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铸件

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中文名;铸件

外文名;Casting

定义;各种铸造方法获得的金属成型物件

冷却后处理;落砂、清理和后处理

应用领域;钱币、祭器、兵器、工具

分类;铸钢件、铸铁件、铸铜件、铸铝件

铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件,即把冶炼好的液态金属,用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中,冷却后经打磨等后续加工手段后,所得到的具有一定形状,尺寸和性能的物件。[1]

铸件历史

铸件应用历史悠久。古代人们用铸件作和一些生活用具。近代,铸件主要用作机器零部件的毛坯,有些精密铸件,也可直接用作机器的零部件。铸件在机械产品中占有很大的比重,如拖拉机中,铸件重量约占整机重量的50~70%,农业机械中占40~70%,机床内燃机等中达70~90%。各类铸件中,以机械用的铸件品种最多,形状最复杂,用量也最大,约占铸件总产量的60%。其次是冶金用的钢锭模和工程用的管道、以及生活中的一些工具。

铸件也与日常生活有密切关系。例如经常使用的门把、门锁、暖气片、上下水管道、铁锅、煤气炉架、熨斗等,都是铸件。

铸件分类

铸件有多种分类方法:按其所用金属材料的不同,分为铸钢件、铸铁件、铸铜件铸铝件铸镁件铸锌件、铸钛件等。而每类铸件又可按其化学成分或金相组织进一步分成不同的种类。如铸铁件可分为灰铸铁件、球墨铸铁件、蠕墨铸铁件、可锻铸铁件、合金铸铁件等;按铸型成型方法的不同,可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等。其中以普通砂型铸件应用最多,约占全部铸件产量的80%。而铝、镁、锌等有色金属铸件,多是压铸件。

铸件成型的理论金属液态成型常称为铸造,铸造成形技术的历史悠久。早在5000多年前,我们的祖先就能铸造红铜和青铜制品。铸造是应用最广泛的金属液态成型工艺。它是将液态金属浇注到铸型型腔中,待其冷却凝固后,获得一定形状的毛坯或零件的方法。

在机器设备中液态成型件所占比例很大,在机床、内燃机、矿山机械、重型机械中液态成型件占总重量的70%~90%;在汽车、拖拉机中占50%~70%;在农业机械中占40%~70%。液态成型工艺能得到如此广泛的应用,是因为它具有如下的优点:

(1)可制造出内腔、外形很复杂的毛坯。如各种箱体、机床床身、汽缸体、缸盖等。

(2)工艺灵活性大,适应性广。液态成型件的大小几乎不限,其重量可由几克到几百吨,其壁厚可由0.5mm到1m左右。工业上凡能溶化成液态的金属材料均可用于液态成型。对于塑性很差的铸铁,液态成型是生产其毛坯或零件的唯一的方法。

(3)液态成型件成本较低。液态成型可直接利用废机件和切屑,设备费用较低。同时,液态成型件加工余量小,节约金属

但是,金属液态成型的工序多,且难以精确控制,使得铸件质量不够稳定。与同种材料的锻件相比,因液态成型组织疏松、晶粒粗大,内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。其机械性能较低。另外,劳动强度大,条件差。有优良的机械、物理性能,它可以有各种不同的强度、硬度、韧性配合的综合性能,还可兼具一种或多种特殊性能,如耐磨、耐高温和低温、耐腐蚀等。

铸件的重量和尺寸范围都很宽,重量最轻的只有几克,最重的可达到400吨,壁厚最薄的只有0.5毫米,最厚可超过1米,长度可由几毫米到十几米,可满足不同工业部门的使用要求。

用途

铸件的用途非常广泛,已运用到五金及整个机械电子行业等,而且其用途正在成不断扩大的趋势。具体用到,建筑,五金,设备,工程机械等大型机械,机床,船舶,航空航天,汽车,机车,电子,计算机,电器,灯具等行业,很多都是普通老百姓整天接触,但不了解的金属物件。

床身铸件

利用树脂砂型铸造机床床身铸件的优点:

1)树脂砂型刚度好,浇注初期砂型强度高这就有条件利用铸铁凝固过程的石墨化膨胀,有效地消除缩孔、缩松缺陷,实现灰铸铁、球墨铸铁件的少冒口、无冒口铸造。

2)实型铸造生产中采用聚苯乙烯泡塑模样应用呋哺树脂自硬砂造型。当金属液浇入铸型时,泡沫塑料模样在高温金属液作用下迅速气化,燃烧而消失,金属液取代了原来泡沫塑料所占据的位置,冷却凝固成与模样形状相同的实型铸件。

3)相对来说,消失模铸造对于生产单件或小批量的汽车覆盖件,机床床身等大型模具较之传统砂型有很大优势,它不但省去了昂贵的木型费用,而且便于操作,缩短了生产周期,提高了生产效率,具有尺寸精度高,加工余量小,表面质量好等优势;另外,铸件机床加工具有较好的耐磨性能和消震性能和好的工艺性能。

浇注工艺

机床床身铸件的浇注工艺生产中,浇注时应遵循高温出炉,低温浇注的原则。因为提高金属液的出炉温度有利于夹杂物的彻底熔化、熔渣上浮,便于清渣和除气,减少机床铸件的夹渣和气孔缺陷;采用较低的浇注温度,则有利于降低金属液中的气体溶解度、液态收缩量和高温金属液对型腔表面的烘烤,避免产生气孔、粘砂和缩孔等缺陷。因此,在保证充满铸型型腔的前提下,尽量采用较低的浇注温度。 把金属液从浇包注入铸型的操作过程称为浇注。浇注操作不当会引起浇不足、冷隔、气孔、缩孔和夹渣等机床铸件缺陷,和造成人身伤害。

铸件质量

主要包括外观质量、内在质量和使用质量。外观质量指铸件表面粗糙度、表面缺陷、尺寸偏差、形状偏差、重量偏差;内在质量主要指铸件的化学成分、物理性能、机械性能、金相组织以及存在于铸件内部的孔洞、裂纹、夹杂、偏析等情况;使用质量指铸件在不同条件下的工作耐久能力,包括耐磨、耐腐蚀、耐激冷激热、疲劳、吸震等性能以及被切削性、可焊性等工艺性能。

铸件质量对机械产品的性能有很大影响。例如,机床铸件的耐磨性和尺寸稳定性,直接影响机床的精度保持寿命;各类泵的叶轮、壳体以及液压件内腔的尺寸、型线的准确性和表面粗糙度,直接影响泵和液压系统的工作效率,能量消耗和气蚀的发展等;内燃机缸体、缸盖、缸套、活塞环、排气管等铸件的强度和耐激冷激热性,直接影响发动机的工作寿命。

影响铸件质量的因素很多,第一是铸件的设计工艺性。进行设计时,除了要根据工作条件和金属材料性能来确定铸件几何形状、尺寸大小外,还必须从铸造合金和铸造工艺特性的角度来考虑设计的合理性,即明显的尺寸效应和凝固、收缩、应力等问题,以避免或减少铸件的成分偏析、变形、开裂等缺陷的产生。第二要有合理的铸造工艺。即根据铸件结构、重量和尺寸大小,铸造合金特性和生产条件,选择合适的分型面和造型、造芯方法,合理设置铸造筋、冷铁、冒口和浇注系统等。以保证获得优质铸件。第三是铸造用原材料的质量。金属炉料、耐火材料、燃料、熔剂、变质剂以及铸造砂、型砂粘结剂、涂料等材料的质量不合标准,会使铸件产生气孔、针孔、夹渣、粘砂等缺陷,影响铸件外观质量和内部质量,严重时会使铸件报废。第四是工艺操作,要制定合理的工艺操作规程,提高工人的技术水平,使工艺规程得到正确实施。

铸造生产中,要对铸件的质量进行控制与检验。首先要制定从原材料、辅助材料到每种具体产品的控制和检验的工艺守则与技术条件。对每道工序都严格按工艺守则和技术条件进行控制和检验。最后对成品铸件作质量检验。要配备合理的检测方法和合适的检测人员。一般对铸件的外观质量,可用比较样块来判断铸件表面粗糙度;表面的细微裂纹可用着色法、磁粉法检查。对铸件的内部质量,可用音频、超声、涡流、X射线和γ射线等方法来检查和判断。

砂型铸造铸件缺陷有:冷隔、浇不足、气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂等。

1)冷隔和浇不足 液态金属充型能力不足,或充型条件较差,在型腔被填满之前,金属液便停止流动,将使铸件产生浇不足或冷隔缺陷。浇不足时,会使铸件不能获得完整的形状;冷隔时,铸件虽可获得完整的外形,但因存有未完全融合的接缝,铸件的力学性能严重受损。

防止浇不足和冷隔:提高浇注温度与浇注速度。

2)气孔 气体在金属液结壳之前未及时逸出,在铸件内生成的孔洞类缺陷。气孔的内壁光滑,明亮或带有轻微的氧化色。铸件中产生气孔后,将会减小其有效承载面积,且在气孔周围会引起应力集中而降低铸件的抗冲击性和抗疲劳性。气孔还会降低铸件的致密性,致使某些要求承受水压试验的铸件报废。另外,气孔对铸件的耐腐蚀性和耐热性也有不良的影响。

防止气孔的产生:降低金属液中的含气量,增大砂型的透气性,以及在型腔的最高处增设出气冒口等。

3)粘砂 铸件表面上粘附有一层难以清除的砂粒称为粘砂。粘砂既影响铸件外观,又增加铸件清理和切削加工的工作量,甚至会影响机器的寿命。例如铸齿表面有粘砂时容易损坏,泵或发动机等机器零件中若有粘砂,则将影响燃料油、气体、润滑油和冷却水等流体的流动,并会玷污和磨损整个机器。

防止粘砂:在型砂中加入煤粉,以及在铸型表面涂刷防粘砂涂料等。

4)夹砂 在铸件表面形成的沟槽和疤痕缺陷,在用湿型铸造厚大平板类铸件时极易产生。

铸件中产生夹砂的部位大多是与砂型上表面相接触的地方,型腔上表面受金属液辐射热的作用,容易拱起和翘曲,当翘起的砂层受金属液流不断冲刷时可能断裂破碎,留在原处或被带入其它部位。铸件的上表面越大,型砂体积膨胀越大,形成夹砂的倾向性也越大。

5)砂眼 在铸件内部或表面充塞着型砂的孔洞类缺陷。

6)胀砂 浇注时在金属液的压力作用下,铸型型壁移动,铸件局部胀大形成的缺陷。 为了防止胀砂,应提高砂型强度、砂箱刚度、加大合箱时的压箱力或紧固力,并适当降低浇注温度,使金属液的表面提早结壳,以降低金属液对铸型的压力。

参考来源

太重成功陆运大型铸件

参考资料

  1. 铸件常见缺陷,百度文库 , 2012年1月9日