材料成形技术基础(第二篇)

1、第二篇第二篇 铸铸 造造 将液体金属浇注到具有与零件形将液体金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型空腔中，待其状、尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固以后，以获得毛坯、零件或冷却凝固以后，以获得毛坯、零件或原材料的工艺方法。称为原材料的工艺方法。称为“铸造铸造”。第二篇第二篇 铸铸 造造v铸造的优越性：铸造的优越性： （1）可制造形状复杂（尤其内腔）的毛坯。）可制造形状复杂（尤其内腔）的毛坯。 （2）材料适应性广，零件的大小、尺寸、生产批）材料适应性广，零件的大小、尺寸、生产批量不受限制量不受限制 （3）铸件成本低，加工余量小，节约金属。）铸件成本低，加工余量小，节约金属。v铸造的缺点：铸

2、造的缺点： （1）生产过程复杂。）生产过程复杂。 （2）易产生缺陷，影响铸件质量的因素颇多。）易产生缺陷，影响铸件质量的因素颇多。 （3）废品率较高。）废品率较高。第一章第一章 铸造工艺基础铸造工艺基础v1液态合金的充型液态合金的充型v液态合金填充铸型的过程，简称液态合金填充铸型的过程，简称“充充型型”。v液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的过程，称为轮廓清晰铸件的过程，称为“液态合金液态合金的充型能力的充型能力” 。v影响充型能力的主要因素如下：影响充型能力的主要因素如下：v合金的流动性、浇注条件、铸型填充条合金的流动性、浇注条件、铸型填充条

3、件件1 液态合金的充型液态合金的充型v一、合金的流动性一、合金的流动性v液态合金本身的流动能力，称为液态合金本身的流动能力，称为“合金合金的流动性的流动性”。v流动性越好，充型能力越强，并有利于流动性越好，充型能力越强，并有利于夹杂物、气体和熔渣的排除，且有利于夹杂物、气体和熔渣的排除，且有利于合金结晶过程的补缩。容易形成形状完合金结晶过程的补缩。容易形成形状完整、轮廓清晰的铸件。整、轮廓清晰的铸件。v合金的流动性是用螺旋试样法计量合金的流动性是用螺旋试样法计量1 液态合金的充型液态合金的充型螺旋试螺旋试样样1液态合金的充型液态合金的充型v影响合金影响合金流动性的流动性的因素因素v化学成分化学

4、成分的影响最的影响最为显著。为显著。v右图为合右图为合金成分与金成分与流动性之流动性之间关系图间关系图1液态合金的充型液态合金的充型v二、浇注条件二、浇注条件v1.浇注温度浇注温度 浇注温度高合金过热度高充型能力强。浇注温度高合金过热度高充型能力强。 但浇注温度过高合金膨胀过大，收缩增但浇注温度过高合金膨胀过大，收缩增加，易产生缩松、缩孔、粘砂、气孔、加，易产生缩松、缩孔、粘砂、气孔、粗晶等缺陷。粗晶等缺陷。 应在充型能力足够的前提下，高温出炉，应在充型能力足够的前提下，高温出炉，低温浇注。低温浇注。v2.充型压力充型压力 充型压力越大，则充型性越好。充型压力越大，则充型性越好。1液态合金的充

5、型液态合金的充型v三、铸型填充条件三、铸型填充条件v1.铸型材料铸型材料 铸型材料导热系数和热容越大，对合金铸型材料导热系数和热容越大，对合金的激冷作用越强，合金的充型能力越差。的激冷作用越强，合金的充型能力越差。v2.铸型温度铸型温度 铸型温度越高，液体金属冷却越慢，充铸型温度越高，液体金属冷却越慢，充型能力越强。型能力越强。v3.铸型中的气体铸型中的气体v铸型透气性越差，气体不易排出，型腔铸型透气性越差，气体不易排出，型腔内压力越大，以致阻碍充型。内压力越大，以致阻碍充型。2 铸件的凝固与收缩铸件的凝固与收缩v一、铸件的凝固方式一、铸件的凝固方式v1.逐层凝固逐层凝固(a)v2.中间凝固中

6、间凝固(b)v3.糊状凝固糊状凝固(c)2 铸件的凝固与收缩铸件的凝固与收缩v二、铸造合金的收缩二、铸造合金的收缩v（1）液态收缩（）液态收缩（2）凝固收缩（）凝固收缩（3）固态收缩）固态收缩2 铸件的凝固与收缩铸件的凝固与收缩v三、铸件中的缩孔与缩松三、铸件中的缩孔与缩松v1.缩孔与缩松的形成缩孔与缩松的形成v（1）缩孔）缩孔 铸件凝固过程中，由于顺序凝固，铸件凝固过程中，由于顺序凝固，在最后凝固部位，无液体金属补充形成的集中在最后凝固部位，无液体金属补充形成的集中大孔洞。大孔洞。2 铸件的凝固与收缩铸件的凝固与收缩v（2）缩松）缩松 铸件凝固过程中，最后凝固部分同铸件凝固过程中，最后凝固部

7、分同时过冷，同时凝固，在局部范围内形成的较分时过冷，同时凝固，在局部范围内形成的较分散小缩孔。散小缩孔。v缩松分为：缩松分为：宏观缩松宏观缩松 显微缩松显微缩松v逐层凝固合金逐层凝固合金趋向于产生缩孔，趋向于产生缩孔，糊状凝固的合金糊状凝固的合金趋向于形成缩松。趋向于形成缩松。v结晶区间越宽结晶区间越宽的合金越趋向于的合金越趋向于产生缩松。产生缩松。v2.缩孔和缩松的防止缩孔和缩松的防止v缩孔或缩松减小铸件的截面积，降低承载面积，缩孔或缩松减小铸件的截面积，降低承载面积，缩松可使铸件因渗漏而报废。缩松可使铸件因渗漏而报废。v防止方法：顺序凝固防止方法：顺序凝固+冒口；在安放冒口的同冒口；在安放

8、冒口的同时对于某些不易放冒口的地方也可加冷铁，以时对于某些不易放冒口的地方也可加冷铁，以达到顺序凝固的目的。达到顺序凝固的目的。2 铸件的凝固与收缩铸件的凝固与收缩3 铸造内应力、变形和裂纹铸造内应力、变形和裂纹v一、内应力的形成一、内应力的形成v按照内应力的形成原因，可分为热应力按照内应力的形成原因，可分为热应力和机械应力两种。和机械应力两种。v应力必须在固态收缩过程中才能产生，应力必须在固态收缩过程中才能产生，因此应该在固态收缩阶段发生。因此应该在固态收缩阶段发生。v固态收缩阶段，再结晶温度以上，金属固态收缩阶段，再结晶温度以上，金属处在塑性阶段，一般不会产生应力，只处在塑性阶段，一般不会

9、产生应力，只有在弹性阶段才会产生热应力。有在弹性阶段才会产生热应力。3 铸造内应力、变形和裂纹铸造内应力、变形和裂纹v1.热应力热应力v它是由于铸件的壁厚不均匀、各部分的冷却速它是由于铸件的壁厚不均匀、各部分的冷却速度不同，以致在同一时期内铸件各部分收缩不度不同，以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的。一致而引起的。3 铸造内应力、变形和裂纹铸造内应力、变形和裂纹v应力框实验应力框实验 I、塑性阶段。、塑性阶段。 II、弹、塑性阶段。、弹、塑性阶段。 III、弹性阶段。、弹性阶段。v由于金属在弹性阶段厚壁冷却收缩最后时的由于金属在弹性阶段厚壁冷却收缩最后时的厚壁受拉应力，而薄壁受压应力。

10、厚壁受拉应力，而薄壁受压应力。v热应力热应力s产生变形，产生变形，b金属断裂。金属断裂。3 铸造内应力、变形和裂纹铸造内应力、变形和裂纹v2.机械应力机械应力v机械应力是金属在固态收缩的过程中，遇机械应力是金属在固态收缩的过程中，遇到机械阻碍而形成的应力。到机械阻碍而形成的应力。v机械应力使铸件产生暂时的正应力或剪应机械应力使铸件产生暂时的正应力或剪应力，在落砂以后会自动消除。力，在落砂以后会自动消除。v但它在冷却过程中和热应力共同作用，也但它在冷却过程中和热应力共同作用，也可增加工件的裂纹倾向。可增加工件的裂纹倾向。3 铸造内应力、变形和裂纹铸造内应力、变形和裂纹v二、铸件的变形与防止二、铸

11、件的变形与防止v防止铸件产生变形的办法防止铸件产生变形的办法v（1）铸件壁厚设计均匀，形状对称。）铸件壁厚设计均匀，形状对称。v（2）工艺上采用顺序凝固原则。）工艺上采用顺序凝固原则。v（3）长而且易变形的工件，采用反变形法。）长而且易变形的工件，采用反变形法。v（4）重要机件铸后采用时效处理，以消除）重要机件铸后采用时效处理，以消除 应力。应力。v自然时效、人工时效。自然时效、人工时效。3 铸造内应力、变形和裂纹铸造内应力、变形和裂纹v三、铸件的裂纹与防止三、铸件的裂纹与防止v1.热裂纹热裂纹v特点：缝隙宽、形状曲折、缝内氧化严重，沿特点：缝隙宽、形状曲折、缝内氧化严重，沿晶分布并扩展。晶分

12、布并扩展。v产生原因：产生原因：v（1）合金性质）合金性质 结晶温度范围宽，凝固收缩结晶温度范围宽，凝固收缩大的合金，含硫量高的合金，热裂倾向大。大的合金，含硫量高的合金，热裂倾向大。v（2）铸型阻力）铸型阻力 铸型的退让性差，阻力增加，铸型的退让性差，阻力增加，机械应力增加，易产生热裂。机械应力增加，易产生热裂。v减少热裂的方法：减少热裂的方法： 合理设计合金，以减少凝合理设计合金，以减少凝固收缩量。合理设计结构，以降低凝固过程中固收缩量。合理设计结构，以降低凝固过程中的应力。增加型芯的退让性。减少合金中的的应力。增加型芯的退让性。减少合金中的S含量，增加含量，增加Mn含量，降低含量，降低F

13、eS的含量。的含量。3 铸造内应力、变形和裂纹铸造内应力、变形和裂纹v2.冷裂纹冷裂纹v特征：裂纹细小、呈连续直线状，缝内呈轻特征：裂纹细小、呈连续直线状，缝内呈轻微氧化色，或无氧化。裂纹可穿晶扩展。微氧化色，或无氧化。裂纹可穿晶扩展。v产生原因：产生原因： P、H原子溶入铁素体，使其脆化，在应原子溶入铁素体，使其脆化，在应力的作用下，力的作用下，400以下，形成裂纹。以下，形成裂纹。v防止办法：合理设计铸件结构，降低内应力，防止办法：合理设计铸件结构，降低内应力，减少材料中的减少材料中的P含量增加铁素体塑性，落砂后含量增加铁素体塑性，落砂后及时做消及时做消H处理。处理。4 铸件的质量控制铸件

14、的质量控制v铸件缺陷的名称和分类铸件缺陷的名称和分类4 铸件的质量控制铸件的质量控制v控制铸件质量的几个方面：控制铸件质量的几个方面：v（1）合理设计选定铸造合金和铸件结构）合理设计选定铸造合金和铸件结构v（2）合理制订铸件的技术要求）合理制订铸件的技术要求v（3）仔细检验模样质量）仔细检验模样质量v（4）铸件质量检查）铸件质量检查v（5）铸件热处理）铸件热处理v作业：作业：P43(2)(4)(5)(6)(7)(8)(9).第二章第二章 常用合金铸造常用合金铸造v1铸铁件生产铸铁件生产v铸铁根据碳的存在形式分为白口铸铁和灰铸铁根据碳的存在形式分为白口铸铁和灰口铸铁两种。但白口铸铁是以渗碳体为基

15、口铸铁两种。但白口铸铁是以渗碳体为基础的，故硬而脆工业上很少使用。础的，故硬而脆工业上很少使用。v灰口铸铁才是工业上大量使用的材料。灰口铸铁才是工业上大量使用的材料。v灰口铁有根据石墨的形状分为，灰铸铁、灰口铁有根据石墨的形状分为，灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等多种。可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等多种。1 铸铁件生产铸铁件生产v一、灰铸铁一、灰铸铁v钢的基体上分布着片状石墨钢的基体上分布着片状石墨v1.灰铸铁的性能灰铸铁的性能v（1）力学性能）力学性能vb250MPa，、ak趋于趋于0。抗压强度接近于钢。抗压强度接近于钢。v工艺性能：铸造性能良好、切削性能良好、锻工艺性能：铸造性能良好

16、、切削性能良好、锻造性能为造性能为0、焊接性能差。、焊接性能差。v减振性优良、耐磨性优良、缺口敏感性优良。减振性优良、耐磨性优良、缺口敏感性优良。1 铸铁件生产铸铁件生产v2.影响铸铁组织和性能的因素影响铸铁组织和性能的因素v铸铁的基本组织为钢基体和石墨组成。其中钢基铸铁的基本组织为钢基体和石墨组成。其中钢基体由于体由于Si、Mn元素的加入，其强度大于钢，但石元素的加入，其强度大于钢，但石墨基本无强度可言，仅相当于裂缝，故使铸铁的墨基本无强度可言，仅相当于裂缝，故使铸铁的性能远小于与其基体含碳量相同的钢。性能远小于与其基体含碳量相同的钢。v因此，铸铁的石墨化程度将在很大程度上决定了因此，铸铁的

17、石墨化程度将在很大程度上决定了铸铁的性能。铸铁的性能。v铸铁的石墨化程度取决于化学成分和冷却速度。铸铁的石墨化程度取决于化学成分和冷却速度。1 铸铁件生产铸铁件生产v1）化学成分）化学成分对石墨化的对石墨化的影响影响v铸铁中的主铸铁中的主要化学元素要化学元素有：有：C、Si、Mn、S、P。vC和和Si是促进是促进石墨化的元石墨化的元素，当壁厚素，当壁厚一定时，增一定时，增加加C、Si含量含量石墨化程度石墨化程度增加。增加。I 白口铸铁区白口铸铁区; IIbP+F灰铸铁灰铸铁区区IIa麻口铸铁区麻口铸铁区; IIIF灰铸铁区灰铸铁区IIP灰铸铁区灰铸铁区vS阻碍石墨化元素，因此，阻碍石墨化元素，

18、因此，S增加石墨化增加石墨化程度下降，应限制程度下降，应限制S的含量。的含量。vMn阻碍石墨化元素阻碍石墨化元素,但但Mn可以和可以和S化合化合形成形成MnS,继而限制继而限制S的作用，间接促进的作用，间接促进石墨化。石墨化。Mn过量则阻碍石墨化。因过量则阻碍石墨化。因此此,Mn的加入量应适当。的加入量应适当。vP对石墨化影响不大，而对石墨化影响不大，而P可以增加液体可以增加液体金属的流动性，从而提高充型性，但金属的流动性，从而提高充型性，但P也也增加铸铁的冷脆性，故应予以限制。增加铸铁的冷脆性，故应予以限制。1 铸铁件生产铸铁件生产1 铸铁件生产铸铁件生产v（2）冷却）冷却速度对铸铁速度对铸

19、铁石墨化的影石墨化的影响响v铸铁的壁厚铸铁的壁厚间接影响铸间接影响铸铁冷却速度。铁冷却速度。v壁厚增加，壁厚增加，冷速下降，冷速下降，石墨化程度石墨化程度增加。增加。1 铸铁件生产铸铁件生产v3.灰铸铁的孕育处理灰铸铁的孕育处理v灰铸铁的强度直接于石墨片的大小有直接关灰铸铁的强度直接于石墨片的大小有直接关系，片越细小，则对基体的割裂作用越轻，系，片越细小，则对基体的割裂作用越轻，基体的性能发挥的越充分。因此，细化铸铁基体的性能发挥的越充分。因此，细化铸铁石墨片也是增加铸铁强度的重要途径。石墨片也是增加铸铁强度的重要途径。v孕育处理就是通过外生核的办法进一步细化孕育处理就是通过外生核的办法进一步

20、细化铸铁中的石墨片的过程，继而提高铸铁的强铸铁中的石墨片的过程，继而提高铸铁的强度。度。v经孕育处理的灰铸铁可是抗拉强度提高到经孕育处理的灰铸铁可是抗拉强度提高到400MPa,并且降低壁厚对石墨化并且降低壁厚对石墨化的影响作用。1 铸铁件生产铸铁件生产v4.灰铸铁的灰铸铁的牌号及其生牌号及其生产特点产特点v（1）灰铸）灰铸铁的牌号铁的牌号vHT100、HT150、HT200、HT250.vHT300、HT350、HT4001 铸铁件生产铸铁件生产v(二二)灰铸铁的生产特点灰铸铁的生产特点v冲天炉熔炼冲天炉熔炼v可直接浇注。可直接浇注。v灰铸铁的铸造性能优良，如流动性好、收灰铸铁的铸造性能优良，

21、如流动性好、收缩率低，因此便于铸出薄而复杂的铸件，缩率低，因此便于铸出薄而复杂的铸件，一般不需补缩和冷铁，铸造工艺简化。一般不需补缩和冷铁，铸造工艺简化。v浇注温度浇注温度12001350。通常不需热处理。通常不需热处理。vC含量含量33.5c；Si含量：含量：1.12.6%Si；vS、P小于小于0.10.15、Mn含量含量0.61.2%。1 铸铁件生产铸铁件生产v灰铸铁的牌号及应用灰铸铁的牌号及应用1 铸铁件生产铸铁件生产v灰铸铁分为灰铸铁分为vP+G片片vF+P+G片片vF+G片片1 铸铁件生产铸铁件生产v二、可锻铸铁二、可锻铸铁v钢基体上分布着团絮状石墨。钢基体上分布着团絮状石墨。v生产

22、特点，白口铁经长时间的扩散退火。生产特点，白口铁经长时间的扩散退火。v成分：成分：C:2.42.8%；Si：0.41.4v石墨化退火工艺：石墨化退火工艺：920980，保温，保温1020小时，小时，然后冷却到室温然后冷却到室温(对于黑心可锻铸铁还要在对于黑心可锻铸铁还要在700保温，以进行第二阶段石墨化保温，以进行第二阶段石墨化)。整个生产工艺。整个生产工艺时间可达时间可达4070小时。小时。v性能特点，强度高，性能特点，强度高，b可达可达700MPa, 塑性好，塑性好，可达可达1217%。v缺点：生产周期长，工艺复杂，铸件尺寸受到限缺点：生产周期长，工艺复杂，铸件尺寸受到限制。制。v牌号：牌

23、号：KTH;KTZ1 铸铁件生产铸铁件生产v常见可锻铸铁牌号常见可锻铸铁牌号1 铸铁件生产铸铁件生产v可锻铸铁可锻铸铁分为：珠分为：珠光体可锻光体可锻铸铁和黑铸铁和黑芯可锻铸芯可锻铸铁。铁。1 铸铁件生产铸铁件生产v三、球墨铸铁三、球墨铸铁v钢基体上分布着球状石墨；钢基体上分布着球状石墨；v1.球墨铸铁的组织和性能球墨铸铁的组织和性能 1)组织组织:P+G球球、F+G球球 2)性能性能:b:400600MPa 210v球墨铸铁可以通过各种热球墨铸铁可以通过各种热处理，进一步改善性能。处理，进一步改善性能。v牌号：牌号：QT，意，意义和义和KT相同。相同。1 铸铁件生产铸铁件生产v球铁的生产特点

24、球铁的生产特点v（1）铁水）铁水 含碳量含碳量3.64.0c；S、P较低。较低。v（2）球化处理和孕育处理）球化处理和孕育处理v球化剂（球化剂（Mg和稀土和稀土10,+Si-Fe）v加入量铁水重量加入量铁水重量（1.01.6）v孕育剂（孕育剂（75Si-Fe）v加入量铁水重量加入量铁水重量0.41.0。v铸造工艺铸造工艺 冲入法：冲入法：2/3 球化，球化，1/3孕育。孕育。1 铸铁件生产铸铁件生产v铸型工艺铸型工艺 安置冒口、冷铁对铸件补缩。安置冒口、冷铁对铸件补缩。v加箱套增加铸型刚度，防止铸型胀大。加箱套增加铸型刚度，防止铸型胀大。v降低铁水中的残留降低铁水中的残留Mg、S含量，防止皮含

25、量，防止皮下气孔。下气孔。v增加挡渣，防止夹渣。增加挡渣，防止夹渣。v热处理工艺热处理工艺 球墨铸铁可以进行各种热球墨铸铁可以进行各种热处理，一般常用，退火（处理，一般常用，退火（F基球铁）和正基球铁）和正火（火（P基球铁）。通常，基球铁）。通常，P球铁强度较高，球铁强度较高，而而F基球铁的塑性、韧性较好。基球铁的塑性、韧性较好。1 铸铁件生产四、蠕墨铸铁四、蠕墨铸铁v钢基体钢基体+蠕虫状石墨（介蠕虫状石墨（介于片状和球状之间）于片状和球状之间）v性能介于灰铸铁和求铁性能介于灰铸铁和求铁之间之间b360440MPa;1.54.5v优点：导热性优于球铁，优点：导热性优于球铁，抗生长性和抗氧化性好

26、抗生长性和抗氧化性好于其它铸铁。于其它铸铁。v断面敏感性较灰铸铁小，断面敏感性较灰铸铁小，耐磨性好于孕育铸铁和耐磨性好于孕育铸铁和高磷耐磨铸铁。高磷耐磨铸铁。1 铸铁件生产铸铁件生产v蠕铁的牌号蠕铁的牌号 RuTvRuT代表蠕墨铸铁，代表蠕墨铸铁，代表抗拉强度大于代表抗拉强度大于Mpa.v2.蠕铁的制取蠕铁的制取v铁水成分和球铁类似，炉前处理也是蠕化处理铁水成分和球铁类似，炉前处理也是蠕化处理和孕育处理。和孕育处理。v蠕化剂：稀土镁钛、稀土镁钙合金或镁钛合金。蠕化剂：稀土镁钛、稀土镁钙合金或镁钛合金。加入量：铁水重量加入量：铁水重量12。v工艺：蠕墨铸铁的铸造工艺简便，铸造性能和工艺：蠕墨铸铁

27、的铸造工艺简便，铸造性能和灰铸铁类似。灰铸铁类似。v3.蠕铁的应用蠕铁的应用v蠕铁适用于大型铸件，温差较大的工作环境。蠕铁适用于大型铸件，温差较大的工作环境。2 铸钢件生产铸钢件生产v一、铸钢的类别一、铸钢的类别v按照化学成分可分为：按照化学成分可分为：v碳素铸钢、合金铸钢两大类。碳素铸钢、合金铸钢两大类。v其中碳素铸钢应用较广，约占总产量的其中碳素铸钢应用较广，约占总产量的80。v铸钢件强度、塑性、韧性以及焊接性都好于铸铸钢件强度、塑性、韧性以及焊接性都好于铸铁。常用于重型机件的生产。铁。常用于重型机件的生产。v表表26，为一般工程用铸造碳钢的牌号成分和，为一般工程用铸造碳钢的牌号成分和力学

28、性能。力学性能。2 铸钢件生产铸钢件生产v二、铸钢件的生产特点二、铸钢件的生产特点v1、钢的熔炼、钢的熔炼v铸钢的熔炼必须采用电弧炉、或感应电炉等。铸钢的熔炼必须采用电弧炉、或感应电炉等。v2、铸造工艺、铸造工艺v采用高耐火性、抗粘砂性的型砂。采用高耐火性、抗粘砂性的型砂。v要有高的强度、透气性和退让性。要有高的强度、透气性和退让性。v通常采用粗大颗粒而且粒度均匀的硅砂，型腔通常采用粗大颗粒而且粒度均匀的硅砂，型腔表面要涂以硅粉或锆石粉以抗粘着。表面要涂以硅粉或锆石粉以抗粘着。v型砂中常加入糖浆、木屑等，提高强度和退让型砂中常加入糖浆、木屑等，提高强度和退让性。性。2 铸钢件生产铸钢件生产2

29、铸钢件生产铸钢件生产v一般说来，铸钢件的截面积都很大，故一般说来，铸钢件的截面积都很大，故必须注意浇口的设计而且还要安放冒口必须注意浇口的设计而且还要安放冒口和冷铁以便实现定向凝固。和冷铁以便实现定向凝固。v3、铸件的热处理、铸件的热处理v一般铸钢件铸造以后都要进行正火或退一般铸钢件铸造以后都要进行正火或退火，以解决晶粒粗大、组织不均匀，和火，以解决晶粒粗大、组织不均匀，和内应力过大的问题。内应力过大的问题。v图图219铸钢齿圈的铸造工艺。铸钢齿圈的铸造工艺。2 铸钢件生产铸钢件生产3 铜、铝合金铸件生产铜、铝合金铸件生产v一、铸造铜合金一、铸造铜合金v是黄铜是是黄铜是Cu-Zn合金，随着含锌

30、量的提高黄铜合金，随着含锌量的提高黄铜的强度和塑性显著提高，但超过的强度和塑性显著提高，但超过47%以后力学以后力学性能将显著下降，故工业用的黄铜含锌量均小性能将显著下降，故工业用的黄铜含锌量均小于于47。v铸造黄铜除含锌外还常含有硅、锰、铝铅等合铸造黄铜除含锌外还常含有硅、锰、铝铅等合金元素。金元素。v铸造黄铜的力学性能多比青铜高，而价格较青铸造黄铜的力学性能多比青铜高，而价格较青铜低。铜低。v铸造黄铜常用于轴瓦、衬套、齿轮等耐磨件。铸造黄铜常用于轴瓦、衬套、齿轮等耐磨件。也用于阀门等耐蚀件。也用于阀门等耐蚀件。3 铜、铝合金铸件生产铜、铝合金铸件生产v除除CuZn合金外，其它的铜合金统称为

31、合金外，其它的铜合金统称为“青铜青铜”。v最常见的是锡青铜（最常见的是锡青铜（Cu-Sn合金）合金）v锡青铜的线收缩率低，不易产生缩孔，其耐磨性锡青铜的线收缩率低，不易产生缩孔，其耐磨性和耐蚀性优于黄铜，但易产生缩松，故适用于致和耐蚀性优于黄铜，但易产生缩松，故适用于致密性不高的耐磨、耐蚀件。密性不高的耐磨、耐蚀件。v铝青铜有着优良的力学性能和耐磨、耐蚀性，但铝青铜有着优良的力学性能和耐磨、耐蚀性，但铸造性能较差，故仅用于重要的耐磨、耐蚀件。铸造性能较差，故仅用于重要的耐磨、耐蚀件。v表表27为几种铸造铜合金的牌号、名称、成分、为几种铸造铜合金的牌号、名称、成分、性能和用途。性能和用途。3 铜

32、、铝合金铸件生产铜、铝合金铸件生产3 铜、铝合金铸件生产铜、铝合金铸件生产v二、铸造铝合金二、铸造铝合金v铝合金密度小、熔点低、导电性、导热性和耐蚀性铝合金密度小、熔点低、导电性、导热性和耐蚀性均优良。经常用于制造铸件。均优良。经常用于制造铸件。v铝合金分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金及铝锌铝合金分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金及铝锌合金四类。合金四类。v铝硅合金又称为铝硅合金又称为“硅铝明硅铝明”，其流动性好、其线收，其流动性好、其线收缩率低、热裂倾向小、气密性好，又有足够的强度，缩率低、热裂倾向小、气密性好，又有足够的强度，所以应用最广。约占铸造铝合金的所以应用最广。约占铸造铝合金的50以

33、上。以上。v铝硅合金适用于形状复杂的薄壁件或气密性高的铸铝硅合金适用于形状复杂的薄壁件或气密性高的铸件。件。v如，内燃机汽缸体、化油器、仪表外壳等。如，内燃机汽缸体、化油器、仪表外壳等。3 铜、铝合金铸件生产铜、铝合金铸件生产v铝铜合金的铸造性能较差，热裂倾向大，铝铜合金的铸造性能较差，热裂倾向大，气密性和耐蚀性较差但耐热性较好。气密性和耐蚀性较差但耐热性较好。v常用于制造活塞、汽缸头等。常用于制造活塞、汽缸头等。v表表28为几种铸造铝合金的牌号、成分、为几种铸造铝合金的牌号、成分、性能和用途举例。性能和用途举例。3 铜、铝合金铸件生产铜、铝合金铸件生产3 铜、铝合金铸件生产铜、铝合金铸件生产

34、v三、铜、铝合金铸件的生产特点三、铜、铝合金铸件的生产特点v铜、铝合金一般采用坩锅炉熔化。铜、铝合金一般采用坩锅炉熔化。v特点是炉料不于燃料接触，以减少金属特点是炉料不于燃料接触，以减少金属的损耗和保证金属的纯度。的损耗和保证金属的纯度。3 铜、铝合金铸件生产铜、铝合金铸件生产v1.铜合金的熔化铜合金的熔化v铜合金在液态条件下极易氧化，形成的铜合金在液态条件下极易氧化，形成的氧化物（氧化物（Cu2O）溶解在铜内使合金性能）溶解在铜内使合金性能下降。下降。v为防止铜的氧化，熔化青铜时应加溶剂为防止铜的氧化，熔化青铜时应加溶剂覆盖铜液。覆盖铜液。v为去除为去除Cu2O，最好在出炉前向铜液中加，最好

35、在出炉前向铜液中加入入0.30.6磷铜来脱氧。磷铜来脱氧。v黄铜中的硅就是脱氧剂故不需另加溶剂黄铜中的硅就是脱氧剂故不需另加溶剂和脱氧剂。和脱氧剂。3 铜、铝合金铸件生产铜、铝合金铸件生产v2.铝合金的熔化铝合金的熔化v铝合金在液态下也极易氧化形成铝合金在液态下也极易氧化形成Al2O3，熔点，熔点2050，比重略大于铝易形成非金属夹杂。，比重略大于铝易形成非金属夹杂。v铝液还容易吸氢，时铸件产生氢气孔和针孔缺陷铝液还容易吸氢，时铸件产生氢气孔和针孔缺陷（白点）。（白点）。v为了减少铝液的氧化和吸气，可向坩锅内加入为了减少铝液的氧化和吸气，可向坩锅内加入KCl、NaCl作为溶剂，以便将铝液和炉气

36、隔离。作为溶剂，以便将铝液和炉气隔离。v为了驱氢铝液出炉前应进行精练。为了驱氢铝液出炉前应进行精练。v用钟罩向铝液中压入氯化锌（用钟罩向铝液中压入氯化锌（ZnCl2）、六氯乙烷）、六氯乙烷（C2Cl6）等氯盐或氯化物，反应生成）等氯盐或氯化物，反应生成AlCl3气泡，气泡，上浮过程中将氢气及部分上浮过程中将氢气及部分Al2O3夹杂带出铝液。夹杂带出铝液。3 铜、铝合金铸件生产铜、铝合金铸件生产v3.铸造工艺铸造工艺v为使铜、铝合金铸件的表面光洁，砂型为使铜、铝合金铸件的表面光洁，砂型铸造时应选用细纱造型。铸造时应选用细纱造型。v铜、铝合金的凝固收缩率较灰铸铁高，铜、铝合金的凝固收缩率较灰铸铁高

37、，除锡青铜外，一般多需安置冒口使其定除锡青铜外，一般多需安置冒口使其定向凝固，以便补缩。向凝固，以便补缩。v作业作业P54 (1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)。第三章第三章 砂型铸造砂型铸造v砂型铸造是典型的传统的铸造方法。砂型铸造是典型的传统的铸造方法。v它适用于高各种形状、大小、批量及各种合金铸它适用于高各种形状、大小、批量及各种合金铸件的生产。件的生产。v掌握砂型铸造是合理选择铸造方法和正确设计铸掌握砂型铸造是合理选择铸造方法和正确设计铸件的基础。件的基础。v铸造工艺图：在零件图上用各种工艺符号及参数铸造工艺图：在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造

38、工艺方案的图形。表示出铸造工艺方案的图形。v其中包括：浇注位置、铸型分型面、型芯的数量、其中包括：浇注位置、铸型分型面、型芯的数量、形状、尺寸及其固定方法、加工余量、收缩率、形状、尺寸及其固定方法、加工余量、收缩率、浇注系统、起模斜度、冒口和冷铁的尺寸和布置浇注系统、起模斜度、冒口和冷铁的尺寸和布置等。等。v铸造工艺图是指导模样（芯盒）设计、生产准备、铸造工艺图是指导模样（芯盒）设计、生产准备、铸型制造铸件检验的基本工艺文件。铸型制造铸件检验的基本工艺文件。第三章第三章 砂型铸造砂型铸造v依据铸造工艺图，结合所选定的造型方法，便依据铸造工艺图，结合所选定的造型方法，便可绘制出模样图及合箱图。可

39、绘制出模样图及合箱图。v造型是砂型铸造最基本的工序，是否合理，对造型是砂型铸造最基本的工序，是否合理，对铸件质量和成本有着重要的意义。铸件质量和成本有着重要的意义。v选定造型方法是制订铸造工艺的前提。选定造型方法是制订铸造工艺的前提。v造型方法主要有：手工造型和机器造型。造型方法主要有：手工造型和机器造型。 一、手工造型一、手工造型v特点：操作灵活、铸件尺寸不受限制、制造出特点：操作灵活、铸件尺寸不受限制、制造出复杂铸件、对模样、砂箱的要求不高、适用于复杂铸件、对模样、砂箱的要求不高、适用于各种批量的铸造各种批量的铸造 (主要适用于单件、小批生产主要适用于单件、小批生产) 。v手工造型的生产率

40、低，铸件的精度及表面质量手工造型的生产率低，铸件的精度及表面质量均不高，对工人的技术要求较高。均不高，对工人的技术要求较高。1 造型方法的选择造型方法的选择v二、机器造型二、机器造型(造芯造芯)v机器造型最大的特点是大幅度提高生产率。铸机器造型最大的特点是大幅度提高生产率。铸件精度大幅度提高，表面光洁度好加工余量小。件精度大幅度提高，表面光洁度好加工余量小。v1.机器造型机器造型(造芯造芯)基本原理基本原理v（1）填砂：砂料斗填砂。）填砂：砂料斗填砂。v（2）紧砂：震压紧实、抛砂紧实、射砂紧实。）紧砂：震压紧实、抛砂紧实、射砂紧实。v（3 ）辅助压实：震压后砂箱的上部不够紧实，）辅助压实：震压

41、后砂箱的上部不够紧实，故需辅助压实。故需辅助压实。v（4）起模：顶箱起模、漏箱起模、翻转起模。）起模：顶箱起模、漏箱起模、翻转起模。1 造型方法的选择造型方法的选择1 造型方法的选择造型方法的选择v震压造型机的工作原理震压造型机的工作原理1 造型方法的选择造型方法的选择v射砂造型机的工作原理图射砂造型机的工作原理图1 造型方法的选择造型方法的选择v射砂紧实造芯原理图射砂紧实造芯原理图1 造型方法的选择造型方法的选择v2.机器造型工艺特点机器造型工艺特点v1）模板造型）模板造型v2）两箱造型（不能造中箱）两箱造型（不能造中箱）v3）避免活块造型）避免活块造型2浇注位置和分型面的选择浇注位置和分型

42、面的选择v浇注位置：浇浇注位置：浇注时铸型分型注时铸型分型面所处的空间面所处的空间位置。位置。v铸型分型面：铸型分型面：铸型组元间的铸型组元间的结合面。结合面。v一、浇注位置一、浇注位置选择原则：选择原则：v(1)铸件的重要铸件的重要加工面应朝下，加工面应朝下，或侧面。或侧面。2浇注位置和分型面的选择浇注位置和分型面的选择v(2)铸件的大平铸件的大平面应朝下。面应朝下。v(3)大面积薄壁，大面积薄壁，应在铸件下方，应在铸件下方，或侧面。或侧面。v(4)厚大部分应厚大部分应在铸件上方，在铸件上方，或分型面附近，或分型面附近，以利于补缩以利于补缩（利于加冒（利于加冒口）。口）。2浇注位置和分型面的

43、选择浇注位置和分型面的选择v二、铸型分二、铸型分型面的选择型面的选择原则原则v(1)应使造型应使造型工艺尽量简工艺尽量简化（尽量使化（尽量使分型面平直、分型面平直、数量少、避数量少、避免不必要的免不必要的活块、型芯活块、型芯等）等） 。2浇注位置和分型面的选择浇注位置和分型面的选择v三通铸件的分型方案三通铸件的分型方案v托架减少活块的设计托架减少活块的设计2浇注位置和分型面的选择浇注位置和分型面的选择v底座铸件的分型方案底座铸件的分型方案2浇注位置和分型面的选择浇注位置和分型面的选择v(2)应尽量使铸件全部或大布置于同一砂箱。应尽量使铸件全部或大布置于同一砂箱。2浇注位置和分型面的选择浇注位置

44、和分型面的选择v(3)应尽量使型腔及主要型芯位于下箱应尽量使型腔及主要型芯位于下箱v便于造型、下芯、合箱合检验壁厚。便于造型、下芯、合箱合检验壁厚。v单不要使型腔过深，并尽量避免使用大的吊芯单不要使型腔过深，并尽量避免使用大的吊芯合吊砂。合吊砂。3 工艺参数的选择工艺参数的选择 v一、机械加工余量合最小铸孔一、机械加工余量合最小铸孔v1.机械加工余量机械加工余量v铸件上为切削加工而加大的尺寸，称为铸件上为切削加工而加大的尺寸，称为“机械机械加工余量加工余量”。v机械加工余量取决于铸件的生产批量、合金的机械加工余量取决于铸件的生产批量、合金的种类、铸件的大小、加工面与基准面的距离及种类、铸件的大

45、小、加工面与基准面的距离及加工面在浇注时的位置。加工面在浇注时的位置。v机器造型，铸件精度高，余量小。手工造型铸机器造型，铸件精度高，余量小。手工造型铸件精度低，余量大。件精度低，余量大。v2.灰铸铁件的最小铸孔灰铸铁件的最小铸孔v单件生产单件生产3050mm，成批生产，成批生产1520mm，大量生产大量生产1215mm的孔可不铸出。不要求加的孔可不铸出。不要求加工的孔，无论大小都要铸出。工的孔，无论大小都要铸出。3 工艺参数的选择工艺参数的选择v灰铸铁件的机械加工余量灰铸铁件的机械加工余量(mm)3 工艺参数的选择工艺参数的选择v二、起模斜度二、起模斜度v为了起模或取为了起模或取芯，铸造时，

46、芯，铸造时，凡垂直于分型凡垂直于分型面的立壁在制面的立壁在制造模样时必须造模样时必须留出一定的斜留出一定的斜度。称为度。称为“起起模斜度模斜度”。v外壁外壁15 3，内壁内壁310，立壁越高斜度立壁越高斜度越小。越小。3 工艺参数的选择工艺参数的选择v三、收缩率三、收缩率v由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸将比型腔略为缩小，为保证铸件的应有将比型腔略为缩小，为保证铸件的应有尺寸，模样尺寸必须比铸件增加一个放尺寸，模样尺寸必须比铸件增加一个放大量。大量。v合金的收缩率除和合金的种类有关外，合金的收缩率除和合金的种类有关外，还和铸件的形状、尺寸等因素有关。还和铸件

47、的形状、尺寸等因素有关。v灰铸铁灰铸铁0.71.0；铸造碳钢；铸造碳钢1.32.0铝硅合金铝硅合金0.81.2。3 工艺参数的选择工艺参数的选择v四、型芯头四、型芯头v为了保证型芯在浇注过程中的稳定，型芯为了保证型芯在浇注过程中的稳定，型芯两侧必须留有型芯头。两侧必须留有型芯头。v芯头要留有斜度芯头要留有斜度,对于垂直型芯，上芯头对于垂直型芯，上芯头斜度较大，（斜度较大，（615）以利合箱，下芯头）以利合箱，下芯头斜度较小（斜度较小（510）以利稳定。水平芯头）以利稳定。水平芯头的长度取决于型芯头直径及型芯的长度。的长度取决于型芯头直径及型芯的长度。悬臂型芯必须做的又粗又大，以利稳定。悬臂型芯

48、必须做的又粗又大，以利稳定。v型芯头与芯座之间应留有型芯头与芯座之间应留有14mm的间隙，的间隙，以利于安装。以利于安装。3 工艺参数的选择工艺参数的选择v型芯头的构造型芯头的构造作作 业业v1.简述机器造型的有缺点。简述机器造型的有缺点。v2.何谓浇注位置？简述浇注位置的选择何谓浇注位置？简述浇注位置的选择原则。原则。v3.何谓分型面？简述分型面的选择原则。何谓分型面？简述分型面的选择原则。v4.铸件的工艺参数有那些？它们的选择铸件的工艺参数有那些？它们的选择原则是什么？原则是什么？第四章第四章 特种铸造特种铸造v普通砂型铸造以外的铸造方法统称为普通砂型铸造以外的铸造方法统称为“特种铸造特种

49、铸造”。v1 熔模铸造（失蜡铸造）熔模铸造（失蜡铸造）v一、熔模铸造的工艺过程一、熔模铸造的工艺过程1 熔模铸造（失蜡铸造）熔模铸造（失蜡铸造）v1.蜡模制造蜡模制造 （1）压型制造）压型制造(a) （2）蜡模的压制）蜡模的压制(b)(c) （3）蜡模组装）蜡模组装(d)v2.壳型制造壳型制造 （1）浸涂料）浸涂料 （2）撒砂）撒砂 （3）硬化）硬化(e) （4）脱蜡（）脱蜡（f）v3.造型、焙烧和浇注造型、焙烧和浇注 （1）造型、焙烧（温度）造型、焙烧（温度8001000） （2）浇注（温度）浇注（温度600700）1 熔模铸造（失蜡铸造）熔模铸造（失蜡铸造）v二、熔模铸造的特点和适用范围二

50、、熔模铸造的特点和适用范围v熔模铸造犹如下优点：熔模铸造犹如下优点：（1）铸件的精度及表面质量均优（尺寸精度）铸件的精度及表面质量均优（尺寸精度IT1114，表面粗糙度，表面粗糙度Ra253.2m）最小壁厚）最小壁厚可达可达0.7mm（ 热模浇注）热模浇注） 。（2）适合于各种金属的浇注）适合于各种金属的浇注,尤其高熔点的黑色尤其高熔点的黑色金属。金属。（3）生产批量不受限制。）生产批量不受限制。缺点：生产成本较高（原材料较昂贵），工艺过缺点：生产成本较高（原材料较昂贵），工艺过程复杂，生产周期较长。铸件尺寸受到一定限程复杂，生产周期较长。铸件尺寸受到一定限制制1 熔模铸造（失蜡铸造）熔模铸造

51、（失蜡铸造）综上所述，熔模铸造一般适用于高熔点合金综上所述，熔模铸造一般适用于高熔点合金的精密铸件的成批、大量生产，主要用于的精密铸件的成批、大量生产，主要用于形状复杂、难以切削加工的小零件。形状复杂、难以切削加工的小零件。2 金属型铸造金属型铸造(永久型铸造永久型铸造)v一、金属型构造一、金属型构造v金属型分为：垂金属型分为：垂直分形式、水平分直分形式、水平分形式和复合分形式。形式和复合分形式。v其中垂直分形式其中垂直分形式应用最广。应用最广。2 金属型铸造金属型铸造(永久型铸造永久型铸造)v二、金属型的铸造工艺二、金属型的铸造工艺v1.喷刷涂料（喷刷涂料（0.21.0mm） 衬料（耐火材料

52、）衬料（耐火材料） 、表面涂料（灯烟、油类）。、表面涂料（灯烟、油类）。v2.金属型应保持一定的工作温度金属型应保持一定的工作温度 铸铁件铸铁件250350，非铁金属件，非铁金属件100250v3.适合的出型时间适合的出型时间 （1060s ，铸件温度，铸件温度780950）。）。v铁水应采用高碳、硅成分，涂料中加入铁水应采用高碳、硅成分，涂料中加入Si-Fe粉，粉，以防产生白口。一旦产生应利用铸件余热退火。以防产生白口。一旦产生应利用铸件余热退火。2 金属型铸造金属型铸造(永久型铸造永久型铸造)v三、金属型铸造的特点和适用范围三、金属型铸造的特点和适用范围 “一型多铸一型多铸”，易于实现自动

53、化、机械化，生，易于实现自动化、机械化，生产率大大提高。产率大大提高。 铸件精度和表面质量高（铸件精度和表面质量高（IT1216,Ra2512.5） 结晶致密，铸件的力学性能显著提高。结晶致密，铸件的力学性能显著提高。 劳动条件大大改善。劳动条件大大改善。v缺点：铸型成本高、生产周期长。缺点：铸型成本高、生产周期长。 工艺要求严格，容易出现缺陷（冷隔、浇不足、工艺要求严格，容易出现缺陷（冷隔、浇不足、裂纹等，铸铁件易出现白口）。裂纹等，铸铁件易出现白口）。 铸件尺寸受到一定限制。铸件尺寸受到一定限制。v主要应用在有色金属铸造，大批量生产主要应用在有色金属铸造，大批量生产。3 压力铸造压力铸造v

54、压力铸造简称压铸压力铸造简称压铸v在高压下（比压约为在高压下（比压约为5150MPa)将液态或半将液态或半液态合金快速压入金属铸型中，并在压力下凝液态合金快速压入金属铸型中，并在压力下凝固，以获得铸件的方法。固，以获得铸件的方法。v一、压铸的特点和适用范围一、压铸的特点和适用范围v1.铸件的精度机表面质量极高，可做到少无切铸件的精度机表面质量极高，可做到少无切削加工（削加工（IT1113,Ra6.31.6 m)。v（2）可压铸形状复杂的薄壁件，或直接铸出）可压铸形状复杂的薄壁件，或直接铸出小孔、螺纹、齿轮等机件。小孔、螺纹、齿轮等机件。v（3）铸件的强度、硬度均高（压力下结晶，）铸件的强度、硬

55、度均高（压力下结晶，晶粒细密）晶粒细密） 。v（4）生产率高（）生产率高（50150次次/h，甚至，甚至500次）。次）。3 压力铸造压力铸造v缺点：缺点： （1）压铸设备昂贵，压型费用高、制造）压铸设备昂贵，压型费用高、制造周期长，故必须大批量生产。周期长，故必须大批量生产。 （2）压铸高熔点合金时，压型寿命低。）压铸高熔点合金时，压型寿命低。 （3）铸件中常有气孔和缩松。）铸件中常有气孔和缩松。 （4）压铸件不宜进行热处理。）压铸件不宜进行热处理。v目前，压铸主要用于有色金属小件的生目前，压铸主要用于有色金属小件的生产。主要为铝、镁、锌等合金见得生产。产。主要为铝、镁、锌等合金见得生产。3 压力铸造压力铸造v二、压力铸造的工艺