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1、第第1010章章 铸造铸造 铸造是将熔融金属浇注压射、吸入到铸型砂型和金属型型腔中，冷却凝固后获得一定形状和性能的毛坯或零件的金属成形工艺。概概 述述 铸造生产的特点铸造生产的特点古代：兵器、农具、钟、钱币等；铸造优点：金属一次成形；工艺灵活性大，各种成分、尺寸、形状和重量的铸件几乎都能适应；成本低；适宜于形状复杂、特别是复杂内腔的毛坯或零件；对于不宜锻压生产和焊接的材料，具有特殊的优势。应用应用铸造缺点：组织晶粒粗大，实体内部常有气孔、缩孔、缩松、砂眼，力学性能不如锻件；生产工序多，废品率高；工作环境差，劳动强度大。现代：机床制造、动力、交通运输、轻纺、冶金机械等。10.1 铸造成形理论基础
2、铸造成形理论基础充型能力缺乏时，会产生浇缺乏、冷隔等缺陷。液态合金充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰铸件的能力。合金铸造性能包括液态合金的充型能力、收缩、偏析、氧化和吸气等。铸造有两大基本过程：即液态合金充满型腔和随后在型腔中冷凝收缩。一、液态合金充型能力一、液态合金充型能力 常见的铸件缺陷常见的铸件缺陷0.4%C 铸钢：200出气口浇口杯4.3%C 铸铁：18001.1.合金的流动性合金的流动性 影响合金流动性的因素有合金的成分、温度、物理性质、不溶杂质和气体等。a）在恒温下凝固b）在一定温度范围内凝固2.2.影响合金流动性的因素影响合金流动性的因素1 液态合金的化学成分 纯金属和共晶成分
3、合金在恒定温度下凝固，已凝固和未凝固界面光滑，对未凝固液体阻力小，流动性好。从合金流动性的角度考虑，选择共晶、近共晶成分或凝固温度范围小的合金作为铸造合金。2 合金的物理性质 和流动性有关的，比热容、密度、结晶潜热、导热系数、黏度。c、越大，结晶潜热越多，导热系数越小，均使液态合金较长时间保持浇注后的温度，从而使流动性好。小，内摩擦力小。3 液态合金的温度 在一定温度范围内，液态合金的温度越高，流动性越好。但液态合金温度过高，会造成液态金属氧化、吸气严重，易使铸件产生气孔、夹渣、粘砂、缩松、缩孔等铸造缺陷，故温度要合理，不能太高。铸型条件铸型的蓄热能力3.3.影响液态合金充型能力的因素影响液态
4、合金充型能力的因素浇注条件铸型的发气铸型的温度铸型的结构浇注系统的结构充型压力浇注温度工艺因素流动性影响因素影响因素二、合金的收缩二、合金的收缩1.1.收缩的概念收缩的概念合金的收缩经历如下三个阶段：1液态收缩 从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔或缩松的根本原因。固态收缩是铸件产生铸造应力、变形、裂纹的基本原因。2凝固收缩 从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。3固态收缩 从凝固终止温度到室温间的收缩。1 合金成分2 浇注温度3 铸件结构和铸型2.2.影响收缩性的因素影响收缩性的因素3.3.缩孔与缩松缩孔与缩松液态合金在冷凝过程中，假设液态收缩和凝固收缩所缩减的容
5、积得不到补充，在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的称为缩孔，细小而分散的称为缩松疏松。1 1 缩孔和缩松的形成缩孔和缩松的形成结 论：1从收缩的角度考虑，尽量选择共晶、近共晶成分或凝 固温度范围小的合金作为铸造合金；2给定成分的铸件，缩孔和缩松的总容积是一定值，适当增大铸件的冷却速度可促进缩松向缩孔转化；3合金收缩越大，铸件的缩孔体积越大；4浇注温度越高，液态收缩越大，缩孔的体积越大；5缩孔和缩松总是存在于铸件的最后凝固部位。如果铸件设计壁厚不均匀，则在厚壁处易于出现缩孔或缩松。2 2缩孔和缩松的防止缩孔和缩松的防止 防止缩孔和缩松常用的工艺措施就是控制铸件的凝固次序，使铸件实现“顺序
6、凝固。顺序凝固的缺点：应用：液态收缩和凝固收缩大、必须补缩的场合。1 冒口浪费金属，降低了工艺出品率，提高了成本；2 铸件内应力大，易于变形和开裂。三、铸造内应力及铸件的变形、裂纹三、铸造内应力及铸件的变形、裂纹 铸件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩受到阻碍或铸件各局部互相牵制，铸件内部将产生内应力。热应力是由于铸件壁厚不均匀，各局部冷却速度不同，以致在同一时期内铸件各局部收缩不一致而引起的应力。1.1.热应力热应力 热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。铸件的收缩受到铸型、型芯、浇注系统的机械阻碍而形成的内应力。上型下型2.2.机械应力收缩应力机械应力收缩应力 退让性：铸件
7、冷却收缩时铸型型芯可以稍微压缩的性能。3.3.铸件的变形与防止铸件的变形与防止 防止变形的方法：1使铸件壁厚尽可能均匀或形状对称；2采用同时凝固的原则；3采用反变形法。对某些重要的、精密的铸件必须采取去应力退火人工时效、热时效或自然时效等方法，消除剩余内应力；必要时可在粗加工后进行去应力退火或人工时效，再进行精加工。4.4.铸件的裂纹与防止铸件的裂纹与防止 1 热裂 热裂的特征是：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、断面有严重氧化、无金属光泽、裂纹沿晶界产生和开展等。热裂的防止：1 应尽量选择凝固温度范围小、热裂倾向小的合金。2 应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。3 对于铸钢件和铸铁件，严格控制
8、硫的含量，防止热脆性。2 冷裂 冷裂的特征是：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。冷裂的防止：1使铸件壁厚尽可能均匀；2采用同时凝固的原则；3对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷的 含量，防止冷脆性。作作 业业1.铸件的凝固应遵循什么基本原则？优缺点是铸件的凝固应遵循什么基本原则？优缺点是 什么？各适用于什么范围？什么？各适用于什么范围？2.在生产中，为什么要选择共晶成分、近共晶在生产中，为什么要选择共晶成分、近共晶成分或凝固温度范围小的合金作为铸造合金？成分或凝固温度范围小的合金作为铸造合金？10.2 砂型铸造砂型铸造一、砂型铸造的生产过程一、砂型铸造的生产过程1.1.造型造型
9、二、砂型铸造工艺过程二、砂型铸造工艺过程1 手工造型2 机器造型3 造芯4 涂料5 开设浇注系统6 合型2.2.熔炼与浇注熔炼与浇注3.3.落砂与清理落砂与清理二、工艺过程简介二、工艺过程简介1.造型：手工造型整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、三箱造型。机器造型紧砂特点压实式、分模式、震压式、抛砂紧实、射砂紧实。造芯芯盒造芯。用于孔下某些局部外形砂芯中有芯首，砂芯烘干。涂料耐火材料、黏结材料、悬浮稳定剂等组成，涂刷铸型，型芯外表。防止铸件粘砂、夹砂、砂眼等缺陷。开设浇注系统图10-16。开设浇铸系统的目的为了填充型腔和冒口的一系列通道。合型合箱将上下箱、型芯等组合成完整的铸型。零件图零件
10、图铸造工艺图铸造工艺图铸铸型型型型芯芯芯盒芯盒 芯砂芯砂型砂型砂模型模型熔化熔化合合 箱箱落砂、清理落砂、清理检检 验验铸铸 件件砂型铸造的工艺过程砂型铸造的工艺过程浇注浇注冷却冷却凝固凝固2.熔炼与浇铸熔炼将金属熔化，常用冲天炉。浇铸浇铸包将液态金属注入铸型。浇铸前从浇包内清渣和夹杂物。注意温度3.落砂、清理落砂用手工或机械使铸件从砂箱中取出。落砂不能过早或过晚。清理将铸件上砂子和氧化皮及浇冒系统冒口去除掉。检验、补焊、正火或退火或时效。三、铸造工艺图三、铸造工艺图 完整的铸造工艺图包括：铸件毛坯图，模型型盒图，砂型合箱图。其中主要示铸件图和模型图。在绘制铸造工艺图时先考虑下面三个问题：1.
11、铸件在浇注时的位置的选择。图10-17、图10-18、图10-6.7、图10-19、图10-20。1.1.浇注位置的选择浇注位置的选择浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。1 铸件的重要加工面和受力面应朝下或位于侧面 三、铸造工艺图三、铸造工艺图 3 应将面积较大的薄壁部位置于铸型下部，或使其倾斜位置2 对于一些需要补缩的铸件，为防止铸件产生缩孔、缩松的缺陷，应使铸件较厚的部位放在铸型的上部或侧面。4 铸件的大平面应朝下 2.2.分型面的选择分型面的选择 1 1分型面应选在铸件的最大截面处。分型面应选在铸件的最大截面处。2 2应尽量减少分型面的数量，并尽可能选择平面分型。应尽量减少分型面的数量，并
12、尽可能选择平面分型。上下中3 3应尽可能减少活块和型芯的数量，注意减少砂箱高度。应尽可能减少活块和型芯的数量，注意减少砂箱高度。4 4应尽量使铸件的全部或大部置于同一砂箱，以保证铸应尽量使铸件的全部或大部置于同一砂箱，以保证铸件件 的尺寸精度。的尺寸精度。3.3.工艺参数确实定工艺参数确实定 2 机械加工余量1 铸造收缩率通常灰铸铁为0.71.0%，铸造碳钢为1.62.0%，铝硅合金为0.81.2%，锡青铜为1.21.4%。在铸件加工外表上留出的、准备切去的金属层厚度。机器造型铸件精度高，余量小；手工造型误差大，余量也大。灰铸铁加工余量小，铸钢加工余量大。3 拔模斜度4 铸造圆角 圆角半径一般
13、约为相交两壁平均厚度的1/4 5 型芯头型芯头的作用：定位、支撑和固定砂芯生产批量最小铸出孔直径灰口铸铁件铸钢件大量生产成批生产单件、小批生产1215153030503050506 最小铸出孔及槽 4.4.铸造工艺图铸造工艺图 特种铸造特种铸造10.3 特种铸造特种铸造一、熔模铸造一、熔模铸造 熔模铸造又称精密铸造，是用蜡料制成模样，然后蜡模外表包覆假设干层耐火材料，待其硬化枯燥后，将模样熔去制成中空型壳，经浇注而获得铸件的一种成形工艺方法。1.1.熔模铸造的工艺过程熔模铸造的工艺过程 母模压型蜡模组结壳脱蜡单个蜡模焙烧、浇注2.2.熔模铸造的特点和适用范围熔模铸造的特点和适用范围1 铸件的精
14、度和外表质量较高，公差等级可达IT11IT13IT11IT13，外表粗糙度Ra值达1.612.5m1.612.5m。2 合金种类不受限制，尤其适用于高熔点及难加工的高合 金钢，如耐热合金、不锈钢、磁钢等。4 可铸出形状较复杂的铸件。3 生产批量不受限制，单件、成批、大量生产均可适用。5 工艺过程较复杂，生产周期长；原材料价格贵，铸件成 本高；铸件不能太大、太长，否则熔模易变形，丧失原有精度。液态金属液态金属浇入浇入金属型金属型铸件铸件获得获得1.1.金属型铸件的工艺特点金属型铸件的工艺特点材料一般采用铸铁铸铁，要求较高时，可选用碳钢或低合金钢碳钢或低合金钢。金属型的结构有水平分型式、垂直分型式
15、水平分型式、垂直分型式和复合分型式复合分型式等。二、金属型铸造二、金属型铸造应用：应用：它最适合它最适合25kg以下的高熔点、难以切削加工合金以下的高熔点、难以切削加工合金 铸件的成批大量生产。铸件的成批大量生产。金属型铸造注意问题金属型铸造注意问题 2 加强金属型的排气3 在金属型的工作外表上喷刷涂料1 预热金属型并控制其温度4 及时开型5 防止铸铁产生白口组织2.2.金属型铸造的特点及适用范围金属型铸造的特点及适用范围2 金属型铸件冷却速度快，组织致密，力学性能高。3 铸件的尺寸精度和外表质量均优于砂型铸造件。尺寸精度达IT12IT16IT12IT16，Ra值平均可达6.312.5m6.3
16、12.5m。1 实现了“一型多铸，生产率高，劳动条件得到改善。4 金属型制造成本高、周期长；铸件不透气、无退让性、铸件冷却速度快，易产生气孔、应力、裂纹、浇缺乏、冷隔、气孔、应力、裂纹、浇缺乏、冷隔、白口白口等铸造缺陷。应用：应用：主要用于铜、铝、镁等有色合金铸件的大批量生产。三、压力铸造三、压力铸造液态金属在高压作用高压作用下快速压入金属铸型金属铸型中，并在压力在压力下结晶，以获得铸件的成形工艺方法。1.1.压铸机和压铸工艺过程压铸机和压铸工艺过程2.2.压力铸造的特点和适用范围压力铸造的特点和适用范围 1 铸件的尺寸精度和外表质量最高。公差等级一般为 IT11IT13 IT11IT13级，
17、Ra为3.20.83.20.8m。2 铸件的强度和外表硬度高。抗拉强度可比砂型铸造 提高2530%2530%，但伸长率有所下降。3 可压铸出形状复杂的薄壁件。4 生产率高。国产压铸机每小时可铸 50150次，最高可达500次。5 便于采用镶嵌法。6 压铸设备投资大，压铸型制造成本高，工艺准备时间 长，不适宜单件、小批生产不适宜单件、小批生产。7 由于压铸型寿命的原因，目前压铸尚不适宜铸铁、钢 等高熔点合金的铸造。8 压铸件内部存在缩孔和缩松，表皮下形成许多气孔。应用：应用：主要用于中小型的、低熔点的锌、铝、镁及铜等有色合金铸件的大批量生产。四、离心铸造四、离心铸造将液态金属浇入高速旋转高速旋转
18、的铸型中，使金属在离心力离心力的作用下填充铸型并凝固成形的铸造方法。离心铸造的铸型分为金属型和砂型两种离心铸造的特点：离心铸造的特点：1 工艺过程简单。2 力学性能较好。3 便于铸造“双金属铸件。4 合金的种类几乎不受限制。应用：应用：主要用于大批量中空件的生产。5 内外表质量差，孔的尺寸不易控制。10.4 常用合金铸件生产特点常用合金铸件生产特点 一、铸铁件一、铸铁件 铸铁是含碳量大于2.11%2.11%通常为2.5%-4.0%2.5%-4.0%的铁碳合金。根据铸铁在结晶过程中石墨化程度不同，铸铁分为3类：灰口铸铁、白口铸铁和麻口铸铁。1 1 灰铸铁件的生产特点灰铸铁件的生产特点1 1灰铸铁
19、一般在灰铸铁一般在冲天炉冲天炉中熔炼，成本低廉；中熔炼，成本低廉；2 2具有良好的铸造性能具有良好的铸造性能,一般一般不需不需设置冒口和冷铁设置冒口和冷铁。1.1.灰铸铁灰铸铁冲天炉的燃料为焦碳；金属炉料有：生铁铁矿石经高炉冶炼后的铁碳合金块、回炉铁废铸件、浇冒口、废钢机加工车间的钢料头和钢切屑、铁合金；熔剂为石灰石和萤石。2 2.球墨铸铁球墨铸铁球化剂稀土镁合金稀土镁合金参加量一般为铁水重量的1.0-1.6%1.0-1.6%。球化剂的作用：球化剂的作用：促使石墨在结晶时呈促使石墨在结晶时呈球状球状析出。析出。1 1 球化处理球化处理常用的孕育剂为含硅75%的硅铁，参加量为铁水重量的0.4-1
20、.0%0.4-1.0%。2 2 孕育处孕育处理理孕育剂的作用：孕育剂的作用：促进铸铁石墨化，防止球化元素所造成促进铸铁石墨化，防止球化元素所造成的白口倾向的白口倾向 。1 1含碳量高，接近共晶成分，流动性与灰铸铁相近。含碳量高，接近共晶成分，流动性与灰铸铁相近。3 3 球墨铸铁的铸造工艺特球墨铸铁的铸造工艺特点点2 2浇注后，外壳强度低，球状石墨析出膨胀力大，需浇注后，外壳强度低，球状石墨析出膨胀力大，需 增设冒口和冷铁，采用顺序凝固并增大铸型刚度，防增设冒口和冷铁，采用顺序凝固并增大铸型刚度，防止产生缩孔和缩松等缺陷。止产生缩孔和缩松等缺陷。球化处理工艺有冲入法冲入法和型内球化法型内球化法。
21、铁水合金球化剂硅铁粉铁水包出铁槽草木灰反应室反应室铸件铸件冒口冒口积渣包积渣包4.4.蠕墨铸铁蠕墨铸铁3.3.可锻铸铁可锻铸铁二、铸钢件二、铸钢件 1.1.概述概述1 1低碳钢低碳钢2 2中碳钢中碳钢3 3高碳钢高碳钢C0.60铸造性能差、应用较少。铸造性能较好、应用广泛。铸造性能差、应用较少。2.2.铸钢的熔炼铸钢的熔炼三相电弧炉三相电弧炉铸钢的综合力学性能高于铸铁，焊接性好，可实现铸焊结合铸钢的综合力学性能高于铸铁，焊接性好，可实现铸焊结合铸钢的热处理：铸钢的热处理：退火和正火退火和正火3.3.铸钢的熔铸工艺特点铸钢的熔铸工艺特点 铸钢的铸造性能差：铸钢的铸造性能差：熔点高、流动性差、收缩
22、大1铸件要安放较多冒口和冷铁；2必须严格控制浇注温度；3铸件的壁不能太薄。4.4.铸钢的应用铸钢的应用 1形状复杂、力学性能要求高的零件；2耐磨性要求高的零件；3特大型的零件。n9、静夜四无邻，荒居旧业贫。4月-234月-23Tuesday,April 18,2023n10、雨中黄叶树，灯下白头人。09:24:2209:24:2209:244/18/2023 9:24:22 AMn11、以我独沈久，愧君相见频。4月-2309:24:2209:24Apr-2318-Apr-23n12、故人江海别，几度隔山川。09:24:2209:24:2209:24Tuesday,April 18,2023n1
23、3、乍见翻疑梦，相悲各问年。4月-234月-2309:24:2309:24:23April 18,2023n14、他乡生白发，旧国见青山。18 四月 20239:24:23 上午09:24:234月-23n15、比不了得就不比，得不到的就不要。四月 239:24 上午4月-2309:24April 18,2023n16、行动出成果，工作出财富。2023/4/18 9:24:2309:24:2318 April 2023n17、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。9:24:23 上午9:24 上午09:24:234月-23n9、没有失败，只有暂时停止成功！。4月-2
24、34月-23Tuesday,April 18,2023n10、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。09:24:2309:24:2309:244/18/2023 9:24:23 AMn11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。4月-2309:24:2309:24Apr-2318-Apr-23n12、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。09:24:2309:24:2309:24Tuesday,April 18,2023n13、不知香积寺，数里入云峰。4月-234月-2309:24:2309:24:23April 18,2023n14、意志坚强的人能把世界放在手
25、中像泥块一样任意揉捏。18 四月 20239:24:23 上午09:24:234月-23n15、楚塞三湘接，荆门九派通。四月 239:24 上午4月-2309:24April 18,2023n16、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/4/18 9:24:2309:24:2318 April 2023n17、空山新雨后，天气晚来秋。9:24:23 上午9:24 上午09:24:234月-23n9、杨柳散和风，青山澹吾虑。4月-234月-23Tuesday,April 18,2023n10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。09:24:2309:24:2309:244/18/2023 9
26、:24:23 AMn11、越是没有本领的就越加自命非凡。4月-2309:24:2309:24Apr-2318-Apr-23n12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。09:24:2309:24:2309:24Tuesday,April 18,2023n13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。4月-234月-2309:24:2309:24:23April 18,2023n14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。18 四月 20239:24:23 上午09:24:234月-23n15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。四月 239:24 上午4月-2309:24April 18
27、,2023n16、业余生活要有意义，不要越轨。2023/4/18 9:24:2309:24:2318 April 2023n17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。9:24:23 上午9:24 上午09:24:234月-23MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉