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2.1 概述

2.1.1 铸造工艺概要

将熔化的金属或合金浇入已制好的铸型中,经冷却凝固后获得所需形状和尺寸的铸件,这种方法称为铸造。

铸造生产有如下特点。

(1)不但可以生产与机械零件形状接近的毛坯,而且可以生产半成品甚至成品,这样可以大大减少机械加工及金属的消耗。

(2)一般说来,可以制造任何尺寸、质量和复杂形状的铸件。

(3)可以用其他方法不能加工或不易加工的材料生产铸件,如铸铁、南锰钢等。

(4)生产成本低。这是因为铸造所用原材料来源广泛,价格低廉,废品回收容易,一般不需要很多的复杂设备,生产准备工作也比较容易。

铸造生产在机器制造工业和其他工业部门应用十分广泛。如各种机器设备的机座、机体,坦克的炮塔,汽车和飞机的发动机壳体,耕田用的犁铧及日常生活中用的铁锅等均是用铸造方法制造的。在化工机器生产中也不例外,如压缩机中的铸件质量占机器全部质量的60%~80%。

铸造生产可以根据金属材料和生产方法来分类。根据金属材料的不同,可分为铸铁、铸钢和有色金属铸造等;根据生产方法的不同,可分为砂型铸造和特种铸造。

将熔融金属浇入铸型而得到铸件,从方法上说可算十分简单,但因铸造条件相当复杂,如何定量地掌握住各主要因素之间的关系,就相当困难了。最近,在基础理论研究成果不断充实的情况下,逐渐明确了各主要因素之间的量的关系,对于稳定产品质量起着重大的作用。

汽车上的铸件,不仅在形状和强度方面应符合设计要求,对于材质稳定性和铸件的经济性也有严格规定。近年来,随着新的铸造技术的不断涌现。铸件的可靠性日益增高。对于汽车铸件特性的主要要求是:①铸件形状复杂,常需使用砂芯;②尺寸精度高;③采用薄壁铸件以减轻质量;④材质稳定;⑤具有足够的耐压性和抗压性。针对上述要求,所采用新的铸造技术有:①自动化的高速高压造型法;②大型低频感应电炉熔炼法,或冲天炉——低频电炉的双联熔炼法;③强韧铸铁的薄壁轻型铸件;④精密铸造法等。此外,从汽车废气处理方面考虑,要求生产耐热、耐蚀性能优良的铸件,预计这类铸件所占的比例将日益增加。

今后铸造方面的课题是:以改善铸造车间作业环境和防止公害的措施为核心,进一步提高机械化和自动化程度。

图2.1所示为一般铸铁件的铸造工艺过程。球墨铸铁件与可锻铸铁件的铸造工艺过程与此基本相同。球墨铸铁铁水从化铁炉中流出后,应加入镁合金(Fe-Si-Mg)及其他合金,进行石墨的球化处理。球墨铸铁件既可在铸态下使用,也可经热处理后使用,而可锻铸铁件则需经热处理以提高其强韧性。压铸件于压铸型中成型,其铸造工艺过程也与图2.1的情况基本相同。

图2.1 铸造工艺过程

2.1.2 铸件

由于铸件的成本低并具有强韧性和耐磨性,可用于制造发动机、变速器、车轴与车轮等动力、传动系统的大型复杂零件。最近,为了适应轻量化、散热性与工艺性的要求,汽缸盖、汽缸体与变速器壳等零件多采用铝合金制造。表2-1列出了汽车的典型铸件成分。

表2-1 汽车典型铸件成分举例

续表

2.1.3 铸造方式

汽车铸件生产采用多种各具特色的铸造方法,本节只选择其中有代表性的几种,扼要说明。

1. 砂型铸造

砂型铸造主要使用合成砂,组成铸造生产线。除用于生产汽缸体、汽缸盖、制动鼓等零件外,其适用范围还在不断扩大。最近,高速高压造型法迅速普及,造型速度可达240~300箱/小时,生产率极高。这种方法的特点见表2-2。

表2-2 高速高压造型机的特征

2. 壳型铸造

本法以热固性树脂使型砂结成硬壳,具有生产率高,铸件尺寸精度高,砂型透气性好和含水量低等优点,正被多方采用。由于壳型的强度高,可使用严格的工艺方案,以提高铸件材料的利用率,防止铸造缺陷。然而,所用树脂的成本高,是这种方法的缺点。为此可采用金属型覆砂铸造法,在金属型腔表面覆上一层3~6mm厚的型砂壳层。这种方法可减少昂贵的树脂用量,不仅在经济上有利,并可使材质稳定。其应用实例有曲轴、汽缸体等零件。

3. 压力铸造

此法是向金属型内压入熔融的金属,得到尺寸精度高、表面光洁的铸件。此外,由于金属型的冷却速度大,铸件致密而强度高。这类铸件的尺寸精度也高,可以减少机械加工工时。汽车上具有代表性的铝合金压铸件有汽缸体、汽缸盖、变速器壳、传动链壳体、转向器壳体等多种。

2.1.4 铸造车间平面布置

确定铸造车间平面布置时,必须考虑铸件种类、尺寸和产量。在铸造车间内,为使铸件能高效率流动,对于工序间和车间内部各种设备的配置必须进行充分的分析。应注意的有:①缩短搬运距离,并使产品流通顺畅;②设备立体布置,充分利用空间;③提高车间的机械化、自动化程度,充分进行检测管理;④改善劳动环境。熔化工序与造型工序是工艺管理的重点,要根据熔化炉的类型和操作条件,进行严格地管理。与此同时,为了型砂的再生利用,对于砂的透气性、压缩强度等性能也必须认真管理,以缩小它们的变动范围。

为了防止造型机与脱箱机的噪声与粉尘,改善劳动环境,已有设置隔音室和采取全车间通风除尘措施之实例。为了防止公害,已开始采用囊式滤尘器清除冲天炉排气中的灰尘。对于壳型烧结时发生的恶臭气体,则采用燃烧或吸收的办法来消除。 vD3zoYQqVvAkHGVrZrt7uEq0iO9fLTbwwOhJs2WFp7llpG4AVdZvN18Xw6kyekeO

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