东营福 浩提供的铸造的基本知识

发表时间:2016-11-04 16:13

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。铸造是 现代机械制造工业的基础工艺之一。

  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。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,铸件进 入为大工业服务的新时期,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,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,研究金属凝固的理论,指导铸造生产。

  在这一 时期内开发出大量性能优越,品种丰 富的新铸造金属材料,如球墨铸铁,能焊接的可锻铸铁,超低碳不锈钢,铝铜、铝硅、铝镁合金,钛基、镍基合金等,并发明 了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺,使铸件 的适应性更为广泛。

  50年代以后,出现了湿砂高压造型,化学硬 化砂造型和造芯,负压造 型以及其他特种铸造、抛丸清理等新工艺,使铸件 具有很高的形状、尺寸精 度和良好的表面光洁度,铸造车 间的劳动条件和环境卫生也大为改善。

  20世纪以 来铸造业的重大进展中,灰铸铁 的孕育处理和化学硬化砂造型这两项新工艺有着特殊的意义。这两项发明,冲破了 延续几千年的传统方法,给铸造 工艺开辟了新的领域,对提高 铸件的竞争能力产生了重大的影响。

  铸造一 般按造型方法来分类,习惯上 分为普通砂型铸造和特种铸造。普通砂 型铸造包括湿砂型、干砂型、化学硬化砂型三类。特种铸 造按造型材料的不同,又可分为两大类:一类以 天然矿产砂石作为主要造型材料,如熔模铸造、壳型铸造、负压铸造、泥型铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等;一类以 金属作为主要铸型材料,如金属型铸造、离心铸造、连续铸造、压力铸造、低压铸造等。

  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。

  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 混砂机和叶片沟槽式混砂机。后者是 专为混合化学自硬砂设计的,连续混合,速度快。

  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、抛砂机、无箱射压造型机、射芯机、冷和热芯盒机等。

  铸件自 浇注冷却的铸型中取出后,有浇口、冒口及金属毛刺披缝,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 种工作的设备有抛丸机、浇口冒口切割机等。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。

  铸造是 比较经济的毛坯成形方法,对于形 状复杂的零件更能显示出它的经济性。如汽车 发动机的缸体和缸盖,船舶螺 旋桨以及精致的艺术品等。有些难以切削的零件,如燃汽 轮机的镍基合金零件不用铸造方法无法成形。

  另外,铸造的 零件尺寸和重量的适应范围很宽,金属种 类几乎不受限制;零件在 具有一般机械性能的同时,还具有耐磨、耐腐蚀、吸震等综合性能,是其他 金属成形方法如锻、轧、焊、冲等所做不到的。因此在 机器制造业中用铸造方法生产的毛坯零件,在数量 和吨位上迄今仍是最多的。

  铸造生 产经常要用的材料有各种金属、焦炭、木材、塑料、气体和液体燃料、造型材料等。所需设 备有冶炼金属用的各种炉子,有混砂 用的各种混砂机,有造型 造芯用的各种造型机、造芯机,有清理 铸件用的落砂机、抛丸机等。还有供 特种铸造用的机器和设备以及许多运输和物料处理的设备。

  铸造生 产有与其他工艺不同的特点,主要是适应性广、需用材料和设备多、污染环境。铸造生产会产生粉尘、有害气 体和噪声对环境的污染,比起其 他机械制造工艺来更为严重,需要采 取措施进行控制。

  铸造产 品发展的趋势是要求铸件有更好的综合性能,更高的精度,更少的 余量和更光洁的表面。此外,节能的 要求和社会对恢复自然环境的呼声也越来越高。为适应这些要求,新的铸 造合金将得到开发,冶炼新 工艺和新设备将相应出现。

  铸造生 产的机械化自动化程度在不断提高的同时,将更多 地向柔性生产方面发展,以扩大 对不同批量和多品种生产的适应性。节约能 源和原材料的新技术将会得到优先发展,少产生 或不产生污染的新工艺新设备将首先受到重视。质量控 制技术在各道工序的检测和无损探伤、应力测定方面,将有新的发展。

 铸造工 作者在电子技术和测试手段不断进步的条件下,将对金 属结晶凝固和型砂紧实等理论进行更深入的探索,以研究 提高铸件性能和内部质量的有效途径。机器人 和电子计算机在铸造生产和管理领域里的应用,也将日益广泛。  


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