材料工程基础铸造课件
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目录
第一章
铸造工艺概述
第二章
铸造材料基础
第四章
铸造缺陷与控制
第三章
铸造设备与工具
第六章
铸造案例分析
第五章
铸造技术发展趋势
铸造工艺概述
第一章
铸造定义与分类
铸造是一种利用液态金属填充模具，冷却凝固后形成所需零件形状的制造工艺。
铸造的定义
铸造方法多样，包括砂型铸造、压力铸造、精密铸造等，各有其特定应用场景。
按铸造方法分类
铸造工艺可按所用材料分为金属铸造、非金属铸造等，如铝合金、铸铁、塑料等。
按铸造材料分类
根据冷却方式不同，铸造可分为连续铸造和离散铸造，影响铸件的微观结构和性能。
按铸造过程的冷却方式分类
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铸造工艺流程
在铸造过程中，首先将金属原料放入熔炉中加热至熔点以上，以获得液态金属。
根据设计图纸，使用砂、金属或其他材料制作铸型，为浇注液态金属做准备。
金属在铸型内冷却凝固，形成所需的铸件形状，此过程需控制冷却速度以保证铸件质量。
铸件冷却后，需去除铸型、清理表面，并进行必要的热处理、机械加工等后处理步骤。
熔炼金属
制备铸型
冷却与凝固
清理与后处理
将熔炼好的液态金属通过浇注系统注入到预热好的铸型中，以形成铸件的初步形状。
浇注金属
铸造工艺特点
铸造工艺能够处理各种金属和合金，如铁、铜、铝等，适应性强。
材料适应性广泛
铸造能够生产形状复杂、内部结构精细的零件，如发动机缸体。
形状复杂度高
与其他制造工艺相比，铸造在大批量生产中成本较低，经济效益高。
成本效益显著
通过精密铸造等技术，可以实现高精度尺寸控制，满足特定工业需求。
尺寸精度可控
铸造材料基础
第二章
金属材料特性
熔点和凝固点
机械强度和硬度
导电性和导热性
热膨胀系数
不同金属具有不同的熔点和凝固点，如铝的熔点约为660°C，而铁的熔点则高达1538°C。
金属材料在温度变化时会发生体积膨胀或收缩，例如，铜的热膨胀系数约为16.5×10^-6/K。
金属材料通常具有良好的导电性和导热性，例如，银是已知导电性最好的金属。
金属的机械强度和硬度决定了其在承受外力时的变形和断裂情况，如钢的硬度和强度远高于铝。
非金属材料应用
塑料模型用于铸造工艺中，因其易成型、成本低，广泛应用于精密铸造和砂型铸造。
塑料在铸造中的应用
01
陶瓷材料耐高温、耐腐蚀，常用于制作耐火材料和高温环境下的铸造模具。
陶瓷材料的特性
02
复合材料结合了两种或两种以上不同材料的特性，用于铸造可提高产品的性能和耐用性。
复合材料在铸造中的创新
03
材料选择标准
选择铸造材料时，熔点需适中，流动性好，以确保材料能充分填充模具并形成所需形状。
01
材料应具备良好的热处理性能，以便通过热处理工艺改善其机械性能和尺寸稳定性。
02
铸造材料应具有足够的机械强度和韧性，以承受使用过程中的载荷和冲击，保证零件的耐用性。
03
在特定应用中，材料需具备良好的耐腐蚀性，以延长零件的使用寿命并减少维护成本。
04
熔点和流动性
热处理性能
机械强度和韧性
耐腐蚀性
铸造设备与工具
第三章
常用铸造设备
熔炼炉是铸造过程中不可或缺的设备，用于将金属原料加热至熔融状态，如感应炉、电阻炉等。
熔炼炉
造型机用于制作铸型，它能够快速准确地将砂型压制成型，提高生产效率，如高压造型机、水平分型造型机。
造型机
浇注系统包括浇包、浇道等，负责将熔融金属安全、均匀地注入铸型中，确保铸件质量。
浇注系统
冷却设备用于铸件的冷却和凝固过程，如冷却床、风扇等，有助于提高铸件的内部结构和表面质量。
冷却设备
铸造工具介绍
造型工具包括砂箱、刮刀和压板等，用于在铸造过程中制作模具和型腔。
造型工具
清理工具包括钢丝刷、砂轮和喷砂设备，用于去除铸件表面的砂粒和氧化皮。
清理工具
熔炼工具如熔炉、坩埚和浇包，用于加热和熔化金属，准备浇注。
熔炼工具
设备维护与管理
铸造设备需要定期进行检查和保养，以确保其正常运行，减少故障率。
定期检查与保养
建立故障诊断流程，对出现的问题进行快速定位和修复，保障生产连续性。
故障诊断与维修
根据技术发展和生产需求，对旧有设备进行升级改造，提高生产效率和产品质量。
设备升级与改造
定期对操作人员进行专业培训，提升他们的技能水平和安全意识，确保设备正确使用。
操作人员培训
铸造缺陷与控制
第四章
常见铸造缺陷
气孔和缩孔
在铸造过程中，金属冷却时气体未能及时排出，形成气孔；缩孔是由于金属收缩不均匀造成的。
夹杂和砂眼
铸造时，外来杂质或砂粒混入金属液中，冷却后形成夹杂；砂眼是由于型砂脱落留下的孔洞。
裂纹和冷隔
铸造件在冷却过程中由于应力集中或金属流动性差导致裂纹；冷隔是金属液未能完全融合形成的缝隙。
缺陷产生原因
浇注温度不当
01
浇注温度过高或过低都会导致铸件产生气孔、缩孔等缺陷，影响