第九章 铸造.

1、第第 九九 章章铸铸 造造化学工业出版社化学工业出版社 n 将液态金属浇注到相应的铸型中，待其冷却凝固后，以获得一定形状毛坯或零件的成形方法。 铸造方法分为砂型铸造和特种铸造。 铸造生产的优点： 用铸造方法可以生产出各种尺寸和形状复杂的铸件，尤其是具有复杂内腔结构的铸件。 铸造生产适应性广。 铸件的形状、尺寸与零件接近，可以节省金属材料和减少切削加工工时。 铸造所用的原材料来源广泛，价格低廉，可直接利用报废的零件、废钢和切屑等。化学工业出版社化学工业出版社 n 铸件的组织疏松，晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。 铸件的力学性能没有锻件高，特别是冲击韧性较差。 砂型铸造的工序较多，有些

2、工艺过程难以精确控制，废品率较高。 砂型铸件表面较粗糙，尺寸精度不高，工人劳动强度大，劳动条件较差。铸造生产的缺点 化学工业出版社化学工业出版社 n 第一节 合金的铸造性能 一、合金的流动性液态金属充满铸型型腔的能力。 （一）合金流动性的测定合金的流动性通常是以螺旋形试样的长度来衡量。 化学工业出版社化学工业出版社 n 常用合金的流动性合金化学成分铸型种类浇注温度t/螺旋线长度l/mm灰铸铁w（C+Si）6.2%砂 型13001500w（C+Si）5.9%砂 型13001300w（C+Si）5.2%砂 型13001000w（C+Si）4.2%砂 型1300600铸 钢wC0.4%砂 型1600

3、1001640200铝硅合金金属型（300）680720700800锡青铜wSn911%、wZn24%砂 型1040420硅黄铜wSi1.54.5%砂 型11001000化学工业出版社化学工业出版社 n （二）影响合金流动性的因素 1.合金的种类和化学成分 在选择铸造合金时，应尽量选择靠近共晶成分的合金。 2.浇注条件 浇注温度 浇注温度越高，液态金属中的热量越多，金属的冷却速度降低，提高了合金的流动性。 浇注温度过高，铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂和气孔等缺陷。 化学工业出版社化学工业出版社 n 浇注压力 液态金属在流动方向上受到的压力越大，其流动性越好。 浇注系统的结构 浇注系统结构越复杂，

4、合金的流动阻力就越大，流动性越低。 3.铸型特点 铸型中凡能增加合金流动阻力和冷却速度、降低流速的因素，均能降低合金的流动性。 二、合金的收缩 铸造合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或尺寸缩减的现象。 化学工业出版社化学工业出版社 n （一）收缩的三个阶段 液态收缩 凝固收缩 固态收缩 化学工业出版社化学工业出版社 n （二）影响收缩的因素 1.化学成分 几种铁碳合金的收缩率合金种类含碳量/%浇注温度/液态收缩/%凝固收缩/%固态收缩/%总体积收缩/%铸造碳钢0.3516101.637.812.4白口铸铁3.014002.44.25.46.31212.9灰 铸 铁3.514003.50.1

5、3.34.26.97.8化学工业出版社化学工业出版社 n 2.浇注温度 合金的浇注温度越高，过热度越大，液态收缩增加，总的收缩量增大。 3.铸件结构和铸型条件 铸件在凝固和冷却过程中由于铸件在铸型中各部位的冷却速度不同，彼此之间相互制约。 （三）收缩对铸件质量的影响 1.缩孔和缩松 缩孔的形成过程 缩孔，主要是指集中缩孔，而分散缩孔一般称为缩松。 缩松的形成过程 化学工业出版社化学工业出版社 n 2.缩孔和缩松的防止 合理选择铸造合金 采用顺序凝固的原则 三、铸造应力 铸件在凝固和冷却过程中由于受阻收缩、温度不均和相变等因素引起的应力 。 （一）铸造应力的形成 按其形成的原因不同可分为收缩应力

6、、热应力和相变应力。 化学工业出版社化学工业出版社 n 1.收缩应力 由于铸型、型芯等阻碍铸件收缩而产生的内应力。 2.热应力 由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度、收缩量不均匀，相互阻碍收缩而引起的应力。 3.相变应力 相变应力是由于固态相变，造成各部分体积发生不均衡变化而引起的。 （二）变形和裂纹 （三)铸件变形及裂纹的防止 化学工业出版社化学工业出版社 n 第二节 砂型铸造 一、砂型铸造的造型方法 常分为手工造型和机器造型 。 （一）手工造型 指全部用手工或手动工具完成各造型工序的方法。 1.整模造型 将模样做成与零件形状相适应的整体模样进行造型的方法。 2.分模造型 将模样分为两半，造型

7、时模样分别在上、下砂箱内进行造型的方法。 化学工业出版社化学工业出版社 n 3.挖砂造型 模样是整体的，但铸件的分型面为曲面，为了能起出模样，造型时需用手工将阻碍起模的型砂挖去的造型方法。 4.假箱造型 对于需要挖砂造型的模样，可利用预先制备好的半个铸型以简化挖砂操作的造型方法。 5.活块造型 在有些铸件上有一些小的凸台、肋条等，造型时妨碍起模，这时可将模样的凸出部分作成活块，起模时先将主体模样起出，然后再从侧面取出活块的造型方法。 6.刮板造型 用与铸件截面形状相同的刮板代替实体模样进行造型的方法。 化学工业出版社化学工业出版社 n 7.三箱造型 铸件两端截面尺寸大而中间截面小，采用两箱造型

8、无法起模时，可用两个分型面，采用三个砂箱进行造型。 （二）机器造型 将紧砂和起模等主要工序实现机械化操作的造型方法。 机器造型是采用模板进行两箱造型的，因不能紧实中型，故不能进行三箱造型，同时应避免使用活块。 化学工业出版社化学工业出版社 n 二、砂型铸造工艺设计 （一）浇注位置的选择浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。 选择浇注位置的原则 1.铸件的重要加工面或主要工作面应位于型腔底部或侧面 2.铸件的薄壁部分应放在铸型的下部或侧面或倾斜 3.铸件上的宽大平面应位于型腔底部 化学工业出版社化学工业出版社 n （二）铸型分型面的选择 分型面为铸型组元间的结合面。 1.应尽量将铸件的重要加工面或大

9、部分加工面和加工基准面放在同一砂型中 2.分型面一般要选在铸件的最大截面处 3.应尽量使型腔及主要型芯处于下型 4.应尽量选用平直的分型面，少用曲面 5.应尽量减少分型面 6.应尽量减少型芯及活块的数量 化学工业出版社化学工业出版社 n （三）工艺参数的选择 1.加工余量 为保证铸件的尺寸和精度，在铸件加工面上增加的，需要在切削加工时切除的金属层厚度。2.收缩余量 3.起模斜度 4.铸造圆角 5.型芯头 化学工业出版社化学工业出版社 n （四）浇注系统和冒口 1.浇注系统 为了引导液态金属顺利进入型腔和冒口而在铸型中设计的一系列通道。2.冒口 在铸型中储存供补缩铸件用熔融金属的空腔。 冒口设置

10、的原则要保证铸件的顺序凝固尽量放在铸件的最高处冒口最好放在内浇口附近冒口应尽量避开易拉裂部位尽量放在需加工部位，以便于清理 （五）绘制铸造工艺图、铸件图 化学工业出版社化学工业出版社 n 第三节 铸件的结构工艺性一、砂型铸造工艺对铸件结构的要求（一）铸件外形应力求简单（二）要尽量减少分型面的数量（三）应尽量不用或少用活块、型芯 （四）要有利于型芯的定位、固定、排气和清理 （五）铸件应有一定的结构斜度化学工业出版社化学工业出版社 n 二、合金铸造性能对铸件结构的要求（一）铸件的壁厚要适当 （二）铸件的壁厚应尽量均匀（三）铸件壁的连接应采用圆角和平缓过渡 （四）设计铸件的筋、辐时，应尽量使其能自由

11、收缩 化学工业出版社化学工业出版社 n 第四节 特种铸造 一、熔模铸造（一）熔模铸造的工艺过程 1.熔模组的制造 2.型壳的制作 3.脱蜡 4.造型、焙烧 5.浇注、落砂和清理 化学工业出版社化学工业出版社 n （二）熔模铸造的特点及应用 1.熔模铸造的特点 铸件的精度及表面质量较高 能适应各种合金的铸造，特别是对高熔点合金及难切削加工合金（如高锰钢、磁钢、耐热合金）的铸造熔模铸造的生产批量不受限制 主要缺点是材料昂贵、工艺过程复杂、生产周期长（415天)，铸件成本比砂型铸造高。 2.熔模铸造的适用范围 生产形状复杂、精度要求较高或难以进行切削加工的小型零件生产。 化学工业出版社化学工业出版社

12、 n 二、金属型铸造 （一）金属型的结构 （二）金属型的铸造工艺 1.喷刷涂料 2.金属型应保持合理的工作温度 3.及时开型、取出铸件 化学工业出版社化学工业出版社 n （三）金属型铸造的特点及应用 1.金属型铸造的特点 实现了“一型多铸” 铸件冷却快，组织致密，力学性能较高。 铸件的尺寸精度高、表面粗糙度值低， 浇冒口尺寸较小，金属消耗量减少， 工序简单、生产效率高，易于实现机械化、自动化生产。 金属型制造生产周期较长，费用较高，不适于单件、小批量生产。 2.金属型铸造的适用范围 适用于大批生产的有色合金铸件 化学工业出版社化学工业出版社 n 三、压力铸造 （一）压力铸造的工艺过程（二）压力

13、铸造的特点及应用 1.压力铸造的特点 铸件的精度及表面质量比其它铸造方法都高，压铸件可不经切削加工直接使用 铸件表层组织结晶细密，铸件的强度和表面硬度较高，抗拉强度可比砂型铸件高 可压铸出形状复杂的薄壁件或镶嵌件 压力铸造的生产效率比其它铸造方法均高 压铸设备投资大，压型制造成本高、周期长 2.压力铸造的适用范围 主要应用于铝、锌、镁、铜等有色合金的中、小型铸件生产。 化学工业出版社化学工业出版社 n 四、低压铸造介于金属型铸造与压力铸造之间的一种铸造方法。 （一）低压铸造的工艺过程 （二）低压铸造的特点及应用 1.低压铸造的特点 适用于各种铸型材料及大小铸件的生产。 充型平稳，铸件成品的合格

14、率高。 金属的利用率高（最高可达95）。 有利于较大薄壁铸件的成形。 设备简单、投资费用少、便于操作。 主要缺点是生产效率低。 2.低压铸造的适用范围 主要用来生产质量要求较高的铝合金、镁合金、铜合金等形状较复杂的薄壁铸件。 化学工业出版社化学工业出版社 n 五、离心铸造 （一）离心铸造的基本方式 （二）离心铸造的特点及应用 1.离心铸造的特点铸件从外向内顺序凝固，补缩条件好。 可以不用型芯和浇注系统，进行中空铸件的生产。 可以浇注流动性较差的合金铸件和薄壁铸件。 便于铸造双金属铸件。 主要缺点 不适用生产重力偏析大的合金及轻合金。2.离心铸造的适用范围 离心铸造是中心回转体铸件的主要生产方法

15、， 化学工业出版社化学工业出版社 n 六、实型铸造 （一）实型铸造的工艺过程 1.制造模样 2.粘合模样组 3.浸涂料 4.造型、浇注 5.落砂、清理 化学工业出版社化学工业出版社 n （二）实型铸造的特点和应用 1.实型铸造的特点 因此铸件的质量较高，铸件尺寸精度高可达CT5CT7、表面粗糙度度值达Ra12.56.3。 操作过程简单，缩短了生产周期，生产效率高。节省投资，经济效果好。适应性广。 2.实型铸造的适用范围 可用于铸铁、碳钢、工具钢、不锈钢、铝、镁及铜合金等铸件的生产。 化学工业出版社化学工业出版社 n 第五节 铸件中常见的缺陷及产生原因 一、孔洞类缺陷 1.缩孔 内壁粗糙，形状不

16、规则，晶粒粗大呈倒锥形，常产生在厚壁处。 2.气孔 多分布在铸件的上表面或内部，呈球状或梨形，大小不等，内壁较光滑。 3.缩松 在铸件内部的微小而不连贯的缩孔，聚集在一处或多处，分布面积大，晶粒粗大。 化学工业出版社化学工业出版社 n 二、形状类缺陷1.错箱 铸件沿分型面出现的错移现象。 2.偏芯 由于型芯偏移，引起铸件形状和尺寸不合格的现象。 3.变形 铸件向上、向下或其它方向上的弯曲或扭曲。 4.浇不到 液态金属未充满铸型，铸件形状出现不完整的现象 。化学工业出版社化学工业出版社 n 三、夹杂物类缺陷 1.砂眼 在铸件内部或表面出现型砂填充的孔眼现象。 2 .夹杂物 铸件表面上有不规则并含

17、有熔渣孔眼的现象。 3 .表面粘砂 在铸件表面上全部或局部粘有一层烧结上的砂粒，致使铸件表面粗糙的现象。 四、裂纹、冷隔类缺陷 1.裂纹 在铸件夹角或薄壁交接处产生的表面或内部裂纹。 2.冷隔 铸件表面似乎熔合，但未完全熔透，有浇坑或接缝，缝隙两边呈圆滑状。 化学工业出版社化学工业出版社 n 第六节 常用铸造方法比较 常用铸造方法的特点对比 铸造方法比较内容砂型铸造熔模铸造金属型铸造压力铸造低压铸造离心铸造实型铸造适用金属各种合金 各种合金以有铸钢为主 各种合金以有色合金为主有色合金 以有色合金为主各种合金各种合金适用铸件大小不受限制中、小铸件以中、小铸件为主以小铸件为主以中、小铸件为主以中、小铸件为主不受限制铸件复杂程度复杂复杂一般较复杂一般一般复杂铸件最小薄厚灰铸铁3铸钢件5有色合金3一般0.5孔0.5铸铁5铸铝3铝合金：0.5锌合金：0.3通常壁厚：25最小内孔734铸件尺寸公差CT815C