金屬的液態(tài)成型

1、第一章金屬的液態(tài)成型（鑄造第一章金屬的液態(tài)成型（鑄造) )熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲熔煉金屬，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，稱為得一定形狀和性能鑄件的成形方法，稱為鑄造鑄造結(jié)晶：結(jié)晶：金屬溶液在凝固后一般都金屬溶液在凝固后一般都以晶質(zhì)狀態(tài)存在。以晶質(zhì)狀態(tài)存在。金屬的結(jié)晶過金屬的結(jié)晶過程是不斷形成晶核和晶核不斷長程是不斷形成晶核和晶核不斷長大的過程，即由大的過程，即由晶核的產(chǎn)生和長晶核的產(chǎn)生和長大大兩個基本過程組成的。兩個基本過程組成的。11動畫：金屬的結(jié)晶動畫：金屬的結(jié)晶優(yōu)點：優(yōu)點： 1 1）可以生產(chǎn)出）可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜形狀復(fù)

2、雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛坯，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛坯， 如各種箱體、床身、機架等。如各種箱體、床身、機架等。2 2）鑄造生產(chǎn)的）鑄造生產(chǎn)的適應(yīng)性廣適應(yīng)性廣，工藝靈活性大。，工藝靈活性大。 工業(yè)上常用的金屬材料均可用來進行鑄造，工業(yè)上常用的金屬材料均可用來進行鑄造， 鑄件的重量可由幾克到幾百噸，壁厚可由鑄件的重量可由幾克到幾百噸，壁厚可由0.5mm0.5mm到到1m1m左右左右3 3）鑄造用原材料大都來源廣泛，價格低廉，）鑄造用原材料大都來源廣泛，價格低廉， 并可直接利用廢機件，故鑄件并可直接利用廢機件，故鑄件成本較低成本較低。缺點：缺點：1 1）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔

3、、縮松、）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度低于同種材料的鍛件。低于同種材料的鍛件。2 2）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。鑄造的優(yōu)缺點：鑄造的優(yōu)缺點：鑄造的分類鑄造的分類 鑄造鑄造（造型（造型方法）方法）砂型鑄造砂型鑄造特種鑄造特種鑄造（造型材料）（造型材料）化學(xué)硬化砂型化學(xué)硬化砂型濕砂型濕砂型干砂型干砂型以天然礦產(chǎn)砂石以天然礦產(chǎn)砂石為主要造型材料為主要造型材料熔模鑄造、殼型鑄熔模鑄造、殼型鑄造、負(fù)壓鑄造、泥造、負(fù)壓鑄造、泥型鑄造、實型鑄造型鑄造、實型鑄造、陶瓷型鑄造等、陶瓷型鑄

4、造等以金屬作為主以金屬作為主要造型材料要造型材料金屬型鑄造、離心金屬型鑄造、離心鑄造、連續(xù)鑄造、鑄造、連續(xù)鑄造、壓力鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造等低壓鑄造等砂型鑄造工藝過程砂型鑄造工藝過程制造模樣、芯盒制造模樣、芯盒配制型砂、芯砂配制型砂、芯砂造型和造芯造型和造芯烘干、烘干、合箱合箱熔煉金屬、澆注熔煉金屬、澆注落砂、清理與檢驗等落砂、清理與檢驗等第一節(jié)第一節(jié) 砂型鑄造工藝砂型鑄造工藝一、造型材料一、造型材料制做鑄型和型芯所用的材料成為造型材料。制做鑄型和型芯所用的材料成為造型材料。主要分型砂與芯砂，由原砂、粘接劑、水和附加物配制而成。主要分型砂與芯砂，由原砂、粘接劑、水和附加物配制而成。（一）型（

5、芯）砂的性能（一）型（芯）砂的性能1 1、強度：、強度：應(yīng)保證鑄型（或型芯）受外力作用時，不易被損壞。型砂強度不應(yīng)保證鑄型（或型芯）受外力作用時，不易被損壞。型砂強度不 足會造成塌箱、沖砂與砂眼等缺陷。足會造成塌箱、沖砂與砂眼等缺陷。2 2、透氣性：、透氣性：鑄型（或型芯）能允許氣體通過，因為澆注時，型腔內(nèi)的空鑄型（或型芯）能允許氣體通過，因為澆注時，型腔內(nèi)的空 氣及鑄型產(chǎn)生的揮發(fā)氣體要通過砂型逸出。氣及鑄型產(chǎn)生的揮發(fā)氣體要通過砂型逸出。3 3、可塑性：、可塑性：型砂受力易成型且獲得清晰輪廓。可塑性好，作興方便，造型砂受力易成型且獲得清晰輪廓?？伤苄院?，作興方便，造 型的輪廓清晰，可鑄出形狀尺

6、寸精確的鑄件。型的輪廓清晰，可鑄出形狀尺寸精確的鑄件。4 4、耐火性：、耐火性：型（芯）砂在高溫液態(tài)金屬作用下，不軟化、不熔融和不粘型（芯）砂在高溫液態(tài)金屬作用下，不軟化、不熔融和不粘 結(jié)的能力、耐火性差的型（芯）砂，砂粒易粘附在鑄件表面結(jié)的能力、耐火性差的型（芯）砂，砂粒易粘附在鑄件表面 ，使清砂和切削加工困難。，使清砂和切削加工困難。5 5、退讓性：、退讓性：鑄件凝固收縮時，型（芯）砂不阻礙鑄件收縮。退讓性差的鑄件凝固收縮時，型（芯）砂不阻礙鑄件收縮。退讓性差的 型芯砂，將阻礙鑄件的收縮，會使鑄件產(chǎn)生應(yīng)力，引起變形型芯砂，將阻礙鑄件的收縮，會使鑄件產(chǎn)生應(yīng)力，引起變形 ，甚至開裂。，甚至開裂

7、。 型芯在澆注時，四周被液態(tài)金屬包圍，故要求芯砂性能比型芯在澆注時，四周被液態(tài)金屬包圍，故要求芯砂性能比型砂高。型砂高。(二二)型（芯）砂的組成及配制過程型（芯）砂的組成及配制過程1、型（芯）砂的組成、型（芯）砂的組成原砂原砂 是型砂和砂芯的主要組成部分，其主要成分是由是型砂和砂芯的主要組成部分，其主要成分是由sio2及其及其他氧化物。砂粒均勻且呈圓形的好，一般采自山地、沙漠、河他氧化物。砂粒均勻且呈圓形的好，一般采自山地、沙漠、河灘和海濱。灘和海濱。粘結(jié)劑粘結(jié)劑 其作用是江砂?；ハ嗾辰Y(jié)在一起，使型（芯）砂具有一其作用是江砂?；ハ嗾辰Y(jié)在一起，使型（芯）砂具有一定的強度和可塑性。種類很多，常用的

8、有陶（高嶺）土、膨潤定的強度和可塑性。種類很多，常用的有陶（高嶺）土、膨潤土、油類、合脂、樹脂與水玻璃等。土、油類、合脂、樹脂與水玻璃等。附加物附加物 為了改善型（芯）砂某些性能而附加的物質(zhì)。例如，加為了改善型（芯）砂某些性能而附加的物質(zhì)。例如，加入煤粉可提高耐火性，加入水玻璃可提高強度，加入木屑可改入煤粉可提高耐火性，加入水玻璃可提高強度，加入木屑可改善透氣性和退讓性等。善透氣性和退讓性等。 型砂和芯砂的組成物決定于鑄造合金的種類，鑄件的大小型砂和芯砂的組成物決定于鑄造合金的種類，鑄件的大小及結(jié)構(gòu)特征等。及結(jié)構(gòu)特征等。2、型（芯）砂的制備過程、型（芯）砂的制備過程烘干烘干-篩分篩分-混砂（先

9、干混后濕混）混砂（先干混后濕混）-松砂松砂-停放（悶砂）。停放（悶砂）。二、模樣與芯盒的制造二、模樣與芯盒的制造模樣與芯盒是鑄造生產(chǎn)的工藝裝備之一，模樣與芯盒是鑄造生產(chǎn)的工藝裝備之一， 模樣是用來形成鑄型型腔的工藝裝備模樣是用來形成鑄型型腔的工藝裝備,按組合形式，可分為整按組合形式，可分為整體模和分開模。體模和分開模。 芯盒是制造砂芯或其他種類耐火材料芯所用的裝備。芯盒是制造砂芯或其他種類耐火材料芯所用的裝備。 模樣和芯盒由木材、金屬或其他材料制成。模樣和芯盒由木材、金屬或其他材料制成。（一）模樣的制造（一）模樣的制造 一般情況，模樣的外形與鑄件的外形相似，其尺寸要大于一般情況，模樣的外形與鑄

10、件的外形相似，其尺寸要大于鑄件，這是因為金屬有冷卻收縮。模樣應(yīng)有足夠的強度和鑄件，這是因為金屬有冷卻收縮。模樣應(yīng)有足夠的強度和剛度，以及與逐漸向適應(yīng)的表面粗糙度和尺寸精度。剛度，以及與逐漸向適應(yīng)的表面粗糙度和尺寸精度。 根據(jù)制造模樣所用的材料不同，分為木模樣、金屬模樣和根據(jù)制造模樣所用的材料不同，分為木模樣、金屬模樣和塑料模樣等，可根據(jù)鑄件的要求、造型方法和生產(chǎn)批量等塑料模樣等，可根據(jù)鑄件的要求、造型方法和生產(chǎn)批量等，經(jīng)濟合理的選用。，經(jīng)濟合理的選用。木模樣木模樣 是模樣中應(yīng)用最廣泛的一種，具有質(zhì)輕、價廉和容是模樣中應(yīng)用最廣泛的一種，具有質(zhì)輕、價廉和容易加工等優(yōu)點。但強度低，容易變形和損壞，一

11、班用于單易加工等優(yōu)點。但強度低，容易變形和損壞，一班用于單件和中小批量生產(chǎn)。常用木材有，紅木、杉木、銀杏等。件和中小批量生產(chǎn)。常用木材有，紅木、杉木、銀杏等。金屬模樣金屬模樣用鑄鐵、銅合金和鋁合金等金屬材料制造的模樣用鑄鐵、銅合金和鋁合金等金屬材料制造的模樣。鋁模最為多見。金屬模樣的強度高，尺寸精確，表面光。鋁模最為多見。金屬模樣的強度高，尺寸精確，表面光潔，壽命長。但制造時生產(chǎn)周期長、成本高，用于大批量潔，壽命長。但制造時生產(chǎn)周期長、成本高，用于大批量生產(chǎn)。生產(chǎn)。（二）芯盒的制造（二）芯盒的制造 芯盒的型腔與鑄件的內(nèi)腔孔洞相似。其尺寸應(yīng)考慮鑄件內(nèi)腔的芯盒的型腔與鑄件的內(nèi)腔孔洞相似。其尺寸應(yīng)考

12、慮鑄件內(nèi)腔的加工余量和收縮量。根據(jù)制造芯盒的材質(zhì)不同，也可以分加工余量和收縮量。根據(jù)制造芯盒的材質(zhì)不同，也可以分為木芯盒和金屬芯盒，金屬芯盒的材料一般是鑄造鋁合金為木芯盒和金屬芯盒，金屬芯盒的材料一般是鑄造鋁合金。三、造型與制芯工藝三、造型與制芯工藝 造型是指用型砂、模樣、砂箱等工藝裝備制造砂型的過程。造型是指用型砂、模樣、砂箱等工藝裝備制造砂型的過程。 制芯是將芯砂制成符合芯盒形狀的砂芯的過程。制芯是將芯砂制成符合芯盒形狀的砂芯的過程。 （一）手工造型（一）手工造型手工造型是全部用手工或手動工具完成的造型工序。手工造型是全部用手工或手動工具完成的造型工序。1 1、整模造型、整模造型的模樣是整

13、體的，分型面是平面，鑄型型腔全部的模樣是整體的，分型面是平面，鑄型型腔全部在半個鑄型內(nèi)，其造型簡單，鑄件不會產(chǎn)生錯型缺陷。適用于在半個鑄型內(nèi)，其造型簡單，鑄件不會產(chǎn)生錯型缺陷。適用于鑄件最大截面在一端，且為平面的鑄件。鑄件最大截面在一端，且為平面的鑄件。整模造型整模造型2 2、分模造型、分模造型是將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔位于上、下是將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔位于上、下兩個砂箱內(nèi)，造型簡單省工。常用于最大截面在中部的鑄件。兩個砂箱內(nèi)，造型簡單省工。常用于最大截面在中部的鑄件。三箱造型三箱造型3 3、挖砂造型、挖砂造型的模樣是整體的，但鑄件分型面為曲面。的模樣是整體的，但鑄件分型面為

14、曲面。為便于起模，造型時用手工挖去阻礙起模的型砂、其造為便于起模，造型時用手工挖去阻礙起模的型砂、其造型費工、生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于分型面型費工、生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于分型面不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。 挖砂造型挖砂造型4 4、活塊造型、活塊造型是在制模時將鑄件上的妨礙起模的小凸臺，肋條等是在制模時將鑄件上的妨礙起模的小凸臺，肋條等這些部分作成活動的（即活塊）。起模時，先起出主體模樣，這些部分作成活動的（即活塊）。起模時，先起出主體模樣，然后再從側(cè)面取出活塊。其造型費時，工人技術(shù)水平要求高。然后再從側(cè)面取出活塊。其造型費時，工人技術(shù)水平要

15、求高。主要用于單件、小批生產(chǎn)帶有突出部分、難以起模的鑄件。主要用于單件、小批生產(chǎn)帶有突出部分、難以起模的鑄件。 活塊造型活塊造型5 5、刮板造型、刮板造型是用刮板代替實體模樣造型，它可降低模樣成是用刮板代替實體模樣造型，它可降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于有等載面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件、平要求高。用于有等載面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)、如帶輪、鑄管、彎頭等。小批生產(chǎn)、如帶輪、鑄管、彎頭等。刮板造型刮板造型6 6、組芯造型、組芯造型是用若干塊砂芯組合成鑄型，而無需砂箱。它可提是用若干塊砂

16、芯組合成鑄型，而無需砂箱。它可提高鑄件的精度，但成本高。適用于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件。高鑄件的精度，但成本高。適用于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件。7 7、地坑造型、地坑造型在地平面以下的沙坑中或特制的地坑中制造下型的在地平面以下的沙坑中或特制的地坑中制造下型的造型方法，特點是省掉了下砂箱，但造型操作麻煩。用于中型、造型方法，特點是省掉了下砂箱，但造型操作麻煩。用于中型、大型鑄件單件或小批量生產(chǎn)。大型鑄件單件或小批量生產(chǎn)。8 8、假箱造型、假箱造型是為克服挖砂造型的挖砂缺點，在造型前預(yù)先是為克服挖砂造型的挖砂缺點，在造型前預(yù)先做個底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不參予做個底胎（即假箱），

17、然后在底胎上制下箱，因底胎不參予澆注，故稱假箱。比挖砂造型操作簡單，且分型面整齊。適澆注，故稱假箱。比挖砂造型操作簡單，且分型面整齊。適用于成批生產(chǎn)中需要挖砂的鑄件。用于成批生產(chǎn)中需要挖砂的鑄件。假箱造型假箱造型（二）機器造型（二）機器造型 機器造型是指用機器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序。機器造型是指用機器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序。機器造型鑄件尺寸精確、表面質(zhì)量好、加工余量小，但需要專用機器造型鑄件尺寸精確、表面質(zhì)量好、加工余量小，但需要專用設(shè)備，投資較大，適合大批量生產(chǎn)。設(shè)備，投資較大，適合大批量生產(chǎn)。 常用的機器造型方法有：壓實緊實、高壓緊實、震擊緊實、常用的機器造型方

18、法有：壓實緊實、高壓緊實、震擊緊實、震壓緊實、微震緊實、拋砂緊實、射壓緊實、射砂緊實。震壓緊實、微震緊實、拋砂緊實、射壓緊實、射砂緊實。（三）造芯（三）造芯芯的主要作用是形成鑄件的內(nèi)腔或局部外形。芯的主要作用是形成鑄件的內(nèi)腔或局部外形。單件、小批生產(chǎn)時采用手工制芯，大批生產(chǎn)時采用機器制單件、小批生產(chǎn)時采用手工制芯，大批生產(chǎn)時采用機器制芯。芯。手工制芯常采用芯盒制芯。手工制芯常采用芯盒制芯。（四）澆鑄系統(tǒng)與冒孔（四）澆鑄系統(tǒng)與冒孔 在造型過程中，開設(shè)澆鑄系統(tǒng)與冒口是非常重要的操作。在造型過程中，開設(shè)澆鑄系統(tǒng)與冒口是非常重要的操作。澆鑄系統(tǒng)澆鑄系統(tǒng) 將液態(tài)金屬平穩(wěn)的導(dǎo)入、填充型腔與冒口的通道，將液

19、態(tài)金屬平穩(wěn)的導(dǎo)入、填充型腔與冒口的通道，稱為澆注系統(tǒng)。通常由澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組稱為澆注系統(tǒng)。通常由澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組成。除導(dǎo)入液態(tài)金屬外，澆注系統(tǒng)還起到擋渣、補縮與調(diào)節(jié)成。除導(dǎo)入液態(tài)金屬外，澆注系統(tǒng)還起到擋渣、補縮與調(diào)節(jié)鑄件的冷卻順序等作用。鑄件的冷卻順序等作用。冒口冒口在鑄型中，儲在鑄型中，儲存和供補縮鑄件用存和供補縮鑄件用熔融金屬的空腔，熔融金屬的空腔，也指該空腔中充填也指該空腔中充填的金屬。其作用是的金屬。其作用是補縮、排氣和除渣補縮、排氣和除渣。冒口設(shè)置于鑄件。冒口設(shè)置于鑄件的頂部或的頂部或“熱節(jié)熱節(jié)”處。處。（五）鑄型、型芯的烘干及合箱（五）鑄型、型芯的烘

20、干及合箱鑄型、型芯的烘干鑄型、型芯的烘干目的是提高鑄型與型芯的目的是提高鑄型與型芯的強度、透氣性，以及減少其揮發(fā)性氣體。通常，強度、透氣性，以及減少其揮發(fā)性氣體。通常，型芯都要進行烘干，而鑄型實在不能保證鑄件質(zhì)型芯都要進行烘干，而鑄型實在不能保證鑄件質(zhì)量時，才進行烘干。量時，才進行烘干。合箱合箱把鑄型的各部分以及型芯裝配在一起的把鑄型的各部分以及型芯裝配在一起的操作，稱為合箱。其工藝要點是要保證鑄型型腔操作，稱為合箱。其工藝要點是要保證鑄型型腔的尺寸與形狀，以及型芯相對位置的穩(wěn)固。的尺寸與形狀，以及型芯相對位置的穩(wěn)固。四、鑄造工藝圖四、鑄造工藝圖鑄造工藝圖鑄造工藝圖是表示鑄型分型面、澆冒口系統(tǒng)

21、、澆注位置、是表示鑄型分型面、澆冒口系統(tǒng)、澆注位置、型芯結(jié)構(gòu)尺寸、控制凝固措施（冷鐵、保溫襯板）等的型芯結(jié)構(gòu)尺寸、控制凝固措施（冷鐵、保溫襯板）等的圖樣。圖樣。圖中應(yīng)表示出圖中應(yīng)表示出：鑄件的澆注位置、分型面、型芯的數(shù)量、：鑄件的澆注位置、分型面、型芯的數(shù)量、形狀、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、澆口、形狀、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、澆口、冒口、冷鐵的尺寸和位置。冒口、冷鐵的尺寸和位置。（一）澆注位置及分型面的選擇（一）澆注位置及分型面的選擇澆注位置澆注位置是指澆注時鑄件所處的位置。是指澆注時鑄件所處的位置。分型面分型面是指兩是指兩半個鑄型相互接觸的表面。一般先從保證鑄件的質(zhì)量半

22、個鑄型相互接觸的表面。一般先從保證鑄件的質(zhì)量出發(fā)來確定澆注位置，然后從工藝操作方便出發(fā)確定出發(fā)來確定澆注位置，然后從工藝操作方便出發(fā)確定分型面。分型面。1 1、澆注位置的選擇、澆注位置的選擇澆注位置的選擇應(yīng)考慮以下原則：澆注位置的選擇應(yīng)考慮以下原則：1 1）一般情況，鑄件澆注位置的上面比下面鑄造缺陷多，一般情況，鑄件澆注位置的上面比下面鑄造缺陷多，所以所以重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高部位應(yīng)置重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高部位應(yīng)置于下面或側(cè)面。于下面或側(cè)面。圖圖11-17 11-17 機床床身澆注時的位置機床床身澆注時的位置2 2）澆注位置的選擇應(yīng)有利于鑄型的充填和型腔中氣體的澆注位置

23、的選擇應(yīng)有利于鑄型的充填和型腔中氣體的排出，所以排出，所以具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的下部，同時要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾鑄型的下部，同時要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置斜位置，以防止出現(xiàn)澆不足和冷隔等缺陷。見，以防止出現(xiàn)澆不足和冷隔等缺陷。見圖圖11-20 11-20 箱蓋澆注時的位置箱蓋澆注時的位置平板澆注時的位置平板澆注時的位置3 3）體積收縮大的合金及壁厚差較體積收縮大的合金及壁厚差較大的鑄件，應(yīng)按順序凝固的原則，大的鑄件，應(yīng)按順序凝固的原則，將將壁厚較大的部位和鑄件的熱節(jié)壁厚較大的部位和鑄件的熱節(jié)部置于上部或側(cè)部部置于

24、上部或側(cè)部，以便設(shè)置冒，以便設(shè)置冒口進行補縮?？谶M行補縮。4 4）盡量減少型芯的數(shù)目盡量減少型芯的數(shù)目，最好使型芯位于下型以便下芯和，最好使型芯位于下型以便下芯和檢查，同時應(yīng)保證型芯在鑄型中安放牢靠、排氣通暢。檢查，同時應(yīng)保證型芯在鑄型中安放牢靠、排氣通暢。2 2、分型面的確定選擇、分型面的確定選擇 1 1）分型面應(yīng)）分型面應(yīng)盡量采用平面盡量采用平面分型，避免曲面分型，并分型，避免曲面分型，并應(yīng)盡量應(yīng)盡量選在最大截面上選在最大截面上，以簡化模具制造和造型工藝。，以簡化模具制造和造型工藝。不正確分型面應(yīng)選在最大截面處分型面應(yīng)選在最大截面處正確動畫：分型面選擇原則5202 2）應(yīng)使）應(yīng)使鑄件的加工

25、面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂型中鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂型中， 而且而且盡可能放在下型，以便保證鑄件尺寸的精確。盡可能放在下型，以便保證鑄件尺寸的精確。3 3）盡量）盡量減少分型面的數(shù)目減少分型面的數(shù)目，最好只有一個分型面，減少，最好只有一個分型面，減少活塊的數(shù)目。活塊的數(shù)目。不合理 合理圖11-24 繩輪采用砂芯使三箱造型變?yōu)閮上湓煨? 4）盡量）盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯型、飛以防止錯型、飛翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。見圖翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。見圖9 95 5。不合理不合理 合理合理分型面的位置應(yīng)能減少錯型、飛翅分型面的

26、位置應(yīng)能減少錯型、飛翅5 5）應(yīng)盡量）應(yīng)盡量減少砂芯的數(shù)目減少砂芯的數(shù)目6 6）分型面的選擇應(yīng)盡量與鑄型澆注時位置一致分型面的選擇應(yīng)盡量與鑄型澆注時位置一致。（二）鑄造工藝參數(shù)的選擇（二）鑄造工藝參數(shù)的選擇鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù)通常是指鑄型工藝設(shè)計時需要確定的某些通常是指鑄型工藝設(shè)計時需要確定的某些工藝數(shù)據(jù)。工藝數(shù)據(jù)。（1 1）收縮余量收縮余量為了補償件收縮，模樣比鑄件圖樣尺為了補償件收縮，模樣比鑄件圖樣尺 寸增大的數(shù)值。寸增大的數(shù)值。（2 2）起模斜度（拔模斜度）起模斜度（拔模斜度）為使模樣容易從鑄型中取出或為使模樣容易從鑄型中取出或型芯自芯盒中脫出，平行于起模方向在模樣或芯盒壁上的斜度稱

27、型芯自芯盒中脫出，平行于起模方向在模樣或芯盒壁上的斜度稱為起模斜度。凡垂直于分型面（分盒面）的沒有結(jié)構(gòu)斜度的壁均為起模斜度。凡垂直于分型面（分盒面）的沒有結(jié)構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè)起模斜度。起模斜度的大小，應(yīng)根據(jù)模壁測量面高度、模樣應(yīng)設(shè)起模斜度。起模斜度的大小，應(yīng)根據(jù)模壁測量面高度、模樣材料及造型方法確定。材料及造型方法確定。（3） 加工余量加工余量為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計時預(yù)先增加而在機械加工時切去的金屬層厚度。零件上需要藝設(shè)計時預(yù)先增加而在機械加工時切去的金屬層厚度。零件上需要加工的表面，應(yīng)需有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。鑄件加工余量的大小取決于加

28、工的表面，應(yīng)需有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。鑄件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面鑄件的材料、鑄造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等。與基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等。 灰鑄鐵件較鑄鋼件線收縮率小、熔點低，鑄件表面較光潔、灰鑄鐵件較鑄鋼件線收縮率小、熔點低，鑄件表面較光潔、 平整，故其加工余量小；平整，故其加工余量?。?非鐵合金鑄件表面光潔、且材料昂貴、加工余量應(yīng)比鑄鐵件小非鐵合金鑄件表面光潔、且材料昂貴、加工余量應(yīng)比鑄鐵件小 鑄件的尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面的距離愈大，鐵件的尺寸誤鑄

29、件的尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面的距離愈大，鐵件的尺寸誤 差也愈大，故余量也應(yīng)隨之加大；差也愈大，故余量也應(yīng)隨之加大； 大量生產(chǎn)時，因采用機器造型，鑄件精度高，故余量可減??；大量生產(chǎn)時，因采用機器造型，鑄件精度高，故余量可減??； 反之，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大；反之，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大； 澆注時朝上的表面，因產(chǎn)生缺陷的機率大，其加工余量應(yīng)比底澆注時朝上的表面，因產(chǎn)生缺陷的機率大，其加工余量應(yīng)比底 面和側(cè)面大。面和側(cè)面大。加工余量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)加工余量國家標(biāo)準(zhǔn)和鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)加工余量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)加工余量國家標(biāo)準(zhǔn)和鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)配套使用選取。配套使用選取。（4 4）最小鑄出孔及槽最

30、小鑄出孔及槽零件上的孔、槽、臺階等應(yīng)從鑄件零件上的孔、槽、臺階等應(yīng)從鑄件質(zhì)量及經(jīng)濟方面考慮。較大的孔、槽等應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約質(zhì)量及經(jīng)濟方面考慮。較大的孔、槽等應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約金屬和機構(gòu)加工工時，同時還避免鑄件局部過厚所造成的熱金屬和機構(gòu)加工工時，同時還避免鑄件局部過厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件的質(zhì)量，較小的孔槽，則不宜鑄出，直接加工節(jié)，提高鑄件的質(zhì)量，較小的孔槽，則不宜鑄出，直接加工反而方便；如有特殊要求，且無法實行機加工的孔如彎曲孔，反而方便；如有特殊要求，且無法實行機加工的孔如彎曲孔，則一定要鑄出。則一定要鑄出。 （5 5）型芯頭型芯頭芯頭芯頭是指伸出鑄件以外不與是指伸出鑄件以外不與金屬液接

31、觸的砂芯部分，金屬液接觸的砂芯部分，其功用是定位、支撐和其功用是定位、支撐和排氣。為了承受砂芯本排氣。為了承受砂芯本身重力及澆注時液體金身重力及澆注時液體金屬對砂芯的浮力，芯頭屬對砂芯的浮力，芯頭的尺寸應(yīng)足夠大才不致的尺寸應(yīng)足夠大才不致破壞；澆注后，砂芯所破壞；澆注后，砂芯所產(chǎn)生的氣體，應(yīng)能通過產(chǎn)生的氣體，應(yīng)能通過芯頭排至鑄型以外，在芯頭排至鑄型以外，在設(shè)計芯頭時，處理要滿設(shè)計芯頭時，處理要滿足上面的要求，還應(yīng)做足上面的要求，還應(yīng)做到下芯、合型方便，應(yīng)到下芯、合型方便，應(yīng)留有適當(dāng)斜度，芯頭與留有適當(dāng)斜度，芯頭與芯座之間要留有間隙芯座之間要留有間隙鑄造工藝圖實例鑄造工藝圖實例第二節(jié)第二節(jié) 鑄造工

32、藝基礎(chǔ)鑄造工藝基礎(chǔ)（一）合金的流動性及影（一）合金的流動性及影響因素響因素1 1、流動性、流動性是指液態(tài)是指液態(tài)金屬本身的流動能力。金屬本身的流動能力。合金流動性的好壞，通常合金流動性的好壞，通常以以“螺旋形流動性試樣螺旋形流動性試樣”的長度來衡量，將金屬液的長度來衡量，將金屬液體澆入螺旋形試樣鑄型中體澆入螺旋形試樣鑄型中，在相同的澆注條件下，在相同的澆注條件下，合金的流動性愈好，所澆合金的流動性愈好，所澆出的試樣愈長。出的試樣愈長。 澆不足缺陷澆不足缺陷2 2、流動性的影響因素、流動性的影響因素（1 1）合金的成分合金的成分 1 1）合金的種類合金的種類 不同種類的合金，具有不同的螺旋線長度

33、，不同種類的合金，具有不同的螺旋線長度，即具有不同的流動性。其中灰鑄鐵的流動性最好，硅黃銅、即具有不同的流動性。其中灰鑄鐵的流動性最好，硅黃銅、鋁硅合金次之，而鑄鋼的流動性最差。鋁硅合金次之，而鑄鋼的流動性最差。2 2）化學(xué)成分和結(jié)晶特征化學(xué)成分和結(jié)晶特征 純金屬和共晶成分的合金是在恒溫純金屬和共晶成分的合金是在恒溫下結(jié)晶，是由鑄件壁表面向中心逐漸推進，凝固后的表面比下結(jié)晶，是由鑄件壁表面向中心逐漸推進，凝固后的表面比較光滑，對未凝固液體的流動阻力較小，所以流動性好。較光滑，對未凝固液體的流動阻力較小，所以流動性好。 其它成分的合金是在一定溫度范圍內(nèi)進行結(jié)晶，凝固時鑄件其它成分的合金是在一定溫

34、度范圍內(nèi)進行結(jié)晶，凝固時鑄件內(nèi)存在一個較寬的既有液體又有樹枝狀晶體的兩相區(qū)。凝固內(nèi)存在一個較寬的既有液體又有樹枝狀晶體的兩相區(qū)。凝固溫度范圍越寬，則枝狀晶越發(fā)達(dá)，對金屬流動的阻力越大，溫度范圍越寬，則枝狀晶越發(fā)達(dá)，對金屬流動的阻力越大，金屬的流動性就越差。金屬的流動性就越差。純鐵和共晶鑄鐵的流動性最好，亞共晶鑄鐵和碳素鋼隨凝固溫度范圍的增加，其流動性變差。 （2 2）澆注條件）澆注條件 澆注澆注條件條件澆注溫度澆注溫度充型壓力充型壓力澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)澆注溫度越高，液態(tài)金屬的粘度越澆注溫度越高，液態(tài)金屬的粘度越小，合金液的流動性越好。但溫度小，合金液的流動性越好。但溫度過高，氧化嚴(yán)重，流動性降低

35、過高，氧化嚴(yán)重，流動性降低液態(tài)金屬在流動方向上所受的壓液態(tài)金屬在流動方向上所受的壓力稱為充型壓力。充型壓力越大力稱為充型壓力。充型壓力越大, , 流動性越好。流動性越好。澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則流動澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則流動阻力越大，流動性越低。阻力越大，流動性越低。（3 3）鑄型）鑄型鑄鑄型型鑄型的蓄鑄型的蓄熱能力熱能力 鑄型溫度鑄型溫度鑄型中鑄型中的氣體的氣體 鑄型從金屬液中吸收和儲存熱量的能鑄型從金屬液中吸收和儲存熱量的能力。鑄型的熱導(dǎo)率和質(zhì)量熱容越大，力。鑄型的熱導(dǎo)率和質(zhì)量熱容越大，對液態(tài)合金的激冷作用越強，合金液對液態(tài)合金的激冷作用越強，合金液的流動性就越差。的流動性就越差。提高鑄

36、型溫度，可以降低鑄型和提高鑄型溫度，可以降低鑄型和金屬液之間的溫差，進而減緩了金屬液之間的溫差，進而減緩了冷卻速度，可提高合金液的流動冷卻速度，可提高合金液的流動能力。能力。鑄型中氣體越多，合金液的流動鑄型中氣體越多，合金液的流動能力就越差。能力就越差。（4 4）鑄件結(jié)構(gòu)）鑄件結(jié)構(gòu)1 1）折算厚度）折算厚度鑄件體積與鑄件表面積之比。鑄件體積與鑄件表面積之比。折算厚度越大，熱量散失越慢，流動性就越好。折算厚度越大，熱量散失越慢，流動性就越好。鑄件壁厚相同時，垂直壁比水平壁更容易充填。鑄件壁厚相同時，垂直壁比水平壁更容易充填。( (大平大平面鑄件不易成形面鑄件不易成形) ) 2 2）復(fù)雜程度）復(fù)雜

37、程度鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動阻力就越大，流動性就越差。鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動阻力就越大，流動性就越差。 鑄件的凝固過程鑄件的凝固過程： 在鑄件的凝固過程中，在鑄件的凝固過程中，其截面一般存在三個區(qū)其截面一般存在三個區(qū)域，即域，即液相區(qū)液相區(qū)、凝固區(qū)凝固區(qū)、固相區(qū)固相區(qū)。對鑄件質(zhì)量。對鑄件質(zhì)量影響較大的主要是液相影響較大的主要是液相和固相并存的凝固區(qū)的和固相并存的凝固區(qū)的寬窄。鑄件的凝固方式寬窄。鑄件的凝固方式就是依據(jù)凝固區(qū)的寬窄就是依據(jù)凝固區(qū)的寬窄來劃分的。來劃分的。 凝固方式有：凝固方式有： 逐層凝固逐層凝固,糊狀凝固糊狀凝固,中中間凝固間凝固.鑄件的凝固方式及影響因素鑄件的凝固方式（1 1）逐層

38、凝固方式）逐層凝固方式合金在凝固過程中其斷面上固相和液相由一條界線清楚地分開，合金在凝固過程中其斷面上固相和液相由一條界線清楚地分開，這種凝固方式稱為逐層凝固。常見合金如灰鑄鐵、低碳鋼、工這種凝固方式稱為逐層凝固。常見合金如灰鑄鐵、低碳鋼、工業(yè)純銅、工業(yè)純鋁、共晶鋁硅合金及某些黃銅都屬于逐層凝固業(yè)純銅、工業(yè)純鋁、共晶鋁硅合金及某些黃銅都屬于逐層凝固的合金。的合金。（2 2）糊狀凝固方式）糊狀凝固方式 合金在凝固過程中先呈糊狀而后凝固，這種凝固方式稱為糊狀合金在凝固過程中先呈糊狀而后凝固，這種凝固方式稱為糊狀凝固。球墨鑄鐵、高碳鋼、錫青銅和某些黃銅等都是糊狀凝固凝固。球墨鑄鐵、高碳鋼、錫青銅和某

39、些黃銅等都是糊狀凝固的合金。的合金。 （3 3）中間凝固方式）中間凝固方式 大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間，稱為中間凝大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間，稱為中間凝固方式。中碳鋼、高錳鋼、白口鑄鐵等具有中間凝固方式。固方式。中碳鋼、高錳鋼、白口鑄鐵等具有中間凝固方式。影響凝固的主要因素影響凝固的主要因素*合金的結(jié)晶溫度范圍：合金的結(jié)晶溫度范圍： 合金的結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越合金的結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越 窄，越趨向于逐層凝固。在鐵碳合金中普通窄，越趨向于逐層凝固。在鐵碳合金中普通 灰鑄鐵為逐層凝固，高碳鋼為糊狀凝固?；诣T鐵為逐層凝固，高碳鋼為糊狀凝固。*鑄件的溫度

40、梯度：鑄件的溫度梯度： 在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝 固區(qū)的寬窄取決于鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。固區(qū)的寬窄取決于鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。 若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大，則其若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大，則其 凝固區(qū)相應(yīng)由寬變窄。凝固區(qū)相應(yīng)由寬變窄。合合金金收收縮縮的的三三個個階階段段（二）合金的收縮（二）合金的收縮合金從液態(tài)冷卻至室溫的過程中，其合金從液態(tài)冷卻至室溫的過程中，其 體積或尺寸縮減的現(xiàn)象，稱為收縮。體積或尺寸縮減的現(xiàn)象，稱為收縮。1.1.液態(tài)收縮液態(tài)收縮 金屬在液態(tài)時由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。金屬在液態(tài)時由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮

41、。2.2.凝固收縮凝固收縮 熔融金屬在凝固階段的體積收縮。液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄件產(chǎn)生熔融金屬在凝固階段的體積收縮。液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因?？s孔和縮松的基本原因。3.3.固態(tài)收縮固態(tài)收縮 金屬在固態(tài)時由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。固態(tài)收縮對鑄件的金屬在固態(tài)時由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。固態(tài)收縮對鑄件的形狀和尺寸精度影響很大，是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因。形狀和尺寸精度影響很大，是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因。合金收縮合金收縮固態(tài)收縮固態(tài)收縮液態(tài)收縮液態(tài)收縮凝固收縮凝固收縮縮孔縮孔: :恒溫下結(jié)晶恒溫下結(jié)晶縮松縮松: :兩相區(qū)結(jié)晶兩相區(qū)結(jié)晶裂

42、紋裂紋變形變形應(yīng)力應(yīng)力線形收縮線形收縮影響合金收縮的因素影響合金收縮的因素 化學(xué)成分化學(xué)成分 不同成分的合金其收縮率一般也不相同。不同成分的合金其收縮率一般也不相同。 在常用鑄造合金中鑄剛的收縮最大，灰鑄鐵最小。在常用鑄造合金中鑄剛的收縮最大，灰鑄鐵最小。 澆注溫度澆注溫度 合金澆注溫度越高，過熱度越大，液體收縮越大。合金澆注溫度越高，過熱度越大，液體收縮越大。 鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件 鑄件冷卻收縮時，因其形狀、尺寸的不同，各部分的冷卻速鑄件冷卻收縮時，因其形狀、尺寸的不同，各部分的冷卻速度不同，導(dǎo)致收縮不一致，且互相阻礙，又加之鑄型和型芯對鑄度不同，導(dǎo)致收縮不一致，且互相阻礙，

43、又加之鑄型和型芯對鑄件收縮的阻力，故件收縮的阻力，故鑄件的實際收縮率總是小于其自由收縮率鑄件的實際收縮率總是小于其自由收縮率。這。這種阻力越大，鑄件的實際收縮率就越小。種阻力越大，鑄件的實際收縮率就越小。二、鑄造缺陷分析與鑄件質(zhì)量控制二、鑄造缺陷分析與鑄件質(zhì)量控制（一）縮孔和縮松（一）縮孔和縮松鑄件在凝固過程中，由于合金的液態(tài)收縮和凝固收鑄件在凝固過程中，由于合金的液態(tài)收縮和凝固收縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)空洞，容積大縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)空洞，容積大而集中的孔洞為而集中的孔洞為縮孔縮孔，細(xì)小而分散的孔洞為，細(xì)小而分散的孔洞為縮松縮松。1 1、縮孔的形成、縮孔的形成: :純金屬

44、、共晶成分和凝固溫度范圍窄的純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金合金，澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝固。在凝固澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝固。在凝固過程中，如得不到合金液的補充，在鑄件最后凝固的地過程中，如得不到合金液的補充，在鑄件最后凝固的地方就會產(chǎn)生縮孔方就會產(chǎn)生縮孔. .2 2、縮松的形成原因、縮松的形成原因: : 鑄件最后凝固的收縮未能得到補足，或者結(jié)晶溫度范圍寬的鑄件最后凝固的收縮未能得到補足，或者結(jié)晶溫度范圍寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達(dá)合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達(dá)，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補縮所致。

45、，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補縮所致。3 3、影響縮孔、縮松形成的因素、影響縮孔、縮松形成的因素（1 1）合金的成分）合金的成分縮孔縮孔: :結(jié)晶溫度范圍越小的合金，產(chǎn)生縮孔的傾向越大結(jié)晶溫度范圍越小的合金，產(chǎn)生縮孔的傾向越大縮松縮松: :結(jié)晶溫度范圍越大的合金，產(chǎn)生縮松的傾向越大結(jié)晶溫度范圍越大的合金，產(chǎn)生縮松的傾向越大（2 2）澆注過程）澆注過程澆注溫度、澆注速度等均影響合金的總體積收縮。澆注溫度高，澆注溫度、澆注速度等均影響合金的總體積收縮。澆注溫度高，形成縮孔的傾向大；澆注慢，縮孔的容積小。形成縮孔的傾向大；澆注慢，縮孔的容積小。 （3 3）鑄型條件）鑄型條件 表現(xiàn)在鑄型

46、對鑄件冷卻速度的影響。表現(xiàn)在鑄型對鑄件冷卻速度的影響。鑄型的激冷能力大，縮孔鑄型的激冷能力大，縮孔的容積越小的容積越小。濕型比干型的冷卻能力強，金屬型比砂型的冷卻。濕型比干型的冷卻能力強，金屬型比砂型的冷卻能力強。能力強。（4 4）鑄件結(jié)構(gòu)）鑄件結(jié)構(gòu)1 1、原理、原理順序凝固原則順序凝固原則 即遠(yuǎn)離冒口處的金屬先凝固，靠近冒口處的金屬后凝固，冒即遠(yuǎn)離冒口處的金屬先凝固，靠近冒口處的金屬后凝固，冒口處的金屬最后凝固，形成一條暢通的補縮通道，如下圖所示?？谔幍慕饘僮詈竽?，形成一條暢通的補縮通道，如下圖所示。動畫：定向凝固184 4、消除縮孔和縮松的方法、消除縮孔和縮松的方法2 2、方法、方法1

47、1）合理布置內(nèi)澆道及確定澆鑄工藝。）合理布置內(nèi)澆道及確定澆鑄工藝。澆注系統(tǒng)的不同引入位置即澆注系統(tǒng)的不同引入位置即內(nèi)澆道內(nèi)澆道，與鑄件各部分的溫度分布，與鑄件各部分的溫度分布有直接關(guān)系。有直接關(guān)系。 澆注位置的選擇應(yīng)服從順序凝固原則；澆注位置的選擇應(yīng)服從順序凝固原則； 內(nèi)澆道應(yīng)開設(shè)在鑄件的厚壁處或靠近冒口；內(nèi)澆道應(yīng)開設(shè)在鑄件的厚壁處或靠近冒口； 要應(yīng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)類型來選擇澆注溫度和澆注要應(yīng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)類型來選擇澆注溫度和澆注速度。用高的澆注溫度緩慢地澆注，有利于速度。用高的澆注溫度緩慢地澆注，有利于“順序凝固順序凝固”；通；通過多個內(nèi)澆到低溫快澆，有利于實現(xiàn)同時凝固原則。過

48、多個內(nèi)澆到低溫快澆，有利于實現(xiàn)同時凝固原則。2 2）合理應(yīng)用冒口、冷鐵和補）合理應(yīng)用冒口、冷鐵和補貼等工藝措施。貼等工藝措施。冒口：冒口：在鑄件厚壁處和熱節(jié)在鑄件厚壁處和熱節(jié)部位設(shè)置冒口，是防止縮孔、部位設(shè)置冒口，是防止縮孔、縮松最有效的措施。冒口的縮松最有效的措施。冒口的尺寸應(yīng)保證冒口比鑄件被補尺寸應(yīng)保證冒口比鑄件被補縮部位凝固的晚，并有足夠縮部位凝固的晚，并有足夠的金屬液供給。的金屬液供給。冷鐵：冷鐵：由金屬材料制成的激由金屬材料制成的激冷物稱激鐵，包括鑄鐵、鋼冷物稱激鐵，包括鑄鐵、鋼材、銅等金屬材料。將冷鐵材、銅等金屬材料。將冷鐵放入鑄型某一特定部位，用放入鑄型某一特定部位，用以加速鑄件

49、某局部熱節(jié)的冷以加速鑄件某局部熱節(jié)的冷卻，是消除鑄件中縮孔和縮卻，是消除鑄件中縮孔和縮松的有效措施。松的有效措施。補貼：補貼：對于板件和壁后均勻的對于板件和壁后均勻的薄壁件，由于冒口的有效補縮薄壁件，由于冒口的有效補縮距離所限，往往在鑄鐵的內(nèi)部距離所限，往往在鑄鐵的內(nèi)部仍產(chǎn)生縮孔和縮松。若在鑄件仍產(chǎn)生縮孔和縮松。若在鑄件壁上部靠近冒口處增加一個壁上部靠近冒口處增加一個楔楔形厚度，使鑄件壁厚變成朝冒形厚度，使鑄件壁厚變成朝冒口鑄件增厚的形狀，即造成一口鑄件增厚的形狀，即造成一個向冒口逐漸遞增的溫度梯度。個向冒口逐漸遞增的溫度梯度。所增加的楔形部分，稱為所增加的楔形部分，稱為“補補貼貼”。（二）鑄

50、造應(yīng)力、變形和裂紋（二）鑄造應(yīng)力、變形和裂紋鑄件在凝固之后的繼續(xù)冷卻過程中，隨溫度的不斷降低，收鑄件在凝固之后的繼續(xù)冷卻過程中，隨溫度的不斷降低，收縮不斷發(fā)生，如果這種收縮受到阻礙，就會在鑄件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)縮不斷發(fā)生，如果這種收縮受到阻礙，就會在鑄件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，稱為力，稱為鑄造應(yīng)力，鑄造應(yīng)力，引起變形或開裂，這種缺陷的產(chǎn)生，將引起變形或開裂，這種缺陷的產(chǎn)生，將嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量。嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量。鑄鑄造造應(yīng)應(yīng)力力熱應(yīng)力熱應(yīng)力收縮應(yīng)力收縮應(yīng)力鑄件在凝固和冷卻的過程中，由于鑄件在凝固和冷卻的過程中，由于鑄件的壁厚不均勻，導(dǎo)致不同部位鑄件的壁厚不均勻，導(dǎo)致不同部位不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。不均衡的收縮而

51、引起的應(yīng)力。鑄件在固態(tài)收縮時，因受到鑄型、鑄件在固態(tài)收縮時，因受到鑄型、型芯、澆冒口、砂箱等外力阻礙型芯、澆冒口、砂箱等外力阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。而產(chǎn)生的應(yīng)力。鑄件鑄出后存在于鑄件不同部位的內(nèi)應(yīng)力稱為殘留應(yīng)力。鑄件鑄出后存在于鑄件不同部位的內(nèi)應(yīng)力稱為殘留應(yīng)力。相變應(yīng)力相變應(yīng)力鑄件在冷卻過程中會產(chǎn)生固態(tài)相鑄件在冷卻過程中會產(chǎn)生固態(tài)相變，由于鑄件各部分冷卻速度不變，由于鑄件各部分冷卻速度不同，導(dǎo)致相變不同時發(fā)生，則會同，導(dǎo)致相變不同時發(fā)生，則會產(chǎn)生相變應(yīng)力。產(chǎn)生相變應(yīng)力。熱應(yīng)力的形成過程熱應(yīng)力的形成過程熱應(yīng)力是鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮熱應(yīng)力是鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮。鑄

52、件的壁厚差別越大，合金的。鑄件的壁厚差別越大，合金的線收縮率越高，熱應(yīng)力越大。熱應(yīng)力的預(yù)防是盡量減少鑄件各部位間的溫度差，使其均線收縮率越高，熱應(yīng)力越大。熱應(yīng)力的預(yù)防是盡量減少鑄件各部位間的溫度差，使其均勻地冷卻，如在厚大處防止冷鐵、提高澆注溫度、鑄件的壁厚均勻等。勻地冷卻，如在厚大處防止冷鐵、提高澆注溫度、鑄件的壁厚均勻等。收縮應(yīng)力的形成過程收縮應(yīng)力的形成過程2 2、鑄件的變形與防止、鑄件的變形與防止變形變形殘余應(yīng)力的存在，使鑄件處在一種非穩(wěn)定狀態(tài)，將自發(fā)殘余應(yīng)力的存在，使鑄件處在一種非穩(wěn)定狀態(tài)，將自發(fā)地通過鑄件的變形來緩解其應(yīng)力，以回到穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。地通過鑄件的變形來緩解其應(yīng)力，以回到穩(wěn)

53、定的平衡狀態(tài)。結(jié)論：結(jié)論：厚部、心部厚部、心部受拉應(yīng)力，受拉應(yīng)力，出現(xiàn)內(nèi)出現(xiàn)內(nèi)凹變形凹變形。薄部、表面薄部、表面受壓應(yīng)力，受壓應(yīng)力，出現(xiàn)出現(xiàn)外凸變形外凸變形。鑄件的結(jié)構(gòu)：鑄件的結(jié)構(gòu)：鑄件各部分能自由收縮鑄件各部分能自由收縮 工藝方面：工藝方面：采用同時凝固原則采用同時凝固原則（同時凝固是指通過設(shè)置冷鐵、布置澆口（同時凝固是指通過設(shè)置冷鐵、布置澆口位置等工藝措施，使鑄件溫差盡量變小，基本實現(xiàn)鑄件各部分在同一時間位置等工藝措施，使鑄件溫差盡量變小，基本實現(xiàn)鑄件各部分在同一時間凝固）凝固）時效處理：時效處理：人工時效；自然時效人工時效；自然時效鑄件的結(jié)構(gòu)盡可能對稱鑄件的結(jié)構(gòu)盡可能對稱鑄件的壁厚盡可能

54、均勻鑄件的壁厚盡可能均勻鑄件變形的消除方法鑄件變形的消除方法3 3、鑄件的裂紋與防止、鑄件的裂紋與防止裂紋裂紋當(dāng)鑄造應(yīng)力大到一定程度，超過金屬的強度極限時，當(dāng)鑄造應(yīng)力大到一定程度，超過金屬的強度極限時，鑄件便將產(chǎn)生裂紋。鑄件便將產(chǎn)生裂紋。是嚴(yán)重的鑄造缺陷，必須防止是嚴(yán)重的鑄造缺陷，必須防止。按裂紋形。按裂紋形成的溫度范圍分為成的溫度范圍分為熱裂熱裂和和冷裂冷裂。（1 1）熱裂熱裂鑄件在合金凝固末期的高溫下形成的。鑄件在合金凝固末期的高溫下形成的。外觀外觀形形狀曲折而不規(guī)則，裂口表面呈氧化色，裂口沿晶粒邊界通過。狀曲折而不規(guī)則，裂口表面呈氧化色，裂口沿晶粒邊界通過。防止：防止：鑄件結(jié)構(gòu)合理，改善

55、鑄型和型芯的退讓性，減小澆冒口對鑄件收縮的機械阻鑄件結(jié)構(gòu)合理，改善鑄型和型芯的退讓性，減小澆冒口對鑄件收縮的機械阻礙，內(nèi)澆道設(shè)置應(yīng)符合同時凝固原則；此外，減少合金中有害雜質(zhì)硫、磷含量，可礙，內(nèi)澆道設(shè)置應(yīng)符合同時凝固原則；此外，減少合金中有害雜質(zhì)硫、磷含量，可提高合金高溫強度，特別是硫是合金的熱脆性增加，導(dǎo)致熱裂傾向增大。提高合金高溫強度，特別是硫是合金的熱脆性增加，導(dǎo)致熱裂傾向增大。防止：防止：鑄件結(jié)構(gòu)合理，改善鑄型和型鑄件結(jié)構(gòu)合理，改善鑄型和型芯的退讓性，減小澆冒口對鑄件收縮芯的退讓性，減小澆冒口對鑄件收縮的機械阻礙，內(nèi)澆道設(shè)置應(yīng)符合同時的機械阻礙，內(nèi)澆道設(shè)置應(yīng)符合同時凝固原則；凝固原則；

56、此外，減少合金中有害雜質(zhì)硫、此外，減少合金中有害雜質(zhì)硫、磷含量，可提高合金高溫強度，特別磷含量，可提高合金高溫強度，特別是硫是合金的熱脆性增加，導(dǎo)致熱裂是硫是合金的熱脆性增加，導(dǎo)致熱裂傾向增大。傾向增大。（2 2）冷裂冷裂鑄件在低溫下形成的裂紋。鑄件在低溫下形成的裂紋。外觀外觀形狀呈連續(xù)直線狀形狀呈連續(xù)直線狀或圓滑曲線，而且常是穿過晶粒；裂口干靜，具有金屬的光澤或或圓滑曲線，而且常是穿過晶粒；裂口干靜，具有金屬的光澤或呈輕微氧化色。呈輕微氧化色。冷裂常出現(xiàn)在形狀復(fù)雜大工件的受拉伸部位，特別是具有應(yīng)力集冷裂常出現(xiàn)在形狀復(fù)雜大工件的受拉伸部位，特別是具有應(yīng)力集中處（如尖角、縮孔、氣孔、夾渣等附近）

57、。有些冷裂紋實在鑄中處（如尖角、縮孔、氣孔、夾渣等附近）。有些冷裂紋實在鑄件清理、搬運或機械加工時，受到震擊才出現(xiàn)。脆性大、塑性差件清理、搬運或機械加工時，受到震擊才出現(xiàn)。脆性大、塑性差的合金，如白口鑄鐵、高碳鋼及某些合金鋼最易產(chǎn)生冷裂紋。的合金，如白口鑄鐵、高碳鋼及某些合金鋼最易產(chǎn)生冷裂紋。帶輪的輪緣、輪輻比輪帶輪的輪緣、輪輻比輪轂薄，因此冷卻速度快轂薄，因此冷卻速度快，比輪轂先收縮，輪輻，比輪轂先收縮，輪輻中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使輪輻中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使輪輻發(fā)生斷裂。同樣的原因發(fā)生斷裂。同樣的原因，飛輪的輪緣中產(chǎn)生的，飛輪的輪緣中產(chǎn)生的拉應(yīng)力也易使輪緣發(fā)生拉應(yīng)力也易使輪緣發(fā)生斷裂。斷裂。一、偏析一、偏

58、析鑄件中出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為鑄件中出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析偏析。鑄件的偏析可分。鑄件的偏析可分為晶內(nèi)偏析、區(qū)域偏析和體積質(zhì)量偏析三類。為晶內(nèi)偏析、區(qū)域偏析和體積質(zhì)量偏析三類。 (1)(1)晶內(nèi)偏析（又稱枝晶偏析）晶內(nèi)偏析（又稱枝晶偏析）晶粒內(nèi)各部分化學(xué)成分不均晶粒內(nèi)各部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象，這種偏析出現(xiàn)在具有一定凝固溫度范圍的合金鑄件勻的現(xiàn)象，這種偏析出現(xiàn)在具有一定凝固溫度范圍的合金鑄件中。為防止和減少晶內(nèi)偏析的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中常中。為防止和減少晶內(nèi)偏析的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中常采取緩慢冷卻采取緩慢冷卻或孕育處理的或孕育處理的方法。方法。 (2)(2)區(qū)域偏析區(qū)域偏析鑄件截面的整體上化

59、學(xué)成分和組織的不均勻。鑄件截面的整體上化學(xué)成分和組織的不均勻。避免區(qū)域偏析的發(fā)生，主要應(yīng)該采取避免區(qū)域偏析的發(fā)生，主要應(yīng)該采取預(yù)防措施預(yù)防措施，如控制澆注溫如控制澆注溫度不要太高度不要太高 ，采取快速冷卻使偏析來不及發(fā)生，或采取工藝措，采取快速冷卻使偏析來不及發(fā)生，或采取工藝措施造成鑄件斷面較低的溫度梯度，使表層和中心部分接近同時施造成鑄件斷面較低的溫度梯度，使表層和中心部分接近同時凝固。凝固。(3)(3)比重偏析比重偏析鑄件上、下部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。為防鑄件上、下部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。為防止比重偏析，止比重偏析，在澆注時應(yīng)充分?jǐn)嚢杞饘僖夯蚣铀俸辖鹨旱睦鋮s，在澆注時應(yīng)充分?jǐn)嚢杞饘僖夯?/p>

60、加速合金液的冷卻，使液相和固相來不及分離，凝固即告結(jié)束。使液相和固相來不及分離，凝固即告結(jié)束。鑄造合金的偏析和吸氣性鑄造合金的偏析和吸氣性二、二、 鑄件中的氣孔和合金的吸氣鑄件中的氣孔和合金的吸氣（1 1）侵入性氣孔）侵入性氣孔 由于鑄型表面聚集的氣體侵入金屬液中由于鑄型表面聚集的氣體侵入金屬液中而形成的孔洞。多位于鑄件的上表面附近，尺寸較大，呈橢圓而形成的孔洞。多位于鑄件的上表面附近，尺寸較大，呈橢圓形或梨形，孔壁光滑，表面有光澤或有輕微氧化色。形或梨形，孔壁光滑，表面有光澤或有輕微氧化色。（2 2）析出性氣孔）析出性氣孔 溶解在金屬液中的氣體，在凝固時由金溶解在金屬液中的氣體，在凝固時由金