1、第一篇 铸造,第一章 概述,什么是铸造?将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得一定形状、尺寸和性能零件或毛坯的方法。,铸造特点,优点： 可以生产形状复杂的零件，尤其复杂内腔的毛坯(如箱体、气缸等) 适应性广，工业常用的金属材料均可铸造。 几克几百吨。 原材料来源广泛。价格低廉。 废钢，废件，切屑 铸件的形状尺寸与零件非常接近，减少切削量，属少无切削加工。 应用广泛： 农业机械4070% 机床：7080%重量铸件,缺点： 机械性能不如锻件(组织粗大，缺陷多等) 砂型铸造中，单件，小批，工人劳动强度大。 铸件质量不稳定，工序多，影响因素复杂，易产生许多缺陷。,1金属液
2、态成型,一、铸件的凝固 铸件凝固过程中，在其断面上存在三个区域，即已凝固的固相区、液固两相并存的凝固区和未开始凝固的液相区。其中凝固区的宽窄对铸件质量影响较大。其宽窄决定着铸件的凝固方式。,1） 逐层凝固,纯金属或共晶成分的合金，凝固时铸件的断面上不存在液、固两相并存的凝固区，已凝固层与未凝固的液相区之间界限清晰，随着温度的下降，已凝固层不断加厚，液相区逐渐减小，一直到铸件完全凝固，这种凝固方式称为逐层凝固。,（2） 糊状凝固,如果合金的结晶温度范围很宽，且铸件断面的温度梯度较小，则在开始凝固的一段时间内，铸件表面不会形成坚固的已凝固层，而是液、固两相共存区贯穿铸件的整个断面。这种凝固方式先呈
3、糊状，然后整体凝固，故称为糊状凝固。,（3） 中间凝固,大多数铸造合金的凝固方式介于逐层凝固和糊状凝固之间，即在凝固过程中，铸件断面上存在一定宽度的液固两相共存的凝固区，称为中间凝固方式。,铸件凝固方式影响因素,铸件采取何种凝固方式主要取决于该合金的结晶温度范围和铸件的温度梯度。合金的结晶温度范围愈窄，铸件的凝固区域就愈窄，愈倾向于逐层凝固。如砂型铸造时，低碳钢的凝固为逐层凝固，而高碳钢的结晶温度范围较宽成为糊状凝固。,铸件的温度梯度主要影响因素,1）铸造合金的性质。如铸造合金的导热性愈好、结晶潜热愈大，则铸件均匀温度的能力愈强，温度梯度就愈小。 2）铸型的蓄热能力和导热性愈好，对铸件的激冷能
4、力愈强，使铸件的温度梯度愈大。 3）提高浇注温度，会降低铸型的冷却能力，从而降低铸件的温度梯度。,总之，合金的结晶温范围愈小，铸件断面的温度梯度愈大，铸件愈倾向于逐层凝固方式，也愈容易铸造；所以铸造倾向于糊状凝固的合金铸件时，如锡青铜和球墨铸铁等，应采用适当的工艺措施，减小其凝固区。,2液态合金的充型能力,液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成型件的能力。,充型能力不足,浇不足,冷 隔,夹 砂,气 孔,夹 渣,不能得到完整的零件,没完整融合缝隙或凹坑,影响充型能力的主要因素,合金的流动性 浇注条件 铸型的充型条件 铸件的结构,合金的流动性,合金的流动性是指液态合金自身的流动能力，属于
5、合金的一种主要铸造性能。良好的流动性1）易于铸造出薄而复杂的铸件，2）利于铸件在凝固时的补缩，3）气体和非金属夹杂物的逸出和上浮。反之流动性差的合金，易使铸件上出现浇不足、冷隔、气孔、夹渣和缩孔等缺陷。,测定流动性的方法,通常用浇注的螺旋形试样的长度来衡量合金的流动性。如图所示的螺旋形试样，其截面为等截面的梯形，试样上隔50mm长度有一个凸点，以便于计量其长度。合金的流动性愈好，其长度就愈长。,影响流动性的主要因素,主要是化学成分： 共晶成分的合金，其结晶同纯金属一样，是在恒温下进行的。从铸型表面到中心，液态合金逐层凝固，由于已凝固层的内表面光滑，对液态合金的流动阻力小。而且，由于共晶成分合金
6、的凝固温度最低，相同浇注温度下其过热度最大，延长了合金处于液态的时间，故流动性最好。 非共晶成分其已凝固层和纯液态区之间存在一个液固两相共存的区域，使得已凝固层的内表面粗糙。所以非共晶成分的合金流动性变差，且随合金成分偏离共晶点愈远，其结晶温度范围愈宽，流动性愈差。,铁碳合金流动性与含碳量的关系,浇注条件,（1） 浇注温度 （2） 充型压力,（1）浇注温度,提高液态合金的浇注温度能改善其流动性，因而提高其充型能力。因为浇注温度高，液态合金的过热度大，在铸型中保持液态流动的能力愈强，且使液态合金的粘度及其与铸型之间的温度差都减小，从而提高了流动性。因此，对薄壁铸件或流动性较差的合金可适当提高浇注
7、温度，以防产生浇不足和冷隔。,但是浇注温度过高，又会使液态合金吸气严重、收缩增大，反而易使铸件产生其它缺陷，如气孔、缩孔、缩松、粘砂和晶粒粗大等。故在保证液态合金流动性足够的前提下，浇注温度应尽可能低。通常灰铸铁浇注温度为12001380；铸钢为15201620；铝合金为680780。薄壁复杂件取上限温度值，厚件则取下限。,（2） 充型压力,液态合金在流动方向上所受压力愈大，其充型能力愈好。砂型铸造时，是由直浇道高度提供静压力作为充型压力，所以直浇道的高度,铸型的充型条件,在铸型凡能增大液态合金流动阻力、降低流速和加快其冷却的因素，均会降低其充型能力。如铸型型腔过窄、预热温度过低、排气能力太差
8、及铸型导热过快等，均使液态合金的充型能力降低。,4 铸件的结构,铸件的壁愈薄、结构形状愈复杂，液态合金的充型能力愈差。应采取适当提高浇注温度、提高充型压力和预热铸型等措施来改善其充型能力。 铸件模数：铸件体积与散热表面积之比,3 铸造合金的收缩,从浇注、凝固、直至冷却至室温的过程中，铸造合金的体积或尺寸会缩减的现象为收缩，收缩是合金的物理属性。但铸造合金的收缩给铸造工艺带来许多困难，是形成缩孔、缩松、变形和裂纹等多种铸造缺陷的根本原因。,收缩的三个阶段,1）液态收缩： 从金属液浇入铸型到开始凝固之前。 液态收缩减少的体积与浇注温度与开始凝固的温度的温差成正比。 2）凝固收缩： 从凝固开始到凝固
9、完毕。 同一类合金，凝固温度范围大者，凝固体积收缩率大。如： 35钢，体积收缩率3.0%， 45钢 4.3% 3）固态收缩： 凝固以后到常温。 固态收缩影响铸件尺寸，故用线收缩表示。,影响收缩的因素,1）化学成分： 铸铁中促进石墨形成的元素增加，收缩减少。 如： 灰口铁 C， Si，收，S 收。因石墨比容大，体积膨胀，抵销部分凝固收缩。 2）浇注温度： 温度 液态收缩 3）铸件结构与铸型条件 铸件在铸型中收缩会受铸型和型芯的阻碍。实际收缩小于自由收缩。 铸型要有好的退让性。,铸型条件,铸件结构,浇注温度,化学成分(c含量),合金收缩,缩孔的形成： 纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金，浇注后
10、在型腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程中，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔。 缩松的形成：铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者 结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域 较宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。,缩孔易出现的部位,缩孔和缩松的防止,采用适当的工艺措施，使铸件实现“顺序凝固”，即可获得无缩孔的铸件。 所谓顺序凝固是指，采用一些适当的工艺措施，使铸件远离冒口或浇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。实现以厚补薄，将缩孔转移到冒口中去。,顺序凝固,实现顺序凝固方法,合理布置内浇道及确定浇铸工艺。
11、 合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。,由于铸件上容易产生缩孔的厚大部位即热节不止一个，仅靠铸件顶部的冒口补缩，难以保证铸件底部厚大部位不出现缩孔。为此，在该处设置冷铁，以加快其冷却速度，使其最先凝固，以实现自下而上的顺序凝固。由此可知，冷铁的作用是加快铸件某处的冷却速度，以控制或改变铸件的凝固顺序。冷铁通常采用钢、铸铁或铜等制成。,4 铸造内应力、变形和裂纹,铸件完全凝固后便进入了固态收缩阶段，若铸件的固态收缩受到阻碍，将在铸件内部产生应力，称为铸造应力。它是铸件产生变形和裂纹的基本原因。 按照应力产生的原因，将铸造应力分为热应力和机械应力两种。,内应力,热应力,机械应力,变形,裂纹,铸件在
12、凝固和冷却的过程中，由于铸件的壁厚不均匀，导致不同部位不均衡的收缩而引起的应力。,铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、浇冒口、砂箱等外力阻碍而产生的应力。,残余热应力的存在，使铸件处在一种非稳定状态，将自发地通过铸件的变形来缓解其应力，以回到稳定的平衡状态。,当热应力大到一定程度会导致出现裂纹。,热应力的形成过程,当铸件处于高温阶段（t0-t1）时，两杆都处于塑性状态，尽管此时两杆的冷速不同、收缩也不同步，但瞬时的应力可通过塑性变形来自行消失，在铸件内无应力产生； 继续冷却，冷速较快的杆II进入弹性状态，粗杆I仍然处于塑性状态（t1-t2），此时由于细杆II的冷速较快、收缩较大，所以细杆II会
13、受到拉伸，粗杆I会受到压缩（图b），形成暂时内应力，但此内应力很快因粗杆I发生了微量的受压塑性变形而自行消失（图c）； 当进一步冷至更低温度时（t2-t3），两杆均进入了弹性状态，此时由于两杆的温度不同、冷却速度也不同，所以二者的收缩也不同步，粗杆I的温度较高，还要进行较大的收缩，细杆II的温度较低，收缩已趋于停止，因此粗杆I的收缩必定受到细杆II的阻碍，使其收缩不彻底，在部产生拉应力；而杆II则受到杆I因收缩而施与的压应力（图d）。直到室温，残留热应力一直存在。,铸件壁厚不均或各部分冷却速度不同使铸件的厚壁处或心部受拉应力、薄壁或表层受压应力，且随着铸件壁厚差的增大、各部分冷却速度差的不同、
14、铸造合金线收缩率的提高、以及其弹性模量的增大，铸件的热应力增大。,残留热应力的预防,预防铸件产生热应力的基本措施是减小铸件各部分之间的温度差，使其均匀冷却。具体为： 选择弹量模量较小的合金作为铸造合金； 设计铸件结构时，力求使其壁厚均匀； 采用合理的铸造工艺，使铸件的凝固符合同时凝固原则。,将内浇口开在铸件的薄壁处，以减缓其冷却速度；而在铸件的厚壁处放置冷铁，以加快其冷却速度。总之，铸件采用同时凝固原则可减小其产生应力、变形和裂纹的倾向；且不必设置冒口，使工艺简化，并节约了金属材料。采用同时凝固的缺点是在铸件的心部会产生缩孔或缩松缺陷。,机械应力,机械应力是因铸件的收缩受到铸型或型芯等的机械阻
15、碍而形成的应力 ，机械应力会导致形成裂纹， 应适时开箱加以解决。 预防方法： 提高铸型和型芯的退让性。,铸件的变形与防止,具有残留内应力的铸件，厚的部位受拉应力、薄的部位受压应力。处于这种状态的铸件是不稳定的，将自发地变形以减小其内应力，以趋于稳定状态。变形的结果是受拉应力的部位趋于缩短变形、受压应力的部位趋于伸长变形，以使铸件中的残余应力减小或消除。,结论： 厚部、心部受拉应力，出现内凹变形。 薄部、表面受压应力，出现外凸变形。,平板铸件，其中心部位散热较边缘要慢，所以受拉应力；边缘处则受压应力，且平板的上表面比下表面冷却得快,导轨部分较厚，受拉应力；其床壁部分较薄，受压应力，于是床身发生朝
16、着导轨方向的弯曲，使导轨下凹。,变形的防止,为防止变形，应尽可能使铸件的壁厚均匀 使铸件的截面形状对称， 在铸造工艺上应采取相应措施，力求使其同时凝固； 对细长易变形的铸件，在制造模型时，将模型制成与变形方向正好相反的形状以抵消其变形，这种方法为反变形法。,铸件的裂纹与防止,当铸造内应力超过铸件的强度极限时，铸件便产生裂纹。裂纹是铸件的严重缺陷，必须设法防止。按照裂纹的形成温度不同，将裂纹分为热裂和冷裂两种。,热裂,热裂是在铸件凝固末期的高温下形成的。其形状特征是：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内金属呈氧化色；且裂纹沿晶界产生，外形曲折。因为在凝固末期，铸件绝大部分已凝固成固态，但其强度和塑性较
17、低，当铸件的收缩受到铸型、型芯和浇注系统等的机械阻碍时，将在铸件内部产生铸造应力，若铸造应力的大小超过了铸件在该温度下的强度极限，即产生热裂。热裂是铸钢件、可锻铸铁件以及一些铝合金铸件的常见缺陷，一般出现在铸件的应力集中部位，如尖角、截面突变处或热节处等。,防止热裂的方法,选择结晶温度范围窄的合金生产铸件，因为结晶温度范围愈宽的合金，其液、固两相区的绝对收缩量愈大，产生热裂的倾向也愈大。如灰铸铁和球铁的凝固收缩很小，所以热裂倾向也；但铸钢、铸铝和可锻铸铁的热裂倾向较大。 减少铸造合金中的有害杂质，如减少铁-碳合金中的磷、硫含量，可提高铸造合金的高温强度。 改善铸型和型芯的退让性。退让性愈好，机
18、械应力愈小，形成热裂的可能性愈小。具体措施是采用有机粘结剂配制型砂或芯砂；在型砂或芯砂中加入木屑或焦炭等材料可改善退让性。 减小浇、冒口对铸件收缩的阻碍，内浇口的设置应符合同时凝固原则。,冷裂,冷裂是铸件在较低的温度下，即处于弹性状态时形成的裂纹。 特征：裂纹细小、呈连续直线状、裂纹表面有金属光泽或呈微氧化色。冷裂纹是穿晶而裂，外形规则光滑，常出现在形状复杂的、大型铸件的、受拉应力的部位，尤其易出现在应力集中处。此外，一般脆性大、塑性差的合金，如白口铁、高碳钢及一些合金钢等也易产生冷裂纹。 防止冷裂的方法是设法减小铸造应力和降低铸造合金的脆性。如尽量减小铁-碳合金中的磷含量，可降低其脆性；且铸
19、件在浇注之后，也勿过早落砂。,5 铸件中的气体,气孔对铸件质量的影响 破坏金属连续性 较少承载有效面积 气孔附近易引起应力集中，机械性能 弥散孔，气密性 1 侵入气孔 2 析出气孔 3 反应气孔,侵入气孔,砂型材料表面聚集的气体侵入金属液体中而形成。 气体来源： 造型材料中水分， 粘结剂，各种附加物。 特征： 多位于表面附近，尺寸较大，呈椭圆形或梨形,孔的内表面被氧化。 预防： 降低型砂(型芯砂)的发气量，增加铸型排气能力,选择合适的芯砂粘结剂。,析出气孔,溶于金属液中的气体在冷凝过程中，因气体溶解度下降而析出， 使铸件形成气孔。 原因： 金属熔化和浇注中与气体接触被吸收(H2 O2 NO C
20、O等) 特征： 分布广，气孔尺寸甚小， 影响气密性 预防：减少气体来源、阴止气体析出。,反应气孔,金属液与铸型材料，型芯撑，冷铁或溶渣之间，因化学反应生成的气体而形成的气孔。如： 冷铁有锈 Fe3O4 + C Fe + CO 冷铁附近生成气孔 防止： 冷铁 型芯撑表面不得有锈蚀，油污，要干燥。,第二章 砂型铸造,目前，铸件生产的主要方法，砂型铸件占铸件总量的90%以上，可生产各种铸钢，灰铁，球铁，可锻铸铁，有色金属等。用于铸造各种机械零件。,砂型铸造的工艺过程,工 艺 准 备,造 型,落 砂,合 箱,浇 注,造 芯,清 理,检 验,熔炼金属,配砂、制模,第一节 造型方法,造型是砂型铸造的重要工
21、序，大体分手工和机器造型两大类。手工造型主要用于单件或小批量铸件的生产，而机器造型则主要用于大批量的铸件制造。,1手工造型,手工造型操作灵活、大小铸件均能适应。在实际生产中，由于铸件的结构特点、批量大小、使用要求及生产条件的不同，所用的造型方法也不一样。 手工造型对模型的要求不高，一般采用成本较低的木模。对于尺寸较大的回转体或等截面的铸件，还可以采用成本更低的刮板造型法。因此，尽管手工造型的生产率较低、获得铸件的尺寸精度及表面质量也较差，但对工人的技术水平要求较高，且在实际生产中很难完全以机器造型取代。尤其是对于单件、小批铸件的生产。,2机器造型,机器造型是将手工造型中的紧砂和起模工步实现了机
22、械化的方法。与手工造型相比，不仅提高了生产率、改善劳动条件而且提高了铸件精度和表面质量。但是机器造型所用的造型设备和工艺装备的费用高、生产准备时间长，只适用于中、小铸件成批或大量的生产。,机器造型的特点,采用模板的两箱造型。所谓模板就是将模型、浇注系统沿分型面与底板联结成一体的专用工装，一般采用金属材料制造。有单面模板和双面模板之分。 不能采用三箱造型和活块造型。,2 砂型铸件结构的工艺性,在设计铸件结构时，不仅应考虑到能否满足铸件的使用性能和力学性能需要，还应考虑到铸造工艺和所选用合金的铸造性能对铸件结构的要求。 铸造工艺对铸件结构设计的要求 合金铸造性能对铸件结构工艺性的要求,铸造工艺对铸
23、件结构设计的要求,铸件外形的设计要求 铸件的外形应力求简化，造型时便于起模。 铸件的外形应尽可能使铸件的分型面数目最少。 在铸件上设计结构斜度 铸件内腔的设计 铸件内腔尽量不用或少用型芯，以简化铸造工艺。 当铸件的内腔较复杂、需用型芯形成时，应考虑好型芯的稳固、排气顺畅和清理方便。,BACK,（1）避免铸件的外形有侧凹。,（2） 尽可能使分型面为平面，去掉不必要的外圆角。,（3） 铸件上凸台和筋条的设计， 应考虑其结构便于造型,BACK,2.铸件要尽量减少分型面数量,BACK,3、在铸件上设计结构斜度,在铸件的所有垂直于分型面的非加工面上，应设计有结构斜度 如果没有结构斜度的，铸造工艺人员应铸
24、造前给出拔模斜度，这样就不必要地增加了铸件的壁厚。 结构斜度的大小，随垂直壁的高度而异。高度愈小，斜度愈大；内侧面的斜度应大于外侧面的。 铸件的结构斜度与拔模斜度不同，前者由设计零件的人确定，且斜度值较大；后者由铸造工艺人员在绘制铸造工艺图时设计，且只对没有结构斜度的立壁给予较小的角度（0.53.0）。,BACK,1.铸件内腔尽量不用或少用型芯，以简化铸造工艺,BACK,2.当铸件的内腔较复杂、需用型芯形成时，应考虑好型芯的稳固、排气顺畅和清理方便。,BACK,合金铸造性能对铸件结构工艺性的要求,合理设计铸件的壁厚 铸件壁与壁连接的设计 铸件的结构设计还应考虑到其它一些与合金铸造性能有关的问题
25、,BACK,一、合理设计铸件的壁厚,铸件的壁厚应适当。 铸件壁厚尽可能均匀。,BACK,1 铸件的壁厚应适当,由于各种铸造合金的流动性不同，在相同铸型条件下，获得铸件的最小壁厚也不同。当然在不同铸型条件下，同一种铸造合金铸件的最小厚度也不相同，冷却能力愈强的铸型，获得铸件的最小壁厚应愈大。 在确定铸件的壁厚时，不仅保证铸件的强度和刚度等机械性能，而且应使铸件的壁厚大于所用合金的“最小壁厚值”，以免产生浇不足和冷隔缺陷。但铸件壁太厚，又易产生缩孔和缩松缺陷。因此，一般铸件的最大壁厚应不超过最小壁厚的三倍。,BACK,2 铸件壁厚尽可能均匀,铸件壁厚不均，会造成铸造合金的局部积聚，在积聚处易产生缩
26、孔和缩松；同时，由于铸件壁厚不均，即铸件各部分冷却速度不同，会使铸件产生较大的铸造应力，造成铸件的变形和开裂。 由于铸件内壁的散热条件较差，其厚度应略小于外壁厚度，以使铸件内、外壁的冷却速度相近。,铸件内壁散热慢故应该薄一些，这样才能使得铸件的各部分冷却速度趋于一致，以防缩孔以及裂纹的产生。,BACK,二、铸件壁与壁连接的设计,设计结构圆角 铸件壁与壁之间应避免锐角连接，以减小热节和内应力。 铸件的厚壁与薄壁的连接应逐步过渡，以防止应力集中。 铸件壁与壁之间应避免交叉。对中、小型铸件壁与壁的连接，应设计成交错接头；对大型铸件可采用环状接头。,BACK,1. 设计结构圆角,BACK,2. 铸件壁
27、与壁之间应避免锐角连接,BACK,3. 铸件的厚壁与薄壁的连接应逐步过渡,BACK,4. 铸件壁与壁之间应避免交叉,BACK,三. 铸件的结构设计还应考虑到其它一些与合金铸造性能有关的问题,铸件的结构是否使铸件的收缩受阻 应尽量避免设计过大面积水平面的铸件 对于较长易挠曲的梁形铸件，应将其截面设计成对称截面。 铸件上易产生变形或裂纹的部位，设计加强筋结构，可防止其变形。,BACK,1.铸件的结构是否使铸件的收缩受阻,BACK,当采用偶数直线轮辐时，可因收缩不一致产生内应力过大，使轮辐产生裂纹。而奇数轮辐可以通过轮缘的微量变形来自行缓解内应力。,2.应尽量避免设计过大面积水平面的铸件,BACK,
28、3.对于较长易挠曲的梁形铸件，应将其截面设计成对称截面。,BACK,4.铸件上易产生变形或裂纹的部位，设计加强筋结构，防止变形。,BACK,BACK,3 砂型铸造工艺设计,浇注位置选择 分型面的选择 工艺参数确定 芯头设计,一. 浇注位置选择,铸件的重要加工面或质量要求高的面，尽可能置于铸型的下部或处于侧立位置。 将铸件的大平面朝下，以免在此面上出现气孔和夹砂等缺陷。 具有大面积薄壁的铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部或处于侧立位置，以免产生浇不足和冷隔等缺陷。,BACK,在液体浇注过程中，其中的气体和熔渣往上浮； 由于静压力较小，使铸件上部组织不如下部的致密。,BACK,金属液的充型过程中，灼
29、热的金属液会对砂型上表面有强烈的热辐射作用，使该表面的型砂拱起或开裂，导致金属液钻进裂缝处，这将使铸件的该表面产生夹砂缺陷。,BACK,BACK,分型面的选择,尽可能将铸件的重要加工面或大部分加工面及加工基准面置于同一砂箱中，以保证其精度。 分型面的选择应方便起模和简化造型工序。尽可能减少分型面和活块的数目 分型面应尽可能平直。 分型面的选择应考虑尽可能减少型芯的数目。 分型面的选择应便于下芯、扣箱（合型）及检查型腔尺寸。,BACK,BACK,BACK,见教材合理的两厢造型,BACK,BACK,BACK,工艺参数确定,铸造收缩率 毛坯铸件的机械加工余量 铸出孔和槽的大小 起模斜度,BACK,铸
30、造收缩率,在制造模型或芯盒时，应根据铸造合金收缩率的大小，将模型或芯盒放大，以保证该合金的铸件冷却至室温时能符合尺寸要求。 铸造合金收缩率的大小，随铸造合金种类、成分及铸件的尺寸和结构的不同而改变。通常灰铸铁的收缩率为0.71.0%；铸钢的为1.52.0%；有色合金的为1.01.5%。,BACK,毛坯铸件的机械加工余量,铸件的机械加工余量是指为进行机械加工而增大的尺寸。零件图上所有标注粗糙度符号的表面均需机械加工，均应标注机械加工余量。其具体值的大小随铸件的大小、材质、批量、结构的复杂程度及加工面在铸型中的位置等的不同而变化。 铸钢件表面粗糙、变形较大，其加工余量应比铸铁件大；有色合金铸件表面
31、较光洁、平整，其加工余量要小些；铸铁件中灰铸铁件的加工余量较可锻铸铁和球墨铸铁的要小。,BACK,机械造型的铸件比手工造型的精度高，故加工余量要小些；铸件的尺寸愈大或加工面与基准面间的距离愈大，由于铸件尺寸误差增大，机械加工余量也随之加大；由于铸件的上表面比其底面和侧面更易产生缺陷，故加工余量应比底面和侧面的大。,铸出孔和槽的大小,铸件上的孔和槽铸出与否，取决于铸造工艺的可行性和必要性。一般说来，较大的孔和槽应当铸出，以减少切削工时和节约金属材料。,铸件的最小铸出孔尺寸,BACK,起模斜度,起模斜度又称拔模斜度。在造型和制芯时，为了很方便地把模型从铸型中或芯子从芯盒中取出，需在模型或芯盒的起模
32、方向上做出一定的斜度。若零件在设计时没设计足够的结构斜度，就应在进行铸造工艺设计时确定拔模斜度 。 拔模斜度的大小取决于该垂直壁的高度、造型方法及表面粗糙度等因素。通常，随垂直壁高度的增加，其拔模斜度应减小；机器造型的拔模斜度较手工造型的小；外壁的拔模斜度也小于内壁的。,BACK,芯头设计,芯头设计的好坏，对型芯的定位、稳固、排气和从铸件中的清理，至关重要的作用。按芯头在铸型中的位置不同，可分为垂直芯头和水平芯头两大类。,BACK,垂直芯头,垂直芯头的高度主要取决于其直径的大小。 对于矮粗的型芯，可以不用上芯头，以便于下芯和扣箱。 对于细高的型芯，应具备上、下芯头，且下芯头的斜度较小、高度较大
33、，以增加型芯的稳定性；而上芯头的斜度较大、高度较小，以便于合箱。,水平芯头,的长度取决于型芯的长度和芯头的直径，并随型芯长度和芯头直径的增大而增加，在芯头与芯座之间应留14mm的间隙，以便下芯和合箱。,第三章 特种铸造,熔模铸造 金属型铸造 压力铸造 离心铸造 消失模铸造,熔模铸造,熔模铸造是指用易熔材料制成模样，在模样表面包裹若干层耐火材料制成型壳，再将模样融化排除型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方法。 熔模铸造的工艺过程可以分为蜡模制造、型壳制造、焙烧浇注三个主要阶段。 1、蜡模制造的工序 (1)制造压型 (2)腊模的压制 (3) 组装腊模 2、型壳的制造 3、
34、焙烧和浇注,熔模铸造工艺过程,熔模铸造的特点及适用范围,获得铸件精度高，表面粗糙度低。 适合于各种合金的铸件，尤其是适用于熔点高、难切削的高合金铸钢件的制造。 可铸出形状较复杂、不能分型的铸件。 铸件的重量一般不超过25kg。总之，熔模铸造是实现少切削或无切削重要方法。主要用于制造汽轮机、燃气轮机和涡轮发动机的叶片和叶轮、切削刀具以及航空、汽车、拖拉机、机床的小零件等,金属型铸造,金属性铸造是指将液态金属浇入金属的铸型中，并在重力的作用下凝固成型以获得铸件的方法。 一、金属型构造 金属型的结构主要取决于铸件的形状、尺寸、合金的种类及生产批量。 按照分型面的不同，金属型可以分为整体式、垂直分型式
35、、复合分型式。其中垂直分型式便于开设浇道和取出铸型，也便于实现自动化生产，所以应用最广泛。 金属型一般由铸铁制成，也可以采用铸钢。,二、金属型的铸造工艺 1.喷刷涂料 金属的形腔和金属型的表面必须粉刷涂料。 2.金属型应保持一定的工作温度 其目的是减缓铸型对浇入金属的激冷作用，减少铸件的缺陷。同时减小铸型和浇入的金属的温差，提高铸型的寿命。 3.合适的出型时间 浇注后铸件在金属型内的停留的时间越长，铸件的出型以及抽型越困难，铸件的裂纹倾向加大。,金属型铸造的特点和应用范围,复用性好，可“一型多铸”。 由于金属型对铸件的冷却能力强，使铸件的组织致密、机械性能高。 铸件的尺寸精度高，表面粗糙度较低
36、，。 金属型铸造不用砂或用砂少，改善了劳动条件。 但是金属型的制造成本高、周期长、工艺要求严格，不适用于单件小批量铸件的生产，主要适用于有色合金铸件的大批量生产。,压力铸造,压力铸造（简称压铸）是在高压下（比压约为510MPa）将液态或半液态合金快速的压入金属铸型中，并在压力下凝固以获得铸件的方法。 压铸是在压力机上进行的，它所用的铸型称为压型。压型与垂直分型的金属型相似，其半个铸型是固定的，称为静型。另一半可以水平移动，称之为动型。 卧式压铸机的工作过程： （1）浇入金属 先闭合压型，将勺内定量的金属液通过压室 的浇注孔向压室内注入。 （2）压铸 压射冲头向前推进，金属液被压入压型中。 （3
37、）取出铸件,压力铸造优点,压铸的生产率高，可达50500件/h，便于实现自动化。 获得铸件的尺寸精度高；表面粗糙度低。 由于金属铸型的冷却能力强，可获得细晶粒组织的铸件，其机械强度比砂型铸件的提高。,压力铸造缺点,压铸设备投资大。 由于压铸时的充型速度快，型腔中的空气很难完全排出，且厚壁处也很难补缩，使铸件内部不能避免气孔和缩松缺陷。 压铸件不宜进行热处理或在高温下使用，以免压铸件的气孔中的气体膨胀，引起零件的变形和破坏。也不宜较大余量的进行机加工。,离心铸造,将液态合金浇入高速旋转的铸型，使其在离心力的作用下填充铸型并结晶，这种铸造方法称为离心铸造。 一、离心铸造的基本方式 离心铸造必须在离
38、心铸造机上进行。离心铸造机上铸型可以用金属铸型也可以用砂型、熔模壳型。根据铸型旋转空间位置的不同，离心铸造机可以分为立式和卧式两大类。 立式离心铸造机的铸型是在铸型上的铸型是绕垂直轴旋转的。 卧式离心铸造机上铸型是绕水平轴旋转的。,离心铸造的特点及应用,铸件组织致密、无缩孔、缩松、气孔和夹渣等缺陷。 由于离心力的作用，金属液的充型能力好，可以浇注流动性差的合金和壁薄的铸件。 便于铸造双层金属的铸件。如钢套镶铜轴承。 生产中空铸件无需芯子和浇注系统，节约了金属。 易产生比重偏析缺陷，且内表面粗糙。总之，离心铸造主要用来生产大批套、管类铸件，如铸铁管、铜套、缸套。,消失模铸造,原理,泡沫塑料模 浇注时气化消失,工件,消失熔模铸造使用泡沫塑料制成的模样制造铸型，之后模样并不取出，浇注时模样气化消失而获得铸件的方法。 工艺过程 1、模样制造 2、挂涂料（两层） 3、干砂造型 4、浇注和落砂清理,消失模铸造特点和应用,不分型，不起模，工艺简化，精度提高； 能制造形状复杂的铸件和工艺品； 冒口设置可自由设置，不易产生缩孔、疏松等； 易产生有害气体，铸件易渗碳，降低铸件表面质量； 适于生产起模困难，形状复杂的铸件。,
