第八章铸造成形

1、8.1.1 金属或合金的流动性及充型能力金属或合金的流动性及充型能力 1 金属或合金的流动性金属或合金的流动性 2 影响流动性的因素影响流动性的因素 金属的种类、（铸铁、硅黄铜铝硅合金钢）金属的种类、（铸铁、硅黄铜铝硅合金钢） 合金成分及结晶特征、粘度、结晶潜热、合金成分及结晶特征、粘度、结晶潜热、8.1.2 铸件的凝固与收缩铸件的凝固与收缩 1 铸件的凝固方式铸件的凝固方式 2 铸造金属或合金的收缩铸造金属或合金的收缩 3 缩孔与缩松及防止措施缩孔与缩松及防止措施 4 铸造内应力、变形和裂纹铸造内应力、变形和裂纹8.1.3 铸件的偏析与铸造合金的吸气铸件的偏析与铸造合金的吸气 1 铸件偏析（

2、晶内偏析、区域偏析、比重偏析）铸件偏析（晶内偏析、区域偏析、比重偏析） 2 铸造合金的吸气铸造合金的吸气8.1铸造成形理论基础 铸造是指熔炼金属、制造铸型，并将熔融金属浇注、压射或铸造是指熔炼金属、制造铸型，并将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔，凝固后获得一定形状和性能的零件或毛坯的金属吸入铸型型腔，凝固后获得一定形状和性能的零件或毛坯的金属成形工艺成形工艺。8.1.1液态合金的流动性与充型能力1.合金的流动性熔融金属的流动能力，称为熔融金属的流动能力，称为合金的流动性。合金的流动性。液态合金的流动性通常以液态合金的流动性通常以“螺旋形式样螺旋形式样”长度长度来衡量来衡量。铸钢铸钢的流动性的流

3、动性最差，共晶成分最差，共晶成分的流动性的流动性最好。最好。第八章第八章 铸造成形铸造成形 第八章第八章 铸造成形铸造成形不同结晶特征合金的流动性 铁碳合金的流动性与含碳量关系铸铁流动性铸铁流动性第八章第八章 造铸成形造铸成形第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形采取顺序凝固或安放冷铁采取顺序凝固或安放冷铁第八章第八章 铸造成形铸造成形顺序凝固冷铁的应用 砂型铸造的工艺过程：包括混砂、造型和造芯、烘干、合箱、砂型铸造的工艺过程：包括混砂、造型和造芯、烘干、合箱、熔化与浇注、铸件的清理和检验等工序。熔化与浇注、铸件的清理和检验等工序。 型（芯）砂应具备的性能：强度；透气性（

4、与砂粒的形状型（芯）砂应具备的性能：强度；透气性（与砂粒的形状大小及粘土的比例、型砂的臼紧度有关）；耐火性；退让性；大小及粘土的比例、型砂的臼紧度有关）；耐火性；退让性； 型（芯）砂的分类：粘土砂（由砂、粘土、和附加物如煤粉木型（芯）砂的分类：粘土砂（由砂、粘土、和附加物如煤粉木 屑等组成）；水玻璃砂；油砂及合脂砂；树脂砂。屑等组成）；水玻璃砂；油砂及合脂砂；树脂砂。 821 造型方法（手工造型、机器造型）造型方法（手工造型、机器造型） 822 砂型铸造工艺砂型铸造工艺第八章第八章 铸造成形铸造成形 两箱造型两箱造型 三箱造型三箱造型 地坑造型地坑造型 脱箱造型脱箱造型 整模造型整模造型 分模

5、造型分模造型 挖砂造型挖砂造型 假箱造型假箱造型 活块造型活块造型 刮板造型刮板造型按砂箱区分按砂箱区分按模型区分按模型区分第八章第八章 铸造成形铸造成形 根据紧砂原理的不同，机器造型方法有以下几种：根据紧砂原理的不同，机器造型方法有以下几种： 压实造型、震实造型、震压实造型、压实造型、震实造型、震压实造型、 微震压实造型、高压造型、射砂造型、微震压实造型、高压造型、射砂造型、 抛砂造型等。抛砂造型等。第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形1 浇注位置浇注位置(是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置）的选择是指浇注

6、时铸件在铸型中所处的空间位置）的选择 原则原则 ：重要加工面或质量要求较高的面，应置下部或侧面。：重要加工面或质量要求较高的面，应置下部或侧面。 大平面朝下。大平面朝下。 大面积薄壁处，应置下或侧面。大面积薄壁处，应置下或侧面。 易产生易产生 缩孔的厚大部位应置顶部或侧面，以安装冒口。缩孔的厚大部位应置顶部或侧面，以安装冒口。2分型面位置的选择原则：分型面位置的选择原则： 重要加工面或大部分加工面与基重要加工面或大部分加工面与基 准面放在同一砂箱内。准面放在同一砂箱内。 尽可能减少分型面数目或活块数目，尽可能减少分型面数目或活块数目， 以方便起模。以方便起模。 尽可能减少型心的数目。尽可能减少

7、型心的数目。 便于下芯、合箱、便于下芯、合箱、 检查型腔尺寸等操作。检查型腔尺寸等操作。3铸造工艺参数的确定：包括铸造工艺参数包括机加工余量、铸铸造工艺参数的确定：包括铸造工艺参数包括机加工余量、铸 出孔、起模斜度、铸造圆角、铸造收缩率等。出孔、起模斜度、铸造圆角、铸造收缩率等。4砂型铸造工艺分析砂型铸造工艺分析第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸

8、造成形铸造成形 机加工余量的大小与铸件的大小、材质批量结构的复杂程度机加工余量的大小与铸件的大小、材质批量结构的复杂程度及该加工面在铸型中的位置等不同而变化。（可查手册）及该加工面在铸型中的位置等不同而变化。（可查手册） 铸件中较大的孔和槽应铸出，以减少切削工时，节约金属。铸件中较大的孔和槽应铸出，以减少切削工时，节约金属。 铸件的最小铸出孔尺寸铸件的最小铸出孔尺寸 第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形 铸造圆角是指铸件上壁和壁的交角应做成圆弧圆度，铸造圆角是指铸件上壁和壁的交角应做成圆弧圆度，以防在该处产生缩孔和裂纹。铸造圆角半径一般为两以防在该处产生缩孔和裂纹。铸造

9、圆角半径一般为两相交壁平均厚度的相交壁平均厚度的1/31/2。 铸造收缩是指金属液浇注到铸型后，随温度的下降铸造收缩是指金属液浇注到铸型后，随温度的下降将发生凝固所引起的尺寸缩减。通常灰铸铁的收缩率将发生凝固所引起的尺寸缩减。通常灰铸铁的收缩率为为07%10%；铸钢为；铸钢为15%20%；有色金属合金为；有色金属合金为10%15%。第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形拖拉机轮831 熔模铸造熔模铸造832 832 金属型铸造金属型铸造833 833 压力铸造压力铸造834 834 低压铸造低压铸造835 835 离心铸造离心铸造836 836 陶瓷型铸造陶瓷型铸造 83

10、7 837 连续铸造连续铸造838 838 实型铸造实型铸造839 V839 V法铸造法铸造8 8.3.10 磁型铸造磁型铸造第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形熔模铸造工艺过程1铸件精度高（尺寸公差可达铸件精度高（尺寸公差可达IT11IT13，表面粗糙度可达表面粗糙度可达 Ra12.51.6m。铸件可不进行机加工直接使用。铸件可不进行机加工直接使用。2适合各种合金。特别是那些难熔的难切削的的高合金钢。适合各种合金。特别是那些难熔的难切削的的高合金钢。3能铸造形状复杂、不便分型的铸件。能铸造形状复杂、不便分型的铸件。4能铸造出厚度能铸造出厚度0.3mm薄壁件。薄壁件。5

11、能铸造出能铸造出0.5mm孔径的孔。孔径的孔。 适合难以切削或少切削的小型零件（重量适合难以切削或少切削的小型零件（重量25kg）。）。第八章第八章 铸造成形铸造成形金属型的结构1一型多用。一型多用。2所获得的铸件晶粒细小、组织致密、力学性能高。所获得的铸件晶粒细小、组织致密、力学性能高。3所获得的铸件精度高（尺寸精度可达所获得的铸件精度高（尺寸精度可达IT12IT14，表表 面粗糙度面粗糙度 可达可达Ra6.3m）。）。4模型制造周期长、成本高。模型制造周期长、成本高。 主要适合低熔点的有色金属或合金铸件的大批量生主要适合低熔点的有色金属或合金铸件的大批量生 产。产。第八章第八章 铸造成形铸

12、造成形热压室压铸机的工作原理第八章第八章 铸造成形铸造成形卧式冷压室压铸机第八章第八章 铸造成形铸造成形立式压室压铸机11压铸室压铸室22压铸活塞压铸活塞33铸型铸型44下活塞下活塞55剩余金属剩余金属66铸件铸件1常用压力为几个至几十个常用压力为几个至几十个MPa。1所获得的铸件精度高（尺寸精度可达所获得的铸件精度高（尺寸精度可达IT11IT13，表表 面粗糙度可达面粗糙度可达Ra3.20.8m）。）。铸件可不进行机加铸件可不进行机加 工而直接使用。工而直接使用。2所获得的铸件的晶粒细小，力学性能高。所获得的铸件的晶粒细小，力学性能高。3生产效率高，便于实现机械化、自动化。生产效率高，便于实

13、现机械化、自动化。4可实现嵌铸。可实现嵌铸。5适合低熔点的有色金属或合金，难于适应钢和铸铁。适合低熔点的有色金属或合金，难于适应钢和铸铁。6铸件中不可避免存在气孔、缩松等缺陷。故不能热处铸件中不可避免存在气孔、缩松等缺陷。故不能热处 理或在高温下使用。理或在高温下使用。7设备投资大，适用于大批量生产。设备投资大，适用于大批量生产。 低压铸造工作原理示意图低压铸造工作原理示意图 1坩埚；2升液管；3金属液；4进气管；5密封盖 6浇道；7型腔；8铸型第八章第八章 铸造成形铸造成形1常用压力为常用压力为0.020.06MPa。介于重力和压力铸造之间。介于重力和压力铸造之间。2铸件轮廓清晰、组织致密。

14、铸件轮廓清晰、组织致密。3金属利用率高（可达金属利用率高（可达90%以上）。以上）。4浇注方法为底注式充型，无金属液的飞溅，不对铸型浇注方法为底注式充型，无金属液的飞溅，不对铸型 冲刷，故铸件中无针孔等缺陷。冲刷，故铸件中无针孔等缺陷。5设备简单，易于实现机械化、自动化。设备简单，易于实现机械化、自动化。6升液管的寿命短，金属液在保温过程中易氧化。升液管的寿命短，金属液在保温过程中易氧化。 主要应用于铸造性能要求高的铝合金和镁合金铸件。主要应用于铸造性能要求高的铝合金和镁合金铸件。 如：汽缸体、缸盖、曲轴箱等铸件。如：汽缸体、缸盖、曲轴箱等铸件。第八章第八章 铸造成形铸造成形1所获得的铸件组织

15、致密、没有气孔、缩松、缩孔、所获得的铸件组织致密、没有气孔、缩松、缩孔、 夹渣等缺陷，力学性能高。夹渣等缺陷，力学性能高。2没有型芯和浇注系统便可生产中空铸件。没有型芯和浇注系统便可生产中空铸件。3铸件在离心的作用下，金属液的充型能力好，可浇注铸件在离心的作用下，金属液的充型能力好，可浇注 流动性差的金属或壁薄件。流动性差的金属或壁薄件。4铸件的内表面粗糙，且易产生比重偏析。铸件的内表面粗糙，且易产生比重偏析。完全陶瓷型铸造工艺过程完全陶瓷型铸造工艺过程第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形砂套陶瓷型铸造工艺过程砂套陶瓷型铸造工艺过程1与熔模铸造相似，可获得尺寸精度高、表

16、面粗糙度低与熔模铸造相似，可获得尺寸精度高、表面粗糙度低 的铸件。的铸件。2可铸造大型的精密铸件，其重量可达十几吨（熔模铸可铸造大型的精密铸件，其重量可达十几吨（熔模铸 造的铸件尺寸不能超过造的铸件尺寸不能超过25kg）。）。3灌浆工序烦琐，难于实现机械化、自动化。不宜制造灌浆工序烦琐，难于实现机械化、自动化。不宜制造 批量大、重量轻的铸件。批量大、重量轻的铸件。 主要应用于生产大型和厚壁的精密铸件。如：冲摸、主要应用于生产大型和厚壁的精密铸件。如：冲摸、压铸模、锻模、玻璃器皿模等。压铸模、锻模、玻璃器皿模等。第八章第八章 铸造成形铸造成形1浇包浇包2浇口杯或中间浇包浇口杯或中间浇包3结晶器结

17、晶器4铸坯铸坯5引锭引锭6保温炉保温炉7石墨工作套石墨工作套8引拔辊引拔辊9-切割机切割机1所获得的铸锭和铸管组织致密均匀，力学性能好。所获得的铸锭和铸管组织致密均匀，力学性能好。2没有浇注系统和冒口，金属的利用率高。没有浇注系统和冒口，金属的利用率高。3不须造型等工序，可实现机械化和自动化，便于实现不须造型等工序，可实现机械化和自动化，便于实现 连铸连轧。连铸连轧。4生产率高。生产率高。第八章第八章 铸造成形铸造成形 实型铸造又称实型铸造又称“气化模造型气化模造型”和和“消失模铸造消失模铸造”。 不须分型、起模、制芯；铸件尺寸精度和表面粗不须分型、起模、制芯；铸件尺寸精度和表面粗糙度与熔模铸

18、造相近；由于造型工序的简化，使生产糙度与熔模铸造相近；由于造型工序的简化，使生产率高，成本低。率高，成本低。 实型铸造适用于各种批量的、形状复杂的、除铁实型铸造适用于各种批量的、形状复杂的、除铁和低碳钢以外的合金铸件的生产。和低碳钢以外的合金铸件的生产。1发热元件；2塑料薄膜在烘烤位置；3塑料薄膜在覆盖成形；4抽气箱；5抽气孔；6砂箱；7密封塑料薄膜；8过滤抽气孔；9通气道；10水芯第八章第八章 铸造成形铸造成形 铸造应力分热应力和机械应力铸造应力分热应力和机械应力第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形-铸件铸件

19、型芯型芯-铸型铸型-阻力阻力第八章第八章 铸造成形铸造成形第八章第八章 铸造成形铸造成形沸沸点点第八章第八章 铸造成形铸造成形841 铸件工艺对铸件结构的要求铸件工艺对铸件结构的要求 1 对铸件外形的要求（力求简单，起模方便）对铸件外形的要求（力求简单，起模方便） 避免侧凹、去掉不必要的外圆角，使分型面为平面、避免侧凹、去掉不必要的外圆角，使分型面为平面、 设计凸台和筋条，应考虑造型方便、铸件的外形尽可能设计凸台和筋条，应考虑造型方便、铸件的外形尽可能 使分型面数目最少使分型面数目最少 2 对铸件内腔的要求对铸件内腔的要求 不用或少用型芯、型芯的安放应稳固，并方便排气和清理不用或少用型芯、型芯的安放应稳固，并方便排气和清理 增设工艺孔、增设工艺孔、 3 结构斜度结构斜度842 金属或合金的铸造性能对铸件结构的要求金属或合金的铸造性能对铸件结构的要求 1 合理设计铸件壁厚（壁厚均匀、有差别时应顺序凝固）合理设计铸件壁厚（壁厚均匀、有差别时应顺序凝固） 2 铸件壁与壁连接（设计结构圆角、避免锐角连接、厚薄铸件壁与壁连接（设计结构圆角、避免锐角连接、厚薄 逐渐过渡、避免交叉连接）逐渐过渡、避免交叉连接） 3 与合金铸造性能有关的问题（不阻碍收缩、避免过大面积与合金铸造性能有关的问题（不阻碍收缩、避免过大面积 的水平面、截面对称、设计加强筋）的水平面、截面对称、设计加强筋） 4 组合式