落砂栅床将铸型抛起，然后铸型自由下落与栅床相碰撞，砂型破碎，实现铸件与砂型分离。,99,落砂清理 振动落砂设备,利用激振器的双偏重在相向旋转时，水平惯性力相互抵消，只有垂直惯性力作用，栅床和弹簧只有上下振动。 如果倾斜一定角度，则成为振动输送设备。,100,落砂清理,对脆性金属如铸铁采用锤断和压断的方法,去除浇冒口 一,铸件采用机械切割浇冒口方法最有效。,101,落砂清理 气动多向锤,102,落砂清理 打磨方法,对于小型铸件，一般采用固定式砂轮机打磨；大型铸件用手提式打磨机。,103,落砂清理 铸件表面清理,铸件经落砂后，清理表面残留粘砂、氧化皮、毛刺、冒口等,表面清理,抛丸,利用高速旋转叶片将弹丸抛向铸件，打掉氧化皮和粘砂。,喷丸,利用压缩空气携带弹丸喷射到铸件表面来实现清理。,摩擦,利用铸件与铸件，铸件与星铁之间摩擦和轻微撞击来实现清理。,104,落砂清理,大型铸件热处理回火设备 大型铸件清理抛丸设备,105,小结：落砂清理工艺过程,冷却与落砂清除浇冒口除芯表面清理 修补热处理去氧化皮打磨试验与验收涂底漆烘干合格铸件,106,焊接是现代制造技术中重要的金属连接技术。焊接成形技术的本质在于：利用加热或者同时加热加压的方法，使分离的金属零件形成原子间的结合，从而形成新的金属结构。 1. 连接方法分类 可拆式连接：螺纹联接、摩擦联接 不可拆式连接：焊接、粘接、铆接 焊接方法种类很多。根据焊接过程的特点，可以把常用的焊接方法分为: 熔化焊 压力焊 钎焊,焊 接,107,焊接是通过加热或加压使被焊材料产生共同熔池或塑性变形或原子扩散而实现连接的，要求材料在焊接时的淬硬倾向以及产生裂纹和气孔等缺陷的倾向较小。焊接可获得各种尺寸且形状较复杂的零件，材料利用率高，采用自动化焊接可达到很高的生产率，适用于形状复杂或大型构件的连接成形，也可用于异种材料的连接和零件的修补。动画2为CO2气体保护焊示意图。,动画2 CO2气体保护焊,108,.引弧过程,焊接时,先将焊条与焊件瞬时接触,发生短路.强大的短路电流流经少数几个接触点,致使接触点处温度急剧升高并熔化,甚至部分发生蒸发。当焊条迅速提起时，焊条头温度已升得很高，在两电极间的电场作用下，产生了热电子发射。飞速,的电