液態(tài)材料鑄造成形技術(shù)過程

1、材料成形技術(shù)基礎(chǔ) 液態(tài)材料鑄造成形技術(shù)過程第1節(jié) 概述第2節(jié) 液態(tài)成形技術(shù)理論基礎(chǔ)第3節(jié) 液態(tài)金屬成形件的工藝過程設(shè)計第4節(jié) 液態(tài)金屬成形件的結(jié)構(gòu)設(shè)計第5節(jié) 常用鑄造合金及其熔煉第6節(jié) 鑄造成形技術(shù)過程主要內(nèi)容2.1 概 述 液態(tài)材料成形技術(shù)通常稱之為鑄造，它是指熔煉金屬，制造鑄型并將熔融金屬澆入鑄型凝固后，獲得具有一定形狀、尺寸和性能的金屬零件或毛坯的成形方法。2.1 概 述其主要工序如下圖所示：零件技術(shù)要求原材料造型熔化控制調(diào)整成分澆注凝固出模清理、檢驗等液態(tài)成形（鑄造）的優(yōu)缺點鑄造的主要優(yōu)點：投資小、生產(chǎn)周期短、技術(shù)過程靈活性大、能制造形狀復(fù)雜的零件。鑄造的缺點： 鑄件內(nèi)部組織疏松、晶粒

2、粗大，易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷；鑄件外部易產(chǎn)生粘砂、夾砂、砂眼等。由此，與同樣材料的鍛件相比，鑄件的力學(xué)性能低，特別是沖擊韌性。又由于鑄造工序多，難以精確控制，使鑄件品質(zhì)不夠穩(wěn)定。 目前鑄造成形技術(shù)的方法種類繁多。按生產(chǎn)方法分類，可分為砂型鑄造和特種鑄造。按合金分類可分為鑄鐵、鑄鋼、鋁合金鑄造、銅合金鑄造、鎂合金鑄造、鈦合金鑄造等。各類機械工業(yè)中鑄件質(zhì)量所占的比率機械類別比率/機床、內(nèi)燃機、重型機器風(fēng)機、壓縮機拖拉機農(nóng)業(yè)機械汽車709060805070407020302.2 鑄造成形技術(shù)過程理論基礎(chǔ)12345液態(tài)金屬的充型能力鑄件的凝固鑄件的化學(xué)成分偏析金屬的吸氣性鑄件的收縮主要內(nèi)容2.2

3、.1 液態(tài)金屬的充型能力 液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力，稱為液態(tài)金屬充填鑄型的能力，簡稱液態(tài)金屬的充型能力。 液態(tài)金屬的充型能力主要取決于金屬自身的流動能力，還受外部條件，如鑄型性質(zhì)、澆注條件、鑄件結(jié)構(gòu)等因素的影響，是各種因素的綜合反映。1）金屬流動性流動性定義： 液態(tài)合金充滿型腔，形成輪廓清晰，形狀和尺寸符合要求的優(yōu)質(zhì)鑄件的能力。流動性不好：不能充滿型腔，不能形成符合要求的優(yōu)質(zhì)鑄件。流動性好：易于充滿型腔，有利于氣體和非金屬夾雜物上浮和對鑄件進行補縮。說明不同的合金具有不同的流動性特點。在進行鑄件設(shè)計和鑄造工藝制定時，必須考慮合金流動性。那么，我們怎樣衡量合金的流

4、動性呢？螺旋形流動性試樣 在相同的澆注工藝條件下，將金屬液澆入鑄型中，測出其實際螺旋線長度。澆出的試樣愈長，合金的流動性愈好！常用合金的流動性表1-1灰鑄鐵、硅黃銅的流動性最好，鑄鋼的流動性最差。 （砂型，試樣截面88）合金鑄型澆注溫度/螺旋線長度/mm鑄鐵：w(C+Si)=6.2%w(C+Si)=5.9%w(C+Si)=5.2%w(C+Si)=4.2%砂型1300130013001300180013001000600鑄鋼：w(C)=0.4%砂型16001640100200鋁硅合金金屬型()680720700800鎂合金（Mg-Al-Zn）砂型700400600錫青銅：w(Sn)=9%11%w

5、(Zn)=2%4%硅黃銅：w(Si)=1.5%4.5%砂型104011004201000合金的流動性主要取決于它本身的化學(xué)成分。 純金屬和共晶成分的合金，由于是在恒溫下進行結(jié)晶，液態(tài)合金從表層逐漸向中心凝固，固液界面比較光滑，對液態(tài)合金的流動阻力較小，同時，共晶成分合金的凝固溫度最低，可獲得較大的過熱度，推遲了合金的凝固，故流動性最好；其它成分的合金是在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶的，由于初生樹枝狀晶體與液體金屬兩相共存，粗糙的固液界面使合金的流動阻力加大，合金的流動性大大下降，合金的結(jié)晶溫度區(qū)間越寬，流動性越差 。a）在恒溫下凝固b）在一定溫度范圍內(nèi)凝固PbSb20406080204060800流動性

6、（cm）100200300溫度（）0金屬的流動性2）鑄型性質(zhì) 鑄型的阻力影響金屬液的充型速度，鑄型與金屬的熱交換強度影響金屬液保持流動的時間。 鑄型的蓄熱系數(shù)b 鑄型的蓄熱系數(shù)表示鑄型從其中的金屬吸取熱量并儲存在本身的能力。 （3）澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動阻力越大，充型能力越差。 （1）澆注溫度 一般T澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強。（2）充型壓力 液態(tài)金屬在流動方向上所受的壓力越大，充型能力越強。澆注溫度指的是澆注時熔融合金的溫度，一般要求比它的液相線溫度高，即存在過熱度，推遲它的凝固時間，以保持良好的流動性。但是也不能太高，否則造成氧化，吸氣，過收縮，粘砂，脹砂等不良后果

7、。所以，每種合金有自己的合理澆注溫度范圍。澆注溫度：鑄鋼15201620；鑄鐵12301450；鋁合金6807803）澆注條件（1）折算厚度 折算厚度也叫當(dāng)量厚度或模數(shù)，為鑄件體積與表面積之比。折算厚度大，熱量散失慢，充型能力就好。鑄件壁厚相同時，垂直壁比水平壁更容易充填。（2）鑄件復(fù)雜程度 鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動阻力大，鑄型的充填就困難。 4）鑄件結(jié)構(gòu)2.2.2 鑄件的凝固 鑄型中的合金從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程，稱為鑄件的凝固，或稱為結(jié)晶。 金屬的凝固，一般均是在常溫、常壓(重力)情況下進行的。壓鑄等技術(shù)除外。金屬凝固時應(yīng)滿足的熱力學(xué)條件是：只有當(dāng)體系所處的溫度低于熔點溫度(液相線溫度)Tm時，才

8、能發(fā)生凝固現(xiàn)象。液固兩相自由能差(GGl-Gsb時，則產(chǎn)生裂紋；冷裂常出現(xiàn)在復(fù)雜鑄件受拉應(yīng)力的部位，特別是應(yīng)力集中處（如尖角處、縮孔、氣孔、夾渣等缺陷附近）。壁厚差懸殊，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件易于發(fā)生冷裂。不同鑄造合金冷裂傾向不同，灰口鑄鐵、白口鑄鐵、高錳銅等塑性差的合金較易產(chǎn)生。防止措施： a減少鑄造應(yīng)力； b降低合金中P的含量； c去應(yīng)力退火； d設(shè)計鑄件時應(yīng)避免應(yīng)力集中。 裂紋和變形的防止以有利于釋放鑄造應(yīng)力為原則；1、采用正確的鑄造工藝（正確設(shè)計澆注系統(tǒng)、補縮系統(tǒng)等）；2、鑄件形狀設(shè)計要求簡單、對稱和厚薄均勻；3、對鑄件進行熱處理。2.2.4 金屬的吸氣性 金屬液吸收氣體的過程： （1）氣體分

9、子撞擊到金屬液表面； （2）在高溫金屬液表面上氣體分子離解為原子狀態(tài)； （3）氣體原子根據(jù)與金屬元素之間的親和力大小，以物理吸附方式或化學(xué)吸附方式吸附在金屬表面； （4）氣體原子擴散進入金屬液內(nèi)部。 前三個過程是吸附過程，最后一個是擴散過程。金屬液吸收氣體時，實際上這4個過程同時存在，而擴散是關(guān)鍵，因為它決定金屬液的吸氣速度。 氣體在金屬液中的溶解度 在一定溫度和壓力條件下，金屬吸收氣體的飽和濃度，稱為該條件下氣體的溶解度。常用每100g金屬含有的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積來表示(cm3100g)，有時也用溶解氣體對金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。 影響氣體在金屬液中的溶解度的因素是：溫度、金屬的化學(xué)成分和氣

10、體在金屬液面上的平衡分壓。如溫度對氣體在金屬中溶解度的影響隨溫度升高而增大。氣體的析出 溶解于金屬液中的氣體，隨溫度下降則不斷析出。氣體析出主要通過3種方式： （1）氣體以原子態(tài)擴散到金屬表面，然后脫離吸附(蒸發(fā))。 （2）與金屬內(nèi)某元素形成化合物，以非金屬夾雜物形式排出； （3）以氣泡形式從金屬液中逸出。若金屬液溫度較高，氣泡能上浮到液面，氣體逸出。 氣孔侵入氣孔析出氣孔反應(yīng)氣孔析出氣孔特征是多而分散，產(chǎn)生這類氣孔的主要原因是熔煉過程中金屬液吸收了較多的氣體而形成。液態(tài)時，能吸溶過量的氫、氮、氧等。在金屬冷凝過程中，其中大部分氣體會逐漸析出，但在金屬液凝固階段，氣體析出最為劇烈，這時金屬液流

11、動性已經(jīng)很差，析出的氣體所形成的氣泡又很小。2.2.5 鑄件的化學(xué)成分偏析1）微觀偏析（1）晶內(nèi)偏析 (2)晶界偏析固溶體無擴散結(jié)晶固溶體有擴散結(jié)晶樹枝晶各截面的溶質(zhì)等濃度線鑄件的化學(xué)成分偏析晶界偏析晶粒相碰形成的晶界偏析晶粒平行生長形成的晶界偏析2）宏觀偏析（1）正偏析 鑄件或鑄錠凝固時，由于型壁強烈地定向散熱，在進行凝固的合金內(nèi)形成一個溫度梯度。凝固不是在整個截面同時進行，而是從與鑄型壁相接觸的外層開始。 如果是溶質(zhì)的分配系數(shù)k1的合金，固液界面的液相中溶質(zhì)減少，因此愈是后來結(jié)晶的固相，溶質(zhì)的濃度愈低。這種成分偏析稱之為正偏析。利用溶質(zhì)形成正偏析的規(guī)律，通過控制金屬的凝固過程使有害的雜質(zhì)偏

12、析到指定部位提高金屬的純度和品質(zhì)，可以使金屬達到精練提純的目的。2）宏觀偏析（2）逆偏析 當(dāng)溶質(zhì)的分配系數(shù)k1的合金進行凝固時，凝固界面上將有一部分溶質(zhì)排向液相，隨著溫度的降低，溶質(zhì)的濃度在固濃界面處的液相中逐漸增加。越是后來結(jié)晶的固相，溶質(zhì)濃度越高，這種成分偏析稱之為逆偏析。液態(tài)成形件的質(zhì)量與控制 常見鑄件缺陷及特征 名稱 特 征名稱 特 征氣 孔主要為梨形、圓形、橢圓形的孔洞，表面較光滑，一般不在鑄件表面露出，大孔獨立存在，小孔則成群出現(xiàn)。 縮孔縮松 1縮孔：形狀為不規(guī)則的封閉或敞露的空洞，孔壁粗糙并帶有枝狀晶，常出現(xiàn)在鑄件最后凝固部位。 2所松：鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細(xì)小的縮孔。 粘 砂

13、鑄件的部分或整個表面粘附著一層金屬和砂粒的機械混和物，多發(fā)生在鑄件厚壁和熱節(jié)處。 裂紋 1熱裂：斷面嚴(yán)重氧化，無金屬光澤，斷口沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則的裂紋。 2冷裂：穿過晶體而不沿晶界斷裂，斷口有金屬光澤或有輕微氧化色。 夾 砂 鑄件表面上有凸起的金屬片狀物，表面粗糙，邊角銳利，有小部分與鑄件本體相連。 化學(xué)成分及力學(xué)性能不合格 鑄件的化學(xué)成分和硬度、強度、伸長率、沖擊韌度、耐熱、耐蝕及耐磨等性能不符合技術(shù)條件要求。 白 口灰鑄鐵件斷面全部或表面出現(xiàn)亮白色組織，常在鑄件薄的斷面，棱角及邊緣部分。 鑄件工藝過程設(shè)計就是根據(jù)鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)、要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等，確定鑄件

14、方案和技術(shù)參數(shù)，繪制工藝過程圖、編制工藝過程卡等技術(shù)文件的過程。鑄件工藝設(shè)計的有關(guān)文件，是生產(chǎn)準(zhǔn)備、管理和鑄件驗收的依據(jù)，并用于直接指導(dǎo)生產(chǎn)操作。因此，鑄件工藝過程設(shè)計的好壞，對鑄件品質(zhì)、生產(chǎn)率和成本起著重要的作用。2.3 液態(tài)金屬成形件的工藝過程設(shè)計 2.3.1 鑄造工藝設(shè)計內(nèi)容與步驟鑄造工藝過程設(shè)計的內(nèi)容鑄造工藝過程設(shè)計的內(nèi)容主要決定于批量大小、生產(chǎn)要求和生產(chǎn)條件。一般包括：鑄造工藝過程圖、鑄件圖、鑄型裝配圖、工藝過程卡、操作技術(shù)規(guī)程。廣義地講，凡鑄造技術(shù)裝備的設(shè)計內(nèi)容，諸如模樣圖、模板圖、芯盒圖、砂箱圖、壓鐵圖、專用檢具圖、專用量具圖及組芯夾具圖等，均屬于鑄造工藝過程設(shè)計的內(nèi)容。鑄造工藝

15、過程設(shè)計的步驟鑄造工藝方案的內(nèi)容2.工藝方案的確定1.鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析4 .型芯設(shè)計3.工藝參數(shù)確定6.出氣冒口補縮冒口5.澆注系統(tǒng)設(shè)計8.繪制鑄件圖7.繪制鑄造工藝圖鑄造方法的選擇造型及造芯方法的選擇澆注位置的選擇分型面的選擇工藝方案的確定2.3.2 工藝方案的確定 1）澆注位置選擇原則重要加工面應(yīng)朝下或位于側(cè)面澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。保證卷筒周圍質(zhì)量均勻 鑄件的大平面盡可能朝下或采用傾斜澆注 鑄型的上表面除了容易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣外，大平面還常產(chǎn)生夾砂缺陷。同時也有利于排氣、減小金屬液對鑄型的沖刷力。 1）澆注位置選擇原則 大面積薄壁置鑄型下部或位垂直/傾斜,防止?jié)膊?/p>

16、到和冷隔缺陷；大平面傾斜 1）澆注位置選擇原則 易縮孔件的厚大部分分型面附近的上部或側(cè)面熱節(jié)處應(yīng)位于分型面附近的上部或側(cè)面 容易形成縮孔的鑄件(如鑄鋼、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、黃銅)澆注時應(yīng)把厚的部位放在分型面附近的上部或側(cè)面，以便安放冒口，實現(xiàn)順序凝固，進行補縮。 1）澆注位置選擇原則1-冒口；2、3-砂芯圖2-29 鑄鋼鏈輪的澆注位置 2）分型面的選擇原則便于起模，使造型工藝簡化。考慮分型面形狀和數(shù)目，活塊，型芯。 分型面（Parting line）是指兩半鑄型相互接觸的表面。除了實型鑄造法外，都要選擇分型面。（1）應(yīng)盡可能使全部或大部分鑄件，或者加工基準(zhǔn)面與重要的加工面處于同一半型內(nèi)。 以避

17、免因合型不準(zhǔn)產(chǎn)生錯型，保證鑄件尺寸精度。 2）分型面的選擇原則圖2-30管子堵頭分型方案盡量使鑄件全部或大部置于同一砂箱，以保證鑄件精度。 2）分型面的選擇原則增加外芯凸臺妨礙起模方案B易產(chǎn)生錯箱?？捎糜趩渭a(chǎn)。（2）應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目 分型面數(shù)量少，既能保證鑄件精度，又能簡化造型操作。 2）分型面的選擇原則 2）分型面的選擇原則 (3) 分型面應(yīng)盡量選用平面 平直的分型面可簡化造型工藝過程和模板制造，容易保證鑄件精度（圖2-32b），這對于機器造型尤為重要。 水平分型面-便于造型操作，適宜批量生產(chǎn)！挖砂造型 費時、費工，盡 量避免。單件生產(chǎn)時可用此法！ 2）分型面的選擇原則4）盡量使型

18、腔及主要型芯位于下型。型芯、型腔大部分位于下箱，方案合理上箱太高 2）分型面的選擇原則 3）確定工藝參數(shù)機加工余量最小鑄出孔起模斜度鑄造圓角收縮率（1） 機加工余量造型方式；合金種類；鑄件尺寸；加工面與基準(zhǔn)面距離；澆注位置等。一般查手冊。孔處理：最小孔直徑和經(jīng)濟性原則。在鑄件上為切削加工而加大的尺寸稱為機械加工余量。加工余量必須認(rèn)真選取，余量過大，切削加工費工，且浪費金屬材料；余量過小，制品會因殘留黑皮而報廢，或者，因鑄件表層過硬 而加速刀具磨損。 3）確定工藝參數(shù)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件加工余量（2）最小鑄出孔鑄孔及鑄槽 鑄件上的孔和槽類這部分結(jié)構(gòu)是否鑄出，取決于工藝的可行性和必要性。一

19、般來說，尺寸較小的孔不鑄出反而經(jīng)濟。 設(shè)計時查手冊。注-零件圖上沒有要求加工的孔必須鑄出。因此，設(shè)計時必須注意這類孔的尺寸不可太?。⌒】撞昏T出，留待機加工。不鑄出孔的表示灰鑄鐵件鑄孔尺寸（最小鑄出孔）鑄鋼件最小鑄出孔（槽）的尺寸取決于孔壁厚度和深度。需要時，查手冊?；诣F鑄件鑄鋼件大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件、小批量生產(chǎn)121515303050305050 （3）起模斜度 取決于立壁高度；造型方法和模樣材料等因素，一般15-3。內(nèi)外壁有分（內(nèi)壁3-10）。 為了使模樣(或型芯)便于從砂型(或芯盒)中取出，凡垂直于分型面的立壁在制造模樣時，必須留出一定的傾斜度,此傾斜度稱為起模斜度。立壁愈高，斜度愈小。（

20、4）鑄造圓角 制造模樣時，壁的連接和轉(zhuǎn)角處要做成圓弧過度，即鑄造圓角。它既可使轉(zhuǎn)角處不產(chǎn)生脆弱面，又可減少應(yīng)力集中，還可避免產(chǎn)生沖砂、縮孔和裂紋。一般小型鑄件，外圓角半徑取28mm ，內(nèi)圓角半徑取416mm。（5）鑄造收縮率模樣尺寸放大率K=（L0-L1）/L0*100%。經(jīng)驗數(shù)據(jù)（0.7-1%灰鑄鐵）由于合金的線收縮,鑄件冷卻后的尺寸將比型腔尺寸略為縮小,為保證鑄件的應(yīng)有尺寸,模樣尺寸必須比鑄件放大一個該合金的收縮量。通常灰鑄鐵為0.71.0,鑄造碳鋼為1.32.0，鋁硅合金為0.81.2。2.3.3 澆注系統(tǒng)及其設(shè)計澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)金屬液進入鑄型的系列通道的總稱，是鑄型充填系統(tǒng)的組成部分。澆

21、注系統(tǒng)的主要功能是：將鑄型型腔與澆包連接起來，平穩(wěn)地導(dǎo)入液態(tài)金屬；擋渣及排除鑄型型腔中的空氣及其他氣體；調(diào)節(jié)鑄型與鑄件各部分的溫度分布以控制鑄件的凝固順序；保證液態(tài)金屬在最合適的時間范圍內(nèi)充滿鑄型，不使金屬過度氧化，有足夠的壓力頭，并保證金屬液面在鑄型型腔內(nèi)有必要的上升速度等。1-澆口杯；2-直澆道；3-橫澆道；4-內(nèi)澆道2.3.3澆注系統(tǒng)及其設(shè)計(a)頂部注入式 (b)中間注入式 (c)底部注入式 (d)階梯注入式2.3.3澆注系統(tǒng)及其設(shè)計2.3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計對設(shè)計合理的澆注系統(tǒng)的要求是：盡可能阻止熔渣、氣體、氧化物及非金屬夾雜物吸附或夾附進入鑄型型腔；防止鑄型型腔和型芯被沖蝕；降低澆注

22、溫度；在正確部位以合適的速度把金屬液引入鑄型型腔，減少鑄件的縮孔(松)和變形；減少澆注系統(tǒng)占用的金屬，節(jié)約液態(tài)金屬。 設(shè)計澆注系統(tǒng)，首先應(yīng)該正確地選擇澆注系統(tǒng)的類型及其開設(shè)的位置，要根據(jù)具體情況認(rèn)真研究，對各種方案進行反復(fù)比較，要保證有足夠的空間開設(shè)澆口和冒口系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上還要確定澆注系統(tǒng)各組元的合理尺寸及其之間的比例關(guān)系。 計算澆注系統(tǒng)要考慮的主要問題是控制金屬液流經(jīng)澆注系統(tǒng)進入型腔的速度和流量。2.3.3澆注系統(tǒng)及其設(shè)計2.3.4冒口、冷鐵的設(shè)計 冒口的設(shè)計 鑄型中能儲存一定金屬液（同鑄件相連接在一起的液態(tài)金屬熔池）補償鑄件收縮，防止產(chǎn)生縮孔和縮松缺陷的專門技術(shù)“空腔”稱為冒口。冒口的主

23、要作用是補縮鑄件。此外還有集渣和通、排氣作用。1-明頂冒口；2-暗頂冒口 3-鑄件；4-邊冒口(a)鑄鋼件 (b)鑄鐵件冷鐵的設(shè)計冷鐵是用來加大鑄件局部冷卻速度最常用的一種激冷物，鋼材、銅等金屬材料也可以用作激冷物。其主要作用為：加快鑄件某一部分的冷卻速度，調(diào)節(jié)鑄件的凝固順序，與冒口配合使用，可擴大冒口的有效補縮距離。冷鐵分為外冷鐵和內(nèi)冷鐵2.3.5 鑄造工藝過程圖的繪制鑄造工藝過程圖是在零件圖上用規(guī)定的技術(shù)符號表示出鑄造工藝過程內(nèi)容的圖形，它決定了鑄件的形狀、尺寸、生產(chǎn)方法和工藝過程，是制造模樣、芯盒、造型、造芯和檢驗鑄件的依據(jù)。名稱技術(shù)符號和表示方法名稱技術(shù)符號和表示方法分型面用紅色線表示

24、，并用紅色寫出“上、中、下”字樣分型分模面用紅色線表示分模面用紅色線表示，在任一端畫“”號不鑄出孔和槽不鑄出孔和槽用紅色線打叉鑄造工藝過程圖的繪制名稱技術(shù)符號和表示方法名稱技術(shù)符號和表示方法機械加工余量用紅色線表示在加工符號附近注明加工余量數(shù)值，凡帶斜度的加工余量應(yīng)注明斜度澆注系統(tǒng)位置與尺寸用紅色線或紅色雙線表示，并注明各部尺寸型芯用藍色線表示，并注明斜度和間隙數(shù)值;有兩個以上型芯時，用數(shù)字號“1，2”等標(biāo)注鑄造工藝過程圖的繪制鑄造工藝過程圖的繪制鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的要求鑄件最小壁厚設(shè)計設(shè)計核心：鑄件結(jié)構(gòu)工藝性當(dāng)采用鑄造來做零件毛坯或直接成形時，除形狀和尺

25、寸設(shè)計以外，還必須進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計目的，就是在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，力求使鑄造，以及后續(xù)的切削加工容易進行。 2.4液態(tài)金屬成形件的結(jié)構(gòu)設(shè)計在一定鑄造條件下，鑄造合金液能充滿鑄型的最小厚度稱為該鑄造合金的最小壁厚。為了避免鑄件的澆不足和冷隔等缺陷，鑄件的設(shè)計壁厚不應(yīng)小于最小壁厚。最小壁厚主要由合金種類和鑄件尺寸大小決定1）最小壁厚2.4.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計砂型鑄造鑄鐵件的最小壁厚mm鑄件種類鑄件最大輪廓尺寸200200400400800800125012502000灰鑄鐵34455668810孕育鑄鐵566881010121216球墨鑄鐵34488101012碳素鋼89111

26、41618低合金結(jié)構(gòu)鋼89910121620高錳鋼8910121620不銹鋼8101012121616202025耐熱鋼8101012121616202025由于厚壁鑄件易產(chǎn)生縮孔、縮松、晶粒粗大、偏析等缺陷，鑄件的力學(xué)性能下降。這對于各種鑄造合金來說，均存在一個臨界壁厚，如果鑄件的壁厚超過臨界壁厚，鑄件的承載能力并不按比例隨鑄件厚度的增加而增加，而是顯著下降。所以，設(shè)計厚大鑄件時，要避免以增加壁厚的方式提高強度。 砂型鑄造各種鑄造合金鑄件的臨界壁厚可按其最小壁厚的3倍考慮。2)鑄件的臨界壁厚3)鑄件的內(nèi)壁厚度砂型鑄造時，散熱條件差的鑄件內(nèi)壁，即使內(nèi)壁厚度與外壁厚度相等，由于它的凝固速度比外壁

27、慢，力學(xué)性能往往比外壁低。同時在鑄造過程中易在內(nèi)、外壁交接處產(chǎn)生熱應(yīng)力，使鑄件產(chǎn)生裂紋，對于凝固收縮大的鑄造合金還易在此處產(chǎn)生縮孔和縮松。因此，設(shè)計時應(yīng)使鑄件內(nèi)壁厚度小于外壁厚度。其內(nèi)、外壁厚度相差值可參考表2-16。合金類別鑄鐵鑄鋼鑄鋁鑄銅鑄件內(nèi)壁比外壁厚度應(yīng)減少的相對值/%1020203010201520表2-16 砂型鑄造各種鑄造合金件之內(nèi)、外壁厚相差值注：鑄件內(nèi)腔尺寸大的取下限值。注：鑄件內(nèi)腔尺寸大的取下限值。3)鑄件的內(nèi)壁厚度 4)鑄件壁的過渡和連接通常情況下，鑄件壁的厚度并不完全一致。因此，在壁的過渡處應(yīng)參考表2-17中壁的過渡形式和尺寸進行設(shè)計。示意圖壁厚比示意圖壁厚比bb鑄壁有

28、類型各異的接頭，大致分為L型、T型、v型、Y型和十字型等種。在接頭處，因凝固速度慢，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在鑄件上可能會產(chǎn)生裂紋、變形、縮孔、縮松等缺陷。所以，設(shè)計中應(yīng)選用L型接頭，減少和分散熱節(jié)點，避免交叉連結(jié)。圖2-39 十字型連接形式（a）不合理 (b)合理 (c)不合理 (d)合理 4)鑄件壁的過渡和連接圖2-40 K型連接形式(a)不合理 (b)合理 (c)不合理 (d)合理 4)鑄件壁的過渡和連接表2-18 鑄件壁的連接形式示意圖 4)鑄件壁的過渡和連接壁間連接應(yīng)避免交叉和銳角為了減小熱節(jié)和防止鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松，鑄件的壁應(yīng)避免交叉連接和銳角連接。 中、小鑄件可采用交錯接頭，銳角連接宜

29、采用過渡形式，大件宜采用環(huán)形接頭。交錯接頭 環(huán)形接頭壁間連接應(yīng)避免交叉和銳角5)肋為了增加鑄件的力學(xué)性能和減輕鑄件的質(zhì)量，消除縮孔和防止裂紋、變形、夾砂等缺陷，在鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計中大量采用肋。設(shè)計肋時，要盡量分散和減少熱節(jié)點，避免多條肋互相交叉(圖2-39)，肋與肋和肋與壁的連接處要有圓角過渡，垂直于分型面的肋應(yīng)有鑄造斜度(見表2-19)。除此之外，還應(yīng)考慮：應(yīng)用肋提高鑄件品質(zhì)和載荷性能。圖2-43所示的大平面鑄件，按原設(shè)計(圖2-43(a)，在澆注時因金屬液的烘烤，平面A處砂型膨脹較大易裂開脫落，產(chǎn)生夾砂類缺陷。增加肋后不易產(chǎn)生夾砂類缺陷。表2-19 肋的分布情況簡圖5)肋 圖2-43殼體鑄件

30、圖2-44鑄鐵件(支架)加強肋的布置(a)容易產(chǎn)生夾砂 (b)不易產(chǎn)生夾砂 (a) 肋受拉應(yīng)力 (b) 肋受壓應(yīng)力5)肋薄而大的平板，收縮易發(fā)生翹曲變形，加上幾條筋之后便可避免。如下圖所示 鑄件壁較厚，容易產(chǎn)生縮孔。將壁厚減薄，采用加強筋，可防止以上的缺陷。 5)肋5)肋5)肋6)鑄造斜度非加工面上的鑄件壁的內(nèi)、外兩側(cè)，沿起模方向應(yīng)設(shè)計適當(dāng)?shù)男倍龋唇Y(jié)構(gòu)斜度，可參考表2-20進行設(shè)計。簡圖斜度a：h使用范圍1：5h的鑄鋼和鑄鐵件1：100非鐵合金鑄件非加工面上的鑄件壁的內(nèi)、外兩側(cè)，沿起模方向應(yīng)設(shè)計適當(dāng)?shù)男倍?，即結(jié)構(gòu)斜度。簡圖斜度a：h使用范圍1：5h的鑄鋼和鑄鐵件1：100非鐵合金鑄件6)鑄造

31、斜度6)鑄造斜度鑄件上由于需要安裝螺栓、壓力表、排氣塞、排油塞、黃油杯、測溫計等，結(jié)構(gòu)設(shè)計時就須在安裝位置設(shè)置凸臺。然而，凸臺會在零件上造成金屬堆積。對于凝固收縮大的金屬，在凸臺內(nèi)易形成縮孔、縮松，有損鑄件品質(zhì)。因此，設(shè)計凸臺時要選擇正確的形狀和尺寸。凸臺之間的中心距較小時，應(yīng)將凸臺連成整體，以便于鑄造和切削加工。凸臺與鑄件垂直壁距離小時，為便于造型，應(yīng)與垂直壁相連。7) 凸臺凸臺設(shè)計便于起模圖245搖臂鑄件的結(jié)構(gòu)(a)要用曲面分型面的結(jié)構(gòu) (b)分型面為平面的結(jié)構(gòu) 1）簡化或減少分型面2.4.2適應(yīng)鑄造工藝過程的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）簡化或減少分型面(a)兩個分型面的結(jié)構(gòu) (b)一個分型面的結(jié)構(gòu)

32、圖2-46 容筒鑄件的結(jié)構(gòu)2）應(yīng)盡量不用或少用型芯鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計要求不合理的結(jié)構(gòu)合理的結(jié)構(gòu)原結(jié)構(gòu)帶加強肋的外形要用砂芯形成。結(jié)構(gòu)改進后，取消了外形砂芯，鑄件的強度甚至比原結(jié)構(gòu)還好。2）應(yīng)盡量不用或少用型芯鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計要求不合理的結(jié)構(gòu)合理的結(jié)構(gòu) 與分型面垂直的鑄壁，應(yīng)有鑄造斜度 與分型面垂直的肋條，應(yīng)與分型面垂直。3）鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)方便起模(a)不合理的結(jié)構(gòu) (b)合理的結(jié)構(gòu)4）有利于型芯的固定和排氣5）避免變形和裂紋鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計要求(a)不合理的(b)合理的1、細(xì)長易撓曲的鑄件應(yīng)設(shè)計為對稱截面。由于對稱截面的相互抵消作用，變形大大減小。2、合理設(shè)置加強肋，提高平板鑄件的剛度，防止變形。3、較大的帶輪

33、、飛輪、齒輪的輪輻可做成彎曲的、奇數(shù)的或帶孔輻板?？山栎嗇椈蜉喚壍奈⒘孔冃巫孕袦p緩鑄造應(yīng)力，防止開裂。(a)有較大的水平面(易產(chǎn)生夾渣、氣孔，清理困難) (b)傾斜面(不易產(chǎn)生夾渣、氣孔)(c)階梯面(不易產(chǎn)生夾渣、氣孔)6）有利于防止夾渣、氣孔鑄件的清理工作包括清砂、切割澆冒口、去除飛邊毛刺、打磨修正等。這部分工作量大、勞動條件差。因此，鑄件輪廓設(shè)計要考慮利于清砂、利于切割冒口，也可減少設(shè)置冒口的結(jié)構(gòu)(a)合理結(jié)構(gòu)(K部不易粘砂) (b)不合理結(jié)構(gòu)(K部易粘砂) 7）有利于鑄件清理(a)不合理的結(jié)構(gòu)(切割冒口與除芯因難) (b)合理結(jié)構(gòu)(切割冒口與除芯容易)7）有利于鑄件清理常用鑄造合金 鑄

34、鐵 鑄鋼 有色金屬：Al、Cu合金等2.5 常用鑄造合金及其熔煉1）鑄鐵 鑄鐵wc2.11%的Fe-C合金。常用成分：wc=2.44.0。其它元素：C，Si，Mn，S，P。按碳在鑄鐵中存在形式的不同分類：白口，灰口，麻口鑄鐵。灰口鑄鐵灰鑄鐵；球墨、蠕墨、可鍛鑄鐵。 鑄鐵的基體組織是鐵素體（F）和珠光體（P）白口鑄鐵碳-碳化物（Fe3C）灰口鑄鐵碳-片狀石墨可鍛鑄鐵碳-絮狀石墨球墨鑄鐵碳-球狀石墨鑄鐵灰鑄鐵的工藝性能 鑄造性能特別好，不能鍛、沖，焊接性能較差； 流動性好，收縮小，縮孔、縮松傾向很??；吸氣性、 偏析性均較小，可用于制造各種薄壁復(fù)雜鑄件。一般用同 時凝固，不加冒口和冷鐵，即可獲得優(yōu)質(zhì)

35、鑄件。 熔煉工藝特點： 熔點低，對化學(xué)成份的要求不很嚴(yán)格，普通沖天爐即 可滿足熔煉要求。原材料（生鐵、回爐料、廢鋼鐵、石灰 石、螢石等）價格低，來源廣，鑄鐵成本低。 鑄型特點： 普通砂型（濕砂型、少量鑄件用干型）即可滿足要求。球墨鑄鐵的顯微組織a）鐵素體球墨鑄鐵 b）鐵素體+珠光體球墨鑄鐵 c）珠光體球墨鑄鐵 性能球墨鑄鐵的石墨呈球狀，它對基體的割裂作用減至最低限度，基體強度的利用率可達70%90%，因此球墨鑄鐵具有比灰鑄鐵高得多的力學(xué)性能，抗拉強度可以和鋼媲美，塑性和韌度大大提高。通常b=（400900）MPa，=2%18%，同時，仍保持灰鑄鐵某些優(yōu)良性能，如良好的耐磨性和減震性，缺口敏感性

36、小，切削加工性能好等。球墨鑄鐵的焊接性能和熱處理性能都優(yōu)于灰鑄鐵。 球墨鑄鐵的生產(chǎn)特點（1）鐵液 要有足夠高的含碳量，低的硫、磷含量，有時還要求低的含錳量。高碳（3.6%4.0%）可改善鑄造性能和球化效果，低的錳、磷可提高球墨鑄鐵的塑性與韌度。硫易與球化劑化合形成硫化物，使球化劑的消耗量增大，并使鑄件易于產(chǎn)生皮下氣孔等缺陷。 球化和孕育處理使鐵水溫度要降低50100，為防止?jié)沧囟冗^低，出爐的鐵水溫度必須高達1400以上。（2）球化處理和孕育處理 球化處理和孕育處理是制造球墨鑄鐵的關(guān)鍵，必須嚴(yán)格控制。球墨鑄鐵的用途球墨鑄鐵具有較高的強度和塑性，尤其是屈強比（0.2/b）優(yōu)于鍛鋼，用途非常廣泛，

37、如汽車、拖拉機底盤零件，閥體和閥蓋，機油泵齒輪，柴油機和汽油機曲軸、缸體和缸套，汽車拖拉機傳動齒輪等。目前，球墨鑄鐵在制造曲軸方面正在逐步取代鍛鋼。球墨鑄鐵的熱處理鑄態(tài)球墨鑄鐵的基體多為珠光體-鐵素體混合組織，有時還有自由滲碳體，形狀復(fù)雜件還存在殘余內(nèi)應(yīng)力。因此，多數(shù)球墨鑄鐵件要進行熱處理，以保證應(yīng)有的力學(xué)性能。常用的熱處理為退火和正火。退火的目的是獲得鐵素體基體，以提高球墨鑄鐵件的塑性和韌度。正火的目的是獲得珠光體基體，以提高材料的強度和硬度。4.1.3 可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵通過石墨化退火處理得到的一種高強韌鑄鐵。有較高的強度、塑性和沖擊韌度，可以部分代替碳鋼?？慑戣T鐵分為鐵素體基體（黑心）可

38、鍛鑄鐵和珠光體基體可鍛鑄鐵。 可鍛鑄鐵顯微組織a)鐵素體可鍛鑄鐵 b）珠光體可鍛鑄鐵：金屬基體和團絮狀石墨組成，蠕墨鑄鐵1蠕墨鑄鐵的生產(chǎn) 在一定成分的鐵液中加入適量的蠕化劑進行蠕化處理而成的。所謂蠕化處理是將蠕化劑放入經(jīng)過預(yù)熱的堤壩或鐵液包內(nèi)的一側(cè)，從另一側(cè)沖入鐵液，利用高溫鐵液將蠕化劑熔化的過程。 蠕化劑為鎂鈦合金、稀土鎂鈦合金或稀土鎂鈣合金等。2蠕墨鑄鐵的性能及應(yīng)用 蠕墨鑄鐵中的石墨片比灰鑄鐵中的石墨片的長厚比要小，端部較鈍、較圓，介于片狀和球狀之間的一種石墨形態(tài)。鋼基體+蠕蟲狀石墨組織 性能：力學(xué)性能較高，強度接近于球墨鑄鐵，具有一定的韌度，較高的耐磨性，同時又兼有良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性

39、。應(yīng)用：生產(chǎn)汽缸蓋、汽缸套、鋼錠模、軋輥模、玻璃瓶模和液壓閥等鑄件。鑄鐵組織鑄鐵性能 鑄鋼具有良好的綜合機械性能，常用于制造形狀復(fù)雜，要求具有高強度、塑性、韌性或其它特殊性能的機器零件。 2）鑄鋼分類使用性能用途碳素鑄鋼低碳鑄鋼導(dǎo)磁性好鑄造電機殼體、電磁吸盤中碳鑄鋼綜合機械性能好機車車架、軋輥、軋鋼機架、曲軸連桿等重要的機器零件高碳鑄鋼韌性差很少應(yīng)用合金鑄鋼低合金鑄鋼合金總含量10%，具有耐酸、耐熱、耐磨、抗沖擊等特殊性能高錳鋼： 顎式破碎機顎板、拖拉機履帶耐熱鋼： 汽輪機葉片、加熱爐爐撐不銹鋼： 耐酸泵體等工藝措施（1）提高型砂質(zhì)量：強度，耐火度和透氣性；（2）采用定向凝固原則，設(shè)置冒口和冷

40、鐵；（3）控制澆注溫度，1500-1650。 鑄鋼的工藝性能 焊接性能比鑄鐵好，可采用鑄-焊復(fù)合工藝，制造大型復(fù) 雜鑄件； 鑄鋼的熔點高（約1500），流動性差，在熔煉過程中易吸氣和氧化，因而鑄造性能差。 要求鑄鋼件壁厚8mm（砂型鑄造）；要適當(dāng)提高澆注溫度和澆注速度。收縮率大，E體 約為1014%，E線 約為1.82.5%，縮孔、 縮松傾向大，應(yīng)采用順序凝固加冒口補縮，要求鑄鋼件壁厚盡可能均勻，避免熱節(jié)，適當(dāng)增大轉(zhuǎn)角處的圓角半徑。流動性好線收縮較小，但有一定的縮孔傾向，多采用順序凝固，加冒 口補縮。易氧化，吸氣。 2Al+O2Al2O3， Al2O3的熔點為2050，比重大于鋁，易形成氧氣夾

41、雜； 降低鋁鑄件的機械性能。 液態(tài)鋁可溶解大量氫，凝固時，氫的溶解度下降15倍左右；過飽和的氫來不及析出，以分子態(tài)聚集在鑄件內(nèi)部，形成許多小針孔(1mm),降低鑄件的機械性能和致密性。3） 鑄造鋁合金4）鑄造銅合金黃銅的鑄造性能 流動性好 收縮大，易形成縮孔。應(yīng)采用順序凝固加冒口補縮 銅易形成Cu2O夾雜物。 熔煉時加入硼砂、玻璃作熔劑，覆蓋在合金液面上，可隔離空氣，防止氧化；黃銅中的鋅元素是良好的脫氧劑，鋅 的蒸發(fā)可把銅液中的雜質(zhì)帶出而排除。熔劑層可減少鋅的過量蒸發(fā)損失。 錫青銅(Cu-Sn)： 機械性能，致密性均比黃銅差；結(jié)晶間隔大，流動性差， 不易產(chǎn)生縮孔，但易產(chǎn)生顯微縮松。對軸承等零件

42、，有利于儲 潤滑油，提高耐磨性。當(dāng)厚度不大時，采用同時凝固，可細(xì)化晶粒，使縮松均勻分布。 錫青銅很容易被氧化?？緹挄r，在加入熔劑隔離空氣的同時，還要加入磷進行脫氧。 銅合金的鑄造性能 鋁青銅： 是以鋁和銅為主要成為的合金。用鋁代錫可節(jié)省錫資源， 降低成本，并具有良好的機械性能和耐磨損，耐大氣、海水、有機酸腐蝕的性能。 鋁青銅的收縮大，縮孔傾向大，鑄造工藝上多采用順序凝固加冒口補縮的方案。銅合金的鑄造性能2.5.2 鑄造合金的熔煉熔煉目的： 高生產(chǎn)率、低成本地熔煉出預(yù)定成分和溫度的鐵液。熔煉設(shè)備： 沖天爐、電弧爐、工頻爐等，其中以沖天爐的應(yīng)用最為廣泛1）鑄鐵的熔煉沖 天 爐沖天爐是最普遍應(yīng)用的鑄

43、鐵熔煉設(shè)備。它用焦炭作燃料，焦炭燃燒產(chǎn)生的熱量直接用來熔化爐料和提高鐵液溫度，在能量消耗方面比電孤爐和其它熔爐節(jié)省。而且設(shè)備比較簡單，大小工廠皆可采用。但沖天爐的缺點，主要是由于鐵液直接與焦炭接觸，故在熔煉過程中會發(fā)生鐵液增碳和增硫的過程。圖2-52沖天爐工作過程原理圖鐵液化學(xué)成分的控制在熔化過程中鐵料與熾熱的焦炭和爐氣直接接觸，鐵料的化學(xué)成分將發(fā)生某些變化?；瘜W(xué)成分的如下變化：（1）硅和錳 爐氣氧化使鐵液中的硅、錳產(chǎn)生熔煉損耗，通常的熔煉損耗為：硅10%20%，錳15%25%。（2）碳 鐵料中的碳，一方面可被爐氣氧化熔煉損耗，使含碳量減少；另一方面，由于鐵液與熾熱焦炭直接接觸吸收碳分，使含碳

44、量增加。含碳量的最終變化是爐內(nèi)滲碳與脫碳過程的綜合結(jié)果。實踐證明，鐵液含碳量變化總是趨向于共晶含碳量（即飽和含碳量），當(dāng)鐵料含碳量低于3.6%時，將以增碳為主；高于3.6%時，則以脫碳為主。鑒于鐵料的含碳量一般低于3.6%，故多為增碳（3）硫 鐵料因吸收焦炭中的硫，使鑄鐵含硫量增加50%左右。（4）磷 基本不變。 鑄鋼熔點高，對化學(xué)成份要求嚴(yán)格。故不能用沖天爐熔煉，多采用電弧爐或感應(yīng)電爐進行熔煉。 由于鋼水溫度高，流動性差，收縮應(yīng)力大，要求型砂和芯砂的耐火性、強度、透氣性、退讓性都要好。為防止粘砂，型腔表面要涂以石英粉或鋯砂粉等耐高溫涂料。 為減少氣體來源，提高流動性，增加強度，大件多采用干型

45、或水玻璃砂快干型。 對小而復(fù)雜的鑄鋼件，可采用熔模精密鑄造。2）鑄鋼熔煉 鑄鋼鑄型特點（1）電弧爐煉鋼圖2-53三相電孤爐煉鋼示意圖圖2-54無芯感應(yīng)電爐加熱原理圖1-水泥石棉蓋板 2-坩堝 3-感應(yīng)線圈 4-水泥石棉防護板 5-耐火磚底座 6-鋁制邊框2）感應(yīng)電爐煉鋼 目的： 消除內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，提高機械性能。 低碳鋼： 可用正火代替退火； 中、高碳鋼： 用退火處理。 鑄鋼的熱處理：焦碳坩堝爐坩堝墊板焦碳爐體爐蓋空氣爐箅煙道特點：金屬爐料與燃料隔離。3）有色合金熔煉 石棉板耐火磚托板耐熱板坩堝電阻坩堝爐電阻絲3）有色合金熔煉 砂型鑄造的特點 可以制造形狀復(fù)雜的毛坯或零件； 加工余量小，金屬

46、利用率高； 適應(yīng)性強，應(yīng)用面廣，用于制造常用金屬及合金的鑄鐵件； 鑄件的成本低； 鑄件的晶粒比較粗大，組織疏松，常存在氣孔、夾渣等鑄造缺陷，機械性能比鍛件差； 鑄造生產(chǎn)工序多，鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品率較高； 鑄件表面較粗糙，多用于制造毛坯。2.6 鑄造成形技術(shù)過程鑄型種類鑄 型 特 征主 要 特 點適 用 范 圍濕型砂（濕型）以粘土作粘結(jié)劑，不經(jīng)烘干可直接進行澆注的砂型生產(chǎn)周期短、效率高，易于實現(xiàn)機械化、自動化，設(shè)備投資和能耗低；但鑄型強度低、發(fā)氣量大，易于產(chǎn)生鑄造缺陷單件或批量生產(chǎn)，尤其是大批量生產(chǎn)。廣泛用于鋁合金、鎂合金和鑄鐵件干砂型（干型）經(jīng)過烘干的高粘土含量（粘土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1214）的

47、砂型鑄型強度和透氣性較高，發(fā)氣量小，故鑄造缺陷較少；但生產(chǎn)周期長，設(shè)備投資較大、能耗較高，且難于實現(xiàn)機械化與自動化單件、小批生產(chǎn)品質(zhì)要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的中、大型鑄件表面烘干型澆注前用適當(dāng)方法將型腔表層（厚15）進行干燥的砂型兼有濕砂型和干砂型的優(yōu)點單件、小批生產(chǎn)中、大型鋁合金鑄件和鑄鐵件自硬砂型常用水玻璃或合成樹脂作粘結(jié)劑，靠砂型自身的化學(xué)反應(yīng)硬化，一般不需烘烤，或只經(jīng)低溫烘烤鑄型強度高、能耗低，生產(chǎn)效率高，粉塵少；但成本較高，有時易產(chǎn)生粘砂等缺陷單件或批量生產(chǎn)各類鑄件，尤其是大、中型鑄件常用砂型的主要特點和適用范圍砂型鑄造工藝流程1）造型造芯方法簡介手工造型 以手工操作為主，勞動強度大，勞動

48、生產(chǎn)率低，鑄件缺陷率較高； 適用于重型鑄件和形狀復(fù)雜鑄件的單件、小批量生產(chǎn)。機器造型 生產(chǎn)效率高，勞動條件得到改善； 精度比手工造型鑄件高； 設(shè)備投資較大，適于形狀不太復(fù)雜但生產(chǎn)批量較大的鑄件的生產(chǎn)。零件木模砂箱分模面兩箱造型模樣是整體的，多數(shù)情況下，型腔全部在下半型內(nèi)，上半型無型腔。造型簡單，鑄件不會產(chǎn)生錯型缺陷鑄件最大截面在一端，且為平面。兩箱造型三箱造型鑄型由上、中、下三部分組成，中型的高度須與鑄件兩個分型面的間距相適應(yīng)。三箱造型費工，應(yīng)盡量避免使用 地坑造型 在車間地坑內(nèi)造型，用地坑代替下砂箱，只要一個上砂箱，可減少砂箱的投資大型鑄件單件生產(chǎn)時,降低鑄型高度,便于澆注操作。但造型費工，

49、而且要求操作者的技術(shù)水平較高。模樣是整體的，但鑄件的分型面是曲面。為了起模方便，造型時用手 工挖去阻礙起模的型砂。每造一件，就挖砂一次，費工、生產(chǎn)率低 。挖砂造型 用刮板代替模樣造型。可大大降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，要求操作者的技術(shù)水平較高. 刮板造型 鑄件上有妨礙起模的小凸臺、肋條等。制模時將此部分作成活塊，在主體模樣起出后，從側(cè)面取出活塊。單件小批生產(chǎn)帶有突起部分的鑄件?；顗K造型造型方法主 要 特 點適 應(yīng) 范 圍兩箱造型 用兩個砂箱制造砂型。可采用多種模樣（整體模、分塊模、刮板模等）和多種造型方法（挖砂、假箱等），操作一般較簡便 單件或批量生產(chǎn)各種尺寸的鑄件，是最

50、基本的造型方法多箱造型 用三個或以上砂箱制造砂型，須采用分塊模，操作費工，生產(chǎn)效率低 單件、小批生產(chǎn)需兩個以上分型面的鑄件或高大、復(fù)雜的鑄件脫箱造型 在可脫砂型內(nèi)造型，合型后脫去砂箱。操作簡便靈活，生產(chǎn)效率高，適應(yīng)性較強 單件或批量生產(chǎn)濕型鑄造的中、小型鑄件刮板造型 不用模樣或芯盒而用刮板造型，可節(jié)省制造模樣的材料和工時、但操作技術(shù)要求高，生產(chǎn)效率低，鑄件精度低 單件、小批量生產(chǎn)等截面或回轉(zhuǎn)體類的大、中型鑄件地坑造型 在砂坑或地坑中制造下型，可省去下砂箱，也可不用上型，但技術(shù)要求高，生產(chǎn)效率低單件生產(chǎn)大、中型鑄件常用的手工造型方法的主要特點和適用范圍2）機器造型機器全部完成或至少完成緊砂操作的

51、造型工序，常用的機器造型方法有震實造型、微震實造型、高壓造型、拋砂造型、氣沖造型等造型機填砂震擊緊砂輔助壓實起模工藝特點: 機器造型工藝是采用模底板進行兩箱造型。模底板是將模樣、澆注系統(tǒng)沿分型面與底板聯(lián)結(jié)成一個整體的專用模具。造型后，底板形成分型面，模樣形成鑄型空腔。 （1）震實造型 （1）震實造型（2） 微震實造型 （3）高壓造型（4）拋砂造型拋砂機的拋砂機頭的電動機驅(qū)動高速葉片，連續(xù)地將傳送帶運來的型砂在機頭 內(nèi)初步緊實，并在離心力的作用下，型砂呈團狀被高速（3060 m/s）拋到砂箱中，使型砂逐層地緊實。拋砂緊實同時完成填砂與緊實兩個工序，生產(chǎn)效率高、型砂緊實密度均勻。拋砂機適應(yīng)性強，可

52、用于任何批量的大、中型鑄型或大型芯的生產(chǎn)。 （5）氣流沖擊造型一種氣流沖擊方法的原理1-壓縮空氣包；2-氣沖閥；3-閥盤；4-輔助框； 5-模板； 6-砂箱；7-升降夾緊機構(gòu)常用的機器造型方法的原理、主要特點和適用范圍造型方法原理主要特點和適用范圍震壓造型 先以機械震擊緊實型砂，再用較低的比壓（0.150.4MPa）壓實 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，造價低，效率較高，緊實度較均勻；但緊實度較低，噪聲大。適用于成批大量生產(chǎn)中、小型鑄件微震壓實造型 在高頻率、小振幅震動下，利用型砂的慣性緊實作用并同時或隨后加壓緊實型砂 砂型緊實度較高且均勻，頻率較高，能適應(yīng)各種形狀的鑄件，對地基要求較低；但機器微震部分磨損較快

53、，噪聲較大。適用于成批、大量生產(chǎn)各類鑄件高壓造型 用較高的比壓（0.71.5MPa）緊實型砂 砂型緊實度高，鑄件精度高、表面光潔；效率高，勞動條件好，易于實現(xiàn)自動化；但設(shè)備造價高，維護保養(yǎng)要求高。適用于成批、大量生產(chǎn)中、小型鑄件拋砂造型 利用離心力拋出型砂，使型砂在慣性力作用下完成填砂和緊實 砂型緊實度較均勻，不要求專用模板和砂箱，噪聲小，但生產(chǎn)率較低，操作技術(shù)要求高，適用于單件、小批生產(chǎn)中、大型鑄件氣沖造型 用燃?xì)饣驂嚎s空氣瞬間膨脹所產(chǎn)生的沖擊波緊實型砂 砂型緊實度高，鑄件精度高；設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡單，易維修且能耗低，散落砂少，噪聲小。適用于成批、大量生產(chǎn)中、小型鑄件，尤其適于形狀較復(fù)雜的鑄件3）

54、機器造芯震實類似于震實造型，利用震動動能，使芯盒內(nèi)的芯砂緊實。一般芯盒上表面需要手工補加緊實，并刮去多余芯砂；擠芯利用柱塞式或螺旋式擠芯機擠制砂芯，只能制造斷面形狀規(guī)則，簡單直棒砂芯。如圖2-65所示；射芯利用壓縮空氣將芯砂從砂筒中射入芯 盒并緊實。如圖2-66所示。吹芯一利用壓縮空氣將芯砂吹入芯盒并緊實機器造芯圖2-65擠芯示意圖 2-66射芯緊實示意圖 1-砂斗；2-射砂筒； 3-芯盒；4-壓縮空氣入口機器造芯圖2-67 頂吹法制殼芯技術(shù)過程示意圖（a）噴分離劑，關(guān)門 (b)芯盒關(guān)閉 (c)吹砂斗上升 (d)翻轉(zhuǎn)1800，吹砂，結(jié)殼(e)搖擺倒砂 (f）吹砂斗下降，固化 (g)開盒 (h)

55、旋轉(zhuǎn)開門，出芯造型方法的選用原則在選擇造型方法時應(yīng)充分考慮鑄件的尺寸、質(zhì)量和結(jié)構(gòu)形式，除此之外，還應(yīng)參照如下選擇原則： (1)造型方法應(yīng)和生產(chǎn)批量相適應(yīng)。機器造型的生產(chǎn)效率較高，對環(huán)境的污染小，所生產(chǎn)的鑄件的尺寸精度較高，但設(shè)備和技術(shù)裝備的費用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時間長，因而適用于中，小型鑄件成批或大量生產(chǎn)；單件小批生產(chǎn)的重型鑄件，手工造型仍是重要的方法。 (2)濕型造型是應(yīng)用廣泛的造型方法。砂型鑄造時優(yōu)先選用濕砂型。當(dāng)濕砂型不能滿足要求時，再考慮選樣表面烘干型、干型或自硬砂型。 (3)造型方法應(yīng)適合工廠的實際生產(chǎn)條件，兼顧鑄件的技術(shù)要求和成本等因素。 2.6.2 特種鑄造熔模鑄造金屬型鑄造消失模鑄造

56、陶瓷型鑄造磁型鑄造壓力鑄造低壓鑄造離心鑄造擠壓鑄造特種鑄造：鑄型用砂較少或不用砂、采用特殊工藝裝備進行鑄造的方法兩類特點：1.充型力變更2.型模革新特點：特種鑄造具有鑄件精度和表面質(zhì)量高、鑄件內(nèi)在性能好、原材料消耗低、工作環(huán)境好等優(yōu)點。但鑄件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、重量、材料種類往往受到一定限制。 1）熔模鑄造(失蠟鑄造 )熔模鑄造生產(chǎn)工藝過程熔模鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性 （1） 鑄孔不能太小和太深，一般鑄孔應(yīng)大于 2mm。否則涂料和砂粒很難進入臘模的空洞內(nèi),只有采用陶瓷芯或石英玻璃管芯，工藝復(fù)雜，清理困難。一般鑄孔應(yīng)大于2mm。 （2）逐漸壁厚不可太薄，一般2-8mm。 （3）鑄件壁厚盡量均勻。 （4）

57、 熔摸鑄造工藝一般不用冷鐵，少用冒口，多用直澆口直接補縮，故不能有分散的熱節(jié)。 （5） 便于取出型芯和臘模。熔模鑄造的特點和應(yīng)用 （1）鑄件精度高，表面質(zhì)量好，屬少，無切削工藝。尺寸精度IT11-14，表面粗糙度Ra12.5-1.6m。（2）可鑄造形狀復(fù)雜鑄件，最小壁厚可達0.3mm，最小鑄孔直徑0.5mm?？梢淮舞T出組合體。（3）鑄造合金種類不受限制，尤其適合高熔點和難切削合金。（4）生產(chǎn)批量不受限制，可單件或成批生產(chǎn)。（5）工序繁雜，生產(chǎn)周期長，原輔材料費用高，生產(chǎn)成本較高，鑄件限于25kg。2）金屬型鑄造（永久型鑄造） 將液體金屬在重力作用下澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種方法。鑄型用金屬

58、制成，可以反復(fù)使用。金屬型冷速快 一型多用金屬型鑄造結(jié)構(gòu)工藝性 （1） 鑄件結(jié)構(gòu)斜度比砂型鑄造大。（2）壁厚要均勻，不能過薄。最小壁厚：鋁硅合金2-4mm；鋁鎂合金3-5mm；鑄鐵2.5-4mm。（3） 鑄孔不能過小，過深。 金屬型鑄造特點及應(yīng)用范圍（1）機加工余量小，尺寸精度IT12-IT16; 表面粗糙度Ra12.5-6.3m。（2）冷卻速度快，鑄件晶粒較細(xì)，力學(xué)性能提高。金屬型生產(chǎn)的鑄件，其機械性能比砂型鑄件高。同樣合金，其抗拉強度平均可提高約25，屈服強度平均提高約20，其抗蝕性能和硬度亦顯著提高； （3）一型多鑄，提高生產(chǎn)率，節(jié)約造型材料，減輕環(huán)境污染，改善勞動條件。 金屬型鑄造特點

59、及應(yīng)用范圍(4)成本高，不宜大型，形狀復(fù)雜和薄壁鑄件；鑄鐵件易白口化，切削困難，尺寸限制在300mm，重量8kg以下。(5)鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件高，而且質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定;(6)鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約1530；用砂或者少用砂，一般可節(jié)約造型材料80100； 產(chǎn)品 3）壓力鑄造壓力鑄造是將熔融合金在高壓作用下，以高速充填鑄型型腔，并在高壓下結(jié)晶凝固而獲得鑄件的特種鑄造工藝。兩個特點高壓：比壓30-70MPa高速：充型時間0.01-0.2秒壓鑄技術(shù)流程圖壓鑄技術(shù)流程圖 壓鑄機分類按壓室是否浸在熔融金屬中，分冷室壓鑄機熱室壓鑄機按壓室位置，分臥式壓鑄機立式壓鑄機主要

60、構(gòu)成：合型機構(gòu)、壓射機構(gòu)、機座、液壓傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、潤滑冷卻系統(tǒng)等。熱壓鑄臥式冷室壓鑄機壓鑄特點精度高（IT11-14級；3.2-0.8m）、組織致密；適應(yīng)形狀復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁深腔鑄件；可組合壓鑄或鑲嵌壓鑄；生產(chǎn)率高、材料利用率提高60-70%、實現(xiàn)少切削和零切削，經(jīng)濟效益好。壓鑄模具圖2-73 壓鑄?？傮w結(jié)構(gòu)示意圖1-鑄件；2-導(dǎo)柱；3-冷卻水管；4-定模；5-動模；6-頂桿板7-頂桿；8-型腔；9-排氣槽；10-澆注系統(tǒng)壓縮氣體坩堝爐鑄型熔化黃銅水主要步驟通氣充型加壓凝固放氣開模4）低壓鑄造低壓鑄造是液體金屬在壓力作用下，自下而上充填型腔以形成鑄件的成形工藝。4）低壓鑄造低壓鑄造特