机械制造基础铸造(本)

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1、金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/31第二篇第二篇 铸造铸造第二篇第二篇 铸造铸造金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/32一、概述一、概述第二篇第二篇 铸造铸造铸造铸造(Casting)(Casting)：将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸相相 适适 应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得一定形状、应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得一定形状、尺寸毛坯或零件的生产方法，称为铸造。尺寸毛坯或零件的生产方法，称为铸造。历史悠久历史悠久(4000(4000年以上年以上) )水平高超：水平高超：永乐大钟（永乐大钟（46.5t46.5t，2323

2、万字，含金万字，含金18.6Kg18.6Kg，含银含银38Kg38Kg）应用广泛：应用广泛：在在机器设备机器设备中铸件所占比例很大。中铸件所占比例很大。金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造零件零件木模木模砂箱砂箱分模面分模面两箱造型两箱造型金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造4第二篇第二篇 铸造铸造零零件件图图铸铸造造工工艺艺图图铸铸型型型型芯芯芯盒芯盒 芯砂芯砂型砂型砂模型模型熔化熔化合合 箱箱落落砂砂、清清理理检检 验验铸铸 件件浇注浇注冷却冷却凝固凝固金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/35二、铸造特点二、铸造特点第二篇第二篇 铸造铸造铸造的优点：铸造的优点：（1）材料来源广；（2）废

3、品可重熔；（3）设备投资低。 1可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的内腔形状复杂的制件制件。如汽缸体、汽缸盖、蜗轮叶片、床身件等。（1）合金种类不受限制；（2）铸件大小几乎不受限制。（3）生产批量不受限制2适应性强： 3成本低： 4对于某些塑性很差的材料，如铸铁等，液态成形是制造其毛坯或零件的唯一成型工艺。飞机叶轮飞机叶轮飞机叶轮飞机叶轮金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/36第二篇第二篇 铸造铸造铸造的缺点：铸造的缺点：1.金属液态成形工艺过程比较复杂，一些工艺过程还难金属液态成形工艺过程比较复杂，一些工艺过程还难以控制；以控制；2.产品质量不够稳定。液态成形零件缺陷较多

4、，易出现产品质量不够稳定。液态成形零件缺陷较多，易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等缺陷；缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等缺陷；3.产品的力学性能不是很高。由于铸件内部晶粒粗大，产品的力学性能不是很高。由于铸件内部晶粒粗大，组织不均匀，且常伴有缺陷，其力学性能比同类材料组织不均匀，且常伴有缺陷，其力学性能比同类材料的塑性成形低的塑性成形低。4.劳动条件差，三高两弯。劳动条件差，三高两弯。金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/37第二篇第二篇 铸造铸造2、特种铸造特种铸造特点：铸件性能较好，精度低，效率高特点：铸件性能较好，精度低，效率高熔模铸造熔模铸造(inves

5、tment casting)消失模铸造消失模铸造金属型铸造金属型铸造(permanent mold casting)压力铸造压力铸造(die casting)离心铸造离心铸造(centrifugal casting)三、铸造方法的分类三、铸造方法的分类1、型砂铸造型砂铸造(sand casting)金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/38第一章第一章 铸造工艺基础铸造工艺基础第二篇第二篇 铸造铸造合金在铸造时的难易程度称为液态合金的铸造性能合金在铸造时的难易程度称为液态合金的铸造性能熔化时：不易氧化、吸气熔化时：不易氧化、吸气浇注时：易充满型腔浇注时：易充满型腔凝固时：不易产生缩孔，

6、化学成分均匀凝固时：不易产生缩孔，化学成分均匀冷却时：不易变形、开裂冷却时：不易变形、开裂合金合金铸造性能铸造性能是选择铸造金属材料，确定铸件的铸造工艺是选择铸造金属材料，确定铸件的铸造工艺方案及进行铸件结构设计的依据方案及进行铸件结构设计的依据金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/39第一节第一节 液态合金的充型液态合金的充型第二篇第二篇 铸造铸造充型充型：液态合金填充铸型的过程，简称充型。：液态合金填充铸型的过程，简称充型。充型能力充型能力： 液态金属液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的的成型件的能力。成型件的能力。充型能力不足充型能力

7、不足浇浇不足不足冷冷 隔隔夹夹 砂砂气气 孔孔夹渣充型能力的决定因数充型能力的决定因数合金的流动性合金的流动性浇注条件浇注条件铸型填充条件铸型填充条件金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造一、合金的流动性一、合金的流动性一、合金的流动性一、合金的流动性2024/9/310第二篇第二篇 铸造铸造合金的合金的流动性流动性是：是： 液态合金本身的流动能力。液态合金本身的流动能力。出气口浇口杯 通常用螺旋试样来测通常用螺旋试样来测试合金流动性的优、劣。将试合金流动性的优、劣。将合金液浇入铸型中，冷凝后合金液浇入铸型中，冷凝后测出充满型腔的试样长度。测出充满型腔的试样长度。浇出的试样越长，合金的流浇出的试样越

8、长，合金的流动性越好。动性越好。金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造合金的流动性好2024/9/311形成轮廓清晰的薄壁复杂件形成轮廓清晰的薄壁复杂件易于夹杂、气体上浮易于夹杂、气体上浮易于补缩易于补缩散热伴随结晶现象散热伴随结晶现象铸型对金属液的阻力铸型对金属液的阻力型腔中气体的作用型腔中气体的作用浇不足浇不足但是金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/312影响流动性的因素影响流动性的因素第二篇第二篇 铸造铸造l l化学成分：化学成分：化学成分：化学成分：C C、SiSi含量含量；流动性；流动性WhyWhyWhyWhy？u成分成分共晶成分：共晶成分：恒温恒温下结晶，流动性下结晶，流动性；

9、其它成分：其它成分：两相区两相区内结晶，流动性内结晶，流动性. .u含含C C量：远离量：远离4.3%4.3%，流动性，流动性. .u合金元素：合金元素：SiSi、 MnMn、 S S、 P P 流流 流去流去S SMnSMnS流流 熔点熔点流流金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/313l工艺条件工艺条件工艺条件工艺条件凡凡流动阻力，流动阻力，V V流流、V V冷冷流动性流动性 1.1.1.1.铸型条件：铸型条件：铸型条件：铸型条件：表面粗糙度：表面粗糙度表面粗糙度：表面粗糙度， 流动阻力流动阻力流动性流动性散热条件散热条件V V V V冷冷冷冷不同不同不同不同： 导热率导热率流动性

10、流动性（金属、砂型（金属、砂型铸造）铸造）铸型中气体：铸型中气体： 气体气体， 流动阻力流动阻力流动性流动性产生原因：型腔中气体受热膨胀型腔中水分汽化其它有机物燃烧气体反压力气体反压力金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造u浇注温度 T T,t,t液液 流动性流动性，butbut收缩收缩，缺陷缺陷u直浇口高度 高度高度，静压力，静压力 流动性流动性2024/9/3142 2 2 2、浇注条件、浇注条件、浇注条件、浇注条件第二篇第二篇 铸造铸造高温出炉，低温浇注高温出炉，低温浇注u铸件壁铸件壁 ，V V冷冷,t,t流动性流动性 浇不足、冷隔浇不足、冷隔规规定最小壁厚定最小壁厚3 3 3 3、铸件结构、

11、铸件结构、铸件结构、铸件结构金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造合理选择化学成分（共晶成分）合理选择化学成分（共晶成分）制定合理的熔炼工艺（制定合理的熔炼工艺（T T熔）熔）制定合理的造型工艺（排气，烘干，制定合理的造型工艺（排气，烘干，直浇口高直浇口高度，内浇口截面积）度，内浇口截面积）制定合理的浇注工艺（高温出炉，低温浇注）制定合理的浇注工艺（高温出炉，低温浇注）提高流动性方法提高流动性方法2024/9/315金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/316第二节第二节 铸件的凝固与收缩铸件的凝固与收缩表层中心St铸件温度铸件的凝固过程：铸件的凝固过程：液相区、凝固区、固相区。液相区、凝固

12、区、固相区。对铸件质量影响较大是液相和固相并存的凝固区的宽窄。对铸件质量影响较大是液相和固相并存的凝固区的宽窄。一、铸件的凝固方式一、铸件的凝固方式 逐层凝固 糊状凝固表层中心t铸件固相线液相线成分温度表层中心t铸件液固液液相线固凝固区第二篇第二篇 铸造铸造中间凝固金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造二二. .合金合金的收缩的收缩定义：定义： 铸件从液态冷却至室温的过程中，其体积或尺铸件从液态冷却至室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。寸缩减的现象。l收缩收缩的概念的概念l合金的收缩经历三个阶段：合金的收缩经历三个阶段： T T浇浇浇浇 T T始晶始晶始晶始晶 T T全晶全晶全晶全晶 T T室室室

13、室 液态收缩液态收缩固态收缩固态收缩凝固收缩凝固收缩缩孔、缩松缩孔、缩松内应力、变形、裂纹内应力、变形、裂纹金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造化学成分化学成分化学成分不同，化学成分不同，C C存在形式不同。存在形式不同。影响收缩因素影响收缩因素2024/9/318工艺条件工艺条件浇注温度浇注温度 铸件结构和铸型条件铸件结构和铸型条件C C、Si,Si,石墨析出量石墨析出量收缩收缩Why?金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造19l缩孔缩孔大而集中的孔洞大而集中的孔洞收缩收缩对铸件质量的影响对铸件质量的影响u特点：特点：u形成：形成：逐层凝固逐层凝固u原因：原因：液态收缩和凝固收缩液态收缩和凝固收缩逐层

14、凝固易产生缩孔逐层凝固易产生缩孔最后凝固区（热节）最后凝固区（热节） 液态收缩液态收缩，凝固收缩，凝固收缩缩孔缩孔金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造凝固等温线法内切圆法计算机凝固模拟法缩孔位置的确定缩孔位置的确定2024/9/320金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造u措施：措施：措施：措施：设置冒口，实行顺序凝固设置冒口，实行顺序凝固设置冒口，实行顺序凝固设置冒口，实行顺序凝固冒口冒口控制浇注温度控制浇注温度控制浇注温度控制浇注温度： T T浇浇，流动性，流动性，butbut收缩收缩，缩孔，缩孔薄壁薄壁厚壁厚壁冒口、冷铁（缩孔）冒口、冷铁（缩孔） 完好铸件。完好铸件。金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸

15、造2024/9/322解决缩孔的方法演示：解决缩孔的方法演示： 冒口和冷铁冒口和冷铁冷铁热节第二篇第二篇 铸造铸造金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造l缩松缩松分散细小的孔洞分散细小的孔洞u特点：特点：u形成：形成：糊状凝固（糊状凝固（发生在最后凝固区发生在最后凝固区）u原因：原因：u措施：措施：凝固收缩凝固收缩糊糊状状凝凝固固（凝凝固固区区域域宽宽的的合合金金）易易产产生生缩缩松，松， 凝固区域凝固区域，缩松，缩松合理控制凝固过程（合理控制凝固过程（顺序凝固顺序凝固）缩孔缩孔缩缩松松机机械械自自动动化化学学院院C o l l e g e o f M a c h i n e r y & A u t

16、 o m a t i o n Page Page 2424 来自外界：铸型、型芯（来自外界：铸型、型芯（机械应力机械应力）阻碍阻碍l l铸造内应力铸造内应力、变形和裂纹、变形和裂纹定定义义：铸铸件件的的固固态态收收缩缩受受到到阻阻碍碍而而引引起的应力（铸件内部产生的应力）。起的应力（铸件内部产生的应力）。 来自内部：来自内部：V V冷冷不同引起的收缩不一致（不同引起的收缩不一致（热应力热应力） 相变产生体积变化相变产生体积变化（相变应力）（相变应力）上型上型下型下型第三节第三节 液态成形内应力、变形与裂纹液态成形内应力、变形与裂纹 金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造l l热应力的形成过程分析热应

17、力的形成过程分析+ +拉应力拉应力 - -压应压应力力T0-T1T0-T1均处于塑均处于塑性状态性状态T1-T2T1-T2处于弹性状态，处于弹性状态， 处于塑性状态处于塑性状态T2-T3T2-T3、均处均处于弹性状态于弹性状态内应力：薄压厚拉内应力：薄压厚拉内应力：薄压厚拉内应力：薄压厚拉金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/326第二篇第二篇 铸造铸造热应力的消除方法热应力的消除方法铸件的结构：铸件的结构：铸件各部分能自由收缩铸件各部分能自由收缩 工艺方面：工艺方面：采用同时凝固原则采用同时凝固原则时效处理：时效处理：人工时效人工时效( (退火退火) ) 550650 550650；

18、自然时效；自然时效铸件的结构尽可能对称铸件的结构尽可能对称铸件的壁厚尽可能均匀铸件的壁厚尽可能均匀金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造产生原因：内应力产生原因：内应力 铸件屈服强度铸件屈服强度措施：加裕量法、反变形法措施：加裕量法、反变形法l l铸造内应力铸造内应力、变形变形和裂纹和裂纹金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/328第二篇第二篇 铸造铸造1 1 1 1 热裂热裂热裂热裂 热裂的形状特征是热裂的形状特征是：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色。呈氧化色。 u产生原因：产生原因： 内应力内应力 铸件抗拉强度铸件抗拉强度l l铸造内应力铸造内应力、

19、变形变形和和裂纹裂纹热裂的防止热裂的防止： 温差，热裂倾向小的合金。温差，热裂倾向小的合金。 铸型和型芯的退让性，铸型和型芯的退让性，收缩阻碍，以减小机械应力。收缩阻碍，以减小机械应力。 对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制硫的含量，对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制硫的含量， 防止热脆性。防止热脆性。 金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3292 2 2 2 冷裂冷裂冷裂冷裂 冷裂的特征是冷裂的特征是：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。光泽或轻微氧化色。 冷裂的防止：冷裂的防止：1 1）使铸件壁厚尽可能均匀；）使铸件壁厚尽可能均匀；2

20、 2）采用同时凝固的原则；）采用同时凝固的原则；3 3）对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷的含量，防止）对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷的含量，防止冷脆性。冷脆性。 金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造30第二章第二章 常用合金铸件的生产常用合金铸件的生产第二篇第二篇 铸造铸造第一节第一节 铸铁件生产铸铁件生产 铸铁是铸铁是含碳量含碳量大于大于2.11%2.11%（通常为（通常为2.5%-3.5%2.5%-3.5%）的铁碳合金。）的铁碳合金。（C C、SiSi、MnMn、P P、S S）渗碳体渗碳体按按按按C C存在形式存在形式存在形式存在形式分类分类分类分类石墨石墨白口铸铁白口铸铁麻口铸铁麻口

21、铸铁灰口铸铁灰口铸铁普通灰口铸铁普通灰口铸铁可锻铸铁可锻铸铁球墨铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3313. 3. 麻麻口口铸铸铁铁：组组织织中中既既存存在在石石墨墨、又又有有莱莱氏氏体体，是是白白口口和和灰灰口之间的过渡组织，因断口处有黑白相间的麻点，故而得名。口之间的过渡组织，因断口处有黑白相间的麻点，故而得名。1.1.白口铸铁：白口铸铁：碳全部以碳全部以FeFe3 3C C的形式存在，断口呈银色。的形式存在，断口呈银色。 特点：脆而硬特点：脆而硬 应用：炼钢原料应用：炼钢原料 ；可锻铸铁毛坯（经长时间高温退火；可锻铸铁毛坯（经长时间高温退火 可锻铸

22、铁可锻铸铁 ）；耐磨件：农具、磨球、轧辊）；耐磨件：农具、磨球、轧辊2. 2. 灰灰口口铸铸铁铁：碳碳大大部部或或全全部部以以粗粗片片状状石石墨墨形形式式存存在在，断断口口呈呈暗暗灰色。灰色。金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3324 4蠕墨铸铁：蠕墨铸铁： 其石墨呈蠕虫状。如图其石墨呈蠕虫状。如图d d所示。所示。 abcd根据铸铁中根据铸铁中石墨形态石墨形态的不同，铸铁又可分为：的不同，铸铁又可分为：1 1普通灰口铸铁：普通灰口铸铁： 简称灰口铸铁，其石墨呈片状。如图简称灰口铸铁，其石墨呈片状。如图a a所示。所示。2 2可锻铸铁：可锻铸铁： 其石墨呈团絮状。如图其石墨呈团絮状

23、。如图b b所示。所示。3 3球墨铸铁：球墨铸铁： 其石墨呈球状。如图其石墨呈球状。如图c c所示。所示。第二篇第二篇 铸造铸造金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/333金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造铸铁的石墨化铸铁的石墨化铸铁的石墨化铸铁的石墨化 碳以石墨的形式析出的过程。 通常视石墨化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。2024/9/334铸铁的基体通常有：铸铁的基体通常有： 铁素体灰口铸铁铁素体灰口铸铁 铁素体铁素体珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁 珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁影响石墨化的因素影响石墨化的因素1 1 1 1、化学成分、化学成分、化学成分、化学成分C C、SiS

24、i强化强化石墨元素（石墨元素（综合影响综合影响综合影响综合影响，改善铸铁的铸造性能），改善铸铁的铸造性能）第二篇第二篇 铸造铸造C C、SiSi，石墨，石墨，片粗大，片粗大b b、HBHB C C、Si Si 白口组织白口组织调制调制MnMn阻碍石墨化元素（阻碍石墨化元素（0.6-1.2%0.6-1.2%），），基体性能基体性能控制控制限制限制S S（0.15%0.15%）阻碍石墨化元素（阻碍石墨化元素（SS白口倾向白口倾向）FeSFeS热脆，热脆，流动性。流动性。P P（0.15%HT=250-350MpaHT，HB=170-270HB=170-270， 0 0冷却速度对其组织和性能的影响很

25、小冷却速度对其组织和性能的影响很小断面性能均匀断面性能均匀孕育剂孕育剂为含硅为含硅75%75%的硅铁，加入量为铁水重量的的硅铁，加入量为铁水重量的0.25-0.6%0.25-0.6%。 第二篇第二篇 铸造铸造应应用用 承承受受冲冲击击载载荷荷或或交交变变载载荷荷不不大大，要要求求较较高高强强度度、硬硬度度、耐耐磨磨性性的的重要件、复杂件，特别是厚大截面铸件（床身，汽缸体、缸套及液压件等）。重要件、复杂件，特别是厚大截面铸件（床身，汽缸体、缸套及液压件等）。 熔铸特点熔铸特点 冲天炉熔炼，出炉温度较高（不应低于冲天炉熔炼，出炉温度较高（不应低于14001400） ，孕育，孕育处理后立即浇注，对型

26、砂退让性要求高。（铸造性能处理后立即浇注，对型砂退让性要求高。（铸造性能HTHT(CHT(C石团石团，强度、硬度高，具有一定的，强度、硬度高，具有一定的韧性材料韧性材料) )耐耐冲冲击击、耐耐振振动动件件（汽汽车车后后桥桥壳壳，机机床床扳扳手手）；耐耐磨磨、耐耐蚀蚀件件、薄壁复杂薄壁复杂小小铸件铸件T T浇浇：13001300 （白白口口，流流动动性性）；设设置置冒冒口口（ 收收缩缩 ）；耐火性，退让性耐火性，退让性金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/343四、球墨铸铁四、球墨铸铁球化处理工艺有球化处理工艺有冲入法冲入法 和和型内球化法型内球化法。 P P F F+ +石墨（球状）石

27、墨（球状）组织：组织：工艺特点：工艺特点：在高在高C C、SiSi的铁水中加入的铁水中加入球化剂球化剂和和孕育剂孕育剂稀土镁合金稀土镁合金SiSi、FeFe块块球状石墨球状石墨分类：分类： 铁素体球铁（塑性、韧性好）铁素体球铁（塑性、韧性好）+ + 珠光体球铁（强度、硬度高）珠光体球铁（强度、硬度高）铁水合金球化剂硅铁粉铁水包出铁槽草木灰反应室反应室铸件铸件冒口冒口积渣包积渣包金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造性能特点：抗拉强度和性能特点：抗拉强度和屈服强度屈服强度很高；疲劳强度较很高；疲劳强度较高；硬度和耐磨比其他铸铁都高。高；硬度和耐磨比其他铸铁都高。2024/9/344性能性能45#45#

28、锻钢（正火）锻钢（正火）P P球铁（正火）球铁（正火）抗拉强度抗拉强度690690815815屈服强度屈服强度410410640640延伸率延伸率26263 3疲劳强度疲劳强度150150155155硬度硬度HBHB229 其他铸铁和铸钢；韧性、塑性、焊接性其他铸铁和铸钢；韧性、塑性、焊接性能能HTHT应用：代替应用：代替KTKT、HTHT制造性能要求高的零件，在一定制造性能要求高的零件，在一定程度上可代替铸钢程度上可代替铸钢熔铸特点：熔铸特点： T T浇浇14501450 收缩收缩HTHT冒口，冒口，补缩作用，补缩作用，内浇口截面积，防止缩孔、夹杂等缺内浇口截面积，防止缩孔、夹杂等缺陷陷20

29、24/9/347金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/348五、蠕墨铸铁：蠕虫状，刚强度五、蠕墨铸铁：蠕虫状，刚强度蠕墨铸铁的性能特点：蠕墨铸铁的性能特点：（1 1）力学性能力学性能介于灰铸铁球墨铸介于灰铸铁球墨铸 铁之间。铁之间。（2 2）壁厚敏感性比壁厚敏感性比灰铸铁小。灰铸铁小。（3 3）导热性和耐疲劳性导热性和耐疲劳性比球墨铸铁高得多，与灰口铸铁相近。比球墨铸铁高得多，与灰口铸铁相近。（4 4）耐磨性优于耐磨性优于灰口铸铁球墨铸铁。灰口铸铁球墨铸铁。（6 6）工艺性能工艺性能良好，铸造性能近于灰口铸铁，切削加工性能近于球墨铸铁。良好，铸造性能近于灰口铸铁，切削加工性能近于球墨铸

30、铁。（5 5）减振性减振性比球墨铸铁和灰口铸铁高。比球墨铸铁和灰口铸铁高。工艺特点工艺特点：高：高SiSi、C C的的铁水进行蠕化处理铁水进行蠕化处理+ +孕育处理孕育处理蠕化剂：稀土硅铁或稀土硅钙合金蠕化剂：稀土硅铁或稀土硅钙合金牌号：牌号：牌号：牌号：RuT420RuT420RuT420RuT420金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/349第三章砂型铸造第三章砂型铸造一、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。种合金铸件的生产。二、学习要点：二、学习要点： 铸造工艺图：铸造工艺图：是在零件图上用各种

31、工艺符号表示出铸造工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：艺方案的图形。最主要的几个组成因素是：分型面、型芯、分型面、型芯、铸造圆角、加工余量、拔模斜度，另外还有收缩率等。铸造圆角、加工余量、拔模斜度，另外还有收缩率等。 选择造型方法、浇注位置和分型面是关键。选择造型方法、浇注位置和分型面是关键。金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/350为为省省却却挖挖砂砂操操作作，在在造造型型前前特特制制一一个个底底胎胎，然然后后在在底底胎胎上上造造下下箱箱；底底胎可多次使用，不参与浇注胎可多次使用，不参与浇注造型方法造型方法主要特点主要特点适用范围适用范围整

32、模造型整模造型整整体体模模，平平面面分分型型面面，型型腔腔在在一一个个砂砂箱箱内内；造造型型简简单单，铸铸件件精精度度表表面面质量较好质量较好分分模模造型造型模模样样沿沿最最大大截截面面分分为为两两半半，型型腔腔位位于上、下两个砂箱，造型简便于上、下两个砂箱，造型简便挖砂造型挖砂造型假箱造型假箱造型最最大大截截面面位位于于一一端端并并为为平平面面的的简简单单铸铸件件的的单单件件、小小批生产批生产最最大大截截面面在在中中部部，一一般般为为对对称称性性铸铸件件，如如套套、管管、阀类零件单件、小批生产阀类零件单件、小批生产模模样样为为整整体体，但但分分型型面面不不是是平平面面，造造型型时时手手工工挖

33、挖去去阻阻碍碍取取模模的的型型砂砂，生产率低，技术水平高生产率低，技术水平高分分型型面面不不是是平平面面的的铸铸件件的的单件、小批生产单件、小批生产分分型型面面不不是是平平面面的的铸铸件件的的成批生产成批生产活块造型活块造型将将铸铸件件上上妨妨碍碍起起模模的的小小部部分分做做成成活活动动部部分分。起起模模时时先先取取出出主主体体部部分分，再取出活动部分再取出活动部分用用于于妨妨碍碍起起模模部部分分的的铸铸件件的单件、小批生产的单件、小批生产、手工造型、手工造型、手工造型、手工造型第一节造型方法的第一节造型方法的第一节造型方法的第一节造型方法的选择选择选择选择金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造20

34、24/9/351造型方法造型方法主要特点主要特点适用范围适用范围刮板造型刮板造型用用刮刮板板代代替替模模样样造造型型。节节约约木木材材，缩缩短短生生产产周周期期，生生产产率率低低，技技术术水水平高，精度较差平高，精度较差两箱造型两箱造型铸铸型型由由上上型型和和下下型型构构成成，各各类类模模样样，操作方便操作方便三箱造型三箱造型用用于于等等截截面面或或回回转转体体大大中中型铸件的单件、小批生产型铸件的单件、小批生产最最基基本本的的造造型型方方法法。各各种种铸型，各种批量铸型，各种批量铸铸件件两两端端截截面面尺尺寸寸比比中中间间大大，必必须须有两个分型面有两个分型面主主要要用用于于手手工工造造型型

35、，具具有有两两个个分分型型面面的的铸铸件件的的单单件件、小批生产小批生产地坑造型地坑造型在在地地面面砂砂床床中中造造型型，不不用用砂砂箱箱或或只只用上箱用上箱用用于于要要求求不不高高的的中中、大大型型铸件的单件、小批生产铸件的单件、小批生产续续金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造整模造型整模造型金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造挖砂造型挖砂造型金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造假箱造型假箱造型金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造活块造型活块造型金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造刮板造型刮板造型金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造三箱造型三箱造型金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/358两箱造型两箱造型

36、成批、大量成批、大量 紧砂方法紧砂方法震压震压紧实紧实抛砂紧实抛砂紧实中、小型铸件中、小型铸件大、中型铸件大、中型铸件高压高压紧实紧实复杂铸件复杂铸件射砂紧实射砂紧实大量生产小型简单铸件大量生产小型简单铸件、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）：、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）：金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/359金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造机器造芯机器造芯2024/9/360金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/361第二节第二节 砂型铸造工艺设计砂型铸造工艺设计第二篇第二篇 铸造铸造 铸造工艺

37、图铸造工艺图将工艺设计的内容（工艺方案）用工艺符号将工艺设计的内容（工艺方案）用工艺符号或文字在零件图上表示出来或文字在零件图上表示出来 所形成的图样。所形成的图样。金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/362一、浇注位置的选择一、浇注位置的选择浇注位置浇注位置浇注时铸件在铸型中所处的空间位置浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。基本原则基本原则“三朝下，两便于三朝下，两便于”重要面、受力面朝下薄而大的平面朝下宽大平面朝下便于补缩，厚大部位朝上便于补缩，厚大部位朝上便于补缩，厚大部位朝上便于补缩，厚大部位朝上便于安放型芯便于安放型芯便于安放型芯便于安放型芯金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2

38、024/9/363二、分型面的选择二、分型面的选择分型面的数量分型面的数量尽量使分型面是一个平直的面；尽量使分型面是一个平直的面； 尽量使铸件的全部或大部分置入下箱；尽量使铸件的全部或大部分置入下箱；活块的数量活块的数量选择原则选择原则 分型面分型面指铸型中相互结合的表面指铸型中相互结合的表面 基本原则：基本原则：“三最少，三最少，两尽量两尽量”；型芯型芯 基本要求：基本要求：顺利取模顺利取模（最大截面处）（最大截面处）；金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造a) 不正确不正确 b) 正确正确分型面的选取最大截面处分型面的选取最大截面处金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3651、应尽量减

39、少分型面的数量（一）、应尽量减少分型面的数量（一）四箱四箱三箱三箱两箱两箱三通铸件的分型方案三通铸件的分型方案金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3661、应尽量减少分型面的数量（二）、应尽量减少分型面的数量（二）上下中用型芯减少绳轮铸件分型面用型芯减少绳轮铸件分型面金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/367不不合合理理合合理理以砂垛代替型芯2、应尽量减少型芯和型芯的数量、应尽量减少型芯和型芯的数量金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3683、应尽量使分型面是一个平直的面、应尽量使分型面是一个平直的面不合理合理若分型面是一曲面，则必须用挖砂造型若分型面是一曲面，则

40、必须用挖砂造型起重臂铸件 金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3694、应使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱、应使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造完全满足上面所有原则是困难的 结论：结论： 当质量要求很高时，应首先满足浇注位置的当质量要求很高时，应首先满足浇注位置的 要求要求而一般铸件，则以简化工艺、降低成本为主。而一般铸件，则以简化工艺、降低成本为主。2024/9/370金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/371三、工艺参数的确定三、工艺参数的确定 1 1 1 1机械加工余量和铸孔机械加工余量和铸孔机械加工余量和铸孔机械加工余量和铸孔 加工

41、余量：加工余量：在铸件的加工表面上留出的准备切除的金属层的厚度。在铸件的加工表面上留出的准备切除的金属层的厚度。孔的铸出：孔的铸出：一般大孔用下芯的方式铸出，而小孔则用机加工完成。一般大孔用下芯的方式铸出，而小孔则用机加工完成。2 2 2 2拔模斜度拔模斜度拔模斜度拔模斜度拔模斜度：拔模斜度：为了在造型和制芯时便于起模，以免损坏砂型和型为了在造型和制芯时便于起模，以免损坏砂型和型芯，在模样、芯和的起模方向留有一定的斜度。芯，在模样、芯和的起模方向留有一定的斜度。影响因素：影响因素：立立壁壁高高度度、造造型型方方法法、模模型型材材料料等等；一般外壁：一般外壁：153153，内壁：，内壁：3103

42、10。HTHT铸铸最最小小尺尺寸寸：3050mm3050mm，成成批批：1530mm1530mm，大大量量：1215mm1215mm，不必加工的孔无论大小都铸出。，不必加工的孔无论大小都铸出。ZGZG：60-8060-80金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3723 3 3 3铸造收缩率铸造收缩率铸造收缩率铸造收缩率合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结构、尺寸合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结构、尺寸等因素。等因素。 L L模样模样-L-L铸件铸件K= K= 100% 100% L L模样模样合金种类合金种类自由收缩自由收缩受阻收缩受阻收缩灰口铸铁灰口铸铁1.0

43、1.00.80.8碳钢碳钢1.6-2.01.6-2.01.3-1.71.3-1.7锡青铜锡青铜1.41.41.21.2金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3734.4.4.4.型芯头型芯头型芯头型芯头型芯头的作用型芯头的作用: :是型芯的是型芯的定位定位、支撑支撑和和排气排气的部分，的部分，设计时需考虑设计时需考虑：保证定位准确、能承受砂芯自身重量和液态合金：保证定位准确、能承受砂芯自身重量和液态合金的冲击、浮力等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气体能顺畅的冲击、浮力等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气体能顺畅引出铸型等。引出铸型等。金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/37

44、42024/9/374支支座座支支座座的的铸铸造造工工艺艺图图综综合合分分析析举举例例 金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造原则：外形设计应便于起模，简化造型工艺2024/9/375第四章第四章 型砂铸件的结构设计型砂铸件的结构设计第二篇第二篇 铸造铸造第一节第一节第一节第一节 铸件结构与铸造工艺的关系铸件结构与铸造工艺的关系铸件结构与铸造工艺的关系铸件结构与铸造工艺的关系 实例分析：实例分析：1.1.1.1.铸件的外形设计铸件的外形设计铸件的外形设计铸件的外形设计a a避免外部侧凹、凸起，不妨碍起模；避免外部侧凹、凸起，不妨碍起模；金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/376No金属工艺

45、学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/377b b尽量使分型面为平面；尽量使分型面为平面；c c凸台和筋条结构便于起模；凸台和筋条结构便于起模；金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/378d d垂直分型面上的不加工表面最好有垂直分型面上的不加工表面最好有结构结构斜度；斜度；a a尽量不用和少用型芯；尽量不用和少用型芯；2.2.2.2.铸件的内腔设计铸件的内腔设计铸件的内腔设计铸件的内腔设计金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/379芯撑芯撑b b便于型芯的固定、排气和清理。便于型芯的固定、排气和清理。金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/380在最小壁厚和临界壁厚之间就

46、是适宜的铸件壁厚。在最小壁厚和临界壁厚之间就是适宜的铸件壁厚。在砂型铸造条件下，在砂型铸造条件下，临界壁厚临界壁厚3 3最小壁厚最小壁厚 2 2 铸件壁厚应均匀、避免厚大截面铸件壁厚应均匀、避免厚大截面第二节第二节第二节第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系铸件结构与合金铸造性能的关系铸件结构与合金铸造性能的关系铸件结构与合金铸造性能的关系 一、铸件壁厚的设计一、铸件壁厚的设计一、铸件壁厚的设计一、铸件壁厚的设计1 1 合理设计铸件壁厚合理设计铸件壁厚 金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/381不合理不合理合理合理金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造二、铸件壁的连接二、铸件壁的连接二、铸件

47、壁的连接二、铸件壁的连接2024/9/3821 1 铸件的结构圆角铸件的结构圆角2 2 避免锐角连接避免锐角连接3 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4 4 减缓筋、辐收缩的阻碍减缓筋、辐收缩的阻碍金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/383实例分析：实例分析：改进后的交错接头或环状接头，其热节均较改进的改进后的交错接头或环状接头，其热节均较改进的小，且可通过微量变形来缓解内应力，抗裂性能均较好。小，且可通过微量变形来缓解内应力，抗裂性能均较好。金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/384不合理不合理合理合理为防止某些细长或平板类易产生变形的铸件产生翘

48、曲，应将其为防止某些细长或平板类易产生变形的铸件产生翘曲，应将其截面设计为截面设计为对称结构对称结构。金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/385第二篇第二篇 铸造铸造 特种铸造特种铸造 为为获获得得高高质质量量、高高精精度度的的铸铸件件，提提高高生生产产率率，人人们们在在砂砂型型铸铸造造的的基基础础上上，创创造造了了多多种种其其它它的的铸铸造造方方法法；通通常常把把这这些些有有别别于于砂砂型型铸铸造造的的其其他他铸造方法通称为特种铸造。铸造方法通称为特种铸造。常常常常见见见见的的的的特特特特种种种种铸铸铸铸造造造造方方方方法法法法第五章第五章 特种铸造特种铸造金属工艺学第二篇第二篇

49、铸造铸造86模样材料：蜡基模料模样材料：蜡基模料树脂（松香）材料树脂（松香）材料铸型材料：起粘附作用的涂料铸型材料：起粘附作用的涂料起支撑作用的撒砂材料起支撑作用的撒砂材料 将将蜡蜡料料制制成成模模样样，在在上上面面涂涂以以若若干干层层耐耐火火涂涂料料制制成成型型壳壳，然然后后加加热热型型壳壳，使使模模样样熔熔化化、流流出出，并并焙焙烧烧成成有有一一定定强强度的型壳，再经浇注，去壳而得到铸件的一种铸造度的型壳，再经浇注，去壳而得到铸件的一种铸造方法方法。第一节第一节 熔模铸造熔模铸造金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造87蜡模制造蜡模制造生产工艺过程生产工艺过程结壳结壳脱蜡脱蜡焙烧、造型和浇注焙烧

50、、造型和浇注落砂和清理落砂和清理压型压型蜡模压制蜡模压制浸涂料浸涂料撒砂撒砂硬化硬化干燥处理干燥处理化学硬化化学硬化热水法热水法高压蒸汽法高压蒸汽法耐火材料耐火材料粘结剂粘结剂加热加热80010008001000C C焙烧焙烧600700600700C C浇注浇注打碎型壳打碎型壳落砂落砂去浇口、毛刺去浇口、毛刺清理清理蜡模组装蜡模组装金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造88熔模铸造熔模铸造金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/389与砂型铸造方法对比，熔模精密铸造具有：与砂型铸造方法对比，熔模精密铸造具有：1.1.铸件尺寸精度高，表面粗糙度值低，减少切削加工量，甚至铸件尺寸精度高，表面粗糙

51、度值低，减少切削加工量，甚至无须切削加工无须切削加工。2.可以铸造薄壁件及外形复杂重量很小的铸件，带有精细的图案、可以铸造薄壁件及外形复杂重量很小的铸件，带有精细的图案、文字、细槽和弯曲细孔的铸件文字、细槽和弯曲细孔的铸件 。3.可铸造高熔点及难切削的合金可铸造高熔点及难切削的合金4.既可成批生产，也可单件生产既可成批生产，也可单件生产5.成本高，生产周期长成本高，生产周期长金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/390第二节第二节 金属型铸造金属型铸造 又称又称硬模铸造硬模铸造，将液体金属浇入金属铸型，获得铸件，将液体金属浇入金属铸型，获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复

52、使用多次。的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次。金属型铸造：金属型铸造：组合金属型组合金属型垂直分型结构（铸造铝活塞）垂直分型结构（铸造铝活塞）典型结构：铸铁、铸钢金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/391金属型铸造金属型铸造金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/392金属型铸造工艺1.喷刷涂料作用：避免金属液和型腔直接接触 减缓铸件冷却速度 有一定排气能力2.预热铸铁 250-350有色 100-2503.出型需 在 110-60s出 型 （ 小 铸 铁 件 ） 防止收缩裂纹金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/393第三节第三节 压力铸造压力铸造 将

53、熔融的金属在高压下，快速压入金属型，并在压力将熔融的金属在高压下，快速压入金属型，并在压力下凝固，以获得铸件的方法。下凝固，以获得铸件的方法。压力铸造：压力铸造：1 1、热压室压铸、热压室压铸工艺稳定铸件质量好，工艺稳定铸件质量好，压型寿命低压型寿命低坩埚金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3942 2、冷压室压铸、冷压室压铸压室与金属液接触时间短，铸造熔点较高的有色金属和黑色金属压室与金属液接触时间短，铸造熔点较高的有色金属和黑色金属金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/395卧式冷室压力铸造卧式冷室压力铸造金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/396v优点优点v

54、铸件的精度和表面质量都较其他铸造方法高铸件的精度和表面质量都较其他铸造方法高v 可压铸出形状复杂的薄壁件活镶嵌件可压铸出形状复杂的薄壁件活镶嵌件v 铸件强度和硬度高铸件强度和硬度高v 生产率高生产率高v缺点缺点 v 投资大，生产周期长投资大，生产周期长v 压铸合金的种类受限制，压铸高熔点合金时，压型寿命低压铸合金的种类受限制，压铸高熔点合金时，压型寿命低v 铸件内部常有气孔和缩松铸件内部常有气孔和缩松v压铸件不能用热处理的方法提高性能压铸件不能用热处理的方法提高性能压力铸造的特点和适用范围压力铸造的特点和适用范围压力铸造的特点和适用范围压力铸造的特点和适用范围应用应用：有色薄壁小件的大批量生产

55、。（汽缸体，箱体外壳，：有色薄壁小件的大批量生产。（汽缸体，箱体外壳，嵌铸件）嵌铸件）金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造97压铸件 压铸模金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/398第四节第四节 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。铸型转速（力作用下充填铸型并结晶。铸型转速（250-1500r/min250-1500r/min）离心铸造：离心铸造：立式立式卧式卧式金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造99离心铸造离心铸造金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3100利用自由表面生产圆筒形铸

56、件，省去型芯和浇注系统，降低铸件成本利用自由表面生产圆筒形铸件，省去型芯和浇注系统，降低铸件成本离心力的作用，铸件由外向内的顺序凝固，而气体和熔渣因比重轻向离心力的作用，铸件由外向内的顺序凝固，而气体和熔渣因比重轻向 内腔移动而排除，铸件组织致密，极少有缩孔、气孔、夹渣等缺陷内腔移动而排除，铸件组织致密，极少有缩孔、气孔、夹渣等缺陷合金的充型能力强，便于流动性差的合金及薄件的生产。合金的充型能力强，便于流动性差的合金及薄件的生产。便于制造双金属铸件便于制造双金属铸件优点：优点：铸件易产生偏析，铸件内表面较粗糙。内表面尺寸不易控制。铸件易产生偏析，铸件内表面较粗糙。内表面尺寸不易控制。缺点：缺点

57、：金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3101第五节第五节 消失模铸造消失模铸造 气化模铸造，国际上称气化模铸造，国际上称EPCEPC工艺。真空实型铸造，工艺。真空实型铸造， 用泡用泡沫模型代替金属或木模，造型后模样不取出，呈实体型腔，沫模型代替金属或木模，造型后模样不取出，呈实体型腔，模样气化得到铸件。模样气化得到铸件。消失模铸造：消失模铸造：预发泡预发泡模型成型模型成型模型簇组合模型簇组合浸涂浸涂浇注浇注金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3102优点：优点：1 1、铸件尺寸精度高，、铸件尺寸精度高，2 2、铸件表面光洁，、铸件表面光洁，3 3、消失模铸造不用下芯子，没

58、有分型面，可以采用灵活的设计，生产出、消失模铸造不用下芯子，没有分型面，可以采用灵活的设计，生产出各种形状复杂、薄壁、多孔槽的铸件。各种形状复杂、薄壁、多孔槽的铸件。4 4、铸件加工量小、铸件加工量小5 5、铸件无飞边毛刺，落砂清理容易，清理工时少，劳动环境好、铸件无飞边毛刺，落砂清理容易，清理工时少，劳动环境好6 6、环境污染少，、环境污染少， “绿色铸造工程绿色铸造工程”。金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3103金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造定义：液态金属在低压下，自下而上地充填型腔并结晶的工艺方法工艺过程： 安放铸型安放升液管通压缩空气保压减压取出铸件2-7104Pa5-15MPa2024/9/3104低压铸造低压铸造金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造2024/9/3105金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造特点：充型压力与速度易控制，适合各种铸型组织致密，力学性能好气孔、夹杂少轮廓清晰，表面光洁度好设备投资少2024/9/3106金属工艺学第二篇第二篇 铸造铸造挤压铸造挤压铸造2024/9/3107