1、2023-1-24金属工艺学(铸造)金属工艺学金属工艺学(铸造铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)金属熔化液态金属浇入铸型落砂清理后成为铸件第一章铸造的工艺基础第一章铸造的工艺基础一、铸造：将液态合金浇注一、铸造：将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适到与零件的形状、尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，叫做铸造。生产方法，叫做铸造。2023-1-24金属工艺学(铸造)二、二、铸造的特点：铸造的特点：、能制成形状复杂，特别是具有、能制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯；复杂内腔的毛坯；、铸件重量及所用合金几乎不
2、受、铸件重量及所用合金几乎不受限制；限制；、铸件的切削加工余量较小、成、铸件的切削加工余量较小、成本低。因此，得到了广泛的应用。本低。因此，得到了广泛的应用。但是：但是：1、抗拉强度和冲击韧性不如锻、抗拉强度和冲击韧性不如锻、焊件。焊件。2、工艺复杂，故废品率高。、工艺复杂，故废品率高。2023-1-24金属工艺学(铸造)螺旋形试样螺旋形试样2023-1-24金属工艺学(铸造)1)、合金流动性的测定：用、合金流动性的测定：用“螺旋形螺旋形试样试样”的长度来衡量。在相同浇注的长度来衡量。在相同浇注条件下，试样愈长，流动性愈好。条件下，试样愈长，流动性愈好。2)、影响合金流动性的因素：主要是、影响
3、合金流动性的因素：主要是合金的化学成分。合金的化学成分。液相线与固相线液相线与固相线间的距离（间的距离（T液液T固固）称为结晶间隔）称为结晶间隔。结晶间隔越大流动性越差，反之越好，因此共晶成分合金流动性结晶间隔越大流动性越差，反之越好，因此共晶成分合金流动性最好最好.(图图2-3）。）。、浇注条件、浇注条件(浇注温度和充型压力浇注温度和充型压力）：浇注温度越高，充型压力）：浇注温度越高，充型压力越大则充型能力越好。越大则充型能力越好。、铸型填充条件、铸型填充条件（铸型的蓄热能力，铸型温度和铸型中的气铸型的蓄热能力，铸型温度和铸型中的气体体）：铸型的蓄热能力低，铸型温度较高，铸型排气能力较好时）
4、：铸型的蓄热能力低，铸型温度较高，铸型排气能力较好时则充型能力较好。则充型能力较好。由于充型能力低而引起的缺陷有：由于充型能力低而引起的缺陷有：冷隔、浇不足冷隔、浇不足。Fe-C合金流动性与含碳量关系合金流动性与含碳量关系2023-1-24金属工艺学(铸造)铸件的凝固方式铸件的凝固方式第二节铸件的凝固与收缩第二节铸件的凝固与收缩一、铸件的凝固铸件的凝固逐层凝固（充型能力好，便于补缩）逐层凝固（充型能力好，便于补缩）、凝固方式糊状凝固、凝固方式糊状凝固(易形成缩孔、难以获得结晶紧实的铸件）易形成缩孔、难以获得结晶紧实的铸件）中间凝固（介于上两者间）中间凝固（介于上两者间）2023-1-24金属工
5、艺学(铸造)合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围、影响凝固方式的主要因素合金性质、影响凝固方式的主要因素合金性质铸件的温度梯度铸型的蓄热能力铸件的温度梯度铸型的蓄热能力浇注温度浇注温度二、铸造合金的收缩二、铸造合金的收缩铸造合金在浇注、凝固、直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸铸造合金在浇注、凝固、直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象称为收缩。缩减的现象称为收缩。1、收缩的实质：按空穴理论，随着温度的下降合金中空穴的数量、收缩的实质：按空穴理论，随着温度的下降合金中空穴的数量少，原子间距缩短，使其体积和尺寸缩小。少，原子间距缩短，使其体积和尺寸缩小。液态收缩液态收缩液液：T浇浇T液液
6、的收缩，的收缩，T浇浇越大，越大，液液则越大则越大、收缩的分类、收缩的分类凝固收缩凝固收缩凝凝：T液液T固固的收缩，结晶间隔越大的收缩，结晶间隔越大,凝凝则越大则越大固态收缩固态收缩固固:T固固室温的收缩室温的收缩,与合金的线膨胀系数有关。与合金的线膨胀系数有关。2023-1-24金属工艺学(铸造)三、铸件中的缩孔与缩松：三、铸件中的缩孔与缩松：、缩孔和缩松的形成：、缩孔和缩松的形成：液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补足，则在铸件最后凝固部位形成一些孔洞，按孔洞的大小和不到补足，则在铸件最后凝固部位形成一些
7、孔洞，按孔洞的大小和分布，分为缩孔和缩松。分布，分为缩孔和缩松。1）、）、缩孔缩孔：集中在铸件上部或最后凝固的部位容积较大的孔洞。：集中在铸件上部或最后凝固的部位容积较大的孔洞。特征：多呈倒圆锥形，内表面粗糙，通常隐藏在铸件内层，有时暴特征：多呈倒圆锥形，内表面粗糙，通常隐藏在铸件内层，有时暴露于表面。露于表面。缩孔的形成缩孔的形成影响因素：、液、凝的大小；、浇注温度的高低；、铸件厚度。2023-1-24金属工艺学(铸造)）、）、缩松缩松：分散在铸件某区域内的细小缩孔，称为缩松。：分散在铸件某区域内的细小缩孔，称为缩松。分宏观缩松和显微缩松。分宏观缩松和显微缩松。形成原因：由于铸件最后凝固区域
8、的收缩未能得到补足，形成原因：由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足，或者因合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔的小液体区难或者因合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔的小液体区难以得到补缩所致。以得到补缩所致。逐层凝固合金易产生缩孔（如纯金属、共晶合金），糊状逐层凝固合金易产生缩孔（如纯金属、共晶合金），糊状凝固合金易产生缩松，（如锡青铜）。凝固合金易产生缩松，（如锡青铜）。明集中缩孔明集中缩孔 暗集中缩孔暗集中缩孔 分散缩孔分散缩孔 缩松缩松2023-1-24金属工艺学(铸造)、缩孔和缩松的防止：、缩孔和缩松的防止：）、适当地降低浇注温度和浇注速度。）、适当地降低浇注温度和浇注速度。）、采用顺序凝固
9、、冒口补缩）、采用顺序凝固、冒口补缩(顺序凝固原则顺序凝固原则)。）、按冷铁、采用金属型。）、按冷铁、采用金属型。缩孔部位的确定：常用缩孔部位的确定：常用“凝固等温线法凝固等温线法”、“内切圆法内切圆法”。2023-1-24金属工艺学(铸造)缩孔缩孔缩松缩松2023-1-24金属工艺学(铸造)l偏析：偏析：合金中各部分化合金中各部分化学成分不均匀的现象称为学成分不均匀的现象称为偏析偏析。铸锭。铸锭(件件)在结晶时在结晶时,由于各部位结晶先后顺序由于各部位结晶先后顺序不同，合金中的低熔点元不同，合金中的低熔点元素偏聚于最终结晶区，造素偏聚于最终结晶区，造成成宏观上的成分不均匀，宏观上的成分不均匀
10、，称称宏观偏析宏观偏析。适当控制浇。适当控制浇注温度和结晶速度可减轻注温度和结晶速度可减轻宏观偏析。宏观偏析。硫在钢锭中偏析的模拟结果硫在钢锭中偏析的模拟结果2023-1-24金属工艺学(铸造)l气孔气孔:是指液态金属中溶解的气体或反应生成的气是指液态金属中溶解的气体或反应生成的气体在结晶时未逸出而存留于铸锭体在结晶时未逸出而存留于铸锭(件件)中的气泡中的气泡.铸锭铸锭中的封闭的气孔可在热加工时焊合，张开的气中的封闭的气孔可在热加工时焊合，张开的气铸件中的气孔铸件中的气孔孔需要切除。铸件中出现气孔需要切除。铸件中出现气孔则只能报废。孔则只能报废。2023-1-24金属工艺学(铸造)内力内力：构
11、件内部相互作用并达平衡的力。：构件内部相互作用并达平衡的力。与内应力、变形、裂纹相关的是与内应力、变形、裂纹相关的是固态收缩固态收缩。一、内应力的形成：因固态收缩受阻。一、内应力的形成：因固态收缩受阻。按内应力产生的原因分为：机械应力、热应力。按内应力产生的原因分为：机械应力、热应力。、机械应力机械应力（受机械阻碍而形成的）（受机械阻碍而形成的）原因：铸件固态收缩时，受到铸型或型芯等的机械阻碍原因：铸件固态收缩时，受到铸型或型芯等的机械阻碍而产生的内应力。机械应力而产生的内应力。机械应力使铸件产生拉伸或剪切应力，使铸件产生拉伸或剪切应力，并且是暂时的，在铸件落砂并且是暂时的，在铸件落砂之后，这
12、种应力便可自行消之后，这种应力便可自行消失。失。2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)T0-T1均处于塑均处于塑性状态性状态T1-T2处于弹性状态，处于弹性状态，处于处于塑性状态塑性状态T2-T3、均处均处于弹性状态于弹性状态ABCD2023-1-24金属工艺学(铸造)冷至室温（冷至室温（T3）时，杆）时，杆受拉，杆受拉，杆受压。受压。判断应力方向的规律判断应力方向的规律：最后冷却收缩的部分受拉伸应力，先冷却收缩的部位受压应力。最后冷却收缩的部分受拉伸应力，先冷却收缩的部位受压应力。因此铸件的厚壁或心部受拉，薄壁或表层受压因此铸件的厚壁或心部受拉，薄壁或表层受
13、压。由上可知：由于内应力的存在，就等于铸件在未承受载荷之前，由上可知：由于内应力的存在，就等于铸件在未承受载荷之前，自身就已承受了应力载荷，因而使铸件的实际承载能力降低，同时自身就已承受了应力载荷，因而使铸件的实际承载能力降低，同时应力过大时，会导致变形、开裂而报废。应力过大时，会导致变形、开裂而报废。壁厚差壁厚差）、）、热应力的影响因素热应力的影响因素线收缩率线收缩率弹性模量弹性模量2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)二、铸件的变形与防止二、铸件的变形与防止：、变形产生的原因：当铸件中的内应力大于铸件所用合、变形产生的原因：当铸件中的内应力大于铸件所用合金
14、的屈服强度时，就会引起铸件变形。通过应变来减小应金的屈服强度时，就会引起铸件变形。通过应变来减小应力，因此其变形方向是：受拉应力的部分向内凹，而受压力，因此其变形方向是：受拉应力的部分向内凹，而受压应力部分向外凸，即应力部分向外凸，即受拉部分产生压缩变形，受压部分产受拉部分产生压缩变形，受压部分产生拉伸变形生拉伸变形。变形过大时将引起报废。变形过大时将引起报废。减小内应力的所有方法减小内应力的所有方法、防止措施：反变形法、防止措施：反变形法时效处理（人工时效、自然时效）时效处理（人工时效、自然时效）2023-1-24金属工艺学(铸造)三、铸件的裂纹与防止三、铸件的裂纹与防止：、产生的原因和分类
15、：、产生的原因和分类：当铸件内应力超过金属的强度极限时，铸件便产生裂纹，导当铸件内应力超过金属的强度极限时，铸件便产生裂纹，导致铸件报废。致铸件报废。根据裂纹产生时温度的不同分为热裂和冷裂。根据裂纹产生时温度的不同分为热裂和冷裂。、热裂热裂：铸件在高温下产生的裂纹。合金在凝固末期的高温下：铸件在高温下产生的裂纹。合金在凝固末期的高温下形成的机械应力超过该温度下的强度极限。形成的机械应力超过该温度下的强度极限。合金性质：结晶特点、化学成分等合金性质：结晶特点、化学成分等(铸钢铸钢、主要影响因素：、主要影响因素：铸铝铸铝可锻铸铁热裂倾向大可锻铸铁热裂倾向大)。铸型阻力铸型阻力、特征：裂纹小、缝隙宽
16、、形状曲折、缝内呈氧化色。、特征：裂纹小、缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色。控制、含量控制、含量、防止措施：提高铸型退让性、防止措施：提高铸型退让性2023-1-24金属工艺学(铸造)、冷裂冷裂：是在低温下形成的（主要由于热应力）：是在低温下形成的（主要由于热应力）合金性质（塑性差的材料易产生）合金性质（塑性差的材料易产生）、影响因素：含量、影响因素：含量铸件结构铸件结构、特征：裂纹细小、呈连续直线状，有时缝内呈轻微氧化色。、特征：裂纹细小、呈连续直线状，有时缝内呈轻微氧化色。：防止措施：与影响因素相对应，另外浇注后勿过早开箱。：防止措施：与影响因素相对应，另外浇注后勿过早开箱。变形和裂纹都是因
17、内应力而引起，因此所有降低内应力的变形和裂纹都是因内应力而引起，因此所有降低内应力的方法对减少变形和裂纹倾向都是有效的。方法对减少变形和裂纹倾向都是有效的。2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)*第四节铸件中的气孔第四节铸件中的气孔气孔气孔：气体在铸件中形成的孔洞。它是铸件中最常见的缺陷。破坏金属的连续性机性一、气孔的危害减少承载的有效面积降低引起应力集中气密性二、气孔的分类：气孔种类形成原因特征预防途径侵入气孔 砂型表面层聚集的气体侵入金属液中而形成。多位于上表面附近、尺寸较大、椭圆形或
18、梨形、内表面有氧化色砂的发气排气能力析出气孔 溶于金属中的气体因温度下降而析出分布面广、气孔尺寸小。有色金属（如铝）中多见清洁；隔离；去气反应气孔 金属液与铸型材料、冷铁等发生化学反应形状多种多样，分布于发生化学反应的材料周围清洁；砂的透气性2023-1-24金属工艺学(铸造)第五节铸件的质量控制第五节铸件的质量控制、合理选定铸造合金和铸件结构；、合理制订铸件的技术要求；、模型质量检验；、铸件质量检验；、铸件热处理。2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)一、铸铁简介：（一、铸铁简介：（C%2.11%的的Fe-C合金，常为合金，常为2.83.5%C），是价廉、应
19、用广泛的铸造合金（占机器），是价廉、应用广泛的铸造合金（占机器总重量总重量50%以上）。以上）。白口铸铁白口铸铁 （C以以Fe3C存在）存在）普通灰口铸铁（普通灰口铸铁（HT）二、铸铁的分类灰口铸铁二、铸铁的分类灰口铸铁可锻铸铁（可锻铸铁（KT）（C以以G存在存在)球墨铸铁球墨铸铁(QT）蠕墨铸铁蠕墨铸铁 (RuT)麻口铸铁麻口铸铁 (C以以G+Fe3C)2023-1-24金属工艺学(铸造)三、灰口铸铁三、灰口铸铁（占各类铸铁总产量的（占各类铸铁总产量的80%）、HT的组织的组织 金属基体片状石墨金属基体片状石墨（常看作是有大量微小裂纹或孔（常看作是有大量微小裂纹或孔洞的碳钢洞的碳钢,强度利用
20、率为强度利用率为3050%）2023-1-24金属工艺学(铸造)按按HT中金属基体显微组织分类中金属基体显微组织分类：）、）、珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁：在：在P的基体上分布着细小而均匀的基体上分布着细小而均匀的石墨片。它与其它基体的铸铁相比强度、硬度高，用来的石墨片。它与其它基体的铸铁相比强度、硬度高，用来制造较为重要的机件。制造较为重要的机件。）、）、珠光体铁素体珠光体铁素体HT：在（：在（P+F）的基体上分布着）的基体上分布着较为粗大的石墨片（较为粗大的石墨片（G）。是用途最广的一种）。是用途最广的一种HT。）、）、铁素体铁素体HT：在铁素体上分布着粗大的石墨。强度、：在铁素体上分布着
21、粗大的石墨。强度、硬度低，机性差，很少应用。硬度低，机性差，很少应用。提高提高HT性能有两条途径性能有两条途径：、改变石墨的数量、大小、形状及分布情况，以减轻石、改变石墨的数量、大小、形状及分布情况，以减轻石墨对金属基体的割裂作用。墨对金属基体的割裂作用。、在改变石墨特性的基础上控制基体组织，以期充分发、在改变石墨特性的基础上控制基体组织，以期充分发挥基体的作用。挥基体的作用。2023-1-24金属工艺学(铸造)、影响铸铁组织和性能的因素、影响铸铁组织和性能的因素）、）、化学成分化学成分（铸铁中主要的（铸铁中主要的化学成分是化学成分是:C、Si、Mn、S、P。、Si：是形成石墨和促进：是形成石
22、墨和促进石墨化元素；石墨化元素；Si：强烈促进石墨化和改善铸造性：强烈促进石墨化和改善铸造性能的元素。能的元素。HT中、中、Si含量一般是：含量一般是：2.73.9%C，1.12.6%Si。即接。即接近共晶成分。可根据碳当量法计算：当近共晶成分。可根据碳当量法计算：当=C%+0.3Si%、Mn、S、P：S阻碍石墨化、阻碍石墨化、热脆、热脆、铸造性能，须铸造性能，须严格控制（严格控制（0.10.15%以下）。以下）。n：抵消的有害作用，提高基体强、硬度，但阻碍石：抵消的有害作用，提高基体强、硬度，但阻碍石墨化（常为墨化（常为0.61.2%）。）。P：使铸造性能有所改善：使铸造性能有所改善,但冷脆
23、但冷脆,属有害杂，属有害杂，(0.5%以下以下)白白口口麻麻口口P+GP+F+GF+G2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)灰铸铁的灰铸铁的孕育铸铁孕育铸铁：采用碳、硅含量稍低的铁水，：采用碳、硅含量稍低的铁水，并通过孕育处理（孕育剂为并通过孕育处理（孕育剂为75%Si的硅铁），得的硅铁），得细小均匀的石墨，且得珠光体基体。细小均匀的石墨，且得珠光体基体。孕育铸铁特点孕育铸铁特点：1)、强、硬度比普通、强、硬度比普通HT显著提高；显著提高；2)、塑、韧性仍很低；、塑、韧性仍很低；3)、冷速对组织性能影响小。、冷速对组织性能影响小。适用于静载荷下要求适用于静载荷
24、下要求b高、耐磨、高气密性铸件高、耐磨、高气密性铸件,厚大铸件。厚大铸件。2023-1-24金属工艺学(铸造)6、牌号与应用：、牌号与应用：牌号：牌号：“HT”+数字（表示最低抗拉强度值）数字（表示最低抗拉强度值）2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)灰口铸铁件2023-1-24金属工艺学(铸造)可锻铸铁是用碳（可锻铸铁是用碳（2.42.8%)、硅、硅(0.41.4%)含量较低的含量较低的铁水先浇注出白口件，然后经长时间的可锻化退火铁水先浇注出白口件，然后经长时间的可锻化退火（920980C，保温几十小时）而使，保温几十小时）而使Fe3C转变为团絮状转变为团絮
25、状的石墨。机械性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间，但生的石墨。机械性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间，但生产率低、成本高。一般用于制造形状复杂，承受冲击，产率低、成本高。一般用于制造形状复杂，承受冲击，并且壁厚并且壁厚 25mm的铸件的铸件2023-1-24金属工艺学(铸造)可锻铸铁应用应用2023-1-24金属工艺学(铸造)QT性能：性能：、机性远超过、机性远超过HT、优于、优于KT，可与钢媲美；，可与钢媲美；、具有、具有HT的优良性能，如铸造性能好、减振、切削性的优良性能，如铸造性能好、减振、切削性好、低的缺口敏感性、疲劳强度与中钢近、耐磨性优于好、低的缺口敏感性、疲劳强度与中钢近、耐磨性优于表面
26、淬火钢；表面淬火钢；、可通过热处理提高性能；、可通过热处理提高性能；应用：应用广泛，成功地取代了许多应用：应用广泛，成功地取代了许多KT、铸钢件及部分、铸钢件及部分负载较重，但冲击不大的锻件。负载较重，但冲击不大的锻件。2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)球墨铸铁件球墨铸铁件刹车片2023-1-24金属工艺学(铸造)2.6X8m五、铸铁牌号的含义：五、铸铁牌号的含义：HT（为普通灰口铸铁），其后的三位数表示最低抗拉强（为普通灰口铸铁），其后的三位数表示最低抗拉强度。如度。如HT150、HT200。KT、QT后有两组数：第一组数表示最低抗拉强度值，后有两组数：
27、第一组数表示最低抗拉强度值，第二组数表示延伸率大小。如：第二组数表示延伸率大小。如：KTZ550-4、QT700-2离心铸造方法离心铸造方法生产污水管生产污水管2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)蠕墨铸铁蠕墨铸铁闸瓦烤箱铸件应用应用2023-1-24金属工艺学(铸造)第二节铸钢件生产第二节铸钢件生产一、铸钢的类别、性能和应用一、铸钢的类别、性能和应用铸造碳钢：铸造碳钢：0.250.45 ZG25、ZG45、类别铸造合金钢如：、类别铸造合金钢如：ZGMn13、ZG1Cr18Ni9编号方法是在以前所介绍过的钢号前加编号方法是在以前所介绍过的钢号前加“ZG”、性能
28、：、性能：1)、b、s与与QT相近，但相近，但、ak高于高于QT。2)、铸造性能比球铁差，没有铸铁的一些特殊、铸造性能比球铁差，没有铸铁的一些特殊性能。性能。、应用：、应用：A、适于制造形状复杂、强度和韧性要求都高的零件，如、适于制造形状复杂、强度和韧性要求都高的零件，如火车轮、锻锤机架、轧辊等。火车轮、锻锤机架、轧辊等。B、铸钢的焊接性能好，便于采用铸焊结合，生产复杂、铸钢的焊接性能好，便于采用铸焊结合，生产复杂巨大铸件。巨大铸件。、质量较、质量较QT稳定，生产大断面和薄壁铸件。稳定，生产大断面和薄壁铸件。2023-1-24金属工艺学(铸造)二、铸钢件的生产特点：二、铸钢件的生产特点：、多用
29、电炉熔炼；、多用电炉熔炼；、应采用高耐火度的型砂和涂料；、应采用高耐火度的型砂和涂料；、大量地应用冒口和冷铁，常占铸件重量的、大量地应用冒口和冷铁，常占铸件重量的2550%；、采用流动平稳的底注式浇注系统；、采用流动平稳的底注式浇注系统；、对铸钢件进行热处理。、对铸钢件进行热处理。2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)、性能及应用：）、ZH：含Cu比ZQ低，成本比ZQ低，有相当高的机性，结晶间隔很小，铸造性能良好，用于耐磨、耐蚀件，应用比ZQ广泛。）、ZQ：有好的机性、耐磨、耐蚀优于ZH，但结晶间隔宽，易产生缩松，用于重要的耐磨、耐蚀件。、铸件生产特点：）、熔
30、炼时采用间接加热，对ZQ应用磷铜脱氧。）、造型时应开设使铜液流动平稳的浇注系统。）、ZH需用冒口，使其顺序凝固，以便补缩。三、铸造铝合金三、铸造铝合金：、铝合金分类：分为形变铝合金和铸造铝合金。铸造铝合金主要有：Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn系。2023-1-24金属工艺学(铸造)、性能及应用：比重轻、比强很高、耐蚀性能好、铸造性能好，在工业上得到广泛应用。）、常用的Al-Si合金，又称硅铝明；其流动性好，液较低，热裂倾向小、气密性好，又有足够强度，常用作形状复杂的薄壁件或气密性要求较高的零件。2）、Al-Cu合金：铸造性较差，热裂倾向大、气密性、耐蚀性较差，但耐热性较好，常作
31、活塞、气缸头等。铝合金的牌号不反应机性、也不反应化学成分。（表2-8）、铸铝件生产特点：）、熔炼时间接加热。）、出炉前应去气处理；）、加入钠盐等变质剂进行细化晶粒的变质处理。2023-1-24金属工艺学(铸造)一、砂型铸造是传统的铸造方法，适用于各种形状、大小及各种合一、砂型铸造是传统的铸造方法，适用于各种形状、大小及各种合金铸件的生产。金铸件的生产。二、铸造工艺图：是在零件图上用各种工艺符号表示出铸造工艺方二、铸造工艺图：是在零件图上用各种工艺符号表示出铸造工艺方案的图形。最主要的几个组成因素是：案的图形。最主要的几个组成因素是：浇注位置、分型面、型芯、浇注位置、分型面、型芯、铸造圆角、加工
32、余量、拔模斜度，另外还有收缩率、浇注系统、铸造圆角、加工余量、拔模斜度，另外还有收缩率、浇注系统、冒口、冷铁等。冒口、冷铁等。绘好工艺图，选择造型方法、浇注位置和分型面是关键。绘好工艺图，选择造型方法、浇注位置和分型面是关键。2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)整模造型整模造型:模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸型内。型内。其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。成品木模先造下箱再造上箱合箱浇注2023-1-24金属工艺学(铸造)放木模、造下箱翻转、挖砂造上箱起模、合箱
33、2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)铸铸造造轧轧制制2023-1-24金属工艺学(铸造)、机器造型（紧砂、起模由机械完成）：、机器造型（紧砂、起模由机械完成）：、零件只准有一个分型面；、零件只准有一个分型面；、要求尽量少用或不用活块；、要求尽量少用或不用活块；、生产的铸件精度高；、生产的铸件精度高；、生产率高、劳动条件得以改善；、生产率高、劳动条件得以改善；、设备投资大，生产准备时间长。、设备投资大，生产准备时间长。适于大批量生产。适于大批量生产。20
34、23-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)第二节浇注位置与分型面的选择第二节浇注位置与分型面的选择一、浇注位置的选择一、浇注位置的选择、浇注位置与浇口位置：、浇注位置与浇口位置：浇注位置浇注位置：指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置，具体是指铸件：指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置，具体是指铸件上的某个表面是位于铸型的上表面、侧面、还是下面而言。上的某个表面是位于铸型的上表面、侧面、还是下面而言。浇口位置浇口位置：是指内浇口与铸型型腔连接处的位置，也就是液态合金：是指内浇口与铸型型腔连接处的位置，也就是液态合金流入铸型型腔的位置。流入铸型型腔的位置。、浇注位置选择原则：
35、、浇注位置选择原则：、重要加工表面朝下侧面重要加工表面朝下侧面；、；、大平面朝下大平面朝下；、；、薄壁位于下薄壁位于下部或垂直、倾斜部或垂直、倾斜；、；、易产生缩孔件，厚壁处于分型面附近的上部易产生缩孔件，厚壁处于分型面附近的上部或侧面或侧面。车床床身车床床身卷扬筒卷扬筒薄壁件薄壁件上上下下2023-1-24金属工艺学(铸造)*2023-1-24金属工艺学(铸造)*2023-1-24金属工艺学(铸造)2、应尽量使铸件全部或大部分置于同一砂箱，以保证铸件精度、应尽量使铸件全部或大部分置于同一砂箱，以保证铸件精度；3、尽量使型腔及主要型芯位于下箱、尽量使型腔及主要型芯位于下箱。车床床身车床床身*2
36、023-1-24金属工艺学(铸造)第三节工艺参数的选择第三节工艺参数的选择绘制工艺图，在铸造工艺方案初步确定之后，还须选定机械加工余绘制工艺图，在铸造工艺方案初步确定之后，还须选定机械加工余量、拔模斜度、收缩率、型芯头尺寸、铸造圆角等。量、拔模斜度、收缩率、型芯头尺寸、铸造圆角等。一、机械加工余量和铸孔一、机械加工余量和铸孔：、机加工余量：铸件上为切削加工而加大的尺寸称为机加工余量、机加工余量：铸件上为切削加工而加大的尺寸称为机加工余量.决定因素：生产批量、合金种类、铸件大小、加工面与基准面的距决定因素：生产批量、合金种类、铸件大小、加工面与基准面的距离及加工面在浇注时的位置。（表离及加工面在
37、浇注时的位置。（表2-9）、铸孔：较大的孔槽应铸出，较小不必铸出：、铸孔：较大的孔槽应铸出，较小不必铸出：HT铸出时的最小铸出时的最小尺寸：尺寸：3050mm，成批：，成批：1530mm，大量：，大量：1215mm，不必加工，不必加工的孔无论大小都铸出。的孔无论大小都铸出。2023-1-24金属工艺学(铸造)、影响因素：立壁高度、造型方法、模型材料等；一般、影响因素：立壁高度、造型方法、模型材料等；一般外壁：外壁：153，内壁：，内壁：310。2023-1-24金属工艺学(铸造)三、收缩率三、收缩率：由于合金的线：由于合金的线收缩，模型尺寸必须比铸件收缩，模型尺寸必须比铸件放大一个该合金的收缩
38、量。放大一个该合金的收缩量。四、型芯头：分为水平芯头、四、型芯头：分为水平芯头、垂直芯头、特殊式（如悬臂垂直芯头、特殊式（如悬臂头、吊芯等）。头、吊芯等）。2023-1-24金属工艺学(铸造)支座支座支座的铸造工艺支座的铸造工艺图图第四节综合分析举例第四节综合分析举例 2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)图2-41分型面的选择2023-1-24金属工艺学(铸造)一、熔模精密铸造一、熔模精密铸造（失蜡铸造）、工艺过程：A、蜡模制造；B、蜡模组装；、结壳；、脱蜡和造型；、焙烧和浇注；、落砂和清理。、特点及应用范围：优点优点：1)、铸件的精度及表面质量均优；可生产
39、形状复杂的薄壁件；2)、适合各种合金的铸造，这对于高熔点及难切削加工合金（如高锰钢、耐热合金）的铸造尤为可贵；3)、生产批量不受限制。缺点缺点：1)、材料昂贵、工艺繁杂，生产周期长；2)、难以全盘机械化；3)、不能生产大型铸件。应用：常用于高熔点、难切削合金，形状复杂的薄壁中小件高熔点、难切削合金，形状复杂的薄壁中小件。2023-1-24金属工艺学(铸造)二、金属型铸造二、金属型铸造（永久型铸造）、金属型构造：按分型面方位：整体式、垂直分型式、水平分型式、复合分型式。、工艺过程：、特点和适用范围：优点优点：一型多铸；铸件表面光洁，尺寸准确，可减少机加工余量；铸件组织致密，机性较好；生产率高，适
40、于大量、大批生产。缺点缺点：金属型成本高，加工费用大；冷速快，铸件易产生裂纹。应用：常用于生产有色金属铸件，也可浇注铸铁件常用于生产有色金属铸件，也可浇注铸铁件。2023-1-24金属工艺学(铸造)三、压力铸造三、压力铸造压铸：是在高压下快速地将液态或半液态合金压入金属铸型中，并在压力下结晶，以获得铸件的铸造方法。、工艺过程：、压铸特点及适用范围：优点优点：铸件的精度及表面质量较其它方法均高；可压铸出形状复杂的薄壁件或镶嵌件；铸件的强度和硬度都较高；生产率比其它铸造方法高，易实现生产过程自动化。缺点缺点：压铸设备投资大，制造压型费用高、周期长；压铸合金的种类受限制（低熔点合金）；铸件内部常有气
41、孔和缩松，不宜较大余量的切削加工；不能用热处理提高铸件性能。应用应用：适于有色合金的薄壁小件大量生产适于有色合金的薄壁小件大量生产，在航空、汽车、电器、仪表工业广泛应用。2023-1-24金属工艺学(铸造)四、离心铸造四、离心铸造离心铸造：将液态合金浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶的铸造方法。、工艺过程：、特点和应用范围：优点：优点：利用自由表面生产圆筒形铸件时，可省型芯和浇注系统；铸件在离心力的作用下结晶凝固，组织致密，极少存在缩孔、气孔、夹渣等缺陷；合金的充型能力强，便于流动性差及薄件的生产；便于制造双金属铸件。缺点缺点：依靠自由表面所形成的内孔尺寸偏差大而内表面
42、粗糙；不适于比重偏析大的合金及轻合金；不宜单件小批生产。应用：常用于铸铁管、气缸套、铜套、双金属轴承常用于铸铁管、气缸套、铜套、双金属轴承。2023-1-24金属工艺学(铸造)铸件结构：是指铸件的外形、内腔、壁厚、壁与壁之间的铸件结构：是指铸件的外形、内腔、壁厚、壁与壁之间的连接形式、加强筋、凸台及耳子等。连接形式、加强筋、凸台及耳子等。进行铸件结构设计时应考虑的因素：工作性能、机械性能、进行铸件结构设计时应考虑的因素：工作性能、机械性能、铸造工艺、合金铸造性能。铸造工艺、合金铸造性能。第一节铸件结构与砂型铸造工艺的关系第一节铸件结构与砂型铸造工艺的关系砂型铸造的主要过程：制模、造型、制芯、合
43、箱、合金熔砂型铸造的主要过程：制模、造型、制芯、合箱、合金熔化、浇注、清理。进行铸件设计时应使上述过程简化，化、浇注、清理。进行铸件设计时应使上述过程简化，具体如下几点具体如下几点:、铸件的外形应便于取出模型及简化制模；、铸件的外形应便于取出模型及简化制模；1）、避免外部侧凹；）、避免外部侧凹；2）、分型面尽量平直；）、分型面尽量平直；3）、凸台、筋条的设计要便于造型。）、凸台、筋条的设计要便于造型。2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)、合理设计铸件内腔；、合理设计铸件内腔；1）、减少型芯的数量；）、减少型芯的数量；2）、便于型芯的）、便于型芯的固定、排气和
44、铸件清理。固定、排气和铸件清理。、铸件的结构斜度铸件的结构斜度：为起模省力和提高铸件精度在铸件垂直于分：为起模省力和提高铸件精度在铸件垂直于分型面的非加工表面设计出斜度，这种斜度叫结构斜度型面的非加工表面设计出斜度，这种斜度叫结构斜度.2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)第二节铸件结构与合金铸造性能的关系第二节铸件结构与合金铸造性能的关系合理设计铸件壁厚合理设计铸件壁厚（不同合金有不同的最小壁厚），厚大截面的承（不同合金有不同的最小壁厚），厚大截面的承载能力并非按截面积成比例增加。载能力并非按截面积成比例增加。铸造工艺孔铸造工艺孔：为：为减减轻铸件重量，均匀
45、壁厚，便于型芯的固定、排气轻铸件重量，均匀壁厚，便于型芯的固定、排气和铸件的清理，常在壁上开设的窗口。和铸件的清理，常在壁上开设的窗口。、壁厚应尽可能均匀；、壁厚应尽可能均匀；、避免有较大的水平位置平面；、避免有较大的水平位置平面；、在易产生夹砂的较大平面上可设置矮筋；、在易产生夹砂的较大平面上可设置矮筋；、铸件内部壁厚应适当减薄，使整个铸件均匀冷却；、铸件内部壁厚应适当减薄，使整个铸件均匀冷却；、避免铸件收缩受阻；、避免铸件收缩受阻；、有利于补缩；、有利于补缩；、应防止产生变形；、应防止产生变形；2023-1-24金属工艺学(铸造)、合理设计铸件壁之间的联接：、合理设计铸件壁之间的联接：1）、合理设计铸件的结构圆角；）、合理设计铸件的结构圆角；2）、避免锐角联接；）、避免锐角联接；3）、厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡；）、厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡；、防裂筋的应用（防热裂筋的方向与机械应力方向、防裂筋的应用（防热裂筋的方向与机械应力方向一致）；一致）；10、减缓筋、辐收缩的阻碍。、减缓筋、辐收缩的阻碍。2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)2023-1-24金属工艺学(铸造)
