绪论

绪论

一、铸造生产的概念、特点及其重要性

铸造生产是用液态合金形成产品的方法。将液态合金注入铸型中使之冷却、凝固,这种制造金属制品的过程称为铸造生产,简称铸造,所铸出的金属制品称为铸件。绝大多数铸件作为毛坯,需要经机械加工后才能成为各种机器零件;少数铸件当达到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求时,可作为成品或零件而直接应用。

铸造生产具有以下特点。

(一)适用范围广

铸造法几乎不受零件大小、厚薄和复杂程度的限制,适用范围广,可以铸造壁厚0.3~1m、长度从几个毫米到十几米、重量从几克到400多t的各种合金铸件。铸件形状可以非常复杂,如汽车用多缸式水冷整铸汽缸体。

(二)可制造各种合金铸件

用铸造法可以生产铸钢件、铸铁件及各种铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金等铸件。对于脆性金属或合金,铸造是唯一可行的加工方法。在生产中以铸铁件应用最广,约占铸件总产量的70%。

(三)铸件的尺寸精度高

铸件一般比锻件、焊接件尺寸精确,可节约大量金属材料和机械加工工时。

(四)成本低廉

铸件在一般机器生产中约占总质量的40%~80%,而成本只占机器总成本的25%~30%。成本低廉的原因是:①容易实现机械化生产;②可大量利用废、旧金属料;③与锻件相比,其动力消耗小;④尺寸精度高,加工余量小,节约加工工时和金属。

二、我国铸造技术的发展

我国的铸造技术已有6000年悠久的历史,是世界上较早掌握铸造技术的文明古国,2500多年前(公元前513年)就铸出270kg的铸铁刑鼎。世界上公认中国是最早应用铸铁的国家之一。最晚到宋朝,我国已使用铸造铁炮和铸造地雷。

我国在商朝时期就已创造了灿烂的青铜文化。1978年湖北省随县出土的曾侯乙墓青铜器重达10t。其中有64件的一套编钟,整套编钟音域宽达五个半八度,可演奏各类名曲,音律准确和谐,音色优美动听(图0-1)。

现存于北京大钟寺内的明朝永乐大钟(图0-2),铸于明永乐十八年前后(1418~1422年),重46.5t。钟体内外铸满经文,共约227000余字。大钟至今完好,声音幽雅悦耳,距钟15~20km都能听见,是世界上罕见的古钟之一。

图0-3为湖北省随县出土的曾侯尊盘,铸于战国初期,可以看出铸工之精湛。

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图0-1 战国时期的青铜编钟之一

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图0-2 明永乐大钟(铸于1418~1422年)(https://www.daowen.com)

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图0-3 战国初期铸的曾侯尊盘

据考证,我国古代的钟、鼎、尊等文物,有些是失蜡法铸造的。明代宋应星著《天工开物》中曾记述了熔模铸造工艺过程。

河北省沧州的大铁狮,高5m多,长近6m,重19.3t[1],是公元9世纪五代后周时铸成的(见图0-4)。现立于当阳的铁塔,由13层叠成,重40t,铸于北宋淳熙年间。至少在公元前500年,我国就已成功地运用了叠箱铸造技术来大量生产铸铁件。图0-5所示的是考古工作者用河南省温县窑出土的2000年前的叠箱铸型浇注的铸铁件。

我国铸造历史悠久,灿烂的铸造技术对文化、经济的发展有重大影响,日常用语中的许多词汇如“模范”、“范围”、“就范”、“陶冶”、“陶铸”、“铸成大错”、“大器晚成”等,都来自古代铸造术语。

改革开放以来,我国铸造工业发展很快,铸件产量已达2000万t/年左右,居世界第一。已铸出315t的大型厚板轧机的铸钢机架、重260t的大型铸铁钢锭模,还铸出大型水轮机转子等非常复杂、尺寸要求很严的铸件。这些均标志着我国铸造技术水平正在接近和达到国际水平。铸件出口量与日俱增;专业铸造研究所和大学的科研工作迅速发展。我国的铸造工业潜力很大,铸造业将会对国民经济的发展作出更大的贡献。

图示

图0-4 沧州的大铁狮

(铸于953年)

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图0-5 中国古代的叠箱铸铁件

(用2000年前出土铸型浇注)

三、本课程的内容及要求

铸造工艺学是铸造专业的主要专业课之一,学习本课程时应特别注意理论联系实际,以便为今后开发新的造型材料、研究新的铸造工艺方法和拟定合理的铸造工艺方案奠定良好的基础。

本课程主要内容为:①铸造工艺过程;②铸件形成原理;③铸造工艺及工装设计。

本课程以讲述砂型铸造为主,其他铸造方法在《特种铸造》课程中论述。

本教材贯彻《中华人民共和国法定计量单位》。为了适应传统习惯,书中所用元素或物质的百分含量、加入量、成分、配方等(如含水量5%等),除特殊指明者外,均指质量分数(质量分数符号为w)。

在学完本课程之后,应进行铸造工艺设计训练,以巩固所学知识,培养学生的独立工作能力。

【注释】

[1]1986年12月经国家文物局批准,铁狮子已从低洼处迁至附近新建的2m高的钢筋混凝土地基上。