第2章鑄造成形

1、第第2 章章 鑄造成形鑄造成形概述一、金屬液態(tài)成形的概念一、金屬液態(tài)成形的概念 液態(tài)成形是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。 熔煉一定的化學(xué)成分的合金熔煉一定的化學(xué)成分的合金制造鑄型制造鑄型澆注澆注凝固凝固取出鑄件取出鑄件清理清理檢驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)夸浂?、金屬液態(tài)成形的特點(diǎn)二、金屬液態(tài)成形的特點(diǎn)1.能最經(jīng)濟(jì)地制出外形和內(nèi)腔很復(fù)雜地零件，如：箱體、機(jī) 架、機(jī)床床身等2.適應(yīng)性廣 1) 適用于各種合金：鑄鐵、鑄鋼、有色金屬 2）適用于各種大小、形狀的零件：重幾克幾噸、壁厚幾毫米幾 米、輪廓尺寸幾毫米幾米 3）適用于各種批量：?jiǎn)渭?、?/p>

2、批、大批、大量3.成形件的形狀、尺寸很接近零件，加工余量小于自由鍛4.成本低：原材料來(lái)源廣、價(jià)格低、設(shè)備投資少5.廢品率高，鑄件質(zhì)量差，承載力小于鍛件。 成形工序多，生產(chǎn)過(guò)程中工藝控制較困難，與同種材料的其他成形工藝方法比，鑄件因晶粒粗大，內(nèi)部常有縮孔、縮松、氣孔、砂眼、夾渣等缺陷，其力學(xué)性能較差6.勞動(dòng)強(qiáng)度大，條件差，環(huán)境污染嚴(yán)重三、鑄造工藝的基本組成三、鑄造工藝的基本組成 鑄造工藝一般由三個(gè)部分組：鑄造金屬準(zhǔn)備、鑄型準(zhǔn)鑄造金屬準(zhǔn)備、鑄型準(zhǔn)備和鑄件處理備和鑄件處理。鑄造金屬準(zhǔn)備 鑄造金屬是指鑄造生產(chǎn)中用于澆注鑄件的金屬材料合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。 鑄造金屬準(zhǔn)備指熔煉符合要求的金

3、屬液。 金屬熔煉不僅僅是單純的熔化，還包括冶煉過(guò)程，使?jié)策M(jìn)鑄型的金屬，在溫度、化學(xué)成分和純凈度方面都符合預(yù)期要求。為此，在熔煉過(guò)程中要進(jìn)行以控制質(zhì)量為目的的各種檢查測(cè)試，液態(tài)金屬在達(dá)到各項(xiàng)規(guī)定指標(biāo)后方能允許澆注。有時(shí)，為了達(dá)到更高要求，金屬液在出爐后還要經(jīng)爐外處理，如脫硫、真空脫氣、爐外精煉、孕育或變質(zhì)處理等。熔煉金屬常用的設(shè)備有沖天爐、電弧爐、感應(yīng)爐、電阻爐、反射爐等。 鑄型準(zhǔn)備 不同的鑄造方法有不同的鑄型準(zhǔn)備內(nèi)容。如砂型鑄造：鑄型準(zhǔn)備包括造型材料準(zhǔn)備和造型造芯造型材料準(zhǔn)備和造型造芯兩大項(xiàng)工作。 造型材料：砂型鑄造中用來(lái)造型造芯的各種原材料，如鑄造砂、型砂鑄造砂、型砂 粘結(jié)劑和其他輔料粘結(jié)劑

4、和其他輔料，以及由它們配制成的型砂、芯砂、涂料型砂、芯砂、涂料等。 造型材料準(zhǔn)備的任務(wù)是按照鑄件的要求、金屬的性質(zhì)，選擇合適的原砂、粘結(jié)劑和輔料，然后按一定的比例把它們混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂設(shè)備有碾輪式混砂混砂設(shè)備有碾輪式混砂機(jī)、逆流式混砂機(jī)和葉片溝槽式混砂機(jī)機(jī)、逆流式混砂機(jī)和葉片溝槽式混砂機(jī)。 造型造芯：根據(jù)鑄造工藝要求，在確定好造型方法，準(zhǔn)備好造型材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。鑄件的精度和全部生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效果，主要取決于這道工序。在很多現(xiàn)代化的鑄造車(chē)間里，造型造芯都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化或自動(dòng)化。常用的砂型造型造芯設(shè)備有造型造芯設(shè)備有高、中、低壓造型機(jī)、拋砂機(jī)、無(wú)箱射壓造型機(jī)、射芯機(jī)、冷

5、高、中、低壓造型機(jī)、拋砂機(jī)、無(wú)箱射壓造型機(jī)、射芯機(jī)、冷和熱芯盒機(jī)等。和熱芯盒機(jī)等。 鑄件處理 鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后，有澆口、冒口及金屬毛刺披縫，砂型鑄造的鑄件還粘附著砂子，因此必須經(jīng)過(guò)清理工序。 鑄件清理的設(shè)備有拋丸機(jī)、澆口、冒口切割機(jī)拋丸機(jī)、澆口、冒口切割機(jī)等。砂型鑄件落砂清理是勞動(dòng)條件較差的一道工序，所以在選擇造型方法時(shí) ，應(yīng)盡量考慮到為落砂清理創(chuàng)造方便條件。 有些鑄件因特殊要求，還要經(jīng)鑄件后處理，如鑄件后處理，如熱處理、整形、防銹處理、粗加工等。熱處理、整形、防銹處理、粗加工等。 四、鑄造工藝的分類(lèi)四、鑄造工藝的分類(lèi)按造型材料及工藝特點(diǎn)分為：普通砂型鑄造和特種鑄造普通砂型鑄造和特

6、種鑄造。 普通砂型鑄造包括濕砂型、干砂型、化學(xué)硬化砂型濕砂型、干砂型、化學(xué)硬化砂型三類(lèi)。 特種鑄造按造型材料的不同，又可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)以天然礦產(chǎn)砂石作為主要造型材料，如熔模鑄造、殼型鑄造、負(fù)壓熔模鑄造、殼型鑄造、負(fù)壓鑄造、泥型鑄造、實(shí)型鑄造、陶瓷鑄造、泥型鑄造、實(shí)型鑄造、陶瓷 型鑄造型鑄造等；一類(lèi)以金屬作為主要鑄型材料，如金屬型鑄造、離心鑄造、連續(xù)鑄造、壓力金屬型鑄造、離心鑄造、連續(xù)鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造鑄造、低壓鑄造等。按金屬填充鑄型時(shí)是否施加外力分為：重力作用下的鑄造成形和外力作用下的鑄造成形。 五、金屬液態(tài)成形五、金屬液態(tài)成形-鑄造的發(fā)展歷程鑄造的發(fā)展歷程1 鑄造發(fā)展史 鑄造是人類(lèi)掌

7、握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國(guó)約在公元前1700前1000年之間已進(jìn)入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平。中國(guó)商朝的重875公斤的司母戊方鼎，戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的曾侯乙尊盤(pán)，西漢的透光鏡，北京明朝永樂(lè)青銅大鐘（重達(dá)46.5t，鐘高6.75m，唇厚22cm，外徑3.3m，體內(nèi)鑄有經(jīng)文22.7萬(wàn)字，擊鐘時(shí)尾音長(zhǎng)達(dá)2min以上，傳距達(dá)20km），都是古代鑄造的代表產(chǎn)品。 早期的鑄件大多是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、宗教、生活等方面的工具或用具，藝術(shù)色彩濃厚。那時(shí)的鑄造工藝是與制陶工藝并行發(fā)展的，受陶器的影響很大。 司母戊方鼎司母戊方鼎青銅尊盤(pán)青銅尊盤(pán)出土于曾侯乙墓。尊盤(pán)由尊和盤(pán)組成，尊置于盤(pán)

8、中。尊盤(pán)的口沿是非常精細(xì)的鏤空的變形龍紋和龍形雕飾，均可分辨出每條盤(pán)龍上的眼睛。是采用“失蠟法”的鑄造方法。尊和盤(pán)均鑄有“曾候乙作持用終”銘文。曾侯乙尊盤(pán) 銅鏡是我國(guó)古代玻璃傳入以前比較常用的一種生活用具，主要用于照面和佩飾以及道教術(shù)士的法器等。透光鏡和其它古鏡與樣都是用銅、錫、鉛合鑄而成，本無(wú)透光之理，只是根據(jù)有的銅鏡承日照之，鏡背花紋透影在壁的現(xiàn)象而定名，國(guó)外有人還稱(chēng)之為“魔鏡”，民間俗稱(chēng)為“照妖鏡”。這種鏡經(jīng)過(guò)探索和研究，目前已基本上掌握了鑄造技術(shù)，上海、西安、河南等地已復(fù)制出絢麗多彩的透光寶鏡。但是，在我國(guó)古代，最先研究和掌握而且始終秘而不傳的這種鑄造工藝則是當(dāng)時(shí)的道教術(shù)士。西漢透光鏡

9、 中國(guó)在公元前513年，鑄出了世界上最早見(jiàn)于文字記載的鑄鐵件晉國(guó)鑄型鼎,重約270公斤。歐洲在公元八世紀(jì)前后也開(kāi)始生產(chǎn)鑄鐵件。鑄鐵件的出現(xiàn)，擴(kuò)大了鑄件的應(yīng)用范圍。例如在1517世紀(jì)，德、法等國(guó)先后敷設(shè)了不少向居民供飲用水的鑄鐵管道。18世紀(jì)的工業(yè)革命以后，蒸汽機(jī)、紡織機(jī)和鐵路等工業(yè)興起，鑄件進(jìn)入為大工業(yè)服務(wù)的新時(shí)期，鑄造技術(shù)開(kāi)始有了大的發(fā)展。 進(jìn)入20世紀(jì)，鑄造的發(fā)展速度很快，其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步 ，要求鑄件各種機(jī)械物理性能更好，同時(shí)仍具有良好的機(jī)械加工性能；另一個(gè)原因是機(jī)械工業(yè)本身和其他工業(yè)如化工、儀表等的發(fā)展，給鑄造業(yè)創(chuàng)造了有利的物質(zhì)條件。如檢測(cè)手段的發(fā)展，保證了鑄件質(zhì)量的提高和

10、穩(wěn)定，并給鑄造理論的發(fā)展提供了條件；電子顯微鏡等的發(fā)明，幫助人們深入到金屬的微觀(guān)世界，探查金屬結(jié)晶的奧秘，研究金屬凝固的理論，指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)。 2 發(fā)展趨勢(shì) 鑄造產(chǎn)品：鑄造產(chǎn)品：要求鑄件有更好的綜合性能，更高的精度，更少的余量和更光潔的表面。此外，節(jié)能的要求和社會(huì)對(duì)恢復(fù)自然環(huán)境的呼聲也越來(lái)越高。為適應(yīng)這些要求，新的鑄造合金將得到開(kāi)發(fā)，冶煉新工藝和新設(shè)備將相應(yīng)出現(xiàn)。 鑄造工藝及設(shè)備：鑄造工藝及設(shè)備：生產(chǎn)的機(jī)械化自動(dòng)化程度在不斷提高，將更多地向柔性生產(chǎn)方面發(fā)展，以擴(kuò)大對(duì)不同批量和多品種生產(chǎn)的適應(yīng)性。節(jié)約能源和原材料的新技術(shù)將會(huì)得到優(yōu)先發(fā)展，少產(chǎn)生或不產(chǎn)生污染的新工藝新設(shè)備將首先受到重視。質(zhì)量控制技術(shù)

11、在各道工序的檢測(cè)和無(wú)損探傷、應(yīng)力測(cè)定方面，將有新的發(fā)展。 檢測(cè)及質(zhì)量控制：檢測(cè)及質(zhì)量控制： 鑄造工作者在電子技術(shù)和測(cè)試手段不斷進(jìn)步的條件下，將對(duì)金屬結(jié)晶凝固和型砂緊實(shí)等理論進(jìn)行更深入的探索，以研究提高鑄件性能和內(nèi)部質(zhì)量的有效途徑。機(jī)器人和電子計(jì)算機(jī)在鑄造生產(chǎn)和管理領(lǐng)域里的應(yīng)用，也將日益廣泛。 3 我國(guó)鑄造業(yè)的現(xiàn)狀 與發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)的鑄造生產(chǎn)還處于比較落后狀態(tài)。差距集中表現(xiàn)在質(zhì)量和效率上，而不是規(guī)模和產(chǎn)量上。比較項(xiàng)目世界發(fā)達(dá)國(guó)家中 國(guó) 尺寸精度汽缸體和汽缸蓋：一般為CT8CT9CT10，與國(guó)外差24級(jí)表面粗糙度汽缸體和汽缸蓋50m使用壽命汽缸套為600010000h30006000h鑄件廢品率

12、美、英、法、日約為2%8%15%耗能/噸鑄件360370kg標(biāo)準(zhǔn)煤(合格鑄件)650kg標(biāo)準(zhǔn)煤勞動(dòng)生產(chǎn)率65t/人年8t/人年熔煉技術(shù)富氧送風(fēng)，鐵水溫度15001400造型工藝廣泛采用流水線(xiàn)，采用高壓造型、射壓造型、和氣沖造型除汽車(chē)等行業(yè)中少數(shù)廠(chǎng)采用半自動(dòng)、自動(dòng)化流水線(xiàn)外，多數(shù)廠(chǎng)普遍采用40年代造型技術(shù)鑄造工藝裝備造型機(jī)精度和精度保持能力很高,造型線(xiàn)精度可保持12年，設(shè)備綜合開(kāi)工率80%，裝備全部標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、商品化精度低，精度保持能力差(半年),設(shè)備綜合開(kāi)工率50%，裝備標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、商品化程度很低注：CT為鑄件尺寸公差(Casting Tolerances)的代號(hào)，見(jiàn)GBT6414-1

13、986表1 中國(guó)與世界發(fā)達(dá)國(guó)家鑄造生產(chǎn)技術(shù)水平的比較第二節(jié) 基本造型方法 基本術(shù)語(yǔ) 基本造型方法 造型方法的選擇砂型鑄造生產(chǎn)過(guò)程小結(jié) 砂型鑄造生產(chǎn)過(guò)程包括以下步驟： 繪制零件鑄造工藝圖制造模樣和芯盒造型和造芯下芯、合箱澆注落砂清理質(zhì)量檢驗(yàn)獲得合格鑄件。一、基本術(shù)語(yǔ) 鑄鑄 型：型：用型砂、金屬或其他耐火材料制成；包 括形成鑄件形狀的空腔、型芯和澆冒系 統(tǒng)的組合整體。 型型 腔：腔：鑄型中造型材料所包圍的空腔部分。 鑄鑄 件件：用鑄造方法制成的金屬件，一般作毛坯 用。 分型面分型面：鑄型組元間的接合面。 分模面分模面：模樣組元間的接合面。 模模 樣樣：由木材、金屬或其他材料制成，用來(lái)形 成鑄型型腔

14、的工藝裝備。 零零 件件：鑄件經(jīng)切削加工制成的金屬件。 砂砂 芯：芯：為獲得鑄件的內(nèi)孔或局部外形，用芯砂 或其他材料制成的，安放在型腔內(nèi)部的 鑄型組元。 芯芯 盒盒：制造砂芯或其他耐火材料所用的裝備。二、基本造型方法 整模造型、分模造型、挖砂造型、活塊造型、三箱造型1.整模造型整模造型的特點(diǎn)及應(yīng)用 特點(diǎn)： 分型面為平面，鑄型型腔全部在一個(gè)砂箱內(nèi)，造型簡(jiǎn)單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)箱缺陷。 應(yīng)用范圍： 鑄件最大截面在一端，且為平面。2.分模造型分模造型的特點(diǎn)及應(yīng)用 特點(diǎn)： 模樣沿最大截面分為兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)。造型方便，但制作模樣較麻煩。 應(yīng)用范圍： 最大截面在中部，一般為對(duì)稱(chēng)性鑄件。3.挖砂

15、造型挖砂造型的特點(diǎn)及應(yīng)用 特點(diǎn)：模樣為整體模，造型時(shí)需挖去阻礙起模的型砂，故分型面是曲面。造型麻煩，生產(chǎn)率低。 應(yīng)用范圍：?jiǎn)渭∨a(chǎn)模樣薄、分模后易損壞或變形的鑄件。4.活塊造型活塊造型的特點(diǎn)及應(yīng)用 特點(diǎn)：將模樣上妨礙起模的部分，做成活動(dòng)的活快，便于起模。造型和制作模樣都很麻煩，生產(chǎn)率低。 應(yīng)用范圍：?jiǎn)渭∨a(chǎn)帶有突起部分的鑄件。5.三箱造型三箱造型的特點(diǎn)及應(yīng)用 特點(diǎn)：鑄件兩端截面尺寸比中間部分大，采用兩箱無(wú)法起模，將鑄型放在三個(gè)砂箱中，組合而成。三箱造型的關(guān)鍵是選配合適的中箱。造型復(fù)雜，易錯(cuò)箱，生產(chǎn)率低。 應(yīng)用范圍：?jiǎn)渭∨a(chǎn)具有兩個(gè)分型面的鑄件。第三節(jié) 鑄造特點(diǎn)及合金鑄造性能 1 、

16、基本概念： 熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法稱(chēng)為液態(tài)成形。簡(jiǎn)稱(chēng)鑄造。液態(tài)成形是機(jī)械制造中生產(chǎn)機(jī)器零件或毛坯的主要方法之一。鑄造特點(diǎn)及合金鑄造性能 2、主要特點(diǎn)： （l）成形方便，工藝靈活性大 鑄件的輪廓尺寸可由幾毫米到數(shù)十米；壁厚由 05 mm到 lm左右；質(zhì)量可由幾克到數(shù)萬(wàn)千克?？缮a(chǎn)形狀簡(jiǎn)單或十分復(fù)雜的零件。對(duì)于具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件，鑄造成形往往是最佳的成形方法。機(jī)器中形狀復(fù)雜的箱體、缸體、床身、機(jī)架等往往都是鑄件?？捎糜谝簯B(tài)成形的合金范圍很廣，鑄鐵、鑄鋼、銅合金、鋁合金、鎂合金、鋅合金等均可用于鑄造，其中鑄鐵材料應(yīng)用最廣。鑄造特點(diǎn)及合金鑄造性

17、能 （2）成本低廉，設(shè)備簡(jiǎn)單、周期短 鑄件所用材料來(lái)源廣泛，大部分可以就地取材，且可以利用金屬?gòu)U料和廢機(jī)件。一般情況下液態(tài)成形生產(chǎn)不需要大型、精密設(shè)備。而且由熔融金屬直接就可獲得形狀和尺寸與零件接近的毛坯或直接獲得零件（精密鑄造），節(jié)省了大量的金屬材料加工工時(shí)以及生產(chǎn)組織和半成品運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用，降低了鑄件的生產(chǎn)成本。鑄造特點(diǎn)及合金鑄造性能 （3）砂型鑄件的力學(xué)性能較差，質(zhì)量不夠穩(wěn)定 鑄件中常常有許多缺陷(如氣孔，縮松等)，而且內(nèi)部組織粗大、不均勻，其力學(xué)性能比相同材料的鍛件低。此外，液態(tài)成形工序繁多，一些工藝過(guò)程較難控制，使鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品率較高。鑄造特點(diǎn)及合金鑄造性能 （4）砂型鑄造成形生

18、產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)條件差 生產(chǎn)過(guò)程中的廢氣、粉塵等對(duì)周?chē)h(huán)境造成污染。近幾十年來(lái)，液態(tài)成形技術(shù)發(fā)展很快。許多新型液態(tài)成形材料、新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備的出現(xiàn)和現(xiàn)代化液態(tài)成形車(chē)間或工廠(chǎng)的建立，使液態(tài)成形勞動(dòng)條件大大改善，環(huán)境污染得到控制，鑄件的質(zhì)量和性能也大大提高，鑄件應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)大。鑄造特點(diǎn)及合金鑄造性能 3、合金的鑄造性能： 鑄造合金除應(yīng)具備符合要求的力學(xué)性能和必要的物理、化學(xué)性能外，還必須有良好的鑄造性能。合金的鑄造性能主要是指合金的充型能力與合金的收縮等。 鑄造的缺陷,如澆不足、縮孔、縮松、鑄造應(yīng)力、變形、裂紋等都與合金的鑄造性能有關(guān)。鑄造缺陷照片鑄造缺陷照片合金的充型能力及影響因素

19、1、熔融合金的充型能力: 這里有二個(gè)基本概念即充型與充型能力。 熔化合金填充鑄型的過(guò)程,簡(jiǎn)稱(chēng)充型。 熔融合金充滿(mǎn)鑄型型腔,獲得形狀完整,輪廓 清晰鑄件的能力,稱(chēng)合金的充型能力。合金的充型能力及影響因素 2、影響合金充型能力的主要因素有： (1)流動(dòng)性：流動(dòng)性指熔融金屬的流動(dòng)能力,它是 影響充型能力的主要因素之一。 (2)澆注條件：指的是澆注溫度與充型的壓力。 (3)鑄型條件：熔融合金充型時(shí)，鑄型的阻鑄型 對(duì)合金的冷卻作用 都將影響合金的充型能力。(1)流動(dòng)性 決定合金流動(dòng)性的因素主要有：1、合金的種類(lèi)：合金的流動(dòng)性與合金的熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、合金液的粘度等物理性能有關(guān)。鑄鋼熔點(diǎn)高，在鑄型中散熱快、凝

20、固快，則流動(dòng)性差。(1)流動(dòng)性2、合金的成分：同種合金中，成分不同的鑄造合金具有不同的結(jié)晶特點(diǎn)，對(duì)流動(dòng)性的影響也不相同。 1）純金屬和共晶合金是在恒溫下進(jìn)行 結(jié)晶的，結(jié)晶時(shí)從表面向中心逐層凝固，凝固層的表面比較光滑，對(duì)尚未凝固的金屬的流動(dòng)阻力小，故流動(dòng)性好。特別是共晶合金，熔點(diǎn)最低，因而流動(dòng)性最好。 2）亞共晶合金在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，其結(jié)晶過(guò)程是在鑄件截面上一定的寬度區(qū)域內(nèi)同時(shí)進(jìn)行的。在結(jié)晶區(qū)域中，既有形狀復(fù)雜的枝晶，又有未結(jié)晶的液體。復(fù)雜的枝晶不僅阻礙熔融金屬的流動(dòng)，而且使熔融金屬的冷卻速度加快，所以流動(dòng)差。結(jié)晶區(qū)間越大，流動(dòng)性越差。(1)流動(dòng)性3、雜質(zhì)： 熔融金屬中出現(xiàn)的固態(tài)夾雜物，將使

21、液體的粘度增加，合金的流動(dòng)性下降。如灰鐵中錳和硫，多以MnS（熔點(diǎn)1650T）的形式懸浮在鐵液中，阻礙鐵液的流動(dòng)，使流動(dòng)性下降。4、含氣量：熔融金屬中的含氣量愈少，合金的流動(dòng)性愈好。(1)流動(dòng)性(2)澆注條件 澆注條件的影響因素：1、澆注溫度 澆注溫度對(duì)合金的充型能力有決定性影響。澆注溫度高，液態(tài)金屬所含的熱量多，在同樣冷卻條件下，保持液態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)，所以流動(dòng)性好。澆注溫度越高，合金的粘度越低，傳給鑄型的熱量多，保持液態(tài)的時(shí)間延長(zhǎng)，流動(dòng)性好，充型能力強(qiáng)。因此，提高澆注溫度是改善合金充型能力的重要措施。 但澆注溫度過(guò)高，會(huì)使金屬的吸氣量和總收縮量增大，從而增加鑄件其它缺陷的可能性（如縮孔、縮松、粘

22、砂、晶粒粒大等）。因此，在保證流動(dòng)性足夠的條件下，澆注溫度應(yīng)盡可能低些。(2)澆注條件2、充型壓力 熔融合金在流動(dòng)方向上所受的壓力愈大，充型能力愈好。砂型鑄造時(shí)，充型壓力是由直澆道的靜壓力產(chǎn)生的，適當(dāng)提高直繞道的高度，可提高充型能力。但過(guò)高的砂型澆注壓力，使鑄件易產(chǎn)生砂眼、氣孔等缺陷。在低壓鑄造、壓力鑄造和離心鑄造時(shí)，因人為加大了充型壓力，故充型能力較強(qiáng)。(2)澆注條件(3)鑄型條件 鑄型條件影響合金充型能力有以下四個(gè)方面： 1、鑄型的蓄熱能力 表示鑄型從熔融合金中吸收并傳出熱量的能力，鑄型材料的比熱和熱導(dǎo)率愈大，對(duì)熔融金屬的的冷卻作用愈強(qiáng)，合金在型腔中保持流動(dòng)的時(shí)間縮短，合金的充型能力愈差。

23、(3)鑄型條件2、鑄型溫度澆注前將鑄型預(yù)熱 鑄型預(yù)熱減小了鑄型與熔融金屬的溫度差，減緩了合金的冷卻速度，延長(zhǎng)了合金在鑄型中的流動(dòng)時(shí)間，則合金充型能力提高。3、鑄型中的氣體 澆注時(shí)因熔融金屬在型腔中的熱作用而產(chǎn)生大量氣體。如果鑄型的排氣能力差，則型腔中氣體的壓力增大，阻礙熔融金屬的充型。鑄造時(shí)除應(yīng)盡量減小氣體的來(lái)源外，應(yīng)增加鑄型的透氣性，并開(kāi)設(shè)出氣口，使型腔及型砂中的氣體順利排出。(3)鑄型條件4、鑄件結(jié)構(gòu)的壁厚 當(dāng)鑄件壁厚過(guò)小，壁厚急劇變化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜或有大的水平面時(shí)，均會(huì)使充型困難。因此在進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，鑄件的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，壁厚應(yīng)大于規(guī)定的最小壁厚。對(duì)于形狀復(fù)雜、薄壁、散熱面大的鑄件，應(yīng)

24、盡量選擇流動(dòng)性好的合金或采取其它相應(yīng)措施。(3)鑄型條件合金的收縮及影響因素合金的收縮： 鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中，其體積減少的現(xiàn)象稱(chēng)為收縮。）收縮過(guò)程及影響因素 收縮可分為液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮，液態(tài)收縮和凝固收縮表現(xiàn)為合金的體積縮小，通常以體積收縮率表示，它們是鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷的基本原因。 合金的固態(tài)收縮，盡管也是體積變化,但它只引起鑄件各部分尺寸的變化。因此，通常用線(xiàn)收縮率來(lái)表示。固態(tài)收縮是鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、裂紋和變形等缺陷的主要原因。收縮過(guò)程及影響因素1、收縮過(guò)程的三個(gè)階段：液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮 合金的總體收縮為上述三個(gè)階段收縮之和。它與合金的成分、溫度和相變有關(guān)。不同

25、合金收縮率是不同的。收縮過(guò)程及影響因素2、影響收縮的因素 1)化學(xué)成分 碳素鋼隨含碳量增加，凝固收縮增加，而固態(tài)收縮略?；诣T鐵中，碳是形成石墨化元素，硅是促進(jìn)石墨化元素，所以碳硅含量增加，收縮率減小。硫阻礙石墨的析出，使鑄鐵的收縮率增大。適量的錳，可與硫合成MnS，抵硫?qū)κ淖璧K作用，使收縮率減小。但含錳量過(guò)高，鑄鐵的收縮率又有增加。 2)澆注溫度 澆注溫度愈高，過(guò)熱度愈大，合金的液態(tài)收縮增加。 3)鑄件結(jié)構(gòu) 鑄型中的鑄件冷卻時(shí)，因形狀和尺寸不同，各部分的冷卻速度不同，結(jié)果對(duì)鑄件收縮產(chǎn)生阻礙。 4)鑄型和型芯對(duì)鑄件的收縮也產(chǎn)生機(jī)械阻力 鑄件的實(shí)際線(xiàn)收縮率比自由線(xiàn)收縮率小。因此設(shè)計(jì)模樣時(shí)，應(yīng)根

26、據(jù)合金的種類(lèi)、鑄件的形狀、尺寸等因素，選取適合的收縮率。合金的收縮及影響因素）縮孔與縮松的形成與防止 鑄型內(nèi)的熔融合金在凝固過(guò)程中,由于液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的體積得不到補(bǔ)充，在鑄造件最后凝固部位將形成孔洞。按孔洞的大小和分布可分為縮孔和縮松。縮孔是比較集中的孔洞?？s松是比較分散的孔洞?？s孔與縮松的形成與防止1、縮孔 孔通常隱藏在鑄件上部或最后凝固部位?？s孔的形成過(guò)程如FLASH示意圖所示。液態(tài)金屬填滿(mǎn)鑄型后，因鑄型吸熱，靠近型腔表面的金屬很就降到凝固溫度，凝固成一層外殼，溫度下降，合金逐層凝固，由于液態(tài)收縮和補(bǔ)充凝固層的凝固收縮，體積縮減，液面下降，鑄件內(nèi)部出現(xiàn)空隙，直到內(nèi)部完全凝固，在鑄

27、件上部形成縮孔。純金屬或共晶成分的合金易于形成集中縮孔?？s孔與縮松的形成與防止2、縮松 實(shí)質(zhì)上是將集中縮孔分散為數(shù)量極多的小縮孔。一般合金在凝固過(guò)程中都存在液一固兩相區(qū)，形成樹(shù)枝狀結(jié)晶。這種凝固方式稱(chēng)糊狀凝固。枝晶長(zhǎng)到一定程度使熔融金屬被分離成彼此孤立的狀態(tài)，它們繼續(xù)凝固時(shí)也將產(chǎn)生收縮，這時(shí)鑄件中心雖有液體存在，但由于樹(shù)枝晶的阻礙使之無(wú)法補(bǔ)縮，在凝固后形成許多微小的孔洞。這種很細(xì)小的孔洞稱(chēng)為疏松。 縮松縮孔與縮松的形成與防止3、縮孔和縮松的防止 按照定向凝固原則進(jìn)行凝固，定向凝固原則是指采用各種工藝措施，使鑄件上從遠(yuǎn)離冒口的部分到冒口之間建立一個(gè)逐漸遞增的溫度梯度，從而實(shí)現(xiàn)由遠(yuǎn)離冒口的部分向冒

28、口的方向定向地凝固，如flash示意圖所示。 這樣鑄件上每一部分的收縮都得到稍后凝固部分的合金液的補(bǔ)充，縮孔轉(zhuǎn)移到冒口部位，切除后便可得到無(wú)縮孔的致密鑄件。合理地應(yīng)用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措施冒口、冷鐵和補(bǔ)貼的綜合運(yùn)用是消除縮孔?？s松的有效措施。合金的收縮及影響因素）鑄造應(yīng)力、鑄件的變形與裂紋及防止措施 鑄件收縮時(shí)受阻就產(chǎn)生鑄造應(yīng)力當(dāng)應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限時(shí)，鑄件產(chǎn)生變形。應(yīng)力超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，鑄件就產(chǎn)生裂紋。鑄造應(yīng)力、鑄件的變形與裂紋及防止措施1、鑄造應(yīng)力 鑄造應(yīng)力按產(chǎn)生的原因不同，主要可分為熱應(yīng)力、收縮應(yīng)力兩種。 （1）熱應(yīng)力 鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中，不同部位由于不均衡的 收縮而引起的

29、應(yīng)力，稱(chēng)熱應(yīng)力。熱應(yīng)力使冷卻較慢的 厚壁處受拉伸，冷卻較快的薄壁處或表面受壓縮，鑄 件的壁厚差別愈大合金的線(xiàn)收縮率或彈性模量愈大， 熱應(yīng)力愈大。定向凝固時(shí)，由于鑄件各部分冷卻速度 不一致，產(chǎn)生的熱應(yīng)力較大，鑄件易出現(xiàn)變形和裂紋。鑄造應(yīng)力、鑄件的變形與裂紋及防止措施（2）收縮應(yīng)力 鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受鑄型、型芯、澆冒口等外力的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力稱(chēng)收縮應(yīng)力。一般鑄件冷卻到彈性狀態(tài)后，收縮受阻都會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力。收縮應(yīng)力常表現(xiàn)為拉應(yīng)力。形成原因一經(jīng)消除（如鑄件落砂或去除澆口后）收縮應(yīng)力也隨之消之，因此收縮應(yīng)力是一種臨時(shí)應(yīng)力。但在落砂前，如果鑄件的收縮應(yīng)力和熱應(yīng)力共同作用其瞬間應(yīng)力大于鑄件的抗拉強(qiáng)度時(shí)，鑄件會(huì)產(chǎn)生裂紋。鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力、鑄件的變形與裂紋及防止措施2、減小和消除鑄造應(yīng)力的措施（1）合理地設(shè)計(jì)鑄件的結(jié)構(gòu) 鑄件的形狀愈復(fù)雜，各部分壁厚相差愈大，冷卻時(shí)溫度愈不均勻，鑄造應(yīng)力愈大。因此，在設(shè)計(jì)鑄件時(shí)應(yīng)盡量使鑄件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)、壁厚均勻。（2）采用同時(shí)凝固的工藝 所謂同時(shí)凝固是指采取一些工藝措施，使鑄件各部分溫差很小，幾乎同時(shí)進(jìn)行凝固。因各