实习报告

扬州大学机械学院实习报告

姓名：成**

学号：*******

专业：材料成型及控制工程班级：*****

学校指导老师：蔡郭生

12月27日星期一天气：晴

今天参观的厂是扬州东昇机械厂，主要看的是热处理车间。

进厂后看到的第一台设备是渗氮设备，主要设备有LDM-100离子渗氮脉冲电源等离子渗氮炉。渗氮的温度在550℃左右。离子氮化是利用辉光放电这一物理现象对金属

材料表面强化的氮化法。在低

压的氮气或氨气等气氛中，炉

体和被处理工件之间加以直流

电压，使产生辉光放电，在被

处理表面数毫米处出现急剧的

电压降，气体中的离子，朝着阴极移动。当接近工件表面时，由于电压剧降而被强烈加速，轰击工件表面，离子具有的动能转变为热能，加热了被处理工件，同时一部分离子直接注入工件表面，一部分离子引起阴极溅射，从工件表面“溅出”电子和原子，“溅出”的铁原子和由于电子作用而形成的原子态氮相结合，形成FeN。FeN由于吸附和在表面上蒸发，因受到高温和离子轰击而很快地分解为低价氮化物而放出氮。一部分失去氮的铁又被溅射到辉光等离子气体中与新的氮原子相结合，促进氮化。离子渗氮作为强化金属表面的一种化学热处理方法，广泛适用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢及钛合金等。零件经离子渗

氮处理后，可显著提高材料表面的硬度，使其具有高的耐磨性、疲劳强度，抗蚀能力及抗烧伤性等。 接下来看了硬度计，有布氏硬度计和洛氏硬度计两种，布氏硬度（HB ）以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小（直径一般为10mm ）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面

积之比值，即为布氏硬度

值(HB)。洛氏硬度是用一

个顶角120°的金刚石圆

锥体或直径为 1.59、

3.18mm 的钢球，在一定载

荷下压入被测材料表面，

由压痕的深度求出材料的硬度。

然后又看了井式炉，用于杆类，长轴类零件的热处理。井

式炉的结构是：炉身是圆筒形的深井，工件由专用吊车垂直

装入炉内加热。所使用的燃料通常为煤气和燃油。以电为热

井式炉的炉

壁上有多圈

电炉丝 防护架，防

止放入工件

撞坏炉壁

源时，称为井式电阻炉。井式炉一般安置在车间地平面以下，也有安置在地平面以上的，或地平面之上之下各一半的。井式炉可以用来等温淬火，当温度不超过350℃时，能得到下贝氏体，具有良好的强韧性，若超过350℃，会得到上贝氏体。

最后还观看了高频感应炉，主要部件有感应器、炉体、电源、电容和控制系统等。原理是零件在

炉中的交变电磁场作用下，内部产生涡流

从而达到加热或着融化的效果。如右图的

圆形部分，是炉内的感应部位，下面还有喷水的装置，在淬

火冷却时用到。根据不同的工件

形状，需要设计不同的感应圈。

如左图，是感应圈工作是的样子，

被加工零件齿轮放在感应圈内。

这台设备是立式数控淬火机床，

可调节淬火频率，设备本身的性

能和淬火频率决定了淬透深度。高频淬火时工件心部达不到奥实体化温度。表面硬度很高，淬硬层深度一般为1~1.5mm 。

还看了一些不是非常重要，但又是必不可少的东西，如流量计，热处理夹具，吊篮，烘箱等等。吊篮可以隔开工件，防止温度高时，工件受压变形。烘箱是烘干渗氮或时效后工件的的表面。

感应圈

在我们要走的时候，还看到了

铝合金工件的淬火过程，工件是

用井式炉加热的。当工件在井式

炉中加热好后，打开炉盖，用吊

车的两个钩子勾出装满零件的吊

篮，此时的吊篮和工件都是火红

色的。吊出来以后立刻放进盐水中，来回上下的摆动，冷却，取出后，工件成黑色，最后放入PAG 中清洗。该厂的淬火介质主要有三种：PAG （水龙星）盐水介质、氯化钠盐水、油。

盐水介质主要是用于低合金钢，其淬火烈度介于水和油之间。油淬介质一般是柴油和机油。

最后还看到了气体渗碳设备，不过这个设备比较老了，通入甲醇是为了排气，甲醇在680℃左右时开始分解，通入煤油是为了制碳，煤油在870℃开始离解。炉子还有一个控

煤油输入端

甲醇输入端

此为吊篮，

里面是淬火

加热好的工

件

制设备以实时检测炉内温度，在炉顶有一个热电偶，炉底有一个热电偶，这两个热电偶将获得的温度送至控制端，控制端通过得到的温度可以对加热温度和保温温度进行控制。气体渗碳的关键之处是密封措施和控制滴量。在井盖与炉体接触处有一层石棉纤维，可起到保温作用。

星期三12月29号晴

今天我们实习的厂是扬州电力设备维修厂，主要看了砂型模具制作、焊接、熔炼、铸造、浇注、铝合金固溶处理等。这个厂有多个车间，每个车间是相通的，相通的地面上都有轨道，供固定的车来运送工件等。

首先来到的车间是砂型制

作车间，砂子是在车间外面的，

用专门的传送带向车间内送

砂，传送带是在高处，传进来

的砂子再通过漏斗状（右图）

的通道向每个模具送砂。用来

铸型的砂子有树脂砂、覆膜砂和陶白砂(又叫粘土砂)。用黏土砂和树脂砂制作的模具上需要涂刷涂料，该涂料还伴有酒精，涂刷完毕后需点燃酒

精，烘干涂料层，目的是带

走水分，防止浇注时侵入性

气孔的产生。涂上涂料还有

防止黏砂，防止砂型塌陷的

作用。如果用覆膜砂制作模

具，就不需涂上涂料了，覆膜砂颗粒细，对被加工的工件尺寸稳定性比较小，用来做精密的零件。造砂型时，砂子用机器压实，提高砂型的强度。造好的砂型斜放可以防止铸造缺

陷。

下个车间是堆焊车间，

用的机器是H3590×12全自

动变幅变位堆焊机，对焊分

为电阻对焊和闪光对焊两

种。进行焊接操作，通过在

工件表面上焊接一层硬质合

金，形成耐磨层。由工件形状较大，若要整个由硬质合金制作，怎成本太高，通过焊接上一层耐磨层，既降低了成本又达到了使用寿命要求。这样做还有一个好处，工件可以重复利用，当有部分耐磨层被磨损掉以后，可以通过焊接重新加上耐磨层继续使用。

接下来看到了砂型浇注好的工件在冷却，还有正在工作的中频感应炉和电弧炉。中频炉只能熔化，而电弧炉既能融又能炼。

下面来到了铸造车间的核心部分，看到了工作中的冲天炉，钢的熔炼、钢液的出炉和浇注。冲天炉在熔炼过程中，铁液要经过很多复杂的物理上和化学上的变化，今天我有幸看到了灰铸铁的熔炼过程。钢液从冲天炉中流进浇包时，火光四溅，看得我们感叹声连起。吊车把装满钢液的浇包吊运到模具附近，工人师傅进行浇注，下图为出炉和浇注图片。

在铁液出炉后，工人师傅马上向铁液中加入了少量孕育剂，达到细化晶粒的作用，之后有马上用行车将装满铁液的浇包吊起，吊移到模具的前面进行浇注。当浇完一个工件之后，即冒口处出现铁液后，工人师傅又立马转向另外一个模具，其动作快速敏捷，十分娴熟。

一般来讲，灰铸铁是不需要进行热处理的，而球墨铸铁可以进行热处理，原因在球墨铸铁中的石墨比较小。在走出铸造车间时，我们还看到了高锰钢的水韧处理，高锰钢是一种常温下的奥氏体钢，其常温组织为奥氏体。由于钢中存在大量的锰元素，扩大了其奥氏体相区，经过水淬后其室温组织仍在奥氏体相区。高锰钢在强烈的冲击条件下工作时其硬度很高，非常耐磨，而在普通的工作环境中反而容易被磨损。这是由于其室温组织为奥氏体，塑韧性较好，而硬度较低。经过强烈的轰击可以提供给高锰钢大量的形变能，利于马氏体相变的发生，得到的马氏体硬度非常高，耐磨性非常好。

最后我们来到了热处理车间，主要看到了铝合金的热处

理过程以及厚大合金钢件的热处理过程。铝合金的热处理过程主要是固溶处理和时效处理。此过程中我们还看到一种厚大钢件的处理，由于钢件为高合金钢（含Cr 量约为20﹪），且要求热处理后硬度达到60HRC ，所以钢件热处理难度较大。该钢件正火时空冷，放置于一个不停缓慢旋转的架子上（如下图），以使工件各个方向能够均匀冷却。同时还要紧闭仓库大门来防止空气中的对流，对流会使得工件散热不均匀。如若工件散热不均匀，则会造成巨大的组织应力，导致工件开裂。铸钢件正火，正在空冷，放在一个不停缓慢旋转的架子上（下图），旋转式为了使工件能够均匀冷却。旁边

还有个很大的井式炉电阻炉，功率是320kW

的，可以用来

旋转中的工件

对工件进行加热淬火。如右图，是井式炉的盖子，是由两部分组成，开盖时会向着白色箭头的指向而沿着轨道运动。

星期三12月29号晴

今天在老师的带领下，来到老工学院旁的曙光厂参观，虽然来今天实习的时间不是很长，但是我也大致了解了熔模、铝的精炼和压铸等工艺。

我们组第一个看到的工种是压力铸造，简称压铸，是一种将熔融合金液倒入压室内，以高速充填钢制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。首先我们看到的是冷式压铸机，共有两台分别为卧式冷室压铸机和立式冷室压铸机。其中卧式冷室压铸机为兵工国营第五三八零厂生产，其型号为J1116，其中J表示金属，第一个1表示冷室，第二个1表示卧式，后面的16表示160t。该压铸机最大合型力为1600kN，最大压射力伟200kN。该卧式冷室压铸机压室（熔杯）共有三种：?40、?50和?60都在高温高压下高速工作，增压系统采用N2增压，提高工件致密度，管道压力约为120Mpa。循环系统为水循环，通过水循环控制系统的温度升降。合模系统为曲臂式合模机模，包括定模和动模，为防止铸件粘在动模上，动模上配有顶出机构，顶杆顶出，铸件掉落，但顶杆收回时需要重装抽芯机构。在压铸机开机之前，需要检查油温和游标高度。在增压系统中，增压

杆上有两个位移传感器，根据位移传感器可以用来控制压射的快慢。卧式冷室压铸机的工作流程大致是动力系统、增压系统、压射系统、合模系统。

之后我们又看了立式冷室压铸机，立式冷室压铸机与卧式冷室压铸机最大的不同是其压射方式不同，还有模具不同，浇口不同。卧式冷室压铸机是横向压铸，而立式冷室压铸机得压铸方式是纵向压铸。

还有一点，压铸机开机前，要检查油温是否呈室温状态，油标的高度是否正常，这是必不可少的过程。

接下来看到的是熔模。说实话没有怎么看懂，因为各个组分开来看的，时间不一，我们组看的时间短。熔模是一种常用铸造方式，首先用铝制作工件的模具，然后用一套机器将蜡注入模具中，此步为“打蜡”，然后等蜡冷却后将模具中成型的蜡取出，此步为“退模”，这时成型的蜡与实物大小一致（实际尺寸根据铸造收缩比例有所放大），然后用沙将其蜡模表面沾满、沾实达到一定的厚度，此步为“沾沙”，等蜡表面的铸造沙粘合后将沾满沙的蜡模放入水中煮将蜡煮化最终留下一个沙壳，此步为“煮蜡”，最后将沙壳埋入铸造沙坑中将铁水延沙壳倒入，最后留在沙模里的铁水冷却了，就成为了铸件了。在制造蜡模的车间，有工人对浇注有缺陷的蜡模进行修补。曙光厂所用的形核造型材料为石膏，而不是石英砂。造型完成之后该模被放入电阻炉中加热，100

摄氏度蒸汽即可使蜡融化，使其从型腔中流出，之后型腔进行焙烧，一方面是为了将残余蜡烧除，一方面是为了将型腔中水分去除，防止浇注发生一系列反应而爆炸或者是产生倾入性气孔。

最后又看了铝合金熔炼的工艺流程。主要是精炼除气和变质处理。精炼除气是使用坩埚融化电阻炉，目的是除去夹杂物，氧化皮和水分。变质处理的主要目的是改变组织。我们知道，用石膏型模精铸，致密度要大于砂型，但是其也有缺点，那就是透气性不好，这直接导致了铝液流动性能的降低，所以工厂如今都采用在真空下进行浇注，可以大大提高铝液的流动性，最后再加压，使铸件更加致密。

从工人师傅那得知，压铸、熔模等精铸成本比较高，一般加工的零件比较大，为节约成本通常采用砂型铸造。曙光厂使用的型砂是六合红砂，这种砂的特点是颗粒细小，造出的砂型能够提高铝的流动性，降低了加工量和成本，且工件表面光滑。而颗粒较粗大的砂，其耐火度提高，孔间隙增大，有利于排气，但同时也有缺点，那就是会黏砂，使得铸件表面不光滑，还会降低硬度，磨损刀具。总体而言，铝合金砂箱的重量轻，翻箱省力。熔模与砂型铸造相比，其精度要高。熔模要经过烘干，烘干的目的是除去水分，因为高温下水会出现这样的反应：H2O+Al Al2O3+H2 其中Al2O3是杂质，H2 是气体。除灰铁外所有金属由液态冷却为固态都会发生

缩松或缩孔，铝合金的凝固于温度场与TL、TS有关，温度场条件包括铸型条件和铸件本身导热系数，铝合金的导热系数较大，铝合金一般用金属模浇注，得到铸件致密。为了防止铝熔化和氧化以及防止铝液被污染，一般常用坩埚融化铝，坩埚表面粉刷涂料就是为了防止坩埚对铝液的污染。

参观扬州柴油机厂

2011.1.4至2011.1.6 最后实习的一个厂是扬柴，实习期为三天，这几天我认为是最长见识的几天。此厂占地面积非常大，而且每天的加工量也非常大。在在此期间，我对铸造这一方面有了详细的认识，认真观看了其过程，大致是熔炼、制芯、混砂、造型、清理、检验、喷粉、入库以及砂处理等工艺过程。

扬柴熔炼方式主要是冲天炉、电炉双电熔炼。该厂主要生产柴油机头及其配件，所以主要熔炼灰铸铁和球墨铸铁两种。冲天炉，是铸造工艺中熔炼的重要设备，将铸铁块熔化成铁水后浇注到砂型中待冷却后开箱而得到铸件。冲天炉是一种竖式圆筒形熔炼炉，分为前炉和后炉。前炉又分为出铁口，出渣口，炉盖前炉缸和过桥。后炉又分为三个部分，顶炉，腰炉和炉缸。腰炉与热风围管分开，修炉之后合上，用耐火泥密封。顶炉上是热交换器。主要用于铸铁件生产，因

炉顶开口向上，故称冲天炉。如下图，是冲天炉的基本结构：

1-除尘器； 7-出渣口；

2-烟囱； 8-出铁口；

3-进风； 9-出铁槽；

4-送风系统；10-支柱；

5-过桥； 11-炉底板；

6-前炉； 12-通风；

13-加料口

炉顶的除尘器又称为将军帽，它的原理是：粉尘在上升时具有一定的速度，随着粉尘不断上升，到达一个空间稍大的地方，速度下降，粉尘会依靠自身重力下沉。

冲天炉的工作过程：先将一定量焦炭的加入炉内作为底焦，高度一般在一米以上。点火后，

将底焦加至规定的高度，

粉尘

烟囱壁

将军帽

从风口至底焦的顶面为底焦高度。然后将配好的石灰石、金属炉料和层焦按次序分批地从加料口加入，用专门的爬式加料机加料。在整个开炉过程中保持炉料顶面在加料口的下沿，从送风口处鼓入炉内的空气同底焦发生燃烧反应，生成的高温炉气向上流动，对炉料加热，并使底焦顶面上的第一批金属炉料熔化。熔化后的铁液滴到炉缸这一过程中，被高温炉气和炽热的焦炭进一步加热，这一过程称为过热。随着底焦的烧失和金属炉料的熔化，料层逐渐下降。每批炉料熔化后，燃料由外加的层焦补充，使底焦高度基本上保持不变，整个熔化过程连续进行。炉料中的石灰石在高温炉气的作用下分解成石灰和二氧化碳。石灰是碱性氧化物，它能和焦炭中的灰粉和炉料中的杂质、金属氧化物等酸性物质结合成熔点较低的炉渣。熔化的炉渣也下落在炉缸上，并浮在铁水上。

冲天炉中，同时进行着底焦的燃烧、热量的传递和冶金反应三个重要过程。根据反应的不同，冲天炉以燃烧区为核心，自上而下分为：预热带、熔化带、还原带、氧化带和炉缸等五个区域。由于炉气、焦炭和炉渣的作用，熔化后的金属成分也发生一定的变化。在铸铁中,碳和硫一般会增加，硅和锰一般会烧损，磷则变化不大。铁水的最终化学成分，就是金属炉料的原始成分和熔炼过程中成分变化的综合结果。

在扬柴生产实习期间，老师向我们讲述，该厂向冲天炉中添加的炉料一般为废钢、生铁、回炉料、石灰石等，都是

由爬式加料机送料至加料口。炉料中常需要加入硅铁、锰铁以调整成分。熔炼过程中，高温铁水对炉壁有冲刷作用，碱性渣也也会对炉壁产生很大的腐蚀作用。常常通过用循环水冷来降低炉衬侵蚀倾向，从而使炉壁避免遭受侵蚀。每次熔炼之前要用耐火泥和石英砂进行补炉操作。前炉静置可实现渣铁分离，可以通过扒除的渣看出熔炼的效果。一般情况下渣应该呈现墨绿色，如果太黑则说明氧化太严重，如果呈现绿色则说明熔剂太多，这样会提高成本以及加剧炉壁侵蚀。每次扒渣之前都要加造渣剂和覆盖剂，造渣剂是为了提高渣的黏度，覆盖剂则起到保温作用。

扬柴一般是上午生产灰铁，下午两点后生产球墨铸铁。对灰铸铁的性能评定一般是通过做三角形抗拉试棒以及看白口层宽度。白口浅则说明碳、硅含量多。对球墨铸铁的性能评定是通过做圆试棒和敲击。球墨铸铁相互敲击时声音清脆，如果有蒙蒙的声音则说明是没有球化好。正宗的球墨铸铁断口一般呈现灰色，中心部位疏松。断口呈灰蒙蒙状，是球化效果不好，断

口白亮说明是稀土

元素加多了。球墨

铸铁球化时会发出

耀眼的白光（如右

图），是因为孕育剂

加入镁元素。铁水进入浇包的三分之二时，除去氧、硫，然后及时扒渣。可以通过火苗大小判定球化效果，火苗大说明稀土元素和镁加多了，火小说明球化效果不好。铁水出炉后，用吊车把浇包运送到指定的浇注地点。球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。

浇包的内壁有一层较厚的耐火层，由耐火泥和石英砂组成，起到一定的保温作用，长时间使用后，耐火层易脱落，需要再涂上耐火盐，修补好耐火层之后应当对浇包进行烘干除水处理，这样可以提高包壁的强度。铁水出炉前要进行铁水成分的分析，所以在冲天炉附近一般会有一台铁水分析仪，用来测量TL温度、TE温度、CE（碳当量）、碳含量和硅含量，若成分不合格则不能出炉。

制芯车间离冲天炉大约十米左右，铸型选用的主要有热芯盒和壳芯机制芯两种方法。热芯盒法，是将铸造用砂、热固性树脂和催化剂混合成的砂料射入具有加热装置的芯盒中，加热到180～250℃，使贴近芯盒表面的砂料受热，在温度作用下，其粘结剂在很短时间内即可缩聚而硬化，形成型芯，不须再进烘炉烘干，具有缩短生产周期等优点。热芯盒可以防止黏砂、夹砂和气孔。壳芯机制芯法是指芯砂与芯盒接触后，能快速硬化，形成一定厚度的壳层，未硬化芯砂可自芯盒内倾出的空心砂芯。工序为：吹砂——结壳——倒出

余砂——固化——开型。扬柴材料采用覆膜砂和酚醛树脂，因为酚醛树脂具有热塑性。热芯盒制芯时发生化学反应并有NH3生成，所以在工厂中会闻到刺鼻性气味。反应原理是乌洛托品与水生成甲醛，甲醛与树脂反应生成NH3。一般反应温度在300℃左右。温度太低会导致反应不彻底，使得树脂不能有线性转为网状，导致强度不足；温度太高则会导致树脂碳化，砂芯颜色变黑，强度也不够高。

下面还参观了造型流水线，该厂共有两条造型流水线，三种造型方式，分别是高压

造型、气冲造型、无箱射压

式造型。流水线上的工人把

造好的砂型和芯组装起来，

就成了可以浇注的模具。如

右图，是造好的模具内部。

接下来是清洗，浇注好的铸件冷却后先被大致的清理砂子，再运送清理工部，此时的工件塑性较差，其浇口和冒口比较容易清理。因铸造缺陷，铸件上一般会残有飞边和毛刺，可以用人工錾或者用砂轮打磨。清理完成之后，可取样观察金相组织，若样品合格则再进入下一道工序。一般清理后铸件上仍然有砂，可采用振击式去芯设备，原理是利用高频振动使砂脱落，对于箱体零件还必须进行抛丸清理，抛丸是利用高速旋转的叶轮把小钢丸或者小铁丸抛掷出去高速撞击

零件表面，除去零件表面的氧化层。同时钢丸或铁丸高速撞击零件表面，造成零件表面的晶格扭曲变形，使表面硬度增高，是对零件表面进行清理的一种方法，抛丸常用来铸件表面的清理或者对零件表面进行强化处理。刚生产出的铸件必定会存有一定的热应力和机械应力，若通过自然时效则会占用资源，提高成本，所以需要进行人工时效，这个厂一般是采用对灰铸铁进行去应力退火和表面淬火，高温退火可以消除白口，淬火可以提高表面强度，对球铁的热处理一般是采用石墨化退火。

下面是砂处理，此环节是铸造中非常重要的一个环节，砂处理包括旧砂回收和新砂的使用。铸造中一般一吨铁液需要需要消耗5~7吨的砂，如果不进行旧砂回收将会大大提高成本，而且每天不停的新砂换旧砂，运输也是一笔不小的费用，同时那么多的砂还会占用不少地方。一般情况下每次加入的新砂大约为原来总砂的10%，也就是每次可以重复利用的砂子大约是90%，这样成本就大大减少了。

砂处理的步骤是：震动落砂（铁砂分离），皮带头处设有滚筒（滚筒中的永磁铁会使铁砂分离），斗式提升机提升（将砂送向高处），破碎滚筒（在最上面），增湿冷却（字地面上），斗式提升机提升（将砂送向高处），六角滚筒筛，加新砂混合。破碎机构用来破团砂，滚筒筛用来去除鱼卵化的砂，增湿设备是一台双盘冷却器，增湿完成之后，需要检测