第一篇金属的铸造成形工艺

1、金属的铸呵斥形机电工程学院主讲 王冠.铸呵斥形 将液态金属浇注到与零件外形相顺应的铸型型腔中， 待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的消费方法。.1资料来源广；2废品可重熔；3设备投资低。 铸造消费的特点1可消费外形恣意复杂的制件，特别是内腔外形复杂的制件。如汽缸体、汽缸盖、蜗轮叶片、床身件等。1合金种类不受限制；2铸件大小几乎不受限制。2顺应性强： 3本钱低： 4废品率高、外表质量较低、劳动条件差。.零件图铸造工艺图铸型型芯芯盒 芯砂型砂模型熔化合 箱落砂、清理检 验铸 件浇注冷却凝固砂型铸造的工艺过程.外型资料制造砂型的外型资料包括型砂、芯砂及涂料等。型砂、芯砂：主要由原砂、粘土、有机或无机粘结

2、剂及水混合而成。必要时参与煤粉、木屑等辅助资料，以利改善砂型的透气性、容让性及高温浇注时构成的复原气体。原沙：天然沙，石英含量高粘结剂：粘土，颗粒细小。.型砂和芯砂应该具备的主要性能强度： 液体金属冲击下不变形和毁坏。 塌箱 冲沙 砂眼透气性耐火性退让性： 铸件在在冷凝的时候，砂型可被紧缩的才干。退让性不好，砂型容易产生内应力或开裂。砂型越紧实，退让性越差，参与木屑可以提高退让性.铸型用容貌构成铸型的型腔容貌可用木材、金属、塑料或其它资料制造，并具有铸件相应部分的外形。铸件内部空腔几何外形是经过在铸型中安放型芯来构成。型芯普通由芯砂制备，比型砂要求高。.浇注系统浇注系统是液态金属借以进入型腔的

3、通道。浇铸系统：外型时必需开出的引导液态金属进入型腔的通道浇口杯：减轻金属液流冲击直浇口：使液态金属产生静压力横浇口：挡渣及分配金属液进入内浇口内浇口：控制金属液流入型腔的方向和速度.冒口冒口：保证工件质量，起排气、浮渣、补缩作用的部分.冒口、排气、冷却及清理任何一个具有显著收缩的铸件都需求设置与型腔相连的冒口。冒口:存储液态金属，补偿金属收缩，防止缩孔产生 应设计在铸件最后凝固部位为了添加透气性，可在铸型上扎微小的透气孔。当温度降低到一定程度时开场凝固，这个过程涉及到相变，释放出大量的热。铸件经充分冷却后被取出，然后进展后续处置。.金属的浇铸和凝固充型才干缺乏时，会产生浇缺乏、冷隔、夹渣、气

4、孔等缺陷。 一、液态合金的流动性合金的流动性是： 液态合金本身的流动才干。 充型 液态合金填充铸型的过程。充型才干液体金属充溢铸型型腔，获得尺寸准确、轮廓明晰的成形件的才干。.0.45%C 铸钢：200出气口浇口杯4.3%C 铸铁：1800铸铁流动性好铸钢比较差螺旋形实验测定流动性.出气口浇口杯铸铁流动性好，铸钢比较差：(1)过热度：浇注温度和凝固开场温度之差，过热度越大，金属液态坚持时间越长，流动越远PbSb20406080204060800流动性cm100200300温度0.(2)合金化学成分所决议的结晶特点 a在恒温下凝固b在一定温度范围内凝固枝晶产生，扩展固态和液态共存PbSb2040

5、6080204060800流动性cm100200300温度0.7浇注系统的的构造 浇注系统的构造越复杂，流动阻力 越大，充型才干越差。 3浇注温度 普通T浇越高，液态金属的充型才干越强。5浇注速率 速率太低，充溢型腔前就过早凝固；速率太高，液态金属紊流，冲击铸型外表，并致使金属氧化物构成，影响铸件外表质量。4浇注压力 增大浇注压力可以改善金属的流动性。6铸型导热才干 金属型铸造中，金属型导热才干强，合金的流动性降低。而在砂型铸造中，在加热形状下，合金的流动性将显著添加。.金属的凝固纯金属:在恒温下结晶。.金属的凝固共晶合金.金属的凝固非共晶合金.铸件的收缩铸件的收缩分三个阶段发生：液体收缩：凝

6、固前的冷却过程的收缩。凝固收缩：从液体向固体相变过程的收缩固体收缩：凝固后的冷却过程的收缩。.缩孔与缩松 液态合金在冷凝过程中，假设其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，那么在铸件最后凝固的部位构成一些孔洞 。大而集中的称为缩孔，细小而分散的称为缩松。1)缩孔和缩松的构成.影响铸件收缩的要素化学成分：随含碳量的添加，凝固收缩添加，固态收缩略有缩减。浇注温度：浇注温度越高，液态收缩越大。铸件构造与铸型条件.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“顺序凝固。 .寻觅热节的方法等温线法内切圆法冷铁同时凝固 整个铸件几乎同时凝固。.暗冒口冒口 储存补缩用

7、金属液的空腔。顺序凝固 铸件按照一定的次序逐渐凝固。冷铁热节.1-3 液态成形内应力、变形与裂纹 一、液态成形内应力 铸件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩遭到妨碍，铸件内部即将产生内应力。 1.机械应力收缩应力 合金的线收缩遭到铸型、型芯、浇冒系统的机械妨碍而构成的内应力。机械应力是暂时应力。上型下型.2热应力 热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。 tT12t0t1t2t3THT临T室t0t1:塑性形状弹性形状12+-12t1t2：t2t3：+-1212-+12.热应力是指因铸件壁厚不均匀或各部分冷却速度不同，致使铸件各部分的

8、收缩不同步而引起的应力。铸件厚、大部分或心部受拉应力+，薄壁或表层受压应力-。.热应力产生过程 当铸件处于高温阶段t0-t1时，两杆都处于塑性形状，虽然此时两杆的冷速不同、收缩也不同步，但瞬时的应力可经过塑性变形来自行消逝，在铸件内无应力产生图a； 继续冷却，冷速较快的杆II进入弹性形状，粗杆I依然处于塑性形状t1-t2，此时由于细杆II的冷速较快、收缩较大，所以细杆II会遭到拉伸，粗杆I会遭到紧缩图b，构成暂时内应力， 但此内应力很快因粗杆I发生了微量的受压塑性变形而自行消逝图c； 当进一步冷至更低温度时t2-t3，两杆均进入了弹性形状，此时由于两杆的温度不同、冷却速度也不同，所以二者的收缩

9、也不同步，粗杆I的温度较高，还要进展较大的收缩，细杆II的温度较低，收缩已趋于停顿，因此粗杆I的收缩必定遭到细杆II的妨碍，于是杆II受紧缩，杆I受拉伸图d，直到室温 。. 热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受紧缩。 热应力是永久应力。二、铸件的变形与防止 +-.防止铸件变形和裂纹的构造设计.防止铸件变形和裂纹的构造设计.防止变形的方法：1使铸件壁厚尽能够均匀；2采用同时凝固的原那么；3采用反变形法。三、铸件的裂纹与防止 1 热裂 热裂的外形特征是：裂纹短、缝隙宽、外形曲折、缝内呈氧化色。 热裂的防止： 应尽量选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。 应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械

10、应力。 对于铸钢件和铸铁件，必需严厉控制硫的含量， 防止热脆性。 .2 冷裂 冷裂的特征是：裂纹细小，呈延续直线状，缝内有金属光泽或细微氧化色。 冷裂的防止：1使铸件壁厚尽能够均匀；2采用同时凝固的原那么；3对于铸钢件和铸铁件，必需严厉控制磷的 含量，防止冷脆性。 .1-4 液态成形件的质量与控制 常见铸件缺陷及特征 名称 特 征名称 特 征名称： 浇不足，冷隔，铁豆，冲砂，砂眼，夹砂, 机械粘砂缩孔缩松 1缩孔：形状为不规则的封闭或敞露的空洞，孔壁粗糙并带有枝状晶，常出现在铸件最后凝固部位。 2缩松：铸件断面上出现的分散而细小的缩孔。 气 孔主要为梨形、圆形、椭圆形的孔洞，表面较光滑，一般不

11、在铸件表面露出，大孔独立存在，小孔则成群出现。 粘砂铸件的部分或整个表面粘附着一层金属和砂粒的机械混和物，多发生在铸件厚壁和热节处。 夹 砂 铸件表面上有凸起的金属片状物，表面粗糙，边角锐利，有小部分与铸件本体相连。 化学成分及力学性能不合格 铸件的化学成分和硬度、强度、伸长率、冲击韧度、耐热、耐蚀及耐磨等性能不符合技术条件要求。 裂 纹1热裂：断面严重氧化，无金属光泽，断口沿晶界产生和发展，外形曲折而不规则的裂纹。 2冷裂：穿过晶体而不沿晶界断裂，断口有金属光泽或有轻微氧化色。 .铸件缺陷及特征浇缺乏液态金属流动性缺乏；浇注温度过低；浇注速度太慢；铸件壁厚太小。.铸件缺陷及特征冷隔.铸件缺陷及特征铁豆浇注时金属液流发生飞溅，构成许多球状金属颗粒被包裹在铸件中。.冲砂砂型铸造的常见缺陷.砂眼砂型铸造的缺陷砂眼：由于型砂碎片夹杂在金属液中构成的缺陷，它很能够是在金属液进入型腔前就曾经存在了，个别是浇注时因冲砂而构成。 .夹砂结疤砂型铸造的常见缺陷缘由：是砂型内清砂不干净，有残留沙