第四章 凝固成形技術(shù)2-1

第二篇材料的成形與加工

金屬的液態(tài)成形與半固態(tài)成形技術(shù)

金屬塑性加工粉末材料的成形與固結(jié)高分子材料成形與加工

材料的連接材料的成形與加工金屬的液態(tài)成形

與半固態(tài)成形技術(shù)第四章液態(tài)成形概述液態(tài)成形工藝基礎(chǔ)凝固成形的方法半固態(tài)成形快速凝固成形第四章金屬的液態(tài)成形與半固態(tài)成形技術(shù)【重點】

影響合金流動性和收縮性的因素；縮孔和縮松的產(chǎn)生原因及防止措施；【目標要求】

掌握合金的鑄造性能及其對鑄件質(zhì)量的影響；掌握防止縮孔和縮松的措施；掌握鑄造應(yīng)力和變形的危害及產(chǎn)生原因；掌握凝固成形基本方法的特點及適用范圍。第四章金屬的液態(tài)成形與半固態(tài)成形技術(shù)第一節(jié)金屬的液態(tài)成形概述

液態(tài)成形又稱

“凝固成形”、“鑄造”。液態(tài)成形----將材料熔化成一定成分和一定溫度的液體，然后在重力或外力作用下澆入到具有一定形狀、尺寸大小的型腔中，經(jīng)凝固冷卻后便形成所需要的零件的技術(shù)。

鑄造一般按造型方法來分類，習慣上分為

1）普通砂型鑄造（包括濕砂型、干砂型、化學硬化砂型）三類

2）特種鑄造：

特種鑄造按造型材料的不同，又可分為兩大類：

（1）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、負壓鑄造、泥型鑄造、實型鑄造、陶瓷型鑄造等；

（2）以金屬作為主要鑄型材料：如金屬型鑄造、離心鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造等。

鑄造分類

鑄造工藝可分為三個基本部分:鑄造金屬準備、鑄型準備和鑄件處理。1）鑄造金屬準備：

鑄造金屬是指鑄造生產(chǎn)中用于澆注鑄件的金屬材料，它是以一種金屬元素為主要成分，并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金，習慣上稱為鑄造合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。

金屬熔煉不僅僅是單純的熔化，還包括冶煉過程，使?jié)策M鑄型的金屬，在溫度、化學成分和純凈度方面都符合預(yù)期要求。

鑄造工藝的組成

2）鑄型準備：不同的鑄造方法有不同的鑄型準備內(nèi)容。

砂型鑄造，鑄型準備包括造型材料準備和造型造芯兩大項工作。造型材料：砂型鑄造中用來造型造芯的各種原材料，如鑄造砂、型砂粘結(jié)劑和其他輔料，以及由它們配制成的型砂、芯砂、涂料等統(tǒng)稱為造型材料。造型造芯是根據(jù)鑄造工藝要求，在確定好造型方法，準備好造型材料的基礎(chǔ)上進行的。

鑄件的精度和全部生產(chǎn)過程的經(jīng)濟效果，主要取決于這道工序。3）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)過清理工序。

進行這種工作的設(shè)備有拋丸機、澆冒口切割機等。有些鑄件因特殊要求，還要后處理：熱處理、整形、防銹、粗加工等。

1）優(yōu)點：（1）可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件，尤其復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯；（2）工藝靈活性大，適應(yīng)性廣，工業(yè)常用的金屬材料均可鑄造。幾克～幾百噸，壁厚0.3mm～1m；（3）鑄造成本較低：原材料來源廣泛，價格低廉；（4）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。

2）缺點:

（1）力學性能較差(組織疏松、晶粒粗大，縮孔、縮松、孔缺陷)；（2）鑄件工序多，質(zhì)量不穩(wěn)定；（3）砂型鑄造中，單件、小批，工人勞動強度大。鑄造的特點及應(yīng)用

3）應(yīng)用

內(nèi)燃機關(guān)鍵零件，鑄件重量占80％～90％；汽車中鑄件占19％（轎車）、23％（卡車）；機床、拖拉機、液壓泵、閥和通用機械中，鑄件重量占65％～80％。鑄造的特點及應(yīng)用

【教學內(nèi)容】

液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；液－固特征差別；鑄件的凝固；液態(tài)成形性能：合金的充型能力、收縮性及影響的因素；合金鑄造性能的概念；鑄造性能對鑄件質(zhì)量的影響（產(chǎn)生縮孔、縮松、應(yīng)力、變形和裂紋、氣孔、夾雜等缺陷）及如何應(yīng)對。第二節(jié)液態(tài)成形工藝基礎(chǔ)第二節(jié)液態(tài)成形工藝基礎(chǔ)【教學目標】掌握合金的鑄造性能及其對鑄件質(zhì)量的影響；掌握防止縮孔和縮松的措施；掌握鑄造應(yīng)力和變形的產(chǎn)生原因、危害及減小和消除的措施。實驗表明，金屬的熔化是從晶界開始的，是原子間結(jié)合的局部破壞。

液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)：

一、液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)l）液態(tài)金屬是由游動的原子團構(gòu)成。原子團呈近程有序狀態(tài)。2）液態(tài)金屬中的原子熱運動強烈，原子所具有的能量各不相同，且瞬息萬變，這種原子間能量的不均勻性，稱為能量起伏。3）由于液態(tài)原子處于能量起伏之中，原子團是時聚時散，時大時小，此起彼伏的，稱為結(jié)構(gòu)起伏。4）對于多元素液態(tài)金屬而言，同一種元素在不同原子團中的分布量不同，也隨著原子的熱運動瞬息萬變，這種現(xiàn)象稱為成分起伏。

金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的凝固過程，實質(zhì)上就是原子由近程有序狀態(tài)過渡為長程有序狀態(tài)的過程.液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)特征液態(tài)金屬的性質(zhì)：具有粘度和表面張力等特性。

粘度是介質(zhì)中一部分質(zhì)點對另一部分質(zhì)點作相對運動時所受到的阻力。

表面張力是在液體表面上平行于表面方向、且在各方向均相等的張力。

一、液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)體積改變：材料由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)后，體積一般將縮小3%～5%，原子平均間距減小1%～1.7%。外形改變：外形保持液—固轉(zhuǎn)變前的容器形狀。產(chǎn)生凝固潛熱：熵值改變：熵值減小，說明固體結(jié)構(gòu)比液體更“整齊”。結(jié)構(gòu)改變：由液相的“近程有序”變?yōu)楣腆w的“遠程有序”。發(fā)生溶質(zhì)再分配：凝固的具體條件不同，溶質(zhì)再分配的規(guī)律亦不同。二、液－固特征差別亞共晶灰鑄鐵冷卻曲線

微元體凝固過程的溶質(zhì)再分配現(xiàn)象

三、鑄件的凝固

凝固:物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱為凝固。

鑄造的實質(zhì)就是液態(tài)金屬逐步冷卻凝固而成形。

（一）鑄件的凝固組織

鑄件的宏觀組織指的是鑄態(tài)晶粒的形態(tài)、大小、取向和分布等情況；鑄件的微觀組織的概念包括晶粒內(nèi)部的亞結(jié)構(gòu)的形狀、大小和相對分布，以及各種缺陷等。鑄件的凝固組織對金屬材料的力學性能、理化性能影響很大。

一般可能存在有三個不同的晶區(qū)：表面細晶粒區(qū)，它是緊靠型壁的一個外殼層，由紊亂排列的細小等軸晶所組成；柱狀晶區(qū)，由自外向內(nèi)沿著熱流方向彼此排列的柱狀晶所組成；內(nèi)部等軸晶區(qū)，由紊亂排列的粗大等軸晶所組成。

鑄件宏觀組織鑄件可能有的幾種組織a)除激冷區(qū)外全為柱狀晶b)部分柱狀晶部分等軸晶c)全部等軸晶

鑄件宏觀組織鑄錠三個晶區(qū)形成的基本過程：表面細晶粒區(qū):

柱狀晶區(qū):

內(nèi)部等軸晶區(qū):鑄件結(jié)晶組織對鑄件質(zhì)量和性能的影響(1)表面細晶粒區(qū)薄，對鑄件的質(zhì)量和性能影響不大。

鑄件的質(zhì)量與性能主要取決于柱狀晶區(qū)與等軸晶區(qū)的比例以及晶粒的大小。鑄件宏觀組織生長過程中凝固區(qū)域窄，橫向生長受到相鄰晶體的阻礙，枝晶不能充分發(fā)展，分枝少，結(jié)晶后顯微縮松等晶間雜質(zhì)少，組織致密。

但柱狀晶比較粗大，晶界面積小，位向一致，其性能具有明顯的方向性：縱向好、橫向差。凝固界面前方常匯集有較多的第二相雜質(zhì)氣體，將導致鑄件熱裂。

柱狀晶的晶界平行排列，有益于提高高溫下工作零件的蠕變抗力；還能使磁性材料的性能大為提高；特別可以使航空發(fā)動機葉片的壽命和性能大幅度提高。

獲得柱狀晶的理想途徑是定向凝固技術(shù)。

（1）柱狀晶晶界面積大，雜質(zhì)和缺陷分布比較分散，且各晶粒之間位向也各不相同，故性能均勻而穩(wěn)定，沒有方向性。

若進一步加以細化，則能克服等軸枝晶分枝發(fā)達，顯微縮松多的缺點，可進一步提高綜合性能。因此，等軸晶是生產(chǎn)中(對一般鋼鐵材料和塑性較差的有色金屬）優(yōu)選的宏觀組織形態(tài)。（2）等軸晶

強化非自發(fā)形核，促進晶粒游離，抑制柱狀晶區(qū)的形成和發(fā)展。工藝上能采取的工藝措施有下列幾條：①適當降低澆注溫度：

②合理運用鑄型對液態(tài)合金的強烈激冷作用：

③孕育處理:

④動態(tài)晶粒細化：在合金凝固初期，直接對合金液施以振動、攪拌或旋轉(zhuǎn)，都可以在液相中產(chǎn)生大量的游離晶體，細化等軸晶。（3）等軸晶組織的獲得和細化合理運用鑄型對液態(tài)合金的強烈激冷作用a)砂型b)金屬型”

1、原始爐料

合金原材料的原始狀態(tài)對合金熔體及最終產(chǎn)品的微觀組織有著特殊的遺傳效應(yīng)。

2、孕育處理向液態(tài)合金中添加少量物質(zhì)，以達到細化晶粒，改善組織的一種常用方法。向鑄鐵液中加添加劑的方法，稱為孕育處理；向有色合金中加添加劑的方法叫變質(zhì)處理。

（二）影響鑄件凝固組織和質(zhì)量的因素

3、鑄件的溫度場

鑄件的溫度場：合金液充滿型腔后，在凝固和冷卻的某瞬間，鑄件橫斷面上的溫度分布曲線稱為鑄件的溫度場。溫度梯度：溫度場的變化速率稱溫度梯度，即鑄件的冷卻速率。冷卻速度越大，金屬液的過冷度越大，產(chǎn)生的晶核數(shù)目越多，則晶粒越細。

（二）影響鑄件凝固組織和質(zhì)量的因素4、鑄件的凝固區(qū)域鑄件在凝固過程中，除純金屬和共晶成分合金外，斷面上一般都存在三個區(qū)域：液相區(qū)、凝固區(qū)(固液兩相區(qū))和固相區(qū)。

三個區(qū)域中，固液兩相區(qū)的性質(zhì)與凝固件最終的健全性關(guān)系最為密切。

（二）影響鑄件凝固組織和質(zhì)量的因素金屬或合金凝固分區(qū)示意

1）凝固動態(tài)曲線的繪制①在凝固件橫斷面處設(shè)置溫度傳感元件-熱電偶，以測量冷卻曲線，即溫度-時間曲線。②根據(jù)不同斷面的冷卻曲線，結(jié)合該合金的相圖，便可以繪出凝固件斷面液相線-固相線與凝固時間的關(guān)系——凝固動態(tài)曲線。由凝固件斷面的凝固動態(tài)曲線，可以看出合金在凝固件中的凝固方式。表示凝固時的固相邊界的曲線，叫“凝固終點波”；表示凝固時的液相邊界的曲線，叫“凝固始點波”。

5、凝固動態(tài)曲線與凝固方式工業(yè)純鋁鑄件斷面的凝固動態(tài)曲線

在鑄件凝固過程中，對鑄件質(zhì)量影響較大的主要是固液兩相并存的凝固區(qū)的寬窄。鑄件的“凝固方式”就是依據(jù)凝固區(qū)的寬窄來劃分的。三種凝固方式：逐層凝固：糊狀凝固：中間凝固：2）凝固方式

凝固動態(tài)曲線中，固液相線間距很窄，凝固的自始至終，僅有很薄一層的兩相共存區(qū)，凝固殼由表面至中心逐漸加厚，這種凝固方式就是逐層凝固；純金屬和共晶成分的合金在凝固中因為不存在固液兩相并存的凝固區(qū)，所以固體與液體分界面清晰可見，一直向鑄件中心移動。2）凝固方式--逐層凝固凝固動態(tài)曲線中，固液相線的間距很寬，在很長一段凝固時間內(nèi)，固液共存的兩相凝固區(qū)幾乎貫穿于整個鑄件的斷面，這種凝固方式被稱為糊狀凝固。2）凝固方式--糊狀凝固大多數(shù)合金的凝固是介于逐層凝固和糊狀凝固之間，稱為中間凝固。2）凝固方式--中間凝固

凝固方式一般由合金固液相線溫度間隔和凝固件斷面溫度梯度兩個因素決定。

（1）合金固液相線溫度間隔范圍

凝固溫度間隔大的合金，傾向于糊狀凝固；范圍小,凝固區(qū)窄,愈傾向于逐層凝固。

（2）溫度梯度

當合金成分確定后，溫度梯度則成為主要因素。梯度很大的溫度場可以使寬結(jié)晶溫度范圍的合金成為中間凝固方式，甚至成為逐層凝固方式；梯度很小的溫度場可以使窄結(jié)晶溫度范圍的合金成為糊狀凝固方式。影響溫度梯度的因素：

a.鑄型條件b.合金熱導率c.合金本身的凝固溫度

3）凝固方式的影響因素鑄型條件對溫度梯度的影響合金固液相線溫度間隔對凝固方式的影響合金的熱導率對溫度梯度的影響合金凝固溫度對溫度梯度的影響四、合金液態(tài)成形性能鑄件在液態(tài)成形過程中將經(jīng)歷金屬液的充填、凝固、收縮、吸氣、偏析和形成非金屬夾雜物等一系列過程，這些過程將極大地影響鑄件質(zhì)量和鑄造工藝。合金鑄造性能的概念合金鑄造性能：合金在鑄造成形的整個工藝過程中，容易獲得外形正確、內(nèi)部健全鑄件的能力，稱為鑄造性能。

優(yōu)質(zhì)鑄件：1)輪廓清晰、尺寸準確、表面光潔。能生產(chǎn)出近于終形鑄件是現(xiàn)代鑄造要達到的目標。2)質(zhì)地致密，無鑄造缺陷。合金的鑄造性能通常用充型能力、流動性、收縮性等來衡量。液態(tài)合金的充型能力：液態(tài)金屬充滿型腔，獲得形狀完整，輪廓清晰鑄件的能力。

1、合金的充型能力充型能力不足:易產(chǎn)生澆不足、冷隔等，不能得到完整的零件。冷隔

未注滿

液態(tài)金屬的充型能力，首先取決于液態(tài)金屬本身的流動能力，即熔融金屬的流動性，同時又受外界條件，如鑄型條件、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。

這些因素通過兩個途徑發(fā)生作用：

金屬與鑄型之間的熱交換條件，流動時間；金屬液在鑄型中的水動力學條件，流動速度。

影響充型能力的因素

（1）內(nèi)在因素——合金的流動性

合金的流動性是指合金本身的流動能力，是影響合金充型能力的內(nèi)在因素，它主要與合金本身的成分，溫度和物理性質(zhì)有關(guān)。

合金的流動性是金屬的鑄造性能之一。影響充型能力的因素

流動性用金屬液在流動性試樣鑄型內(nèi)流動的最大長度(Lf)來表示。

測定流動性的方法：鑄造合金流動性的好壞，通常以螺旋形流動性試樣的長度來衡量。合金的化學成分是影響合金流動性的主要因素：恒溫下結(jié)晶的純金屬和共晶合金具有逐層凝固方式，流動性好；寬結(jié)晶溫度范圍的合金呈糊狀凝固方式，流動性差。合金液的粘度、結(jié)晶潛熱、導熱系數(shù)等物理性能對合金的流動性都有影響

影響充型能力的因素合金造型材料澆注溫度(℃)螺旋線長度(mm)鑄鐵(C+Si=6.2％)(C+Si=5.9％)(C+Si=5.2％)(C+Si=4.9％)砂型1300130013001300180013001000600鑄鋼(C，4.2％)砂型16001600100200鋁硅合金金屬型(300℃)690～720100～800鎂合金(Mg-Al-Zn)砂型700400～600錫青銅(Sn，9％～ll％)(Zn，2％一4％)硅黃銅(Si，1.5％～4.5％)砂型1040

1100420

1000常用鑄造合金的流動性

鑄型條件、澆注條件和鑄件結(jié)構(gòu)等因素對合金的充型能力有重要影響。

①鑄型條件：

鑄型導熱能力:

導熱↑金屬降溫快，充↓。

鑄型溫度:t↑，充↑。

鑄型中氣體:

排氣能力↑，充↑。減少氣體來源,提高透氣性；少量氣體在鑄型與金屬液之間形成一層氣膜,減少流動阻力,有利于充型.（2）影響充型能力的外界因素②澆注條件：澆注溫度:t↑,充型能力↑。但過高，縮孔，粘砂，氣孔等。

充型壓力:在流動方向上所受的壓力↑，充型能力↑③鑄件結(jié)構(gòu)條件：鑄型結(jié)構(gòu)若不合理，充↓。

鑄件模數(shù)（折算厚度）----鑄件的體積和散熱表面積之比。

設(shè)計鑄件時，鑄件的壁厚必須大于規(guī)定的最小允許壁厚值。（2）影響充型能力的外界因素為了提高合金的充型能力，（內(nèi)在因素）應(yīng)盡量選用共晶成分合金，或結(jié)晶溫度范圍小的合金；應(yīng)盡量提高金屬液的質(zhì)量，金屬液愈純，則所含氣體、雜質(zhì)愈少，充型能力愈好。但在許多情況下，合金成分是確定的，如對上述因素（外在條件）能加以控制或改變，則可提高合金的充型能力。

充型能力可以認為是考慮鑄型及其他工藝因素影響的液態(tài)合金的流動性。

1、合金的充型能力

1）收縮：鑄件在凝固和冷卻到室溫過程中，其體積和尺寸都將減少，這種現(xiàn)象被稱收縮。

2）合金收縮的三個階段：液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮

液態(tài)收縮——液態(tài)合金從澆注溫度降低到凝固開始的溫度時，所發(fā)生的體積收縮。

液態(tài)收縮減少的體積與澆注溫度至開始凝固的溫度的溫差成正比。

合金的液態(tài)收縮主要表現(xiàn)為液面的降低。為減小合金液態(tài)收縮及氧化吸氣，并且兼顧流動性，澆注溫度一般控制在高于液相線溫度50℃～150℃。2、合金的收縮

1）收縮：鑄件在凝固和冷卻到室溫過程中，其體積和尺寸都將減少，這種現(xiàn)象被稱收縮。

2）合金收縮的三個階段：液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮

2、合金的收縮鑄件溫度降低澆注溫度室溫凝固終止溫度開始凝固溫度液態(tài)收縮凝固收縮固態(tài)收縮

體積收縮線收縮液態(tài)收縮——液態(tài)合金從澆注溫度降低到凝固開始的溫度時，所發(fā)生的體積收縮。

液態(tài)收縮減少的體積與澆注溫度至開始凝固的溫度的溫差成正比。

合金的液態(tài)收縮主要表現(xiàn)為液面的降低。為減小合金液態(tài)收縮及氧化吸氣，并且兼顧流動性，澆注溫度一般控制在高于液相線溫度50℃～150℃。2、合金的收縮--液態(tài)收縮

凝固收縮——指合金在液相線和固相線之間凝固階段的收縮。純金屬和共晶合金等的結(jié)晶溫度為一定值，凝固收縮只由液、固狀態(tài)改變引起。大多數(shù)合金，都具有一定的結(jié)晶溫度范圍，使得凝固收縮由狀態(tài)改變和溫度下降兩部分引起，結(jié)晶溫度范圍越大，則凝固收縮率越大。

固態(tài)收縮——指合金從固相線溫度冷卻到常溫時的收縮。固態(tài)收縮通常直接表現(xiàn)為鑄件外形尺寸的減小，通常用線收縮率表示。它對鑄件形狀和尺寸精度影響很大。

合金的總體積收縮為液態(tài)收縮，凝固收縮和固態(tài)收縮三個階段收縮之和，它和金屬本身的成分、溫度以及冷卻凝固過程中的組織轉(zhuǎn)變有關(guān)。2、合金的收縮3）合金的收縮對鑄件的質(zhì)量影響

液態(tài)收縮和凝固收縮都使合金體積減小，液態(tài)收縮一般表現(xiàn)為鑄型內(nèi)液面的降低。凝固收縮如果沒有外來金屬液的補充，則在鑄件內(nèi)形成縮孔和縮松，是鑄件中產(chǎn)生縮孔或縮松的基本原因；而固態(tài)收縮則是鑄件產(chǎn)生鑄造應(yīng)力，變形，裂紋的主要原因。它對鑄件形狀和尺寸精度影響很大。2、合金的收縮4）合金的收縮量的計算合金的收縮量可以用體收縮率和線收縮率來表示。它們分別定義為：體收縮率線收縮率V0,V1是合金在溫度為T0，T1時的體積，l0，l1是合金在溫度為T0，T1時的長度，αv，α1是合金在(T0－T1)溫度范圍的體收縮系數(shù)和線收縮系數(shù)。合金的體收縮系數(shù)和線收縮系數(shù)之間存在αv=3α1,εv=3εl的關(guān)系。

2、合金的收縮注意：在鑄模尺寸設(shè)計時必須考慮鑄件的收縮因素。即利用每種材料特定的收縮率和實際鑄件的尺寸，來換算成鑄模型腔的尺寸。3.3～4.20.13.614003.50灰口鑄鐵5.4～6.34.22.414003.00白口鑄鐵7.863.01.616100.35碳鋼固態(tài)收縮（％）凝固收縮（％）液態(tài)收縮（％）澆注溫度（℃）碳含量（％）合金種類表典型合金的收縮率εV2、合金的收縮5）影響鑄件收縮的因素鑄件的實際收縮不僅與合金本身的收縮性能有關(guān)，還與澆注條件、鑄型條件和鑄件結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)?；瘜W成分:

鑄鐵中促進石墨形成的元素增加，收縮減少澆注溫度:

溫度↑液態(tài)收縮↑

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，實際收縮小于自由收縮。

2、合金的收縮體積大而集中的孔洞稱為縮孔；細小而分散的孔洞稱為縮松。

（1）縮孔形成：凝固體積收縮，得不到液態(tài)金屬的補充→逐層凝固→通過液態(tài)金屬的流動使收縮集中于鑄件最后凝固部位集中→縮孔?？s孔產(chǎn)生的部位在鑄件的最后凝固區(qū)域，如壁的上部或中心處。

6）縮孔和縮松“縮孔形成過程”

熱節(jié)--是鑄件上凝固較慢的節(jié)點或區(qū)域。（鑄件兩壁相交處因金屬積聚凝固較晚，也易產(chǎn)生縮孔，此處稱為熱節(jié)。）生產(chǎn)中常用畫"凝固等溫線"和畫"內(nèi)切圓"的方法來近似確定縮孔位置。6）縮孔和縮松用凝固等溫線確定縮孔位置的示意圖內(nèi)切圓法確定縮孔位置

（2）縮松：糊狀凝固→糊狀區(qū)、液固共存—液體流動困難→晶間樹枝間得不到補充→分散的小縮孔6）縮孔和縮松縮松形成過程的示意

（3）危害：受力有效F?，應(yīng)力集中，強度?，氣密性?、耐蝕性?、鑄造裂紋（4）縮孔、縮松的控制收縮必然性→縮孔或縮松→取決于凝固方式（層、糊）影響凝固方式因素：成分、溫度梯度2、收縮6）縮孔和縮松防止鑄件中產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原則：針對合金的收縮和凝固特點制定正確的鑄造工藝，使鑄件在凝固過程中建立良好的補縮條件，盡可能使縮松轉(zhuǎn)化為縮孔，并通過控制鑄件的凝固過程使之符合順序凝固原則，并在鑄件最后凝固的地方安置一定尺寸的冒口，使縮孔移至冒口中，就可以獲得合格的鑄件。①實現(xiàn)順序凝固，合理應(yīng)用冒口、冷鐵等工藝措施補縮。

順序凝固原則

在鑄件上從遠離冒口或澆口到冒口或澆口之間建立一個遞增的溫度梯度，從而實現(xiàn)由遠離冒口的部分向冒口的方向順序地凝固。

順序凝固原則適用于收縮大或壁厚差別較大，易產(chǎn)生縮孔的合金鑄件。

冒口：是鑄型內(nèi)用以儲存金屬液的空腔。

冷鐵：用鑄鐵、鋼和銅等金屬材料制成的激冷物稱冷鐵。防止縮孔及縮松的主要工藝措施②使鑄件實現(xiàn)同時凝固同時凝固原則

即采用相應(yīng)工藝措施使鑄件各部分溫度均勻，在同一時間內(nèi)凝固。同時凝固適用于各種合金的薄壁鑄件。

③合理確定內(nèi)澆口位置及澆注工藝。

防止縮孔及縮松的主要工藝措施1）鑄造應(yīng)力

鑄造應(yīng)力：鑄件在凝固、冷卻過程中，由于各部分體積變化不一致、彼此制約而引起的應(yīng)力稱為鑄造應(yīng)力。臨時應(yīng)力（瞬時內(nèi)應(yīng)力）：鑄造應(yīng)力可能是暫時性的，當引起應(yīng)力的原因消除以后，應(yīng)力隨之消失，稱為臨時應(yīng)力；否則為殘留應(yīng)力。殘留應(yīng)力（殘余內(nèi)應(yīng)力）：加工結(jié)束后最終存在于材料內(nèi)部的應(yīng)力。鑄造應(yīng)力是導致鑄件變形和裂紋的主要原因。3、合金的鑄造應(yīng)力、變形和裂紋

根據(jù)鑄造應(yīng)力產(chǎn)生的機理，可分成熱應(yīng)力，相變應(yīng)力和機械阻礙應(yīng)力。熱應(yīng)力——由于鑄件上壁厚不均勻的各部位冷卻速度和線收縮量不均衡，相互阻礙收縮而引起的應(yīng)力。

熱應(yīng)力的形成

熱應(yīng)力分布規(guī)律：熱應(yīng)力是一種殘留應(yīng)力，其分布規(guī)律一般是厚壁或冷卻慢的部分產(chǎn)生拉應(yīng)力，薄壁或冷卻快的部分形成壓應(yīng)力。

3、合金的鑄造應(yīng)力、變形和裂紋

框形鑄件熱應(yīng)力形成過程

鑄件熱應(yīng)力由下式計算：a.應(yīng)力與材料的E、αL、鑄件壁厚差和溫度差有關(guān)。b.熱應(yīng)力在鑄件冷卻至室溫后仍殘留在鑄件內(nèi)的不同部位，是一種殘留應(yīng)力，c.熱應(yīng)力分布規(guī)律:一般是厚壁或冷卻慢的部分產(chǎn)生拉應(yīng)力，薄壁或冷卻快的部分形成壓應(yīng)力。

相變應(yīng)力——具有固態(tài)相變的合金鑄件，冷卻過程中各部分發(fā)生相變的時間不一致，以及相變時的體積變化，導致各部分的體積和長度變化時間也不一致，由此引起的應(yīng)力。機械阻礙應(yīng)力——鑄件收縮時，受鑄件澆注系統(tǒng)，冒口和本身的機械阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。鑄造應(yīng)力是熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和機械應(yīng)力等的代數(shù)和。影響：鑄造應(yīng)力使鑄件的精度和使用壽命大大降低。當鑄造應(yīng)力值超過合金的屈服強度時，鑄件將發(fā)生塑性變形；當鑄造應(yīng)力值超過合金的抗拉強度時，鑄件將產(chǎn)生冷裂紋。

1）鑄造應(yīng)力主要途徑是：針對鑄件的結(jié)構(gòu)特點，在制定鑄造工藝時采用同時凝固原則（減小熱應(yīng)力），提高鑄型和型芯的退讓性，減小機械阻礙。具體措施：（1）按同時凝固原則設(shè)計鑄造工藝；（2）在造型工藝上采取改善鑄型、型芯退讓性，合理設(shè)置澆、冒口系統(tǒng)等措施；（3）鑄件上避免有牽制收縮的結(jié)構(gòu)，應(yīng)使壁厚均勻，兩壁連接處熱節(jié)小而分散；（4）時效處理（人工、自然、共振）。（5）在零件滿足工作條件的前提下，選擇彈性模量和收縮系數(shù)小的合金材料。

減小和消除鑄造應(yīng)力的方法2）變形變形的主要原因：

殘留應(yīng)力的存在和鑄件的應(yīng)力松弛特性(應(yīng)力隨時間而逐漸減小的現(xiàn)象)。鑄件各部分的應(yīng)力松弛程度不同，表現(xiàn)為不均勻的塑性變形，因而造成鑄件翹曲。

變形的規(guī)律：

鑄件總是趨向減少殘余應(yīng)力而發(fā)生變形。

熱應(yīng)力使鑄件的厚部或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮。鑄件的壁厚差別愈大，合金的線收縮率越高，彈性模量越大，熱應(yīng)力越大。厚壁部分表面內(nèi)凹，薄壁部分表面外凸；對于壁厚均勻的各種鑄件，則散熱慢的表面內(nèi)凹，散熱快的表面外凸。

按同時凝固原則設(shè)計鑄造工藝，使鑄件冷卻均勻，盡量減少鑄造殘余應(yīng)力；在造型工藝上采取改善鑄型、型芯退讓性，合理設(shè)置澆、冒口系統(tǒng)等措施；去應(yīng)力退火，即人工時效；改進鑄件結(jié)構(gòu)，如采用對稱截面、空心截面是提高鑄件剛度的主要途徑，可以有效地減小變形。采取反變形措施等。即在模樣上做出與撓曲量相等，但方向相反的預(yù)變形量，以抵鑄件的變形。防止或減少鑄件變形的措施3）裂紋當瞬時鑄造應(yīng)力超過金屬的強度極限時，鑄件便形成裂紋。裂紋是嚴重的鑄造缺陷，按裂紋形成的溫度范圍可分為熱裂和冷裂兩種。（1）熱裂熱裂是在凝固末期高溫下形成的裂紋。特征：裂紋短、縫寬、其裂口表面呈氧化色。多發(fā)生在應(yīng)力集中或局部凝固緩慢處，形狀曲折?；诣F、球鐵熱裂少，鑄鋼、鑄鋁、白口鐵大。

（1）熱裂原因:a.凝固末期、合金呈完整骨架+液體，強、塑↓b.含S—熱脆c.退讓性不好防止熱裂的措施a.改進鑄件結(jié)構(gòu)；b.改善退讓性，防止鑄造應(yīng)力；c.控制含S量等。（1）熱裂

冷裂是鑄件在較低溫度下形成的裂紋。

特征：裂口具有金屬光澤或呈微氧化色，常穿過晶粒發(fā)展，外形規(guī)則呈圓滑曲線或直線狀。冷裂往往出現(xiàn)在鑄件受拉應(yīng)力(特別是應(yīng)力集中)的部位以及脆性大、塑性差的合金以及某些合金鋼，大型復(fù)雜鑄件。

防止冷裂的方法：1)嚴格控制合金的熔煉工藝，盡量降低磷及夾雜物含量；2)改進鑄造工藝和鑄件結(jié)構(gòu)，盡量減小鑄件應(yīng)力。(2）冷裂4、合金的偏析

偏析——金屬凝固過程中發(fā)生化學成分不均勻的現(xiàn)象。

它影響鑄件的性能和質(zhì)量，進而影響其壽命和工作效果，必須減少和防止。分類：根據(jù)偏析區(qū)域位置和大小不同，可將偏析分成微觀偏析和宏觀偏析兩種。

微觀偏析——樹枝晶或胞狀晶心部與晶間(一個晶粒范圍)成分的差異。根據(jù)偏析區(qū)域位置不同分：晶內(nèi)偏析、晶界偏析。

1）微觀偏析晶內(nèi)偏析：一個晶粒內(nèi)出現(xiàn)的成分不均勻的現(xiàn)象。

原因：較快冷卻—原子擴散不充分（成分不均）固溶體合金按樹枝晶方式生長時，晶軸與分枝及枝間區(qū)樹枝狀晶體內(nèi)部成分的不均勻。枝晶偏析；對于溶質(zhì)分配系數(shù)K0＜1的固溶體合金，晶粒內(nèi)先結(jié)晶的部分含溶質(zhì)較少，后多，成分的不均勻，晶內(nèi)偏析。

可用電子探針微區(qū)成分測定的方法來確定。

（1）晶內(nèi)偏析晶界偏析——在合金的凝固中，溶質(zhì)元素和非金屬夾雜物常富集于晶界，使晶界與晶內(nèi)的化學成分出現(xiàn)差異的化學成分不均勻現(xiàn)象。晶界偏析的產(chǎn)生一般有兩種情況：當晶界與晶體生長方向平行時當兩個晶粒相對生長時（2）晶界偏析晶界與晶體生長方向平行

界面相對生長

1）微觀偏析微觀偏析影響：晶界偏析比晶內(nèi)偏析更嚴重，甚至產(chǎn)生新相，機械性能↓特別是δ與αk；熱裂性↓；耐蝕性↓消除措施：溶質(zhì)充分擴散，均勻化退火或擴散退火宏觀偏析通常指整個鑄錠或鑄件在大于晶粒尺度大范圍內(nèi)產(chǎn)生的成分不均勻現(xiàn)象。原因：液相在枝晶間和枝晶外的流動，及游離或熔斷固相的沉浮引起。宏觀偏析可分為正常偏析；逆偏析；密度偏析等。2）宏觀偏析

（1）正常偏析

當鑄錠或鑄件為凝固區(qū)域很窄的單方向結(jié)晶時，常常形成單向的柱狀晶，此時枝晶間液相流動的影響降為次要地位，宏觀偏析主要由溶質(zhì)再分配引起。

對于k0〈1的合金，先凝固區(qū)域的溶質(zhì)含量低于后凝固區(qū)域，與正常溶質(zhì)再分配規(guī)律一致，故被稱為正常偏析。2）宏觀偏析對k0〈1的合金，雖然凝固仍由外層逐漸向內(nèi)進行，但在外層的一定范圍內(nèi)溶質(zhì)含量分布由外向內(nèi)逐漸降低，恰好與正常偏析相反，故稱之為逆偏析。凝固區(qū)域內(nèi)液相在枝晶間的流動與逆偏析產(chǎn)生有關(guān)。Cu-Sn合金和Al-Cu合金是經(jīng)常產(chǎn)生逆偏析的典型合金。影響：鑄件產(chǎn)生逆偏析將使力學性能，耐壓性能和切削性能變壞。措施：增大凝固時溫度梯度，向合金中添加晶粒細化劑，減少凝固壓力及合金的含氣量，均有利于抑制枝晶液相流動，從而減少逆偏析。

（2）逆偏析Al-WCu=4.7%Cu合金逆偏析

（3）密度偏析（重力偏析、比重偏析）

由于重力作用而產(chǎn)生的化學成分不均勻，

例：過共晶鑄鐵，石墨上??；

Cu-Pb合金(Cu密度為8.24g/cm3,Pb密度為10.04g/cm3)，上部含Cu多，下部含Pb多。

2）宏觀偏析密度偏析防止措施

快凝加入第三元素，形成熔點高，比重與液相接近的化合物凝固時形成樹枝狀骨架，阻止沉浮Pb-SnPb-Cu骨架

（3）密度偏析氣孔是鑄件中最常見的一種缺陷。氣體元素在金屬中主要有三種存在形態(tài)：固溶體、化合物和氣態(tài)。存在于鑄造合金中的氣體主要是氫、氧、氮。氣體來源：這些氣體主要來自冶煉用爐料所帶的銹、油和水分及在高溫下分解、燃燒的鑄型中的水分、有機物。

液態(tài)金屬的吸氣過程：氣體分子撞擊金屬表面，某些氣體分子離解為原子，并吸附在金屬表面上，經(jīng)擴散進入金屬內(nèi)部，最后，已溶解的氣體原子在金屬內(nèi)均勻化。金屬溫度越高，氣體與金屬接觸的時間越長，吸收的氣體就越多。液態(tài)金屬中的氣體，如果來不及排出就會形成氣孔缺陷。5、鑄件中的氣孔氣孔對鑄件質(zhì)量的影響

（1）破壞金屬連續(xù)性；（2）較少承載有效面積；（3）氣孔附近易產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，成為零件斷裂裂紋源，機械性能↓，αk

、σb↓；（4）彌散孔,氣密性↓。氣孔分類：按氣體來源，可分為侵入性氣體、析出性氣孔

及反應(yīng)性氣孔三類。5、鑄件中的氣孔

侵入性氣體——砂型和砂芯在澆注時產(chǎn)生的氣體侵入金屬液內(nèi)所形成的氣孔叫做侵入性氣孔。氣體來源：主要來源于金屬液熱作用下型壁材料生成的氣體。造型材料主要發(fā)氣物質(zhì):水、脲醛樹脂、糖漿、瀝青等。特征：數(shù)量少，體積大，多出現(xiàn)在鑄件澆注位置的上表面附近，呈梨形、橢圓形或扁圓形的內(nèi)表面被氧化。防止措施：減少型砂的水分、砂芯的發(fā)氣量；增加砂型、砂芯的通氣能力；適當提高澆注溫度等。(1)侵入性氣體

析出性氣孔

金屬液高溫熔煉時能溶解大量氣體，在凝固過程中氣體因溶解度急劇下降而析出，部分留在鑄件內(nèi)形成的氣孔，叫做析出性氣孔。

特征：在鑄件斷面上大面積均勻分布，呈團球狀、多角狀或斷續(xù)裂紋狀，氣孔尺寸甚小，影響氣密性。

原因：金屬熔化和澆注中與氣體接觸(H2、O2、NO、CO等)。析出性氣孔主要是氫氣孔，其次是氮氣孔。析出性氣孔在鋁合金鑄件中最常見，其次是鑄鋼件，鑄鐵件有時也有。

防止產(chǎn)生析出性氣孔的途徑：①減少金屬液原始含氣量，降低鑄型水分，熔煉中應(yīng)進行出氣處理;②阻止氣體析出，提高冷卻速度，在壓力下凝固等。（2）析出性氣孔

反應(yīng)性氣孔：金屬液與鑄型材料、型芯撐、冷鐵或溶渣之間發(fā)生化學反應(yīng)而產(chǎn)生的氣孔，叫做反應(yīng)性氣孔。

特征：這類氣孔通常分布在鑄件皮下1～3mm處，表面經(jīng)過加工或清理后就暴露出來，又稱皮下氣孔。防止反應(yīng)性氣孔的途徑：

降低金屬液的含氣量，嚴格控制合金中氧化性較強元素的含量;嚴格控制鑄型的水分，提高其透氣性，冷鐵、型芯撐表面不得有銹蝕、油污,要干燥等。(3)反應(yīng)性氣孔防止氣孔的主要途徑有：1)減少金屬液的原始含氣量。2)熔煉時使金屬液與空氣隔離。3)對金屬液進行除氣處理。4)提高鑄件冷卻速度或提高金屬凝固時的外壓，能夠阻止氣體析出，使氣體固溶于金屬內(nèi)部。5、鑄件中的氣孔非金屬夾雜物主要有：簡單氧化物(FeO、A12O3等)、復(fù)雜氧化物(FeO·A12O3等)、硅酸鹽、硫化物、氮化物等五類。非金屬夾雜物對鑄件質(zhì)量的影響：材料的疲勞強度降低，沖擊韌性明顯下降；降低合金的鑄造性能；產(chǎn)生熱裂紋；形成縮孔。6、鑄件中的非金屬夾雜物排除和減少夾雜物工藝措施：嚴格控制易氧化元素的含量；向金屬液加人熔劑以吸收或捕捉夾雜物；采用真空或在保護氣氛下熔煉和澆注；避免金屬液在澆注和充型時發(fā)生飛濺或渦流，盡可能地保證充型平穩(wěn)；金屬液通過過濾器，再注入型腔；為減小鑄型中的氧化氣氛，除嚴格控制鑄型水分外，還可在型砂中添加附加物。6、鑄件中的非金屬夾雜物第二節(jié)凝固成形的方法

液態(tài)成形的根本是將液態(tài)金屬充填到與欲形成零件的形狀和尺寸相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷卻凝固，以獲得所需形狀的零件或零件的毛坯。各種液態(tài)成形方法的基本原理都是一樣的，其區(qū)別主要在于鑄型種類、澆注方式、凝固方式等不同。常用的方法有：砂型鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造和離心鑄造等。砂型鑄造熔模鑄造金屬型鑄造壓力鑄造低壓鑄造離心鑄造消失模鑄造對各種凝固成形方法的評價第二節(jié)凝固成形的方法

砂型鑄造是用型(芯)砂制作鑄型的一種最常用的方法。砂型鑄造是傳統(tǒng)的、也是目前使用最普遍的凝固成形方法。目前鑄造生產(chǎn)中有80%～90%的鑄件都是砂型鑄造的。砂型鑄造是其它一切鑄造方法的基礎(chǔ)。一、砂型鑄造圖4.2.1支座的零件、模型及合箱的示意圖

砂型鑄造的工藝過程造型材料的原材料組成包括原砂、粘結(jié)劑、硬化劑、附加物等。型砂：常用的粘結(jié)劑有粘土(水)、水玻璃、植物油及樹脂等，當這些粘結(jié)劑與原砂混合則稱為型砂。1）造型和制芯材料型砂稀釋劑原砂粘結(jié)劑鉻鐵礦砂水溶劑粘土水玻璃樹脂石英砂鋯英砂型砂的性能主要有強度、透氣性、耐火度、退讓性等。砂芯處于金屬液體的包圍之中，其工作條件較型砂更惡劣，因此對芯砂的性能要求比型砂高。根據(jù)粘結(jié)劑的種類不同，型砂可細分為粘土型砂、水玻璃型砂、有機粘結(jié)劑砂等。1）造型和制芯材料粘土型砂是由原砂、粘土、附加物及水按一定比例配制而成的。

砂粒是型砂耐高溫的骨干耐火材料，粘土和水形成膠體以薄膜形式覆蓋在砂粒表面把松散的砂粒聯(lián)結(jié)起來，使型砂具有強度性能等。附加物如煤粉、木屑等用來改善型砂的某些性能。應(yīng)用廣泛:

a.不受鑄件大小、重量、尺寸、批量影響；b.鑄鋼、鑄鐵、銅、鋁合金等均可鑄；c.手工、機器造型均可；d.粘土來源廣、價低。

（1）粘土型砂水玻璃砂是用水玻璃作粘結(jié)劑的型（芯）砂，它的硬化過程主要是化學反應(yīng)的結(jié)果，并可采用多種方法使之自行硬化，也稱化學硬化砂。與粘土砂相比，它有許多優(yōu)點：a.型砂流動性好，易于緊實，勞動強度低；b.可簡化造型（芯）工藝，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率；c.可在鑄型（芯）硬化后再起模及拆除芯盒，因此能得到尺寸精度高的鑄型（芯）；d.鑄件缺陷少，內(nèi)在質(zhì)量高，車間的生產(chǎn)環(huán)境較好。

但是水玻璃砂出砂性較差，舊砂回用較復(fù)雜。

目前國內(nèi)用于生產(chǎn)的化學硬化砂有：二氧化碳硬化水玻璃砂、硅酸二鈣水玻璃砂、水玻璃石灰石砂等。（2）水玻璃砂應(yīng)用：有機粘結(jié)劑砂主要用于制作砂芯。特點：與粘土砂芯和水玻璃砂芯比較，它們的出砂性好，干強度高，表面質(zhì)量好。按粘結(jié)劑種類可分為植物油砂、合脂砂和樹脂砂。樹脂砂：根據(jù)制芯工藝及硬化方法不同，樹脂砂可分為殼芯法樹脂砂、熱芯盒法樹脂砂和冷芯盒法樹脂砂。（3）有機粘結(jié)劑砂

1）適用面最廣的一種凝固成形方法，幾乎適用于所有不同大小、結(jié)構(gòu)的零部件生產(chǎn)。2）從鑄型的制造方法來分，砂型(芯)制造可分為手工造型(芯)和機器造型(芯)兩大類。（1）手工造型

指用手工或手動工具完成造型各工序的方法。

特點：操作靈活，工藝裝備(模樣和砂箱等)簡單，生產(chǎn)準備時間短，適應(yīng)性強，可用于各種大小、形狀的鑄件。但是，手工造型對工人的技術(shù)水平要求較高，生產(chǎn)率低，勞動強度大，鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定。

主要用于單件、小批生產(chǎn)。2、砂型鑄造的特點（2）機器造型

指用機器完成填砂、緊實、起模等操作的造型方法。

特點：生產(chǎn)率高，砂型緊實度高而均勻，型腔輪廓清晰，鑄件表面光潔、尺寸精度高；但設(shè)備和工藝裝備費用高，生產(chǎn)準備時間長。

僅適用于中、小型鑄件的成批或大量生產(chǎn)。

3）從凝固的角度看，鑄件內(nèi)部晶粒粗大，易于產(chǎn)生組織及成分的偏析等，降低了材料的力學性能及性能的均一性。另一方面，鑄件的表面粗糙度Ra較其它凝固成形方法高，約在12.5～400μm范圍內(nèi)。

2、砂型鑄造的特點特種鑄造為獲得高質(zhì)量、高精度的鑄件，提高生產(chǎn)率，人們在砂型鑄造的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造了多種其它的鑄造方法；通常把這些有別于砂型鑄造的其他鑄造方法通稱為特種鑄造。特種鑄造金屬型鑄造熔模鑄造消失模鑄造連續(xù)鑄造離心鑄造低壓鑄造壓力鑄造七種常見的特種鑄造方法熔模鑄造用易熔材料制造模樣，表面包覆若干層耐火涂料，經(jīng)硬化后，制成型殼，熔出模樣，從而獲得無分型面的空心型殼，型殼經(jīng)高溫焙燒，澆注合金液而獲得鑄件的鑄造方法。

由于熔模廣泛采用蠟質(zhì)材料來制造，故又常把它稱為“失蠟鑄造”。

1、熔模鑄造的工藝過程熔模鑄造的工藝過程包括：熔模制造、結(jié)殼、脫蠟、焙燒、澆注等。二、熔模鑄造

1)熔模組的制造

熔模材料有兩種：一種是常用的蠟基模料(由50％石蠟和50％硬脂酸組成)；一種是樹脂(松香)基模料，主要用于高精度鑄件①壓型：制蠟?zāi)５膶Ｓ媚＞?，一般用鋼、銅或鋁經(jīng)切削加工制成，主要用于大批量生產(chǎn)。小批量生產(chǎn)，則可采用易熔合金、塑料或石膏直接向模樣（母模）上澆注而成。

②蠟?zāi)５膲褐疲孩巯災(zāi)＝M裝：實現(xiàn)一箱多鑄。1、熔模鑄造的工藝過程2)型殼的制造----熔模鑄造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。結(jié)殼要經(jīng)過浸涂料、撒砂、硬化、干燥等工序。①浸耐火涂料：一般鑄件用石英粉+粘結(jié)劑的糊狀物水玻璃涂料，高合金鋼件用鋼玉粉硅酸乙酯水解液涂料，表面光潔；②撒砂：細石英砂，目的:增厚型殼③硬化

3）脫蠟和焙燒①脫蠟，常用脫去蠟?zāi)５姆椒ㄓ袩崴ê透邏赫魵夥?，前者適于一般鑄件，后者適于質(zhì)量要求高的復(fù)雜鑄件。②焙燒：為進一步去除型殼中的水分、殘余蠟料和其它雜質(zhì)，增加型殼的強度，必須將型殼送入加熱爐內(nèi)，在800～950℃溫度下進行焙燒，保溫一段時間，型殼強度增加，內(nèi)腔更為干凈。4）填砂、澆注①填砂：型殼放入鐵箱中,周圍干砂充填

②澆注：趁熱(600~700℃)進行澆注澆注5）落砂和清理冷卻后，破壞型殼，取出鑄件；切割澆冒口；去毛刺；退火或正火，以便得到所需機械性能。

1、熔模鑄造的工藝過程主要特點：(1)鑄件的精度和表面質(zhì)量高CT4—CT6，Ra3.2～12.5μm。

(2)適用于各種合金鑄件，尤其適用于高熔點及難加工的高合金鋼。(3)使用易熔模，型殼無分型面，型殼對模樣復(fù)印性好；金屬液充型性好。故可制造形狀較復(fù)雜的鑄件，最小直徑為0.5mm，最小壁厚可達O.3mm。(4)單件,小批,大批量生產(chǎn)均可(5)少、無切削加工，稍磨(6)主要問題是工藝過程較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，鑄件成本高。此外，難以實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)；力學性能較低；不能做大型件，最適于從幾克到十幾千克的小鑄件，一般不超過25kg。2、熔模鑄造的特點和適用范圍應(yīng)用:

使用高熔點合金精密鑄件的成批，大量生產(chǎn)，形狀復(fù)雜，難以切削加工的小零件。如：汽輪機葉片，工藝品等。熔模鑄造還適于將數(shù)個零件裝配而成的組件改為整鑄件一次制出。2、熔模鑄造的特點和適用范圍

金屬型鑄造——是用自由（重力）澆注的方法將熔融金屬澆入由鑄鐵或鋼制造的鑄型，以獲得鑄件的一種凝固成形方法。

因鑄型（金屬型）可以反復(fù)使用，故又稱其為“永久型鑄造”或硬模鑄造。三、金屬型鑄造1、金屬型

金屬型的材料：一般采用鑄鐵，要求較高時可選用碳鋼或低合金鋼。

鑄件的內(nèi)腔：可用金屬型芯或砂芯形成，有抽芯（推桿）機構(gòu)。

薄壁復(fù)雜件或鑄鐵、鑄鋼件多采用砂芯，而形狀簡單件或有色金屬件多采用金屬型芯。

金屬型的結(jié)構(gòu)：

整體式

水平分型式

垂直分型式:便于開設(shè)澆口和取出鑄件,也易于實現(xiàn)機械化生產(chǎn)，應(yīng)用最廣

復(fù)合分型式：這種形式廣泛應(yīng)用于復(fù)雜的鋁合金鑄件的生產(chǎn)。

三、金屬型鑄造工藝特點：金屬型的導熱性好，使金屬液冷卻過快，充型能力差；沒有退讓性、透氣性。

1)金屬型應(yīng)保持一定的工作溫度具有良好的充型條件和可以減緩鑄型對金屬液的一定的激冷作用(1)噴刷涂料前金屬型預(yù)熱

保證涂料層致密,均勻，

(2)澆注前金屬型預(yù)熱

預(yù)熱溫度一般不低于150℃。

2、金屬型鑄造工藝過程

2)噴刷涂料

金屬型表面應(yīng)噴刷一層耐火涂料(厚度為0.1～0.2㎜)

保護型壁表面；改變鑄件各部分的冷卻速度；蓄氣和排氣。

3)澆注合理澆注溫度：

比砂型鑄造高20—30℃。

4)及時開型、取出鑄件、清理

通常鑄鐵件出型溫度為780℃～950℃，出型時間為10～60s。

5）防止鑄鐵件產(chǎn)生白口2、金屬型鑄造工藝過程特點:

和砂型鑄造相比，金屬型鑄造有許多優(yōu)點：

(1)組織致密，力學性能較高。(2)鑄件的尺寸精度高、表面粗糙度低，鋁合金鑄件的尺寸公差等級可達CT7—CT9，表面粗糙度可達Ra3.2—12.5μm。

(3)澆冒口尺寸較小，金屬耗量減少，一般可節(jié)約金屬15％～30％。

(4)多次澆注、工序簡化、生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)機械化、自動化。(5)但金屬型制造成本高，周期長，工藝要求嚴，易出現(xiàn)白口。不適合單件、小批生產(chǎn)零件，不適宜鑄造形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，否則易產(chǎn)生澆不足等缺陷。鑄造高熔點合金，金屬型壽命較低。

3、金屬型鑄造的特點及適用范圍應(yīng)用：適用于大批生產(chǎn)的有色合金鑄件。不適宜鑄造形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。

如鋁合金的活塞、汽缸體、汽缸蓋、油泵殼體、水泵葉輪及銅合金軸瓦、軸套等。

對于鑄鐵、鑄鋼件，金屬型鑄造只限于形狀簡單的中、小件生產(chǎn)。3、金屬型鑄造的特點及適用范圍

壓力鑄造——在高壓下（30～70MPa）快速地將液態(tài)或半液態(tài)金屬壓入金屬鑄型中，并使液態(tài)金屬在壓力下結(jié)晶，以獲得鑄件的凝固成形方法。四、壓力鑄造壓鑄是在壓鑄機上完成的，它所用的鑄型稱為壓型。壓型與垂直分型的金屬型相似，定型（靜模）；動型（動模）。抽芯機構(gòu)及頂出鑄件的機構(gòu)。

壓鑄機主要是由壓射機構(gòu)和合型機構(gòu)所組成。壓射機構(gòu)的作用是將液態(tài)金屬壓入型腔；合型機構(gòu)用于開合壓型，并在壓射金屬時頂住動型，以防金屬液自分型面噴