机械制造基础-铸造.docx

机械制造基础-铸造

1.引言

铸造是一种常见的金属加工方法，它通过将熔化的金属注入到模具中，然后冷却成型，用于制造各种复杂的金属零件。铸造是机械制造中最早使用的方法之一，也是最具有历史传承性的加工方法之一。本文将介绍铸造的基本原理、工艺和一些常见的铸造方法。

2.铸造的基本原理

铸造的基本原理是将金属熔化成液态，然后通过重力或压力将熔化的金属填充到模具中，并在冷却过程中形成所需的零件形状。铸造是一种复杂的过程，涉及到流体力学、热传导和相变等多个物理学原理。主要的原理包括：

流体力学原理：铸造过程中，金属液体需要在模具中流动和填充。流体力学原理可以用来描述金属液体在流动过程中的速度、压力和流动阻力等。

热传导原理：铸造中，金属液体在注入到模具中后会冷却并凝固成固体。热传导原理描述了热量在金属液体和模具之间的传导过程，决定了铸件的冷却速率和凝固结构。

相变原理：铸造中，金属液体经过冷却和凝固过程，发生相变从液态到固态。相变原理涉及到金属晶体的形成、晶界的移动和固化过程等。

了解这些基本原理对于理解铸造工艺和优化铸造过程非常重要。

3.铸造的工艺步骤

铸造是一个多步骤的工艺过程，它包括以下几个主要步骤：

模具设计和制造：首先需要设计和制造模具，模具决定了最终铸件的形状和尺寸。模具可以是金属、陶瓷、石膏等材料制成。

熔炼金属：将所需的金属材料投入到熔炉中进行加热，直到金属熔化成液态。

准备模具：将模具准备好，包括清洗、喷涂润滑剂等操作，以确保金属液体可以顺利流动和填充。

注入金属液体：将熔化的金属注入模具中，可以通过重力、压力或真空等方式进行注入。

冷却和凝固：金属液体在模具中冷却并逐渐凝固成固态。冷却速率对于铸件的微观组织和性能具有重要影响。

脱模和后处理：待铸件完全冷却后，从模具中取出，进行脱模和后处理操作，如修整、清洁、抛光等。

4.常见的铸造方法

铸造有多种不同的方法，每种方法都有自己的特点和适用范围。以下是几种常见的铸造方法：

砂型铸造：砂型铸造是最常见、最广泛应用的一种铸造方法。它使用砂模具，通过将熔化的金属注入到砂型中，然后冷却凝固成型。

金属型铸造：金属型铸造是使用金属模具进行铸造的方法。金属型具有更高的耐热性和导热性，适用于高温铸造。

压铸：压铸是一种通过将金属液体注入到高压下进行铸造的方法。它可以用于制造复杂形状的薄壁零件。

熔模铸造：熔模铸造是一种使用可溶性模具进行铸造的方法。模具材料通常是蜡状，可以在铸造完成后融化和排除。

低压铸造：低压铸造是一种通过施加一定的气压将金属液体从底部注入模具的方法。它可以得到更高的密度和较少的气孔。

5.铸造的应用领域

铸造技术在许多领域都有广泛应用。以下是一些常见的应用领域：

汽车制造：铸造被广泛应用于汽车制造中，用于制造汽车发动机、变速箱、底盘等关键部件。

航空航天：铸造在航空航天领域中也有重要应用，用于制造飞机发动机、轮毂、航空零件等。

冶金工业：铸造广泛应用于冶金工业，用于制造冶金设备、矿石冶炼设备等。

建筑工程：铸造可以用于制造建筑结构零件、桥梁构件等。

家电制造：铸造在家电制造中也有应用，用于制造冰箱、空调等产品的零部件。

总结

铸造是一种重要的金属加工方法，用于制造各种复杂的金属零件。了解铸造的基本原理、工艺和常见方法对于理解铸造过程和优化铸造工艺非常重要。铸造技术在许多领域都有广泛应用，包括汽车制造、航空航天、冶金工业等。