鑄造工藝基礎(chǔ)

關(guān)于鑄造工藝基礎(chǔ)第一頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第一章概述什么是鑄造?

將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中，待其冷卻凝固后，以獲得一定形狀、尺寸和性能零件或毛坯的方法。第二頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鑄造特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件，尤其復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯(如箱體、氣缸等)適應(yīng)性廣，工業(yè)常用的金屬材料均可鑄造。幾克~幾百噸。原材料來源廣泛。價格低廉。廢鋼，廢件，切屑鑄件的形狀尺寸與零件非常接近，減少切削量，屬少無切削加工?！鄳?yīng)用廣泛：農(nóng)業(yè)機(jī)械40~70%

機(jī)床：70~80%重量鑄件第三頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日缺點(diǎn)：機(jī)械性能不如鍛件(組織粗大，缺陷多等)砂型鑄造中，單件，小批，工人勞動強(qiáng)度大。鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定，工序多，影響因素復(fù)雜，易產(chǎn)生許多缺陷。第四頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日§1金屬液態(tài)成型一、鑄件的凝固鑄件凝固過程中，在其斷面上存在三個區(qū)域，即已凝固的固相區(qū)、液固兩相并存的凝固區(qū)和未開始凝固的液相區(qū)。其中凝固區(qū)的寬窄對鑄件質(zhì)量影響較大。其寬窄決定著鑄件的凝固方式。第五頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第六頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日1）

逐層凝固

純金屬或共晶成分的合金，凝固時鑄件的斷面上不存在液、固兩相并存的凝固區(qū)，已凝固層與未凝固的液相區(qū)之間界限清晰，隨著溫度的下降，已凝固層不斷加厚，液相區(qū)逐漸減小，一直到鑄件完全凝固，這種凝固方式稱為逐層凝固。第七頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日（2）

糊狀凝固

如果合金的結(jié)晶溫度范圍很寬，且鑄件斷面的溫度梯度較小，則在開始凝固的一段時間內(nèi)，鑄件表面不會形成堅固的已凝固層，而是液、固兩相共存區(qū)貫穿鑄件的整個斷面。這種凝固方式先呈糊狀，然后整體凝固，故稱為糊狀凝固。第八頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日（3）中間凝固大多數(shù)鑄造合金的凝固方式介于逐層凝固和糊狀凝固之間，即在凝固過程中，鑄件斷面上存在一定寬度的液固兩相共存的凝固區(qū)，稱為中間凝固方式。第九頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鑄件凝固方式影響因素

鑄件采取何種凝固方式主要取決于該合金的結(jié)晶溫度范圍和鑄件的溫度梯度。合金的結(jié)晶溫度范圍愈窄，鑄件的凝固區(qū)域就愈窄，愈傾向于逐層凝固。如砂型鑄造時，低碳鋼的凝固為逐層凝固，而高碳鋼的結(jié)晶溫度范圍較寬成為糊狀凝固。第十頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鑄件的溫度梯度主要影響因素1）鑄造合金的性質(zhì)。如鑄造合金的導(dǎo)熱性愈好、結(jié)晶潛熱愈大，則鑄件均勻溫度的能力愈強(qiáng)，溫度梯度就愈小。2）鑄型的蓄熱能力和導(dǎo)熱性愈好，對鑄件的激冷能力愈強(qiáng)，使鑄件的溫度梯度愈大。3）提高澆注溫度，會降低鑄型的冷卻能力，從而降低鑄件的溫度梯度。第十一頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日

總之，合金的結(jié)晶溫范圍愈小，鑄件斷面的溫度梯度愈大，鑄件愈傾向于逐層凝固方式，也愈容易鑄造；所以鑄造傾向于糊狀凝固的合金鑄件時，如錫青銅和球墨鑄鐵等，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧瑴p小其凝固區(qū)。第十二頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日§2液態(tài)合金的充型能力液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的成型件的能力。充型能力不足澆不足冷隔夾砂氣孔夾渣不能得到完整的零件沒完整融合縫隙或凹坑第十三頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日影響充型能力的主要因素合金的流動性澆注條件鑄型的充型條件鑄件的結(jié)構(gòu)第十四頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日合金的流動性

合金的流動性是指液態(tài)合金自身的流動能力，屬于合金的一種主要鑄造性能。良好的流動性1）易于鑄造出薄而復(fù)雜的鑄件，2）利于鑄件在凝固時的補(bǔ)縮，3）氣體和非金屬夾雜物的逸出和上浮。反之流動性差的合金，易使鑄件上出現(xiàn)澆不足、冷隔、氣孔、夾渣和縮孔等缺陷。第十五頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日測定流動性的方法通常用澆注的螺旋形試樣的長度來衡量合金的流動性。如圖所示的螺旋形試樣，其截面為等截面的梯形，試樣上隔50mm長度有一個凸點(diǎn)，以便于計量其長度。合金的流動性愈好，其長度就愈長。

第十六頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日影響流動性的主要因素主要是化學(xué)成分：共晶成分的合金，其結(jié)晶同純金屬一樣，是在恒溫下進(jìn)行的。從鑄型表面到中心，液態(tài)合金逐層凝固，由于已凝固層的內(nèi)表面光滑，對液態(tài)合金的流動阻力小。而且，由于共晶成分合金的凝固溫度最低，相同澆注溫度下其過熱度最大，延長了合金處于液態(tài)的時間，故流動性最好。非共晶成分其已凝固層和純液態(tài)區(qū)之間存在一個液固兩相共存的區(qū)域，使得已凝固層的內(nèi)表面粗糙。所以非共晶成分的合金流動性變差，且隨合金成分偏離共晶點(diǎn)愈遠(yuǎn)，其結(jié)晶溫度范圍愈寬，流動性愈差。第十七頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第十八頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鐵—碳合金流動性與含碳量的關(guān)系第十九頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日澆注條件（1）

澆注溫度（2）

充型壓力第二十頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日（1）澆注溫度提高液態(tài)合金的澆注溫度能改善其流動性，因而提高其充型能力。因?yàn)闈沧囟雀?，液態(tài)合金的過熱度大，在鑄型中保持液態(tài)流動的能力愈強(qiáng)，且使液態(tài)合金的粘度及其與鑄型之間的溫度差都減小，從而提高了流動性。因此，對薄壁鑄件或流動性較差的合金可適當(dāng)提高澆注溫度，以防產(chǎn)生澆不足和冷隔。第二十一頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日但是澆注溫度過高，又會使液態(tài)合金吸氣嚴(yán)重、收縮增大，反而易使鑄件產(chǎn)生其它缺陷，如氣孔、縮孔、縮松、粘砂和晶粒粗大等。故在保證液態(tài)合金流動性足夠的前提下，澆注溫度應(yīng)盡可能低。通?；诣T鐵澆注溫度為1200～1380℃；鑄鋼為1520～1620℃；鋁合金為680～780℃。薄壁復(fù)雜件取上限溫度值，厚件則取下限。第二十二頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日（2）充型壓力液態(tài)合金在流動方向上所受壓力愈大，其充型能力愈好。砂型鑄造時，是由直澆道高度提供靜壓力作為充型壓力，所以直澆道的高度第二十三頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鑄型的充型條件在鑄型凡能增大液態(tài)合金流動阻力、降低流速和加快其冷卻的因素，均會降低其充型能力。如鑄型型腔過窄、預(yù)熱溫度過低、排氣能力太差及鑄型導(dǎo)熱過快等，均使液態(tài)合金的充型能力降低。第二十四頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日4鑄件的結(jié)構(gòu)鑄件的壁愈薄、結(jié)構(gòu)形狀愈復(fù)雜，液態(tài)合金的充型能力愈差。應(yīng)采取適當(dāng)提高澆注溫度、提高充型壓力和預(yù)熱鑄型等措施來改善其充型能力。鑄件模數(shù)：鑄件體積與散熱表面積之比第二十五頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日§3鑄造合金的收縮從澆注、凝固、直至冷卻至室溫的過程中，鑄造合金的體積或尺寸會縮減的現(xiàn)象為收縮，收縮是合金的物理屬性。但鑄造合金的收縮給鑄造工藝帶來許多困難，是形成縮孔、縮松、變形和裂紋等多種鑄造缺陷的根本原因。第二十六頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日收縮的三個階段1）液態(tài)收縮：從金屬液澆入鑄型到開始凝固之前。液態(tài)收縮減少的體積與澆注溫度與開始凝固的溫度的溫差成正比。2）凝固收縮：從凝固開始到凝固完畢。同一類合金，凝固溫度范圍大者，凝固體積收縮率大。如：35鋼，體積收縮率3.0%，45鋼4.3%3）固態(tài)收縮：凝固以后到常溫。

固態(tài)收縮影響鑄件尺寸，故用線收縮表示。第二十七頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第二十八頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日合金收縮固態(tài)合金冷卻液態(tài)合金冷卻液態(tài)收縮凝固收縮縮孔：恒溫下結(jié)晶縮松：兩相區(qū)結(jié)晶線形收縮裂紋變形應(yīng)力第二十九頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日影響收縮的因素1）化學(xué)成分：鑄鐵中促進(jìn)石墨形成的元素增加，收縮減少。如：灰口鐵C，Si↑，收↓，S↑收↑。因石墨比容大，體積膨脹，抵銷部分凝固收縮。2）澆注溫度：溫度↑液態(tài)收縮↑3）鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件鑄件在鑄型中收縮會受鑄型和型芯的阻礙。實(shí)際收縮小于自由收縮?！噼T型要有好的退讓性。第三十頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鑄型條件鑄件結(jié)構(gòu)澆注溫度化學(xué)成分(c含量)合金收縮第三十一頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日縮孔的形成：純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金，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(bǔ)充，在鑄件最后凝固的地方就會產(chǎn)生縮孔?？s松的形成：鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)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)，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所致。第三十二頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日縮孔易出現(xiàn)的部位第三十三頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日

縮孔和縮松的防止采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，使鑄件實(shí)現(xiàn)“順序凝固”，即可獲得無縮孔的鑄件。所謂順序凝固是指，采用一些適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，使鑄件遠(yuǎn)離冒口或澆口的部位最先凝固靠近冒口的地方次凝固，最后才是冒口本身凝固。實(shí)現(xiàn)以厚補(bǔ)薄，將縮孔轉(zhuǎn)移到冒口中去。第三十四頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日順序凝固第三十五頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日實(shí)現(xiàn)順序凝固方法合理布置內(nèi)澆道及確定澆鑄工藝。合理應(yīng)用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措施。第三十六頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日由于鑄件上容易產(chǎn)生縮孔的厚大部位即熱節(jié)不止一個，僅靠鑄件頂部的冒口補(bǔ)縮，難以保證鑄件底部厚大部位不出現(xiàn)縮孔。為此，在該處設(shè)置冷鐵，以加快其冷卻速度，使其最先凝固，以實(shí)現(xiàn)自下而上的順序凝固。由此可知，冷鐵的作用是加快鑄件某處的冷卻速度，以控制或改變鑄件的凝固順序。冷鐵通常采用鋼、鑄鐵或銅等制成。

第三十七頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第三十八頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日§4鑄造內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋鑄件完全凝固后便進(jìn)入了固態(tài)收縮階段，若鑄件的固態(tài)收縮受到阻礙，將在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，稱為鑄造應(yīng)力。它是鑄件產(chǎn)生變形和裂紋的基本原因。按照應(yīng)力產(chǎn)生的原因，將鑄造應(yīng)力分為熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力兩種。第三十九頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日內(nèi)應(yīng)力熱應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力變形裂紋鑄件在凝固和冷卻的過程中，由于鑄件的壁厚不均勻，導(dǎo)致不同部位不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。鑄件在固態(tài)收縮時，因受到鑄型、型芯、澆冒口、砂箱等外力阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。殘余熱應(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)。當(dāng)熱應(yīng)力大到一定程度會導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋。第四十頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日熱應(yīng)力的形成過程ΙⅡ第四十一頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日當(dāng)鑄件處于高溫階段（t0-t1）時，兩桿都處于塑性狀態(tài)，盡管此時兩桿的冷速不同、收縮也不同步，但瞬時的應(yīng)力可通過塑性變形來自行消失，在鑄件內(nèi)無應(yīng)力產(chǎn)生；繼續(xù)冷卻，冷速較快的桿II進(jìn)入彈性狀態(tài)，粗桿I仍然處于塑性狀態(tài)（t1-t2），此時由于細(xì)桿II的冷速較快、收縮較大，所以細(xì)桿II會受到拉伸，粗桿I會受到壓縮（圖b），形成暫時內(nèi)應(yīng)力，但此內(nèi)應(yīng)力很快因粗桿I發(fā)生了微量的受壓塑性變形而自行消失（圖c）；當(dāng)進(jìn)一步冷至更低溫度時（t2-t3），兩桿均進(jìn)入了彈性狀態(tài)，此時由于兩桿的溫度不同、冷卻速度也不同，所以二者的收縮也不同步，粗桿I的溫度較高，還要進(jìn)行較大的收縮，細(xì)桿II的溫度較低，收縮已趨于停止，因此粗桿I的收縮必定受到細(xì)桿II的阻礙，使其收縮不徹底，在部產(chǎn)生拉應(yīng)力；而桿II則受到桿I因收縮而施與的壓應(yīng)力（圖d）。直到室溫，殘留熱應(yīng)力一直存在。第四十二頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鑄件壁厚不均或各部分冷卻速度不同使鑄件的厚壁處或心部受拉應(yīng)力、薄壁或表層受壓應(yīng)力，且隨著鑄件壁厚差的增大、各部分冷卻速度差的不同、鑄造合金線收縮率的提高、以及其彈性模量的增大，鑄件的熱應(yīng)力增大。第四十三頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日殘留熱應(yīng)力的預(yù)防預(yù)防鑄件產(chǎn)生熱應(yīng)力的基本措施是減小鑄件各部分之間的溫度差，使其均勻冷卻。具體為：選擇彈量模量較小的合金作為鑄造合金；設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)時，力求使其壁厚均勻；采用合理的鑄造工藝，使鑄件的凝固符合同時凝固原則。第四十四頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日將內(nèi)澆口開在鑄件的薄壁處，以減緩其冷卻速度；而在鑄件的厚壁處放置冷鐵，以加快其冷卻速度?？傊T件采用同時凝固原則可減小其產(chǎn)生應(yīng)力、變形和裂紋的傾向；且不必設(shè)置冒口，使工藝簡化，并節(jié)約了金屬材料。采用同時凝固的缺點(diǎn)是在鑄件的心部會產(chǎn)生縮孔或縮松缺陷。第四十五頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力是因鑄件的收縮受到鑄型或型芯等的機(jī)械阻礙而形成的應(yīng)力，機(jī)械應(yīng)力會導(dǎo)致形成裂紋，應(yīng)適時開箱加以解決。預(yù)防方法：提高鑄型和型芯的退讓性。第四十六頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鑄件的變形與防止具有殘留內(nèi)應(yīng)力的鑄件，厚的部位受拉應(yīng)力、薄的部位受壓應(yīng)力。處于這種狀態(tài)的鑄件是不穩(wěn)定的，將自發(fā)地變形以減小其內(nèi)應(yīng)力，以趨于穩(wěn)定狀態(tài)。變形的結(jié)果是受拉應(yīng)力的部位趨于縮短變形、受壓應(yīng)力的部位趨于伸長變形，以使鑄件中的殘余應(yīng)力減小或消除。第四十七頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日結(jié)論：厚部、心部受拉應(yīng)力，出現(xiàn)內(nèi)凹變形。

薄部、表面受壓應(yīng)力，出現(xiàn)外凸變形。平板鑄件，其中心部位散熱較邊緣要慢，所以受拉應(yīng)力；邊緣處則受壓應(yīng)力，且平板的上表面比下表面冷卻得快導(dǎo)軌部分較厚，受拉應(yīng)力；其床壁部分較薄，受壓應(yīng)力，于是床身發(fā)生朝著導(dǎo)軌方向的彎曲，使導(dǎo)軌下凹。

第四十八頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日變形的防止為防止變形，應(yīng)盡可能使鑄件的壁厚均勻使鑄件的截面形狀對稱，在鑄造工藝上應(yīng)采取相應(yīng)措施，力求使其同時凝固；對細(xì)長易變形的鑄件，在制造模型時，將模型制成與變形方向正好相反的形狀以抵消其變形，這種方法為反變形法。第四十九頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鑄件的裂紋與防止當(dāng)鑄造內(nèi)應(yīng)力超過鑄件的強(qiáng)度極限時，鑄件便產(chǎn)生裂紋。裂紋是鑄件的嚴(yán)重缺陷，必須設(shè)法防止。按照裂紋的形成溫度不同，將裂紋分為熱裂和冷裂兩種。第五十頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日熱裂熱裂是在鑄件凝固末期的高溫下形成的。其形狀特征是：裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、縫內(nèi)金屬呈氧化色；且裂紋沿晶界產(chǎn)生，外形曲折。因?yàn)樵谀棠┢?，鑄件絕大部分已凝固成固態(tài)，但其強(qiáng)度和塑性較低，當(dāng)鑄件的收縮受到鑄型、型芯和澆注系統(tǒng)等的機(jī)械阻礙時，將在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生鑄造應(yīng)力，若鑄造應(yīng)力的大小超過了鑄件在該溫度下的強(qiáng)度極限，即產(chǎn)生熱裂。熱裂是鑄鋼件、可鍛鑄鐵件以及一些鋁合金鑄件的常見缺陷，一般出現(xiàn)在鑄件的應(yīng)力集中部位，如尖角、截面突變處或熱節(jié)處等。第五十一頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日防止熱裂的方法選擇結(jié)晶溫度范圍窄的合金生產(chǎn)鑄件，因?yàn)榻Y(jié)晶溫度范圍愈寬的合金，其液、固兩相區(qū)的絕對收縮量愈大，產(chǎn)生熱裂的傾向也愈大。如灰鑄鐵和球鐵的凝固收縮很小，所以熱裂傾向也；但鑄鋼、鑄鋁和可鍛鑄鐵的熱裂傾向較大。減少鑄造合金中的有害雜質(zhì)，如減少鐵-碳合金中的磷、硫含量，可提高鑄造合金的高溫強(qiáng)度。改善鑄型和型芯的退讓性。退讓性愈好，機(jī)械應(yīng)力愈小，形成熱裂的可能性愈小。具體措施是采用有機(jī)粘結(jié)劑配制型砂或芯砂；在型砂或芯砂中加入木屑或焦炭等材料可改善退讓性。減小澆、冒口對鑄件收縮的阻礙，內(nèi)澆口的設(shè)置應(yīng)符合同時凝固原則。第五十二頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日冷裂冷裂是鑄件在較低的溫度下，即處于彈性狀態(tài)時形成的裂紋。特征：裂紋細(xì)小、呈連續(xù)直線狀、裂紋表面有金屬光澤或呈微氧化色。冷裂紋是穿晶而裂，外形規(guī)則光滑，常出現(xiàn)在形狀復(fù)雜的、大型鑄件的、受拉應(yīng)力的部位，尤其易出現(xiàn)在應(yīng)力集中處。此外，一般脆性大、塑性差的合金，如白口鐵、高碳鋼及一些合金鋼等也易產(chǎn)生冷裂紋。防止冷裂的方法是設(shè)法減小鑄造應(yīng)力和降低鑄造合金的脆性。如盡量減小鐵-碳合金中的磷含量，可降低其脆性；且鑄件在澆注之后，也勿過早落砂。第五十三頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日§5

鑄件中的氣體氣孔對鑄件質(zhì)量的影響破壞金屬連續(xù)性

較少承載有效面積氣孔附近易引起應(yīng)力集中，機(jī)械性能↓彌散孔，氣密性↓1侵入氣孔

2析出氣孔

3反應(yīng)氣孔第五十四頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日侵入氣孔砂型材料表面聚集的氣體侵入金屬液體中而形成。氣體來源：造型材料中水分，粘結(jié)劑，各種附加物。特征：多位于表面附近，尺寸較大，呈橢圓形或梨形,孔的內(nèi)表面被氧化。預(yù)防：降低型砂(型芯砂)的發(fā)氣量，增加鑄型排氣能力,選擇合適的芯砂粘結(jié)劑。第五十五頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日析出氣孔溶于金屬液中的氣體在冷凝過程中，因氣體溶解度下降而析出，使鑄件形成氣孔。原因：金屬熔化和澆注中與氣體接觸被吸收(H2

O2

NOCO等)特征：分布廣，氣孔尺寸甚小，影響氣密性預(yù)防：減少氣體來源、陰止氣體析出。第五十六頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日反應(yīng)氣孔金屬液與鑄型材料，型芯撐，冷鐵或溶渣之間，因化學(xué)反應(yīng)生成的氣體而形成的氣孔。如：冷鐵有銹

Fe3O4+C–Fe+CO↑

∴冷鐵附近生成氣孔防止：冷鐵型芯撐表面不得有銹蝕，油污，要干燥。第五十七頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第二章砂型鑄造

目前，鑄件生產(chǎn)的主要方法，砂型鑄件占鑄件總量的90%以上，可生產(chǎn)各種鑄鋼，灰鐵，球鐵，可鍛鑄鐵，有色金屬等。用于鑄造各種機(jī)械零件。第五十八頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日砂型鑄造的工藝過程工藝準(zhǔn)備造型落砂合箱澆注造芯清理檢驗(yàn)熔煉金屬配砂、制模第五十九頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)

造型方法造型是砂型鑄造的重要工序，大體分手工和機(jī)器造型兩大類。手工造型主要用于單件或小批量鑄件的生產(chǎn)，而機(jī)器造型則主要用于大批量的鑄件制造。第六十頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日1．手工造型手工造型操作靈活、大小鑄件均能適應(yīng)。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、批量大小、使用要求及生產(chǎn)條件的不同，所用的造型方法也不一樣。手工造型對模型的要求不高，一般采用成本較低的木模。對于尺寸較大的回轉(zhuǎn)體或等截面的鑄件，還可以采用成本更低的刮板造型法。因此，盡管手工造型的生產(chǎn)率較低、獲得鑄件的尺寸精度及表面質(zhì)量也較差，但對工人的技術(shù)水平要求較高，且在實(shí)際生產(chǎn)中很難完全以機(jī)器造型取代。尤其是對于單件、小批鑄件的生產(chǎn)。第六十一頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日2．機(jī)器造型機(jī)器造型是將手工造型中的緊砂和起模工步實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化的方法。與手工造型相比，不僅提高了生產(chǎn)率、改善勞動條件而且提高了鑄件精度和表面質(zhì)量。但是機(jī)器造型所用的造型設(shè)備和工藝裝備的費(fèi)用高、生產(chǎn)準(zhǔn)備時間長，只適用于中、小鑄件成批或大量的生產(chǎn)。第六十二頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第六十三頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第六十四頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第六十五頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第六十六頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日機(jī)器造型的特點(diǎn)采用模板的兩箱造型。所謂模板就是將模型、澆注系統(tǒng)沿分型面與底板聯(lián)結(jié)成一體的專用工裝，一般采用金屬材料制造。有單面模板和雙面模板之分。不能采用三箱造型和活塊造型。第六十七頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日§2砂型鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性在設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)時，不僅應(yīng)考慮到能否滿足鑄件的使用性能和力學(xué)性能需要，還應(yīng)考慮到鑄造工藝和所選用合金的鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求。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)工藝性的要求第六十八頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求鑄件外形的設(shè)計要求鑄件的外形應(yīng)力求簡化，造型時便于起模。鑄件的外形應(yīng)盡可能使鑄件的分型面數(shù)目最少。在鑄件上設(shè)計結(jié)構(gòu)斜度鑄件內(nèi)腔的設(shè)計鑄件內(nèi)腔盡量不用或少用型芯，以簡化鑄造工藝。當(dāng)鑄件的內(nèi)腔較復(fù)雜、需用型芯形成時，應(yīng)考慮好型芯的穩(wěn)固、排氣順暢和清理方便。BACK第六十九頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日（1）避免鑄件的外形有側(cè)凹。第七十頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日（2）盡可能使分型面為平面，去掉不必要的外圓角。

第七十一頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日（3）鑄件上凸臺和筋條的設(shè)計，

應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)便于造型

第七十二頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK第七十三頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日2.鑄件要盡量減少分型面數(shù)量第七十四頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK第七十五頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日3、在鑄件上設(shè)計結(jié)構(gòu)斜度在鑄件的所有垂直于分型面的非加工面上，應(yīng)設(shè)計有結(jié)構(gòu)斜度

如果沒有結(jié)構(gòu)斜度的，鑄造工藝人員應(yīng)鑄造前給出拔模斜度，這樣就不必要地增加了鑄件的壁厚。結(jié)構(gòu)斜度的大小，隨垂直壁的高度而異。高度愈小，斜度愈大；內(nèi)側(cè)面的斜度應(yīng)大于外側(cè)面的。鑄件的結(jié)構(gòu)斜度與拔模斜度不同，前者由設(shè)計零件的人確定，且斜度值較大；后者由鑄造工藝人員在繪制鑄造工藝圖時設(shè)計，且只對沒有結(jié)構(gòu)斜度的立壁給予較小的角度（0.5～3.0°）。第七十六頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第七十七頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK第七十八頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日1.鑄件內(nèi)腔盡量不用或少用型芯，以簡化鑄造工藝

第七十九頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK第八十頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日2.當(dāng)鑄件的內(nèi)腔較復(fù)雜、需用型芯形成時，應(yīng)考慮好型芯的穩(wěn)固、排氣順暢和清理方便。

第八十一頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK第八十二頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的要求合理設(shè)計鑄件的壁厚鑄件壁與壁連接的設(shè)計鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)考慮到其它一些與合金鑄造性能有關(guān)的問題BACK第八十三頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日一、合理設(shè)計鑄件的壁厚鑄件的壁厚應(yīng)適當(dāng)。鑄件壁厚盡可能均勻。BACK第八十四頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日1鑄件的壁厚應(yīng)適當(dāng)由于各種鑄造合金的流動性不同，在相同鑄型條件下，獲得鑄件的最小壁厚也不同。當(dāng)然在不同鑄型條件下，同一種鑄造合金鑄件的最小厚度也不相同，冷卻能力愈強(qiáng)的鑄型，獲得鑄件的最小壁厚應(yīng)愈大。在確定鑄件的壁厚時，不僅保證鑄件的強(qiáng)度和剛度等機(jī)械性能，而且應(yīng)使鑄件的壁厚大于所用合金的“最小壁厚值”，以免產(chǎn)生澆不足和冷隔缺陷。但鑄件壁太厚，又易產(chǎn)生縮孔和縮松缺陷。因此，一般鑄件的最大壁厚應(yīng)不超過最小壁厚的三倍。第八十五頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鑄造方法

鑄件尺寸/mm合

金

種

類

鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵鋁合金銅合金砂

型

鑄

造

<200×20085~66533~5200×200~500×50010~126~1012846~8>500×50015~2015~2015~2010~12610~12BACK第八十六頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日2鑄件壁厚盡可能均勻鑄件壁厚不均，會造成鑄造合金的局部積聚，在積聚處易產(chǎn)生縮孔和縮松；同時，由于鑄件壁厚不均，即鑄件各部分冷卻速度不同，會使鑄件產(chǎn)生較大的鑄造應(yīng)力，造成鑄件的變形和開裂。由于鑄件內(nèi)壁的散熱條件較差，其厚度應(yīng)略小于外壁厚度，以使鑄件內(nèi)、外壁的冷卻速度相近。第八十七頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第八十八頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鑄件內(nèi)壁散熱慢故應(yīng)該薄一些，這樣才能使得鑄件的各部分冷卻速度趨于一致，以防縮孔以及裂紋的產(chǎn)生。第八十九頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK第九十頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日二、鑄件壁與壁連接的設(shè)計設(shè)計結(jié)構(gòu)圓角鑄件壁與壁之間應(yīng)避免銳角連接，以減小熱節(jié)和內(nèi)應(yīng)力。鑄件的厚壁與薄壁的連接應(yīng)逐步過渡，以防止應(yīng)力集中。鑄件壁與壁之間應(yīng)避免交叉。對中、小型鑄件壁與壁的連接，應(yīng)設(shè)計成交錯接頭；對大型鑄件可采用環(huán)狀接頭。BACK第九十一頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日1.設(shè)計結(jié)構(gòu)圓角

BACK第九十二頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日2.鑄件壁與壁之間應(yīng)避免銳角連接BACK第九十三頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日3.鑄件的厚壁與薄壁的連接應(yīng)逐步過渡BACK第九十四頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日4.

鑄件壁與壁之間應(yīng)避免交叉BACK第九十五頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日三.鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)考慮到其它一些與合金鑄造性能有關(guān)的問題鑄件的結(jié)構(gòu)是否使鑄件的收縮受阻應(yīng)盡量避免設(shè)計過大面積水平面的鑄件對于較長易撓曲的梁形鑄件，應(yīng)將其截面設(shè)計成對稱截面。鑄件上易產(chǎn)生變形或裂紋的部位，設(shè)計加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，可防止其變形。BACK第九十六頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日1.鑄件的結(jié)構(gòu)是否使鑄件的收縮受阻BACK當(dāng)采用偶數(shù)直線輪輻時，可因收縮不一致產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力過大，使輪輻產(chǎn)生裂紋。而奇數(shù)輪輻可以通過輪緣的微量變形來自行緩解內(nèi)應(yīng)力。第九十七頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日2.應(yīng)盡量避免設(shè)計過大面積水平面的鑄件

第九十八頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK第九十九頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日3.對于較長易撓曲的梁形鑄件，應(yīng)將其截面設(shè)計成對稱截面。

BACK第一百頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日

4.鑄件上易產(chǎn)生變形或裂紋的部位，設(shè)計加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，防止變形。

BACK第一百零一頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK第一百零二頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日§3砂型鑄造工藝設(shè)計澆注位置選擇分型面的選擇工藝參數(shù)確定芯頭設(shè)計第一百零三頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日一.澆注位置選擇 鑄件的重要加工面或質(zhì)量要求高的面，盡可能置于鑄型的下部或處于側(cè)立位置。將鑄件的大平面朝下，以免在此面上出現(xiàn)氣孔和夾砂等缺陷。具有大面積薄壁的鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的下部或處于側(cè)立位置，以免產(chǎn)生澆不足和冷隔等缺陷。BACK第一百零四頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日在液體澆注過程中，其中的氣體和熔渣往上??；由于靜壓力較小，使鑄件上部組織不如下部的致密。BACK第一百零五頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日金屬液的充型過程中，灼熱的金屬液會對砂型上表面有強(qiáng)烈的熱輻射作用，使該表面的型砂拱起或開裂，導(dǎo)致金屬液鉆進(jìn)裂縫處，這將使鑄件的該表面產(chǎn)生夾砂缺陷。BACK第一百零六頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK第一百零七頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日分型面的選擇盡可能將鑄件的重要加工面或大部分加工面及加工基準(zhǔn)面置于同一砂箱中，以保證其精度。分型面的選擇應(yīng)方便起模和簡化造型工序。盡可能減少分型面和活塊的數(shù)目分型面應(yīng)盡可能平直。分型面的選擇應(yīng)考慮盡可能減少型芯的數(shù)目。分型面的選擇應(yīng)便于下芯、扣箱（合型）及檢查型腔尺寸。BACK第一百零八頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK第一百零九頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK見教材合理的兩廂造型第一百一十頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK第一百一十一頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK第一百一十二頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日BACK第一百一十三頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日工藝參數(shù)確定鑄造收縮率毛坯鑄件的機(jī)械加工余量鑄出孔和槽的大小起模斜度BACK第一百一十四頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鑄造收縮率在制造模型或芯盒時，應(yīng)根據(jù)鑄造合金收縮率的大小，將模型或芯盒放大，以保證該合金的鑄件冷卻至室溫時能符合尺寸要求。鑄造合金收縮率的大小，隨鑄造合金種類、成分及鑄件的尺寸和結(jié)構(gòu)的不同而改變。通?；诣T鐵的收縮率為0.7～1.0%；鑄鋼的為1.5～2.0%；有色合金的為1.0～1.5%。BACK第一百一十五頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日毛坯鑄件的機(jī)械加工余量鑄件的機(jī)械加工余量是指為進(jìn)行機(jī)械加工而增大的尺寸。零件圖上所有標(biāo)注粗糙度符號的表面均需機(jī)械加工，均應(yīng)標(biāo)注機(jī)械加工余量。其具體值的大小隨鑄件的大小、材質(zhì)、批量、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及加工面在鑄型中的位置等的不同而變化。鑄鋼件表面粗糙、變形較大，其加工余量應(yīng)比鑄鐵件大；有色合金鑄件表面較光潔、平整，其加工余量要小些；鑄鐵件中灰鑄鐵件的加工余量較可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵的要小。BACK第一百一十六頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日機(jī)械造型的鑄件比手工造型的精度高，故加工余量要小些；鑄件的尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面間的距離愈大，由于鑄件尺寸誤差增大，機(jī)械加工余量也隨之加大；由于鑄件的上表面比其底面和側(cè)面更易產(chǎn)生缺陷，故加工余量應(yīng)比底面和側(cè)面的大。第一百一十七頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日鑄出孔和槽的大小鑄件上的孔和槽鑄出與否，取決于鑄造工藝的可行性和必要性。一般說來，較大的孔和槽應(yīng)當(dāng)鑄出，以減少切削工時和節(jié)約金屬材料。生產(chǎn)批量

最小鑄出孔直徑（mm）

灰鑄鐵件

鑄鋼件

大量

成批

單件、小批

12~1515~3030~50——

30~5050鑄件的最小鑄出孔尺寸BACK第一百一十八頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日起模斜度起模斜度又稱拔模斜度。在造型和制芯時，為了很方便地把模型從鑄型中或芯子從芯盒中取出，需在模型或芯盒的起模方向上做出一定的斜度。若零件在設(shè)計時沒設(shè)計足夠的結(jié)構(gòu)斜度，就應(yīng)在進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計時確定拔模斜度。拔模斜度的大小取決于該垂直壁的高度、造型方法及表面粗糙度等因素。通常，隨垂直壁高度的增加，其拔模斜度應(yīng)減??；機(jī)器造型的拔模斜度較手工造型的小；外壁的拔模斜度也小于內(nèi)壁的。BACK第一百一十九頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日芯頭設(shè)計芯頭設(shè)計的好壞，對型芯的定位、穩(wěn)固、排氣和從鑄件中的清理，至關(guān)重要的作用。按芯頭在鑄型中的位置不同，可分為垂直芯頭和水平芯頭兩大類。BACK第一百二十頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第一百二十一頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日垂直芯頭垂直芯頭的高度主要取決于其直徑的大小。對于矮粗的型芯，可以不用上芯頭，以便于下芯和扣箱。對于細(xì)高的型芯，應(yīng)具備上、下芯頭，且下芯頭的斜度較小、高度較大，以增加型芯的穩(wěn)定性；而上芯頭的斜度較大、高度較小，以便于合箱。

第一百二十二頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日水平芯頭的長度取決于型芯的長度和芯頭的直徑，并隨型芯長度和芯頭直徑的增大而增加，在芯頭與芯座之間應(yīng)留1～4mm的間隙，以便下芯和合箱。第一百二十三頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日第三章特種鑄造熔模鑄造金屬型鑄造壓力鑄造離心鑄造消失模鑄造第一百二十四頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日熔模鑄造熔模鑄造是指用易熔材料制成模樣，在模樣表面包裹若干層耐火材料制成型殼，再將模樣融化排除型殼，從而獲得無分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方法。熔模鑄造的工藝過程可以分為蠟?zāi)Ｖ圃臁⑿蜌ぶ圃?、焙燒澆注三個主要階段。1、蠟?zāi)Ｖ圃斓墓ば?1)制造壓型(2)臘模的壓制(3)組裝臘模2、型殼的制造3、焙燒和澆注第一百二十五頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日熔模鑄造工藝過程第一百二十六頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日熔模鑄造的特點(diǎn)及適用范圍獲得鑄件精度高，表面粗糙度低。適合于各種合金的鑄件，尤其是適用于熔點(diǎn)高、難切削的高合金鑄鋼件的制造?？设T出形狀較復(fù)雜、不能分型的鑄件。鑄件的重量一般不超過25kg?？傊?，熔模鑄造是實(shí)現(xiàn)少切削或無切削重要方法。主要用于制造汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和渦輪發(fā)動機(jī)的葉片和葉輪、切削刀具以及航空、汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床的小零件等第一百二十七頁，共一百三十八頁，2022年，8月28日金屬型鑄造金屬性鑄造是指將液態(tài)金屬澆入金屬的鑄型中，并在重力的作用下凝固成型以獲得鑄件的方法。一、金屬型構(gòu)造金屬型的結(jié)構(gòu)主要取決于鑄件的形狀、尺寸、合金的種類及生產(chǎn)批量。按照分型面的不同，金屬型可以分為整體式、垂直分型式、復(fù)合分型式。其中垂直分型式便于開設(shè)澆道和取出鑄型，也便于