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1、铸造工艺基础第1页，此课件共52页哦一、铸造一、铸造(金属液态成型技术金属液态成型技术)将液体金属浇铸到与零件形状、尺寸相适应的铸型空将液体金属浇铸到与零件形状、尺寸相适应的铸型空腔中腔中,待其冷却凝固后待其冷却凝固后,以获得零件或毛坯的生产方法以获得零件或毛坯的生产方法.称称为为铸造铸造。用铸造方法制成的毛坯或零件称为用铸造方法制成的毛坯或零件称为铸件铸件。铸造铸造工艺过程工艺过程主要包括：金属熔炼、铸型制造、浇注主要包括：金属熔炼、铸型制造、浇注凝固和落砂清理等。凝固和落砂清理等。铸件的铸件的材质材质有碳素钢、合金钢、铸铁、铸造有色合金等。有碳素钢、合金钢、铸铁、铸造有色合金等。绪论绪论第
2、2页，此课件共52页哦 铸造成形的原理铸造成形的原理第3页，此课件共52页哦 二二.铸造方法铸造方法手工造型机器造型金属型铸造熔模铸造压力铸造低压铸造陶瓷型铸造离心铸造液态成型工艺液态成型工艺砂型铸造特种铸造2023/4/24第4页，此课件共52页哦 （一）砂型铸造（一）砂型铸造1、手工造型手工造型整模造型:整体模,分型面是平面时,整模两型造型 分模造型:分开模 三箱造型三箱造型:铸型由上中下三型构成,分型面是平面 活块造型 挖砂造型挖砂造型 刮板造型等手工造型手工造型2023/4/25第5页，此课件共52页哦 （一）砂型铸造（一）砂型铸造 2 2、机器造型、机器造型(只用于两箱造型只用于两箱
3、造型)优点优点:生产效率高生产效率高,铸件尺寸精度好铸件尺寸精度好,手工余量少手工余量少,成本低成本低,劳动强度低劳动强度低,铸件质量稳定铸件质量稳定.震压造型机震压造型机2023/4/26第6页，此课件共52页哦三三.铸造特点铸造特点优点优点:1、适应范围广适应范围广。可以生产形状复杂的零件。可以生产形状复杂的零件,尤其复杂内腔的零件尤其复杂内腔的零件(如汽车用如汽车用多缸水冷整铸汽缸体多缸水冷整铸汽缸体)铸件大小几乎不限（铸件外形尺寸可从几毫米到十铸件大小几乎不限（铸件外形尺寸可从几毫米到十几米，壁厚可从几米，壁厚可从1mm到到1m）；生产的批量不限。；生产的批量不限。2、可以制造各种合金
4、铸件可以制造各种合金铸件（如铸铁、铝合金、铜合金、合金钢、碳素钢等）（如铸铁、铝合金、铜合金、合金钢、碳素钢等）。3、铸件尺寸精度高铸件尺寸精度高。4、铸件形状、尺寸与零件相近，减少了切削加工余量铸件形状、尺寸与零件相近，减少了切削加工余量，所以成本低廉。，所以成本低廉。可直接可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设备费用较低；在金属切削机床中，铸件占机床利用成本低廉的废机件和切屑，设备费用较低；在金属切削机床中，铸件占机床总重量总重量75%以上，而生产成本仅占以上，而生产成本仅占1530%。应用广泛应用广泛:农业机械农业机械4070%机床机床:7080%在汽车中占在汽车中占40-60%(重量重量
5、)第7页，此课件共52页哦缺点缺点:1、机械性能不如锻件机械性能不如锻件(组织粗大组织粗大,缺陷多等缺陷多等)2、铸造工序多，生产周期长。工人劳动强度大、铸造工序多，生产周期长。工人劳动强度大.3、铸件凝固过程不能精确控制，铸件质量不稳定、铸件凝固过程不能精确控制，铸件质量不稳定,工序多工序多,影响因素复杂影响因素复杂,易产生缺陷。易产生缺陷。4、劳动条件较差。、劳动条件较差。第8页，此课件共52页哦 四四.我国铸造技术的发展我国铸造技术的发展n铸造历史悠久，我国是世界上最早掌握铸造技铸造历史悠久，我国是世界上最早掌握铸造技术的文明古国之一，是最早应用铸铁的国家。术的文明古国之一，是最早应用铸
6、铁的国家。n商朝创造的灿烂青铜文化（如商朝创造的灿烂青铜文化（如1978年湖北随州年湖北随州出土的曾候乙墓青铜编钟）；北京明朝永乐青出土的曾候乙墓青铜编钟）；北京明朝永乐青铜大钟，重达铜大钟，重达46.5t，钟高，钟高6.75m，钟唇厚，钟唇厚22cm，外径，外径3.3m，钟体内遍铸经文，钟体内遍铸经文22.7万字，万字，击钟时尾音长达击钟时尾音长达2分钟以上，传距分钟以上，传距20km；河北；河北沧州大铁狮；黄河大铁牛等。沧州大铁狮；黄河大铁牛等。第9页，此课件共52页哦 第一章第一章 铸造工艺基础铸造工艺基础 1液态合金的充型能力液态合金的充型能力n液态金属液态金属充满铸型型腔充满铸型型腔
7、，获得尺寸精确获得尺寸精确、轮廓清晰轮廓清晰的成型件的能力的成型件的能力。充型能力不足浇不足浇不足冷冷隔隔夹夹砂砂气气孔孔夹夹 渣渣没完整融合缝隙或凹坑不能得到完整的零件第10页，此课件共52页哦 充型能力的影响因素充型能力的影响因素合金流动性、浇注条件、铸型条件、铸件结构条件合金流动性、浇注条件、铸型条件、铸件结构条件一一.合金流动性合金流动性:液态金属本身的流动能力1流动性对铸件质量影响：流动性对铸件质量影响：1)流动性好流动性好,易于浇出轮廓清晰易于浇出轮廓清晰,薄而复杂的铸件薄而复杂的铸件.2)流动性好流动性好,有利于液态金属中的非金属夹杂物和气有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮
8、、排除体上浮、排除.3)流动性好流动性好,易于对液态金属在凝固中产生的收缩进易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行补缩行补缩.n在常用铸造合金中,灰口铸铁铝硅合金黄铜流灰口铸铁铝硅合金黄铜流动性最好，钢较差。动性最好，钢较差。第11页，此课件共52页哦2测定流动性的方法测定流动性的方法:通常用浇注的螺旋形通常用浇注的螺旋形试样的长度来衡量合试样的长度来衡量合金的流动性。如图所金的流动性。如图所示的螺旋形试样，其示的螺旋形试样，其截面为等截面的梯形，截面为等截面的梯形，试样上隔试样上隔50mm长度长度有一个凸点，以便于有一个凸点，以便于计量其长度。合金的计量其长度。合金的流动性愈好，其长度流动性愈
9、好，其长度就愈长。就愈长。在常用铸造合金中在常用铸造合金中,灰口铸铁铝硅合金黄铜流动性最灰口铸铁铝硅合金黄铜流动性最好，铸钢较差。好，铸钢较差。第12页，此课件共52页哦3 影响流动性的因素影响流动性的因素n主要是化学成分主要是化学成分:n1)纯金属流动性好纯金属流动性好:一定温度下结晶一定温度下结晶,凝固层表凝固层表面平滑面平滑,对液流阻力小对液流阻力小.n2)共晶成分合金流动性好共晶成分合金流动性好:恒温凝固恒温凝固,由于已凝由于已凝固层的内表面光滑，对液态合金的流动阻力小。固层的内表面光滑，对液态合金的流动阻力小。且熔点低且熔点低,过热度大过热度大,推迟了合金凝固推迟了合金凝固.n3)非
10、共晶成分流动性差非共晶成分流动性差:结晶在一定温度范围结晶在一定温度范围内进行内进行,初生数枝状晶阻碍液体流动初生数枝状晶阻碍液体流动第13页，此课件共52页哦合金成分合金成分加入不同的合金元素对流动性也有影响：加入不同的合金元素对流动性也有影响：如：加入硅，改善流动性；加入锰、硫，流动性降低如：加入硅，改善流动性；加入锰、硫，流动性降低第14页，此课件共52页哦 充型能力的影响因素 二二.浇注条件浇注条件1、浇注温度浇注温度:t合金粘度下降合金粘度下降,过热度高过热度高.合金在铸件中保持流动的合金在铸件中保持流动的时间长时间长,充型能力就好充型能力就好.t提高充型能力提高充型能力.但过高但过
11、高,易产生缩孔易产生缩孔,粘砂粘砂,气孔、气孔、粗晶粗晶等缺陷等缺陷,故不宜过高故不宜过高高温出炉，低温浇注高温出炉，低温浇注n普通灰口铸铁浇注温度普通灰口铸铁浇注温度:12501380碳素钢浇注温度碳素钢浇注温度:15001550铝合金的浇注温度铝合金的浇注温度:6807802、充型压力、充型压力:液态合金在流动方向上所受的压力液态合金在流动方向上所受的压力充型能力充型能力如如砂型铸造砂型铸造-直浇道直浇道,静压力静压力.压力铸造压力铸造,离心铸造等充型压力高离心铸造等充型压力高.第15页，此课件共52页哦 三三 铸型条件铸型条件1、铸型蓄热能力铸型蓄热能力:金属材料导热系数金属材料导热系数
12、激冷能力激冷能力液液态金属降温快态金属降温快,充型能力充型能力(蓄热能力蓄热能力:铸型从金属中吸收储存热量的能力铸型从金属中吸收储存热量的能力)2、铸型温度、铸型温度:t充型充型(在金属型中浇注铝合金铸件在金属型中浇注铝合金铸件,铸型温铸型温度由度由340提高到提高到520,同在同在760时浇注时浇注,螺旋线长度则由螺旋线长度则由525mm增加到增加到950mm3、铸型中气体铸型中气体:排气能力排气能力充型充型减少气体来源减少气体来源,提提高透气性高透气性,少量气体在铸型与金属液之间形成一层气少量气体在铸型与金属液之间形成一层气膜膜,减少流动阻力减少流动阻力,有利于充型有利于充型第16页，此课
13、件共52页哦 四四 铸件结构条件铸件结构条件铸件模数：铸件体积与散热表面积之比模数则充型能力第17页，此课件共52页哦一、铸件的凝固一、铸件的凝固1、铸件的凝固区域、铸件的凝固区域液相区、凝固区和固相区液相区、凝固区和固相区对铸件质量影响较大的是凝固区的宽窄对铸件质量影响较大的是凝固区的宽窄.2、铸件的凝固方式：、铸件的凝固方式：逐层凝固、中间凝固、糊状凝固逐层凝固、中间凝固、糊状凝固n铸件的凝固方式就是根据凝固过程中铸件的凝固方式就是根据凝固过程中,凝固区凝固区的宽窄来划分的宽窄来划分.2 合金的凝固与收缩合金的凝固与收缩第18页，此课件共52页哦n(1)逐层凝固逐层凝固纯金属共晶合金在凝固
14、过程中不存在液固纯金属共晶合金在凝固过程中不存在液固并存的两相区，断面上液体与固体之间由一条界限清楚分开，并存的两相区，断面上液体与固体之间由一条界限清楚分开，随温度下降而加厚，液层减少直至铸件中心，凝固区宽窄等于随温度下降而加厚，液层减少直至铸件中心，凝固区宽窄等于0。如灰口铸铁、铝硅合金、黄铜、低碳钢等。如灰口铸铁、铝硅合金、黄铜、低碳钢等。n(2)糊状凝固糊状凝固当合金结晶温度范围很宽当合金结晶温度范围很宽,且铸件温度分布较平坦且铸件温度分布较平坦,在在凝固的某段时间内凝固的某段时间内,铸件表面并不存在固体层铸件表面并不存在固体层,而液固并存的凝固区贯穿整而液固并存的凝固区贯穿整个断面。
15、这种凝固方式与水泥相似，先呈糊状，而后固化。个断面。这种凝固方式与水泥相似，先呈糊状，而后固化。如球铁如球铁高碳钢铝镁合金等高碳钢铝镁合金等n(3)中间凝固中间凝固介于逐层凝固与糊状凝固之间介于逐层凝固与糊状凝固之间,如中碳钢高如中碳钢高锰钢锰钢第19页，此课件共52页哦第20页，此课件共52页哦4、影响铸件凝固方式的因素、影响铸件凝固方式的因素1)合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围范围小范围小:凝固区窄凝固区窄,愈倾向于逐层凝固愈倾向于逐层凝固如如:砂型铸造砂型铸造,低碳钢低碳钢逐层凝固逐层凝固;高碳钢高碳钢糊状凝固糊状凝固2)铸件的温度梯度铸件的温度梯度合金结晶温度范围一定时合金结晶温度
16、范围一定时,凝固区宽度取决于铸件内外层的温度梯度凝固区宽度取决于铸件内外层的温度梯度.温度梯度愈小温度梯度愈小,凝固区愈宽凝固区愈宽.(内外温差大内外温差大,冷却快冷却快,凝固区窄凝固区窄)温度梯度取决于温度梯度取决于:合金性质合金性质:铸型蓄热能力铸型蓄热能力:浇注温度浇注温度:第21页，此课件共52页哦 二二.铸造合金的收缩及铸造缺陷铸造合金的收缩及铸造缺陷铸造合金的收缩铸造合金的收缩:液态合金从浇注温度至凝液态合金从浇注温度至凝固冷却到室温的过程中固冷却到室温的过程中,体积和尺寸减少的体积和尺寸减少的现象现象收缩是铸件许多缺陷收缩是铸件许多缺陷(缩孔缩孔,缩松缩松,裂裂纹纹,变形变形,残
17、余应力残余应力)产生的基本原因产生的基本原因.第22页，此课件共52页哦1铸造合金收缩的几个阶段铸造合金收缩的几个阶段1)液态收缩液态收缩:合金由浇注温度冷却到液相线合金由浇注温度冷却到液相线温度所发生的温度所发生的体积收缩体积收缩.液态收缩减少的体积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与浇注温度与开始凝固的温度的温差成正比.2)凝固收缩凝固收缩:从凝固开始到凝固完毕所发生的从凝固开始到凝固完毕所发生的体积收缩体积收缩.同一类合金同一类合金,凝固温度范围大者凝固温度范围大者,凝凝固体积收缩率大固体积收缩率大.如如:35钢钢,体积收缩率体积收缩率3.0%,45钢钢4.3%3)
18、固态收缩固态收缩:凝固以后到常温凝固以后到常温.固态收缩影固态收缩影响铸件尺寸响铸件尺寸,故用故用线收缩线收缩表示表示.n1)、2）形成缩孔，）形成缩孔，3）形成内应力、变形裂纹）形成内应力、变形裂纹第23页，此课件共52页哦2影响收缩的因素影响收缩的因素1)化学成分化学成分:铸铁中促进石墨形成的元铸铁中促进石墨形成的元素增加素增加,收缩减少收缩减少.如如:灰口铁灰口铁C,Si,收收,S收收.因石墨比容大因石墨比容大,体积膨胀体积膨胀,抵销部抵销部分凝固收缩分凝固收缩.2)浇注温度浇注温度:温度温度液态收缩液态收缩3)铸件结构与铸型条件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铸件
19、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实际收缩小于自由收缩.铸型要有好的退让性铸型要有好的退让性.第24页，此课件共52页哦3缩孔形成缩孔形成集中在铸件上部或最后凝固部位的容积集中在铸件上部或最后凝固部位的容积较大的孔洞较大的孔洞,多呈倒圆锥形多呈倒圆锥形,内表面粗糙内表面粗糙,通常隐蔽在铸件内层通常隐蔽在铸件内层,亦可暴露在铸件表亦可暴露在铸件表面面,形成缩凹形成缩凹.纯金属纯金属,共晶成分的合金易共晶成分的合金易产生缩孔产生缩孔*产生缩孔的产生缩孔的基本原因基本原因:铸件在凝固冷却期铸件在凝固冷却期间间,外壳内金属的液态收缩及凝固收缩的体外壳内金属的液态收缩及凝固收缩的体积
20、大于外壳固态收缩所减少的铸件外形体积积大于外壳固态收缩所减少的铸件外形体积.第25页，此课件共52页哦缩孔形成过程第26页，此课件共52页哦第27页，此课件共52页哦4缩松的形成缩松的形成由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足足,或者或者,因合金呈糊状凝固因合金呈糊状凝固,被树枝状晶体被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补缩所至分隔开的小液体区难以得到补缩所至.1)宏观缩松肉眼可见肉眼可见,往往出现在缩孔附近往往出现在缩孔附近,或铸件截面或铸件截面的中心的中心.非共晶成分非共晶成分,结晶范围愈宽结晶范围愈宽,愈易形愈易形成缩松成缩松.第28页，此课件共52页
21、哦n缩松的形成过程缩松的形成过程n凝固过程中凝固过程中,晶粒之间形成微小孔洞晶粒之间形成微小孔洞-凝固区凝固区,先形成先形成的的枝晶把金属液分割成许多微小孤立部分枝晶把金属液分割成许多微小孤立部分,冷凝时收缩冷凝时收缩,形形成晶间微小孔洞成晶间微小孔洞.第29页，此课件共52页哦2)微观缩松凝固过程中凝固过程中,晶粒之间形成微小孔洞晶粒之间形成微小孔洞-凝固区凝固区,先形成的枝晶把金属液分割成许多微小孤先形成的枝晶把金属液分割成许多微小孤立部分立部分,冷凝时收缩冷凝时收缩,形成晶间微小孔洞形成晶间微小孔洞.凝固区凝固区愈宽愈宽,愈易形成微观缩松愈易形成微观缩松,对铸件危害不大对铸件危害不大,故
22、不故不列为缺陷列为缺陷,但对气密性但对气密性,机械性能等要求较高的铸机械性能等要求较高的铸件件,则必须设法减少则必须设法减少.(先凝固的收缩比后凝固的小先凝固的收缩比后凝固的小,因后凝固的有液态因后凝固的有液态,凝固凝固,固态三个收缩固态三个收缩,先凝固的先凝固的有凝有凝,固二个收缩区固二个收缩区-这也是形成微观缩松的基这也是形成微观缩松的基本原因本原因.与缩孔形成基本原因类似）与缩孔形成基本原因类似）第30页，此课件共52页哦5缩孔、缩松的防止办法缩孔、缩松的防止办法采用顺序凝固(定向凝固)。n顺序凝固-在铸件可能出现缩孔的热节处,通过加冒口或冷铁等一系列工艺措施,让远离冒口的部位先凝固,尔
23、后是靠近冒口的部位凝固,最后冒口本身凝固,这样将缩孔移到冒口中,在铸件清理时切除.主要用于凝固收缩大,结晶间隔小的合金.第31页，此课件共52页哦对于非共晶成分合金对于非共晶成分合金,先结晶形成的树枝晶先结晶形成的树枝晶,阻碍金属液的流动阻碍金属液的流动,所以冒口作用甚小所以冒口作用甚小.对于结晶温度范围甚宽的合金对于结晶温度范围甚宽的合金,由于倾向于由于倾向于糊状凝固糊状凝固,结晶开始之后结晶开始之后,发达的树枝状骨状发达的树枝状骨状布满整个截面布满整个截面,使冒口补缩道路受阻使冒口补缩道路受阻,因而难因而难避免显微缩松的产生避免显微缩松的产生.显然显然,选用近共晶成分选用近共晶成分和结晶范
24、围较窄的合金生产铸件是适宜的和结晶范围较窄的合金生产铸件是适宜的.同同时安放冒口也是合适的时安放冒口也是合适的.第32页，此课件共52页哦第33页，此课件共52页哦3 铸造内应力、变形和裂纹铸造内应力、变形和裂纹铸件在凝固之后的继续冷却过程中铸件在凝固之后的继续冷却过程中,其其固态收缩若受到阻碍固态收缩若受到阻碍,铸件内部就发生内应铸件内部就发生内应力力,称为称为铸造内应力铸造内应力.铸造内应力是铸件产生变形和裂纹铸造内应力是铸件产生变形和裂纹的基本原因的基本原因一、内应力的形成一、内应力的形成第34页，此课件共52页哦 一一 内应力形成内应力形成 按产生原因主要分为按产生原因主要分为热应力和
25、机械应力热应力和机械应力 1热应力热应力:铸件厚度不均铸件厚度不均,冷速不同冷速不同,收收缩不一致产生缩不一致产生.各部分的温差越大各部分的温差越大,热应力也越大热应力也越大,冷却较慢的部分形成拉冷却较慢的部分形成拉应力应力,冷却较快的部分形成压应力冷却较快的部分形成压应力.第35页，此课件共52页哦热应力的形成过程热应力的形成过程第36页，此课件共52页哦n当铸件处于高温阶段（当铸件处于高温阶段（t0-t1）时，两杆都处于）时，两杆都处于塑性状态塑性状态，尽管此时两杆的冷速不，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，在铸件内同、收缩也不同步，但瞬时的应力可
26、通过塑性变形来自行消失，在铸件内无无应力应力产生；产生；n继续冷却，冷速较快的继续冷却，冷速较快的杆杆II进入弹性状态进入弹性状态，粗，粗杆杆I仍然处于仍然处于塑性状态塑性状态（t1-t2），），此时由于细杆此时由于细杆II的冷速较快、收缩较大，所以细杆的冷速较快、收缩较大，所以细杆II会受到拉伸，粗杆会受到拉伸，粗杆I会受到压缩会受到压缩（图（图b），形成），形成暂时内应力暂时内应力，但此内应力很快因粗杆，但此内应力很快因粗杆I发生了微量的受压塑性发生了微量的受压塑性变形而变形而自行消失自行消失（图（图c）；）；n当进一步冷至更低温度时（当进一步冷至更低温度时（t2-t3），两杆均进入了），
27、两杆均进入了弹性状态弹性状态，粗杆，粗杆I的温度较高，的温度较高，还要进行较大的收缩，细杆还要进行较大的收缩，细杆II的温度较低，收缩已趋于停止，因此的温度较低，收缩已趋于停止，因此粗杆粗杆I的收缩的收缩必定受到细杆必定受到细杆II的阻碍，在内部产生的阻碍，在内部产生拉应力拉应力；而；而杆杆II则受到杆则受到杆I因收缩而施与因收缩而施与的的压应力压应力（图（图d）。直到室温，残留热应力一直存在。）。直到室温，残留热应力一直存在。第37页，此课件共52页哦热应力预防方法热应力预防方法:（1）壁厚均匀壁厚均匀（2）同时凝固：同时凝固：将浇道开在薄壁处。将浇道开在薄壁处。有时在厚壁处安放有时在厚壁处
28、安放冷铁。冷铁。第38页，此课件共52页哦n优点优点:省冒口省冒口,省工省工,省料，减少热应力，防省料，减少热应力，防止裂纹和变形。止裂纹和变形。n缺点缺点:心部易出现缩孔或缩松心部易出现缩孔或缩松,应用于灰铁应用于灰铁,因灰铁缩孔、缩松倾向小。因灰铁缩孔、缩松倾向小。n锡青铜糊状凝固，用顺序凝固也难以有效锡青铜糊状凝固，用顺序凝固也难以有效地消除其显微缩松。地消除其显微缩松。n同时凝固主要用于灰铸铁类收缩小、不易同时凝固主要用于灰铸铁类收缩小、不易产生缩孔的铸件，也可用于薄壁铸钢件或产生缩孔的铸件，也可用于薄壁铸钢件或易变形的铸件。易变形的铸件。第39页，此课件共52页哦2机械应力机械应力合
29、金的合金的线收缩线收缩(固态收缩固态收缩)受到铸型或型芯机械受到铸型或型芯机械阻碍而形成的内应力。主要原因是型砂或芯砂阻碍而形成的内应力。主要原因是型砂或芯砂的退让性差造成的的退让性差造成的.（体收缩：液态和凝固收缩，过程中总有液态出现（体收缩：液态和凝固收缩，过程中总有液态出现线收缩：固态收缩，也是体积变化，但只引起铸件线收缩：固态收缩，也是体积变化，但只引起铸件外部尺寸的变化。是引起铸件内应力、裂纹和变形的外部尺寸的变化。是引起铸件内应力、裂纹和变形的主要原因。）主要原因。）机械应力是暂时的机械应力是暂时的,落砂后落砂后,就自行消失就自行消失防止防止：提高铸型和型芯的退让性.在型砂中加一些
30、锯末、煤粉来减小铸件的收缩阻力.第40页，此课件共52页哦3相变应力相变应力冷却过程中冷却过程中,固态相变时固态相变时,体积会发生变化体积会发生变化.如如AP,AP体积会增大体积会增大,Fe3C石墨石墨,体积体积.若体积变化受阻若体积变化受阻.则产生内应力则产生内应力第41页，此课件共52页哦 二二 变形与防止变形与防止铸件通过自由变形来松弛内应力铸件通过自由变形来松弛内应力,自发过程自发过程.铸件发生不同程度的变形铸件发生不同程度的变形.举例举例:T形铸件形铸件上部散热慢上部散热慢,受拉力受拉力.平板下部冷却慢平板下部冷却慢.发生如图所示变形发生如图所示变形防止方法防止方法:1壁厚均匀壁厚均
31、匀,形状对称形状对称,同时凝固同时凝固.2反变形法反变形法(长件长件,易变形件易变形件)3自然时效自然时效,人工时效人工时效-低温退火低温退火550650第42页，此课件共52页哦导轨部分较厚，受拉应力；其床壁部分导轨部分较厚，受拉应力；其床壁部分较薄，受压应力，于是床身发生朝着导较薄，受压应力，于是床身发生朝着导轨方向的弯曲，使导轨下凹。轨方向的弯曲，使导轨下凹。平板铸件，其中心部位散热平板铸件，其中心部位散热较边缘要慢，所以受拉应力；较边缘要慢，所以受拉应力；边缘处则受压应力，且平板边缘处则受压应力，且平板的上表面比下表面冷却得快的上表面比下表面冷却得快结论：结论：厚部、心部厚部、心部受拉
32、应力，出现受拉应力，出现内凹变形内凹变形。薄部、表面薄部、表面受压应力，出现受压应力，出现外凸变形。外凸变形。第43页，此课件共52页哦n一般铸件受拉应力一般铸件受拉应力(冷却速度慢冷却速度慢)的部分为了的部分为了力图恢复原状，厚的部位力图缩短而向内力图恢复原状，厚的部位力图缩短而向内凹凹,而受压应力而受压应力(冷却速度快冷却速度快)的部分向外凸的部分向外凸.薄的部分受压应力则向外凸薄的部分受压应力则向外凸,厚的部分受拉厚的部分受拉应力所以向内凹应力所以向内凹第44页，此课件共52页哦 三三 铸件的裂纹与防止铸件的裂纹与防止当铸造应力材料抗拉强度就会产生裂纹。裂纹是铸件严重缺陷，所以必须设法防
33、止。裂纹分为：热裂纹和冷裂纹1热裂纹热裂纹:高温下形成裂纹高温下形成裂纹2冷裂纹冷裂纹:低温下裂纹低温下裂纹第45页，此课件共52页哦原因原因:凝固末期,合金呈完整骨架+晶粒间液体（液膜）,强、塑，收缩时被拉长、断，拉裂必在晶间。沿晶界含S热脆退让性不好1、热裂纹、热裂纹特征特征：裂纹短,缝宽,形状曲折.缝内呈氧化色,无金属光泽,裂缝沿晶粒边界通过。灰铁,球铁热裂少,铸钢,铸铝,白口铁大预防预防:设计结构合理设计结构合理,改善型砂退让性改善型砂退让性,控制硫含控制硫含量量（硫是增大热裂倾向的有害元素硫是增大热裂倾向的有害元素。原因原因：形成低熔点共晶体，降低固相温度，液膜存在时间长，易拉断；低
34、熔点共晶体沿晶界呈网状分布，大大削弱钢的高温强度和塑性）。第46页，此课件共52页哦特征特征:裂纹细,连续直线状或圆滑曲线,裂口表面干静,具有金属光泽,有时呈轻微氧化色出现在形状复杂的铸钢件的拉伸部位，特别是具有应力集中处。如内尖角处、缩孔、非金属夹杂物等附近。原因原因:弹性状态时，铸造应力超过合金的弹性极限，出现在受拉伸部位复杂大工件受拉应力部位和应力集中处易发生;材料塑性差;P冷脆预防预防:合理设计合理设计,减少尖角等，实现同时凝减少尖角等，实现同时凝固，减少内应力固，减少内应力,控制控制P含量含量,提高退让性提高退让性2冷裂纹冷裂纹第47页，此课件共52页哦4 铸件中的气体铸件中的气体常
35、见缺陷,废品1/3.气体在铸件中形成孔洞.一气孔对铸件质量的影响气孔对铸件质量的影响1、破坏金属连续性破坏金属连续性2、较少承载有效面积、较少承载有效面积3、气孔附近易引起应力集中气孔附近易引起应力集中,机械性能机械性能k4、弥散孔弥散孔,气密性气密性第48页，此课件共52页哦二二分类分类(按气体来源)1、侵入气孔侵入气孔2、析出气孔、析出气孔3、反应气孔、反应气孔第49页，此课件共52页哦砂型材料表面聚集的气体侵入金属液体砂型材料表面聚集的气体侵入金属液体中而形成中而形成.气体来源气体来源:造型材料中水分造型材料中水分,粘结剂粘结剂,各种各种附加物附加物.特征特征:多位于表面附近多位于表面附
36、近,尺寸较大尺寸较大,呈椭圆呈椭圆形或梨形形或梨形,孔的内表面被氧化孔的内表面被氧化.预防预防:降低型砂降低型砂(型芯砂型芯砂)的发气量的发气量,增增加铸型排气能力加铸型排气能力.1、侵入气孔、侵入气孔:第50页，此课件共52页哦溶于金属液中的气体在冷凝过程中溶于金属液中的气体在冷凝过程中,因气因气体溶解度下降而析出体溶解度下降而析出,使铸件形成气孔使铸件形成气孔.原因原因:金属熔化和浇注中与气体接触金属熔化和浇注中与气体接触(H2N2O2CO等等)而使气体溶入金属液而使气体溶入金属液.特征特征:分布广分布广,气孔尺寸甚小气孔尺寸甚小,形状呈团球形状呈团球形或裂纹多角形形或裂纹多角形,影响气密
37、性影响气密性预防：预防：减少气体来源、阻止气体析出减少气体来源、阻止气体析出。2、析出气孔、析出气孔第51页，此课件共52页哦金属液与铸型材料金属液与铸型材料,型芯撑型芯撑,冷铁或溶渣之冷铁或溶渣之间间,因化学反应生成的气体而形成的气孔因化学反应生成的气体而形成的气孔.如如:冷铁有锈冷铁有锈Fe3O4+CFe+CO冷铁附近生成气孔冷铁附近生成气孔特征特征:多呈细长状多呈细长状,垂直铸件表面，气孔表面光垂直铸件表面，气孔表面光滑，呈银白色或金属光亮色滑，呈银白色或金属光亮色防止防止:冷铁冷铁型芯撑表面不得有锈蚀型芯撑表面不得有锈蚀,油污油污,要干要干燥燥.3、反应气孔反应气孔第52页，此课件共52页哦