1、第一章 铸 造,一 铸造生产的实质,1、实质：制造铸型，熔炼金属，并将熔融金属浇入铸型型腔，冷凝后得到所需要的形状和性能的铸件。,2、主要工作：,制做铸型；,熔炼金属；,浇注。,二 铸造生产的特点,1、能生产形状极复杂的铸件，特别是具有复杂内腔的零件毛坯；如复杂的箱体，内燃机的机体、缸盖，机床床身等。,2、适应性广（工艺灵活性大）；,各种金属：铸铁、铸钢及各种有色金属,各种形状、尺寸（0.5mm1m壁厚）、重量（几克几百吨）。,概 述,沧州铁狮子：高5.4m，长6. 5m，重40吨,高22m，42臂，重120吨。,4、力学性能差，特别是冲击韧性低于同材料的锻件，铸件笨重；,5、工序多且难于精确
2、控制，质量不稳，废品率高；,6、劳动条件差：高温、高粉尘、高的劳动强度。,三 铸造生产的用途,除受力复杂，尤其受拉力、冲击力较大，对强度和韧性 要求较高的重要件外，均可使用铸件。,如：机床床身、减速器箱体、电动机外壳等。,3、成本低；原材料来源广，价格便宜，设备投资少。,1 合金的铸造性能,合金的铸造性能：指合金在铸造生产中所表现出来的工艺性能。,铸造性能是合金的流动性、收缩性、偏析性和吸气性等性能的综合体现。,一 合金的流动性和充型能力,（一）合金的流动性,1 概念：,液体合金本身的流动能力。,合金的流动性越好，就越能： a 容易浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件； b 有利于夹杂物和气体的上浮
3、和排除，减少夹杂和气孔缺陷； c 有利于凝固过程中的补缩，减少缩孔和缩松。,2 流动性的度量：,（螺旋型流动性试样）,铸铁的流动性最好，试样长度可达1000mm；,铝合金的流动性次之，试样长度可达800mm；,铸钢的流动性最差，其试样长度仅为200mm。,3 流动性的影响因素：,a 合金的种类；,b 合金的化学成分和结晶特征：,c 合金的物理性能：,纯金属和共晶成分的金属流动性最好；结晶温度范围越宽，流动性越差,粘度 、结晶潜热 、导热系数 流动性 。,（二）合金的充型能力,1 充型能力：,合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状正确的优质铸件的能力。,2 影响充型能力的因素：,流动性；浇注条件；铸型
4、条件；铸件结构。,流动性对充型能力的影响最大，流动性越好，充型能力越强；,浇注条件对充型能力有着决定性的影响：,浇注温度：,温度 充型能力,适宜的浇注温度：铸铁 12301380铸钢 15201620 铝合金 680780 ,充型压力（直浇道高度）：,提高充型压力或增加直浇道高度可有效地提高充型能力。,直浇道高度应大于200mm。,浇注系统结构：,浇注系统越复杂，流动阻力越大，充型能力下降。,铸型条件对充型能力有着显著的影响；,铸型的蓄热能力：铸型从金属液中吸收和储存热量的能力。 铸型的导热性、比热容 激冷作用 充型能力,铸型的温度；铸型的温度 充型能力,铸型中的气体：阻碍金属液的流动 充型能
5、力,铸件结构对充型能力有着相当的影响。,3 提高充型能力的措施：,设计铸件时，尽量选用流动性好的合金；,提高浇注温度，加高直浇道，扩大内浇口截面积；,烘干铸型，增大出气口；,改进铸件结构。,二 铸造合金的收缩,（一） 概念：,铸件在凝固和冷却的过程中，其体积和尺寸减小的现象。,（二）收缩的形式和度量：,液态收缩：,凝固收缩：,固态收缩：,图中的AB段，从浇注温度到开始凝固温度。,此阶段的收缩通常用体积收缩率来表示：,图中的BC段，从凝固开始温度到凝固结束温度。,凝固收缩通常也用体积收缩率来表示。,图中的CD段，即从凝固终了冷却到室温的收缩。,固态收缩通常用线收缩率来表示：,灰铸铁的收缩最小，而
6、铸钢和白口铁的收缩最大。,（三）收缩对铸件质量的影响,1 铸件中的缩孔和缩松,b 产生原因：,合金的液态收缩、凝固收缩得不到液态金属的补充。,由于收缩而产生的大而集中的孔洞叫缩孔，,结晶温度范围较宽的金属易形成缩松。,a 缩孔的形成过程：,热节：铸件中局部厚大的部位。,c 缩孔的防止方法：,在结构设计时，避免铸件壁过厚；,加冒口、,工艺上采用顺序凝固原则。,加冷铁，,细小而分散的孔洞叫缩松。,2 铸造应力：,铸件凝固后仍处于高温，在继续冷却的过程中收缩受到阻碍， 内部将产生应力，这个内应力叫做铸造内应力。,（1）热应力,铸造内应力可分为三类：热应力、收缩应力和相变应力。,弹性状态：,塑性状态：
7、,温度T k ：屈服极限较高。 弹性变形 产生应力。,温度T k ：屈服极限较低。 塑性变形 没有应力。,铸件由两个横梁和三个立杆组成,以框形铸件为例分析热应力形成过程：,第一阶段（t 0t1）：塑性阶段,第二阶段（t1t2）: 弹塑性阶段,第三阶段（t2t3）：弹性阶段,不产生应力,产生应力,粗杆(厚)：拉应力；细杆(薄) ：压应力。,不产生应力,热应力产生的原因：,铸件壁厚不均，冷却速度不一致，收缩不同步且互相阻碍。,分析如图所示铸件所产生的热应力,T型梁铸件,热应力性质：,厚（冷却慢）：拉应力 薄（冷却快） ：压应力,（2）相变应力,（3）收缩应力,如铸件各部分发生相变的时间不一致，其体
8、积变化不均衡，则可能导致相变应力的产生。,铸件弹性阶段的收缩受到铸型和型芯的机械 阻碍而产生的应力。收缩应力是临时应力，落砂后自行消失。,（4）铸造应力对铸件的危害,a 铸态变形：,b 切削加工变形：,车外圆,钻中心孔,刨侧面,变形规律：,含碳0.3%碳钢 室温 ： b480Mpa；17%1400 ：b 约为2Mpa；约为0.3%,收缩应力 b 产生热裂纹,c 铸件的裂纹：,当铸件内的应力大于材料的强度极限时，则会产生裂纹。,热裂：,凝固末期高温下形成的裂纹。,其特征：裂纹短小，形状曲折，缝内有氧化色。,冷裂：,铸件于弹性阶段即在低温时形成的裂纹。,其特征：裂纹细小，呈连续直线状，缝内干净。,结晶温度范围越大，收缩应力越大，越容易产生热裂纹 铸钢、可锻铸铁、某些铝合金热裂倾向大；灰铸铁件、球磨铸铁件热裂倾向小,塑性差的合金，如白口铸铁件、高碳钢件容易产生冷裂纹。,铸件上受拉伸部位，尤其是有应力集中部位容易产生冷裂纹。,常出现在应力集中部位或热节附近,（5）应力、变形和裂纹的防止措施：,铸件设计尽量使壁厚均匀；,去应力退火。,增加型（芯）砂的退让性；,铸件设计壁厚力求均匀，形状对称；,采用反变形法；,尽量减小铸造应力；,限制有害元素的含量，如钢铁中的S、P含量。,a 减小应力的措施,b 减小变形的措施,c 防止裂纹的措施,
