① 铸造的方法和选择条件是什么
铸造是一种古老的制造方法,在我国可以追溯到6000年前。随着工业技术的发展,铸造技术的发展也很迅速,特别是19世纪末和20世纪上半叶,出现了很多的新的铸造方法,如低压铸造、陶瓷铸造、连续铸造等,在20世纪下半叶得到完善和实用化。由于现今对铸造质量、铸造精度、铸造成本和铸造自动化等要求的提高,铸造技术向着精密化、大型化、高质量、自动化和清洁化的方向发展,例如我国这几年在精密铸造技术、连续铸造技术、特种铸造技术、铸造自动化和铸造成型模拟技术等方面发展迅速
铸造主要工艺过程包括:金属熔炼、模型制造、浇注凝固和脱模清理等。铸造用的主要材料是铸钢、铸铁、铸造有色合金(铜、铝、锌、铅等)等。铸造方法常用的是砂型铸造,其次是特种铸造方法,如:金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造......等。而砂型铸造又可以分为粘土砂型、有机粘结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等等,如下图:
铸造方法选择的原则:
1.优先采用砂型铸造
据统计,我国或是国际上,在全部铸件产量中,60~70%的铸件是用砂型生产的,而且其中70%左右是用粘土砂型生产的。主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。所以象汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件都是用粘土湿型砂工艺生产的。当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤,而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。
一般来讲,对于中、大型铸件,铸铁件可以用树脂自硬砂型、铸钢件可以用水玻璃砂型来生产,可以获得尺寸精确、表面光洁的铸件,但成本较高。
当然,砂型铸造生产的铸件精度、表面光洁度、材质的密度和金相组织、机械性能等方面往往较差,所以当铸件的这些性能要求更高时,应该采用其它铸造方法,例如熔模(失腊)铸造、压铸、低压铸造等等。
2.铸造方法应和生产批量相适应
例如砂型铸造,大量生产的工厂应创造条件采用技术先进的造型、造芯方法。老式的震击式或震压式造型机生产线生产率不够高,工人劳动强度大,噪声大,不适应大量生产的要求,应逐步加以改造。对于小型铸件,可以采用水平分型或垂直分型的无箱高压造型机生产线、实型造型生产效率又高,占地面积也少;对于中件可选用各种有箱高压造型机生产线、气冲造型线,以适应快速、高精度造型生产线的要求,造芯方法可选用:冷芯盒、热芯盒、壳芯等高效制芯方法。中等批量的大型铸件可以考虑应用树脂自硬砂造型和造芯。
单件小批生产的重型铸件,手工造型仍是重要的方法,手工造型能适应各种复杂的要求比较灵活,不要求很多工艺装备。可以应用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、有机酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、树脂自硬砂型及水泥砂型等;对于单件生产的重型铸件,采用地坑造型法成本低,投产快。批量生产或长期生产的定型产品采用多箱造型、劈箱造型法比较适宜,虽然模具、砂箱等开始投资高,但可从节约造型工时、提高产品质量方面得到补偿。
低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法,因设备和模具的价格昂贵,所以只适合批量生产。
3.造型方法应适合工厂条件
例如同样是生产大型机床床身等铸件,一般采用组芯造型法,不制作模样和砂箱,在地坑中组芯;而另外的工厂则采用砂箱造型法,制作模样。不同的企业生产条件(包括设备、场地、员工素质等)、生产习惯、所积累的经验各不一样,应该根据这些条件考虑适合做什么产品和不适合(或不能)做什么产品。
4.要兼顾铸件的精度要求和成本
各种铸造方法所获得的铸件精度不同,初投资和生产率也不一致,最终的经济效益也有差异。因此,要做到多、快、好、省,就应当兼顾到各个方面。应对所选用的铸造方法进行初步的成本估算,以确定经济效益高又能保证铸件要求的铸造方法。
铸造方法的特点和适用范围见下表:
铸造方法 铸件材质 铸件重量 表面光洁度 铸件复杂程度 生产成本 适用范围 工艺特点
砂型铸造 各种材质 几十克~很大 差 简单 低 最常用的铸造方法
手工造型:单件、小批量和难以使用造型机的形状复杂的大型铸件
机械造型:适用于批量生产的中、小铸件 手工:灵活、易行,但效率低,劳动强度大,尺寸精度和表面质量低
机械:尺寸精度和表面质量高,但投资大
金属型铸造 有色合金 几十克~20公斤 好 复杂铸件 金属模的费用较高 小批量或大批量生产的非铁合金铸件,也用于生产钢铁铸件。 铸件精度、表面质量高,组织致密,力学性能好,生产率高。
熔模铸造 铸钢及有色合金 几克~几公斤 很好 任何复杂程度 批量生产时比完全用机加工生产便宜 各种批量的铸钢及高熔点合金的小型复杂精密铸件,特别适合铸造艺术品、精密机械零件 尺寸精度高、表面光洁,但工序繁多,劳动强度大
陶瓷型铸造 铸钢及铸铁 几公斤~几百公斤 很好 较复杂 昂贵 模具和精密铸件 尺寸精度高、表面光洁,但生产率低
石膏型铸造 铝、镁、锌合金 几十克~几十公斤 很好 较复杂 高 单件到小批量
低压铸造 有色合金 几十克~几十公斤 好 复杂(可用砂芯) 金属模的制作费用高 小批量,最好是大批量的大、中型有色合金铸件, 可生产薄壁铸件 铸件组织致密,工艺出品率高,设备较简单,可采用各种铸型,但生产效率低
差压铸造 铝、镁合金 几克~几十公斤 好 复杂(可用砂芯) 高性能和形状复杂的有色合金铸件 压力可控,铸件成型好,组织致密,力学性能好,但生产效率低
压力铸造 铝、镁合金 几克~几十公斤 好 复杂(可用砂芯) 金属模的制作费用很高 大量生产的各种有色合金中小型铸件、薄壁铸件、耐压铸件 铸件尺寸精度高、表面光洁,组织致密,生产率高,成本低。但压铸机和铸型成本高
离心铸造 灰铁、球铁 几十公斤~几吨 较好 一般为圆筒形铸件 较低 小批量到大批量的旋转体形铸件、 各种直径的管件 铸件尺寸精度高、表面光洁,组织致密,生产率高
连续铸造 钢、有色 很大 较差 长形连续铸件 低 固定截面的长形铸件,如钢锭、钢管等 组织致密,力学性能好,生产率高
消失模铸造 各种 几克~几吨 较好 较复杂 较低 不同批量的较复杂的各种合金铸件 铸件尺寸精度较高,铸件设计自由度大,工艺简单,但模样燃烧影响环境
② 青铜器的铸造方法有哪些每个时期的青铜器纹饰
一、青铜器的铸造方法及其发展
1. 块范法(商周时代)
块范法,又称土范法,是商周时代最先采用的青铜器铸造方法,也是应用最广的一种。这种方法的基本步骤包括:制作模型、制作外范和内范、组合范、浇注和修整。
(1)制作模型:模,即母范,可以用陶、木、竹、骨、石等材料制作。模型的表面要细致、坚实,以便在其上雕刻纹饰。
(2)制作外范和内范:外范是用泥土敷在模型外面,脱出用来形成铸件外廓的铸型组成部分。内范则是制作一个体积与容器内腔相当的范,通常称为芯或心型。
(3)组合范:内外范套合,中间的空隙即型腔,其间隔为欲铸器物的厚度。
(4)浇注:将熔化的铜液注入型腔内,待铜液冷却后,去除内外范即得到欲铸器物。
2. 失蜡法(商代中晚期)
失蜡法是一种青铜等金属器物的精密铸造方法。该方法先用黄蜡(蜂蜡)等容易熔化的材料制成欲铸器物的蜡模,然后在蜡模表面浇淋细泥浆,形成泥壳,再在泥壳表面上涂上耐火材料,使之硬化做成铸型。最后烘烤此型模,使蜡油熔化流出,形成型腔,再向型腔内浇铸铜液,凝固冷却后即得到无范痕、光洁精密的铸件。
二、每个时期的青铜器纹饰特点
1. 春秋早期
春秋早期的青铜器形制承袭西周晚期体系,出现了几种新的器形,如盆。纹饰与西周晚期相似,但出现了龙类相交缠的纹饰。铭文多为诸侯、卿大夫等婚媾媵器和自作用器的记录,书体无显着变化。
2. 春秋中期
春秋中期青铜器和西周中期有某些相似之处,具有早期到晚期过度的特点。纹饰在结构上有新的式样,但技巧上还不是精工细作,因而仍具有某种粗犷的风味。
3. 春秋晚期
春秋晚期青铜器的形制比较复杂,各地区器用也不尽相同。纹饰共同点大于不同之点,新出现了红铜镶的纹饰,包括龙、兽、凤、鸟以及表现狩猎的各种题材。青铜器铭文以记载自作用器的为多,内容以显扬器主本人的世家、地位和身份及自诩品德之美为主。
春秋战国时期,青铜器花纹较商代及西周有很大的变化,特点是过去的饕餮纹、兽面纹等繁缛样已淘汰,代之以动物纹、植物纹、几何纹与图像纹等。东周的花纹成网状四方连续,说明采用了花版捺印技术,比过去全部雕刻范模的工艺前进了一大步,并出现了镶嵌、鎏金、金银错、细线雕等新兴工艺。
③ 铜合金的铸造方法有哪几种
铸造工艺:
各种成分的铜合金的结晶特征不同,铸造性能不同,铸造工艺特点也不同。
1、锡青铜:结晶特征是结晶温度范围大,凝固区域宽。铸造性能方面流动性差,易产生缩松,不易氧化。工艺特点是壁厚件采取定向凝固(顺序凝固),复杂薄壁件、一般壁厚件采取同时凝固。
2、铝青铜和铝黄铜:结晶特征是结晶温度范围小,为逐层凝固特征。铸造性能方面流动性较好,易形成集中缩孔,极易氧化。工艺特点是铝青铜浇注系统为底注式,铝黄铜浇注系统为敞开式。
3、硅黄铜:结晶特征是介于锡青铜和铝青铜之间。铸造性能最好(在特殊黄铜中)。工艺特点是顺序凝固工艺,中注式浇注系统,暗冒口尺寸较小。
黄铜以锌作主要添加元素的铜合金﹐具有美观的黄色﹐统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。含锌低于36%的黄铜合金由固溶体组成﹐具有良好的冷加工性能﹐如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳﹐俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在36~42%之间的黄铜合金由和固溶体组成﹐其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能﹐常添加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等。铝能提高黄铜的强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使塑性降低﹐适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐故称海军黄铜﹐用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能;这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。船舶常用的消防栓防爆月牙扳手,就是黄铜加铝铸造而成。