工程材料及机械制造基础之金属液态成形工艺

金属液态成形工艺第二篇绪论第一章金属液态成形工艺基础第二章常用液态成形合金及其熔炼第三章液态金属的成形工艺方法第四章液态成形件的工艺设计绪论

将液态合金浇注到一定形状、尺寸铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法.

铸造的核心问题：

凝固组织的形成与控制；铸造的缺陷与防止；尺寸精度与表面粗糙度的控制。一什么是液态成形（铸造）?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、清理检验铸件二铸造生产过程浇注冷却凝固绪论变速箱壳体的铸造过程

绪论（1）材料来源广；（2）废品可重熔；（3）设备投资低。

三铸造生产的特点1．可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。如汽缸体、汽缸盖等。（1）合金种类不受限制；（2）铸件大小几乎不受限制。2．适应性强：

3．成本低：

4．废品率高、表面质量较低、劳动条件差。绪论四国内铸造技术状况(一)中国古代铸造技术中国古代铁器的金相组织中带有球状石墨（二）东风公司铸造生产状况

铸造员工数约8000人。铸件年生产能力约23万吨，实际最高产量为17万吨。其中灰铸铁件占43.9%；球墨铸铁件占46%；蠕墨铸铁件占据2%，铸钢件占3%；铝合金铸件占3.4%；锌合金铸件占1.4%；铜合金铸件占0.3%。主要产品主要产品主要产品

变速箱拨叉、管接头、门绞链、拖钩等汽车碳素钢及部分耐热钢和不锈钢铸件。

主要产品汽车压铸件主要产品金属型重力浇注机活塞与活塞环主要产品

带着问题学1、你在什么情况，会采用液态成形方法来生产零件毛坯？2、从相图分析，什么合金最适合液态成形？为什么？3、在液态成形过程中，合金从液态变成固态，哪些主要因素会影响铸件质量？第一章金属液态成形工艺基础充型能力不足的缺陷：浇不足、冷隔、夹渣、气孔等。影响因数：

一、液态合金的流动性合金的流动性：液态合金本身的流动能力。

充型能力——液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力。§1-1液态金属的充型能力与流动性充型能力的决定因数合金的流动性铸型性质浇注条件铸件结构等液态合金的工艺性能液态合金的工艺性能表征为液态合金的铸造性能通常是指合金的流动性、收缩性吸气性及偏析等性能合金铸造性能是选择铸造金属材料，确定铸件的铸造工艺方案及进行铸件结构设计的依据0.45%C铸钢：200出气口浇口杯4.3%C铸铁：1800流动性测定试样§1-1液态金属的充型能力与流动性几种不同合金流动性的比较*铸铁的流动性*铸钢的流动性实验证明铸铁的流动性好，铸钢的流动性差。合金流动性主要由合金结晶特点决定a）恒温下凝固特性b）一定温度范围凝固特性PbSb20406080204060800流动性（cm）100200300温度（℃）0§1-1液态金属的充型能力与流动性（3）浇注系统结构

结构复杂，流动阻力大，充型能力差。

二、浇注条件三、铸型充填条件（1）铸型材料

铸型的蓄热系数(表示铸型从其中的金属吸取热量并储存在本身的能力)大，充型能力越差。

b=sqrt(c*λ*ρ)

（1）浇注温度

一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。（2）充型压力压力越大，充型能力越强。§1-1液态金属的充型能力与流动性（2）铸型温度

铸型温度越高，充型能力越强。（3）铸型中的气体（2）铸件复杂程度

结构复杂，流动阻力大，充型困难。

四、铸件结构（1）铸件壁厚厚度大，热量散失慢，充型能力就好。§1-1液态金属的充型能力与流动性

§1-2液态金属的凝固与收缩一、铸件的凝固方式

1.逐层凝固3.糊状凝固

2.中间凝固

影响铸件凝固方式的主要因素：（1）合金的结晶温度范围结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固

。表层中心t铸件固相线液相线成分温度表层中心t铸件液固液表层中心St铸件温度液相线固凝固区（2）铸件的温度梯度

凝固区域的宽窄还与铸件内外层之间的温度差有关。若铸件温度梯度大，则其对应的凝固区窄。表层中心St铸件温度成分温度S1T1T2二、合金的收缩1.收缩的概念T浇T液T固T室合金的收缩经历如下三个阶段：（1）液态收缩

浇注温度~凝固开始温度间的收缩。

§1-2液态金属的凝固与收缩铸件缩孔或缩松的原因。

体收缩率：线收缩率：铸件产生应力、变形、裂纹原因。（3）

固态收缩

凝固终止温~到室温间的收缩。

（2）

凝固收缩

凝固开始~凝固终止温度间的收缩。

§1-2液态金属的凝固与收缩合金收缩固态合金冷却液态合金冷却液态收缩凝固收缩缩孔:恒温下结晶缩松:两相区结晶线形收缩裂纹变形应力

§1-2液态金属的凝固与收缩影响收缩的因素铸型条件铸件结构浇注温度化学成分(c含量)合金收缩2.缩孔与缩松

液体金属冷凝时，液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的为缩孔，细小而分散的为缩松。1)缩孔和缩松的形成2)缩孔和缩松的防止

措施:控制铸件的凝固次序，使铸件实现“顺序凝固”。

§1-2液态金属的凝固与收缩缩孔的形成:

纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金，浇注后在型腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔.

§1-2液态金属的凝固与收缩缩松的形成原因:

铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。

§1-2液态金属的凝固与收缩暗冒口冒口—储存补缩用金属液的空腔。顺序凝固—铸件按照一定的次序逐渐凝固。冷铁热节

§1-2液态金属的凝固与收缩内应力热应力机械应力变形裂纹铸件在凝固和冷却的过程中，由于铸件的壁厚不均匀，导致不同部位不均衡的收缩而引起的应力。铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、浇冒口、砂箱等外力阻碍而产生的应力。残余热应力的存在，使铸件处在一种非稳定状态，将自发地通过铸件的变形来缓解其应力，以回到稳定的平衡状态。当热应力大到一定程度会导致出现裂纹。

§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，其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产生内应力。

1.机械应力（收缩应力）

合金的线收缩受到铸型、型芯、浇冒系统的机械阻碍而形成的内应力。机械应力是暂时应力。上型下型§1-3液态成形内应力、变形与裂纹2．热应力

铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。

tT12t0t1t2t3THT再T室t0~t1:塑性状态弹性状态12+-12t1~t2：t2~t3：+-1212-+12

§1-3液态成形内应力、变形与裂纹

热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。二、铸件的变形与防止

+-反变形法

§1-3液态成形内应力、变形与裂纹

防止变形的方法：1）使铸件壁厚尽可能均匀；2）采用同时凝固的原则；3）采用反变形法。同时凝固—整个铸件几乎同时凝固。冷铁4）进行时效处理影响因素：合金的线收缩率；弹性模量；铸件的壁厚差

§1-3液态成形内应力、变形与裂纹

三、铸件的裂纹与防止

1．热裂

形状特征：裂纹短、宽、形状曲折、缝内呈氧化色。

热裂的防止：①选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。②提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。③严格控制硫的含量，防止热脆性。

热裂

§1-3液态成形内应力、变形与裂纹

2．冷裂特征：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）必须严格控制磷的含量，防止冷脆性。

冷裂

§1-3液态成形内应力、变形与裂纹

铸件中的气孔是最常见的缺陷，按气体来源可分为●侵入气孔是砂型表面聚集的气体侵入而成。常在铸件上表面。增加铸型的排气能力可预防之。●析出气孔

因温度下降，气体溶解度下降而析出气孔尺寸小，分布广，有时可遍及整个截面。●反应气孔

金属与铸型材料等之间发生化学反应而产生的气体。大多分布在铸件表层下1~2mm处。

铸件中的气孔3.铸件的质量控制1）铸件缺陷难以避免。常见缺陷有：气孔、粘砂、夹砂、缩孔、缩松；裂纹；合金成分、性能不合格等。2）铸件中，可许存在一些合乎技术要求的铸造缺陷。3）铸件质量检验——外部、内部、成分、性能检测等。

缩孔气孔浇不到

§1-3液态成形内应力、变形与裂纹

小结合金工艺性能充型能力凝固方式应力与变形流动性浇注条件铸型条件逐层凝固糊状凝固中间凝固收缩性能液态收缩凝固收缩固态收缩复习题金属液态成形有何最突出的优点？通常有哪些液态成形方法？金属铸造工艺性能主要以何种物理特性来表征？其影响因素如何？请分别予以分析？铸造凝固方式，根据合金凝固特性分成哪几类？它们对铸件质量将分别产生什么影响？金属液态成形中，其收缩过程分为哪几个相互联系的阶段，对铸件质量将产生什么影响？如何防止缩孔和缩松的产生？何谓铸件热应力和机械应力？它们对铸件质量将产生什么影响？如何防止铸件变形？§2-1铸铁件生产

铸铁是含碳量大于2.11%（通常为2.5%-4.0%）的铁碳合金。依碳在铸铁中存在形式，铸铁可分为：1.白口铸铁：C以Fe3C的形式存在，断口呈银色。

白口铸铁有良好耐磨性，用来制造一些耐磨件，如轧辊等。2．灰口铸铁：C大部或全部以石墨形式存在，断口呈暗灰色。第二章常用液态成形合金及其熔炼铸铁的石墨化

根据相稳定的自由能计算，铸铁中渗碳体是介稳定相，石墨是稳定相。

石墨化过程就是碳以石墨析出的过程。石墨化过程能否进行，还取决于石墨的形核及碳的扩散能力等动力因素。对于固态相变，原子的扩散对相变能否进行起重要作用。石墨具有特殊的简单六方晶格，底面之间的间距较大结合力较弱。所以石墨的强度、硬度和塑性都很差。§2-1铸铁件生产1、石墨的存在，使铸铁具备某些优良的工艺性能因石墨的存在，造成脆性切屑，铸铁的切削加工性能优异。灰铸铁的铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀，减少了铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力。石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件有很好的耐磨性能。石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有很好的减振性能。大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感。铸铁的石墨化（1885年托马斯·特纳）2、石墨形成的三个阶段结晶析出，或共晶反应生成（1154℃）LC’→AE’

＋G(共晶)奥氏体析出（1154-738℃）二次石墨GⅡ共析（738℃）AS’→FP’

＋G(共析)§2-1铸铁件生产影响石墨化主要因素1、化学成分（内因）

C、Si：促进石墨化的元素；

碳当量：Wc+1/3Wsi；控制在接近共晶成分。

此外，P、Al、Cu、Ni、Co等也会促进石墨化；S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素阻碍石墨化。2、冷却速度（外因）

冷却速度愈慢，愈有利于石墨化过程的进行；冷却速度愈快，愈不利于石墨化过程的进行。§2-1铸铁件生产4．蠕墨铸铁：

其石墨呈蠕虫状。如图d所示。

abcd根据铸铁中石墨形态，灰口铸铁又可分为：1．普通灰口铸铁：

简称灰口铸铁，其石墨呈片状。如图a所示。2．可锻铸铁：

其石墨呈团絮状。如图b所示。3．球墨铸铁：

其石墨呈球状。如图c所示。§2-1铸铁件生产灰铸铁显微组织§2-1铸铁件生产可锻铸铁蠕墨铸铁球铁§2-1铸铁件生产一、影响铸铁组织和性能的因素

1、化学成分（五大基本元素）

碳是形成石墨的元素，硅是促进石墨化的素。碳、硅量高，析出的石墨多、石墨片愈粗大。

铸铁中碳、硅含量均高

时，析出的石墨多、粗大，基体中铁素体增多，珠光体减少。

1）碳和硅§2-1铸铁件生产3）锰锰是弱阻碍石墨化元素，具有稳定珠光体，提高铸铁强度和硬度的作用。Mn

0.6~1.2%4）磷磷对铸铁的石墨化影响不显著。含磷过高将增加铸铁的冷脆性。P<0.1%~0.15%。2）硫硫是强烈阻碍石墨化元素。硫量高

热脆性；S<0.1-0.15%。

§2-1铸铁件生产2．冷却速度1）铸型材料2）铸件壁厚

铸件壁愈厚，冷却速度愈慢，则石墨化倾向愈大，愈易得到粗大的石墨片和铁素体基体。石墨形态对铸铁性能的影响石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体割裂作用越小。§2-1铸铁件生产铸铁壁厚（mm）102030405060704.05.06.07.0（wC+wSi）%白口铸铁麻口铸铁灰口铸铁白口铸铁：灰口铸铁：珠光体灰口铸铁珠光体+铁素体灰口铸铁铁素体灰口铸铁P+Fe3C+Le珠光体灰口铸铁：铁素体灰口铸铁：珠光体+铁素体灰口铸铁：P+G片P+F+G片F+G片麻口铸铁：P+Fe3C+G+Le§2-1铸铁件生产二、灰口铸铁

（一）灰口铸铁的化学成分、组织和性能

1．灰口铸铁的化学成分与组织

成分：2.6~3.6%C，1.2~3.0%Si，0.4~1.2Mn，S≤0.15%，P≤0.3%。

通常组织有：1)铁素体灰口铸铁（F+G片）2)铁素体-珠光体灰口铸铁（F+P+G片）3)珠光体灰口铸铁（P+G片）碳以石墨的形式析出的过程。通常视石墨化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。§2-1铸铁件生产2．灰口铸铁的性能

2）良好的减振性、耐磨性3）低的缺口敏感性1）力学性能：σb=120-250Mpa，δ≈0（二）灰口铸铁的孕育处理

灰口铸铁的组织和性能，与石墨的数量、大小和形态有关。

§2-1铸铁件生产孕育处理—向铁水加入孕育剂，形成大量弥散的石墨结晶核心，得到细片状石墨的组织。

孕育铸铁：P细+G细片σb=250-400Mpa，HB=170-270，δ≈0孕育剂为含硅75%的硅铁，加入量为铁水重量的0.25-0.6%。§2-1铸铁件生产2．牌号拼音“HT”+数字，数字表示其最低抗拉强度σb（Mpa）。1．生产特点1）熔炼成本相对低，良好的铸造性能。2）不通过热处理来提高其性能（四）灰口铸铁生产特点及牌号灰铁（三）灰口铸铁的工艺性能良好的铸造性能,切削加工性能。§2-1铸铁件生产

牌号组织用途举例HT150F+P+G片底座、床身、工作台；泵壳、容器、法兰盘;工作压力不太大的管件HT200F+P+G片要求高的强度的泵壳。机床床身、汽缸、齿轮、活塞、刹车轮。HT250P+G片HT300P细+G细片床身导轨、车床、冲床等受力较大的床身、冷镦模、冷冲模HT350P细+G细片§2-1铸铁件生产三、可锻铸铁

（一）可锻铸铁的组织、性能、牌号及选用

1．可锻铸铁的组织、性能1）铁素体（黑心）可锻铸铁（F+G团）：2）珠光体（P+G团）：§2-1铸铁件生产2．可锻铸铁的牌号

拼音+两组数字，第一组数字抗拉强度σb

（Mpa），第二组数字伸长率δ。KTH300—06

KTZ450—06

黑心可铁珠光体可铁σbδσbδ§2-1铸铁件生产牌号组织用途举例KTH300—06F+G团三通、管件、中压阀门KTH330—08F+G团

汽车、拖拉机的前后轮壳、差速器壳、转向节壳、制动器等。KTH350—10F+G团KTH370—12F+G团KTZ450—06P+G团轮、摇臂、活塞环、轴套、犁片、耙片、闸、万向接头、棘轮、扳手等KTZ550—04P+G团§2-1铸铁件生产（二）可锻铸铁的生产特点

1.获得白口坯料

1）碳、硅量要低。2.4~2.8%C，0.4~1.4%Si。2）冷却速度要快。2.石墨化退火

920℃-980℃720℃650℃Fe3C

A+G团PF+G团P+G团F+G团℃t退火的总周期一般为40~70小时§2-1铸铁件生产四、球墨铸铁

1．球墨铸铁的组织、性能、牌号及用途1）珠光体球墨铸铁（P+F少+G球）

a）强度高。特别是屈服强度高（σ0.2/σb≈0.7～0.8）。b）疲劳强度较高

珠光体球墨铸铁可代替碳钢制造某些受较大交变负荷的重要件，如曲轴。§2-1铸铁件生产牌号组织用途举例QT400—17F+G球汽车、拖拉机底盘类零件，轮毂、驱动桥壳、差速器壳、拨叉、中低压阀门、管道。QT420—10F+G球QT500—05F+P+G球机座、传动轴、机车护瓦等。QT600—02P+G球曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮、摇臂、活塞环、轴套、汽缸套、机床蜗轮、蜗杆等QT700—02P+G球§2-1铸铁件生产

用于制造汽车、拖拉机底盘类零件，如后桥壳等。2）铁素体球墨铸铁（F+P少+G球）σb=450~500MPa;δ=17%

牌号用拼音“QT”和两组数字表示，数字分别表示最低抗拉强度和伸长率。

球铁§2-1铸铁件生产2．球墨铸铁的生产

1）原铁水化学成分：

S≤0.07%、P≤0.1%，3.6～4.0%C2）铁水温度较高T出>1450℃3）球化处理和孕育处理

球化剂加入量一般为铁水重量的1.0-1.6%。

球化剂的作用：促使石墨在结晶时呈球状析出。

a）球化处理§2-1铸铁件生产常用含硅75%的硅铁，加入量为铁水重量的0.4-1.0%。

b）孕育处理促进铸铁石墨化，防止白口铁。球化处理工艺有冲入法和型内球化法。铁水合金球化剂硅铁粉铁水包出铁槽草木灰反应室铸件冒口积渣包§2-1铸铁件生产五、蠕墨铸铁蠕墨铸铁的性能特点：（1）力学性能介于灰铁与球铁之间，导热性比球铁好。（2）工艺性能良好，铸造性能近于灰口铸铁，切削加工性能近于球墨铸铁。蠕墨铸铁主要制造在热循环作用下工作的零件，如大型柴油机汽缸盖、排汽管、钢锭模及金属型等§2-1铸铁件生产牌号组织用途举例RT260F+G蠕汽车、拖拉机底盘类零件、驱动桥壳、阀体等RT300F+P+G蠕排气管、变速箱体、汽缸盖、纺织零件、液压件等RT340F+P+G蠕重型机床件、大型齿轮箱体、盖、刹车鼓、玻璃模具、飞轮等RT380P+G蠕活塞环、气缸套、制动盘、玻璃模具、刹车鼓、钢珠研磨盘吸泥泵体等RT420P+G蠕§2-1铸铁件生产铸铁熔炼铸铁熔炼设备电炉与冲天炉一、铸钢的分类、性能、牌号及应用1．碳素钢2．合金钢1）低碳钢2）中碳钢3）高碳钢C<0.25%C=0.25~0.45%C=0.50~0.601）低合金钢2）高合金钢Me<5%Me>5%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

铸钢件生产钢号旧钢号化学成分的质量分数（%）用途举例CSiMnP、S≤ZG200~400ZG150.200.500.800.04用于受力不大、要求韧性高的各种机械零件，如机座、箱体等ZG230~450ZG250.300.500.900.04用于受力不大、要求韧性较高的各种机械零件，如外壳、轴承盖、阀体、砧座等ZG270~500ZG350.400.500.900.04用于轧钢机机架、轴承座、连杆、曲轴、缸体、箱体等ZG310~570ZG450.500.600.900.04用于负荷较高的零件，如大齿轮、缸体、制动轮、棍子等ZG340~640ZG550.600.600.900.04用于齿轮、棘轮、联接器、叉头等§2-2

铸钢件生产二、铸钢的熔铸工艺特点

1.铸钢的铸造性能差流动性差、收缩大。1）铸件要安放冒口和冷铁；2）必须严格控制浇注温度；3）铸件的壁不能太薄；2.铸钢的热处理退火：C0.35%正火：C0.35%3.铸钢的熔炼电炉§2-3铸造有色合金一、铸造铜合金1．铸造黄铜

2．铸造青铜

(Cu-Zn)σb=250~450Mpa，δ=7~30%，60~120HBS。价格低于铸造青铜，有优良的铸造性能。用于重载低速下轴承、衬套、齿轮等耐磨件及大型螺旋桨等。青铜是指除了铜锌合金以外的其它铜合金。力学性能低于黄铜，但其耐磨、耐蚀性优于黄铜，锡青铜特别适合制造高速滑动轴承和衬套。二、铸造铝合金1．铝硅合金（Al-Si）流动性好、线收缩率低、热裂倾向小、气密性好，有足够的强度，所以应用最广。用于形状复杂的薄壁件或气密性要求较高的铸件，如内燃机缸体等。

§2-3铸造有色合金2．铝铜合金（Al-Cu）3．镁合金铝铜合金的铸造性能差，热裂倾向大、气密性和耐蚀性较差，但耐热性较好，主要用于制造活塞、汽缸头等。与其它金属相比镁合金具有很多性能特点：①密度小，例如AZ91镁合金的密度是1.81g•cm-3，约为铝的2/3，铁的1/4，接近工程塑料的密度。②抗拉强度、屈服强度、伸长率与铝合金铸件相当。§2-3铸造有色合金③具有良好的耐腐蚀性能、电磁屏蔽性能、防辐射性能，可进行高精度机械加工，且热传导性好，用在压铸汽车轮毂上，可有效散发制动摩擦热量，提高制动稳定性；④具有良好的压铸成形性能和尺寸稳定性，压铸件壁厚最小可达0．15mm，适合制造各类汽车压铸件；⑤具有良好的阻尼系数，消震性能优于铝合金和铸铁，用于壳体可以降低噪声，用于座椅、轮圈可以减少震动，提高汽车的安全性和舒适性。§2-3铸造有色合金铸件生产呈现“三升二降”的趋势。球铁件、有色金属铸件以及用特种方法生产的铸件上升；铸钢件、可锻铸件明显下降。复习题灰口铸铁和白口铸铁在组织和性能上有何区别？灰铸铁最适宜制造什么类型和用途的零件毛坯？孕育铸铁将如何生产？孕育铸铁有何组织和性能特点？铸铁石墨化的意义是什么？影响铸铁石墨化的因素有哪些？球墨铸铁是如何获得的？球墨铸铁有何组织和性能特点？说明球墨铸铁在汽车制造中的应用。对比分析铸钢和球墨铸铁在力学性能、铸造性能、生产成本以及应用上的区别。简述铸造非铁合金的种类、性能和应用上的区别。举例列表说明各种铸造合金牌号、组织、主要力学性能及其应用。

第三章液态金属的成形工艺方法§3-1砂型铸造成形工艺1砂型的性能要求具有一定的强度，良好的透气性，对铸件收缩的可退让性，一定的耐火度和化学稳定性，良好的工艺性。2湿型砂用原材料原砂：硅砂（SiO2）粘土+水：湿型砂的粘结剂。附加物：煤粉等一、型砂的性能及组成

§3-1砂型铸造成形工艺

3粘土砂组成：

原砂、粘土、煤粉、附加物和水。砂型密度约1.5~1.6g/cm3。4型砂的结构:

粘土、附加物和水混合成浆，以薄膜形式把砂粒联结起来，使型砂具有一定强度和可塑性，孔隙使其具有一定的透气能力。二、手工造型三、机器造型

适用于单件、小批量生产1)生产效率高;2)铸型质量好（紧实度高而均匀、型腔轮廓清晰）;3)设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长。适用于中、小型铸件的批量生产。

§3-1砂型铸造成形工艺1．机器造型的造型方法：1）震压造型2）高压造型

§3-1砂型铸造成形工艺垂直分型造型线

§3-1砂型铸造成形工艺水平分型造型线

§3-1砂型铸造成形工艺1）壳芯机2．机器制芯方法：

§3-1砂型铸造成形工艺热芯盒制芯§3-2金属型铸造成形工艺

液态金属浇入金属型铸件获得一、金属型的材料及结构材料一般采用铸铁，也可用碳钢或低合金钢。金属型有水平分型式、垂直分型式和复合分型式等。金属型铸造二、金属型的铸造工艺

1．加强金属型的排气，工作表面上喷刷涂料2．控制金属型温度，及时开型三、金属型铸造的特点及适用范围1．铸件冷却速度快，组织致密，力学性能高。

2．铸件的尺寸精度和表面质量均优于砂型铸造件。3．生产率高，劳动条件得到改善。4．金属型铸件易产生气孔、应力、裂纹、浇不到等缺陷。

应用：主要用于铜、铝、镁等有色合金铸件的大批量生产。3．预热金属型并控制其温度§3-2金属型铸造成形工艺

§3-3熔模铸造成形工艺一、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、浇注二、熔模铸造的特点和适用范围1．铸件精度和表面质量较高，IT11~IT13，Ra1.6~12.5μm。

2．最适合高熔点及难加工的高合金钢，如耐热合金等。

3．形状较复杂的铸件，如直径2mm的小孔均可铸出。

4．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；铸件不能太大。应用：它最适合25kg以下的高熔点、难以切削加工合金铸件的成批大量生产。§3-3熔模铸造成形工艺§3-4压力铸造成形工艺液态金属在高压作用下快速压入金属铸型中，并在压力下结晶，以获得铸件的成形工艺方法。一、压铸机和压铸工艺过程二、压力铸造的特点和适用范围

1．铸件尺寸精度和表面质量最高。IT11~IT13，Ra3.2~0.8。2．铸件的强度和表面硬度高。抗拉强度可比砂型铸造提高25~30%。

3．可压铸出形状复杂的薄壁件。

4．生产率高。每小时可铸

50~150次。

§3-4压力铸造成形工艺5．设备模具成本高，不适宜单件、小批生产。6．不适宜铸铁、钢等高熔点合金的铸造。

7．压铸件内部存在缩孔和缩松，气孔缺陷。三、压铸件的设计和使用铸件壁厚均匀，3~4mm为宜。2.压铸件不能进行热处理或在高温下工作。3.压铸件应尽量避免切削加工。§3-4压力铸造成形工艺应用：有色薄壁小件的大批量生产。常见压铸件§3-4压力铸造成形工艺§3-5低压铸造成形工艺

低压铸造是在0.2~0.7大气压的低压下将金属液注入型腔，并在压力下凝固成形，以获得铸件的方法。一、低压铸造的工艺过程低压铸造的组成§3-5低压铸造成形工艺

二、低压铸造的特点及应用范围应用：铸造铝合金铸件，如汽车发动机缸体、缸盖、活塞、叶轮等。1．浇注压力和速度便于调节，可适应不同材料的铸型。2．铸件的气孔、夹渣等缺陷较少。

3．便于实现顺序凝固，铸件组织致密、力学性能高。

4．无冒口，金属的利用率提高到90~98%。

§3-5低压铸造成形工艺

§3-6实型铸造成形工艺方法

铸件的结构设计合理与否，对铸件的质量、生产率以及成本有很大的影响。铸件的结构包括：铸件外形、内腔、壁厚、壁与壁的连接及加强肋、凸台、法兰等。§4-1铸件结构设计

第四章液态成形件的工艺设计

第四章液态成形件的工艺设计一、铸件壁厚的设计1．合理设计铸件壁厚

铸件的最小壁厚铸造方法铸件尺寸（mm）合金种类铸钢灰口铸铁球墨铸铁可锻铸铁铝合金铜合金砂型铸造<200×20085～66533～5200×20~500×50010～126～1012846～8>500×50015～2015～2015～2010～12610～12§4-1铸件结构设计2．铸件壁厚应均匀、避免厚大截面

§4-1铸件结构设计

二、铸件壁的连接1．铸件的结构圆角2．避免锐角连接3．厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡4．减缓筋、辐收缩的阻碍

§4-1铸件结构设计

三、铸件外形的设计

1．避免外部侧凹、凸起；2．分型面应尽量为平直面；上中中下上下3．凸台、筋条的设计应便于起模。

§4-1铸件结构设计

四、铸件内腔的设计1．应尽量减少型芯的数量，避免不必要的型芯。2．便于型芯的固定、排气和清理。

§4-1铸件结构设计

五、铸件结构设计应考虑的其它问题1．铸造方法2．组合铸件的设计大铸件或形状复杂的铸件用连接方式将其组合成整体。

§4-1铸件结构设计

常见铸件结构的设计名称不合理结构合理结构设计理由铸件外形的设计

尽量避免曲面分型，以避免挖砂造型续表39名称不合理结构合理结构设计理由铸件外形的设计

对凸台、肋条及法兰设计时，应便于起模，避免不必要的型芯和尽量少用活块

尽量使铸件有最少的分型面