工程材料成型基础 课件全套 第1-7单元 铸造成形、锻压成形- 零件钳加工

第一单元铸造成形铸造铸造成形是将金属熔化成液态金属，制造铸型，并将液态金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成形方法。齿轮毛坯的砂型铸造铸造分类铸造砂型铸造特种铸造湿型铸造干型铸造表干型铸造熔模铸造金属型铸造离心铸造压力铸造铸铁铸造铸钢铸造有色合金铸造铸造特点铸造生产具有以下特点：优点：1）使用范围广；

2）能采用的材料广；

3）铸件具有一定的尺寸精度；

4）成本低廉、综合经济性能好；

5）能源、材料消耗及成本低。

缺点：1）工作环境粉尘多、温度高、劳动强度大；

2）废料、废气、废水处理任务繁重。铸造史话越王勾践剑铸造史话曾侯乙编钟铸造应用汽车发动机气缸体发动机曲轴减速器外壳第一单元主要内容01第一节铸造成形基础02第二节砂型铸造03第三节特种铸造04第四节铸造工艺设计01第一节铸造成形基础一、液态金属的充型二、铸件的凝固与收缩三、铸造内应力、变形及裂纹四、铸造缺陷及其控制目录一、液态金属的充型液态金属充型能力的概念（1）液态金属的充型能力

液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属的充型能力。（2）液态金属的流动性液态金属本身的流动能力，称为“流动性”一、液态金属的充型2.影响充型能力的因素（1）金属性质方面

如合金成分、结晶潜热、金属的比热容、密度和导热率、液态金属的粘度和表面张力等。Pb-Sn合金流动性与成分的关系一、液态金属的充型2.影响充型能力的因素（2）铸型性质方面

铸型的蓄热系数表示铸型从其中的金属吸取并储存在本身中的热量的能力预热铸型可以减小金属液与铸型的温差，使充型能力提高如果铸型的排气能力差，则型腔中气体的压力增大，以致阻碍液态合金的充型。为减小气体的压力，除应设法减少气体来源外，应使型砂具有良好的透气性，并在远离浇口的最高部位开设出气口。一、液态金属的充型2.影响充型能力的因素（3）浇注条件方面

1）浇注温度

浇注温度越高，液态金属的粘度越小，过热度高，金属液内含热量多，保持液态的时间长，充型能力强。2）充型压头液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力就越好3）浇注系统结构浇注系统结构越复杂，流动阻力就越大，充型能力越低一、液态金属的充型2.影响充型能力的因素（4）铸件结构方面

1）折算厚度

在铸件体积和浇注条件相同时，模数大的铸件，充型能力较好

2）复杂程度铸件结构复杂，则型腔结构复杂，对金属液流动的阻力大，铸型的填充就困难一、液态金属的充型液态金属在浇注系统中的流动合理的浇注系统应满足下列基本要求：1)金属液流动的速度和方向必须保证液态金属在规定的时间内充满型腔2)保持液态金属平稳流动，尽量消除紊流，避免卷入气体使金属过分氧化以及冲刷铸型。3)浇注系统应具有良好的挡渣能力4)使液态金属流入铸型后具有理想的温度分布5)浇注系统所用的金属消耗量小，且易清理图1-1典型浇注系统结构图1—浇口盆2—直浇道3—横浇道4—内浇道一、液态金属的充型液态金属在浇注系统中的流动（1）金属液在砂型浇注系统中流动的特点①型壁的透气性和与金属液的润湿条件。②金属液在流经浇注系统时与其型壁有强烈的机械作用和物理化学作用，导致其冲蚀铸型、吸收气体并产生金属氧化夹杂物。③金属液含有少量夹杂和气泡，在充型过程中还可能析出晶粒及气体，金属液充型时属于多相流动。图1-1典型浇注系统结构图1—浇口盆2—直浇道3—横浇道4—内浇道一、液态金属的充型液态金属在浇注系统中的流动（2）金属液在浇口盆中的流动浇口盆的主要作用是承接和缓冲来自浇包的金属液并将其引入直浇道，以减轻对直浇道底部的冲击并阻挡熔渣、气体进入型腔。水平涡流一、液态金属的充型液态金属在浇注系统中的流动（2）金属液在浇口盆中的流动液面深度和浇包高度对形成水平涡流的影响一、液态金属的充型液态金属在浇注系统中的流动（3）金属液在直浇道中的流动

直浇道的作用是将来自浇口杯中的金属液引入横浇道，并提供足够的压力头以克服各种流动阻力而充型直浇道类型直浇道与其他浇道的连接直浇道窝座一、液态金属的充型液态金属在浇注系统中的流动（4）金属液在横浇道中的流动横浇道是连接直浇道与内浇道的水平通道。它的作用除了向内浇道分配金属液外，主要是起挡渣作用图1-2浇注初期在横浇道末端出现的叠加现象横浇道中杂质的上浮吸动作用区范围一、液态金属的充型液态金属在浇注系统中的流动（5）金属液在内浇道中的流动内浇道是将金属液直接引入型腔的通道。其作用是控制金属液的速度和方向，调节铸型各部分的温度和铸件的凝固顺序横浇道沿高度和宽度减小的浇注系统二、铸件的凝固与收缩1.铸件的凝固方式铸件凝固过程中的三区域：固相区、凝固区和液相区铸件的质量与凝固区域的大小和结构有密切关系凝固方式可分为：逐层凝固、糊状凝固（体积凝固）和中间凝固图1-3铸件某一瞬间凝固区域d—铸件壁厚T—铸件瞬间温度曲线tL—液相线温度tS—固相线温度1—铸型2—固相区3—凝固区4—液相区二、铸件的凝固与收缩铸件的凝固方式（1）逐层凝固铸件凝固过程中断面的凝固区宽度等于零，固体和液体由一条界线清楚地分开凝固过程中的体积收缩可不断得到液态合金补充铸件缩松倾向极小，只在最后凝固的地方留下集中缩孔铸件的热裂倾向较小合金低碳钢、高合金钢、铝青铜黄铜图1-4逐层凝固方式示意图（a）纯金属或共晶成分合金（b）窄结晶温度范围合金二、铸件的凝固与收缩铸件的凝固方式（2）糊状凝固铸件断面的凝固区域很宽，贯穿于铸件的整个断面凝固初期可得到金属液的补缩，但后期尚未凝固的液体分割成若干个互不相通的小熔池，得不到补缩而形成许多小缩孔即缩松铸件的补缩性差、热裂倾向较大、流动能力较差高碳钢、球铁、锡青铜、铝镁合金、黄铜

图1-5糊状凝固方式示意图（a）合金的结晶温度很宽（b）铸件断面温度场较平坦二、铸件的凝固与收缩铸件的凝固方式（3）中间凝固合金的结晶温度范围较窄铸件断面上的温度梯度较大凝固区宽介于逐层和糊状凝固之间中碳钢、高锰钢、白口铸铁图1-6中间凝固方式示意图（a）合金的结晶温度范围较窄（b）铸件断面上的温度梯度较大二、铸件的凝固与收缩2.铸件的凝固原则（1）顺序凝固（也称定向凝固）原则

它通过采取工艺措施，使铸件各部分按照远离冒口部分先凝固，后是靠近冒口部分，最后才是冒口本身凝固。即在铸件上远离冒口部分到冒口之间建立一个递增温度梯度特点：铸件冒口补缩作用好，铸件内部组织致密；铸件热应力较大，易产生变形或热裂；需加冒口补缩，增加了金属消耗和切冒口工作量图1-7定向凝固原则示意图1—浇道2—冒口二、铸件的凝固与收缩2.铸件的凝固原则（2）同时凝固原则通过采取工艺措施保证铸件结构各部分之间没有温差或温差很小。使铸件各部分同时凝固特点：铸件不易热裂，且应力和变形小；不用冒口或冒口小，节省金属，简化工艺和减少工作量；铸件中心可能产生缩松缺陷，铸件组织不够致密图1-8同时凝固原则示意图二、铸件的凝固与收缩2.铸件的凝固原则（3）铸件凝固原则的选择

应主要根据铸件的合金特点、工作条件和结构特点及可能出现的缺陷等综合考虑1）除承受静载荷外还受到动载荷作用的铸件，承受压力而不允许渗漏的铸件或要求表面粗糙度值低的铸件（如气缸套、高压阀门或齿轮等）宜选择定向凝固或局部（指铸件重要部位）顺序凝固原则。2）厚实的或壁厚不均匀的铸件，当其材质是无凝固膨胀且倾向于逐层凝固的铸造合金（如低碳钢）时，宜采用顺序凝固原则。3）碳硅含量较高的灰铸铁，其铸件凝固时有石墨化膨胀，不易出现缩孔和缩松，用同时凝固原则。二、铸件的凝固与收缩2.铸件的凝固原则（3）铸件凝固原则的选择

应主要根据铸件的合金特点、工作条件和结构特点及可能出现的缺陷等综合考虑4）球墨铸铁铸件利用凝固时的石墨化膨胀力实现自补缩（即实现无冒口铸造）时，选择同时凝固原则。5）非厚实的、壁厚均匀的铸件，尤其是各类合金的薄壁铸件，宜采用同时凝固原则。6）当铸件易出现热裂、变形或冷裂缺陷时，宜采用同时凝固原则。水泵缸体的两种工艺方案1—冷铁2—冒口3.铸造合金的收缩铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称为收缩。它主要包括以下三个阶段：

（1）液态收缩金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。

（2）凝固收缩熔融金属在凝固阶段的体积收缩。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。

（3）固态收缩金属在固态时由于温度降低而发生的体积收缩。固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。二、铸件的凝固与收缩4.缩孔和缩松铸件在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩，容易在铸件最后凝固的部位出现孔洞容积大而集中的孔洞称为集中缩孔，简称缩孔

细小而分散的孔洞称为分散缩孔，简称缩松缩孔和缩松危害：缩孔或缩松不但使铸件的承载有效面积减小，而且在缩孔、缩松处产生应力集中，使铸件的力学性能下降，同时使铸件的气密性等性能降低对于有耐压要求的铸件，如果内部有缩松，则容易产生渗漏或不能保证气密性，从而导致铸件报废二、铸件的凝固与收缩缩孔和缩松（1）缩孔的形成铸件产生集中缩孔的基本原因，是合金的液态收缩加凝固收缩率远远大开于固态收缩率；产生集中缩孔的条件是，铸件由表及里的逐层凝同，缩孔集中在最后凝固的部位。二、铸件的凝固与收缩图1－9铸件中缩孔形成过程示意图缩孔和缩松（1）缩孔的形成①合金的液态体积收缩系数和凝固收缩率越大，则缩孔体积就越大。②合金的固态体收缩系数越大，铸件的缩孔体积越小，但其影响比较小。③铸型的激冷能力越大，缩孔体积就越小。④浇注温度越高，合金的液态收缩就越大，则缩孔体积越大。⑤浇注速度越慢，即浇注时间越长，缩孔体积越小。⑥铸件越厚，当铸件表面形成硬壳以后，内部的金属液温度就越高，液态收缩就越大，则缩扎体积越大。二、铸件的凝固与收缩缩孔和缩松（1）缩松的形成

铸件凝固后期，残余金属液温度梯度小，将按同时凝固原则凝固；许多细小晶粒长大互连后，将剩余金属液分割成互不相通小熔池，这些小熔池得不到液体的补缩，而产生细小的孔洞，即缩松。缩松可分为宏观缩松和微观缩松。宏观缩松常分布在铸件壁的轴线区域、厚大部位、冒口根部和内浇道附近，铸件切开后可直接观察到密集的孔洞；显微缩松产生在晶间。二、铸件的凝固与收缩图1-10可锻铸铁件的内部缩松缩孔和缩松（2）缩孔和缩松的防止措施1）合理选用铸造合金。2）按照凝固原则进行凝固。顺序凝固（定向凝固），是保证合金凝固按照薄壁→厚壁→冒口顺序进行的工艺措施，让铸件按照Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→冒口的顺序凝固。二、铸件的凝固与收缩图1-11铸件的顺序凝固路线（a）定向凝固（b）加设冷铁缩孔和缩松（2）缩孔和缩松的防止措施3）合理设计内浇道及确定浇注工艺。4）合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。二、铸件的凝固与收缩图1-12阀体铸件的冒口和冷铁布置图1-13轮毂铸件的冒口补贴金属液态成形后，从凝固冷却到室温状态，如果收缩受阻，在铸件内会产生应力，这种凝固后的内应力是导致铸件产生变形和裂纹的根本原因。1.铸造内应力（1）铸造内应力的分类1）热应力由于铸件各部分厚薄不同，以至在凝固和其后的冷却过中冷却速度各异，导致铸件各部分存在温差，从而造成同一时刻铸件各部分的收缩量不一致，使得彼此相互制约而产生应力，这种应力称为热应力。三、铸造内应力、变形及裂纹图1-14金属框架的热应力变化1.铸造内应力（1）铸造内应力的分类2）相变应力相变应力也称为组织应力。具有固态相变的合金，加热或冷却过程中，当温度达到一定界限时，便发生组织转变（即相变）。由于铸件各部分的冷却条件不同，各部分发生相变的时刻各异，它们到达相变温度的时刻和相变程度亦不同，因而产生应力。3）机械阻碍应力机械阻碍应力也称为收缩应力，是指合金的线收缩在受到铸型、型芯、箱挡和芯骨等的机械阻碍所形成的内应力。三、铸造内应力、变形及裂纹机械应力1.铸造内应力（2）影响铸造应力的因素金属铸件在凝固和冷却过程中，其所受应力是热应力、相变应力和机械阻碍应力的代数和。1）金属性质方面2）铸型性质方面3）浇注条件4）铸件结构三、铸造内应力、变形及裂纹1.铸造内应力（3）减小铸造应力的途径减小铸造应力的主要途径是针对铸件的结构特点，尽可能减小铸件在冷却过程中各部分的温差，提高铸型和型芯的退让性，减小机械阻碍。1）合金选择方面在零件能够满足工作条件的前提下，应选择弹性模量和收缩系数小的合金材料。2）结构设计方面在设计铸件时应尽量使铸件的形状简单、对称、壁厚均匀。3）浇注工艺方面应合理控制浇注时间和冷却时间。4）采用同时凝固采用同时凝固的缺点是，在铸件心部会产生缩孔或缩松缺陷。三、铸造内应力、变形及裂纹2.铸件的变形变形的结果是受拉应力的部位趋于缩短变形，受压应力的部位趋于伸长变形，以使铸件中的残余应力减小或消除。铸件的变形往往使得铸件的精度降低，严重时可使铸件报废，应予以防止。三、铸造内应力、变形及裂纹图1-15车床床身挠曲变形2.铸件的变形防止铸件变形的措施是：

①铸件壁厚要尽量均匀，并使之形状对称；

②尽量采用同时凝固原则；

③长而容易变形的铸件可采用反变形法，模型制成与铸件变形相反的形状，来抵消铸件产生的变形；

④精度要求高不允许发生变形的铸件，必须采用时效处理。三、铸造内应力、变形及裂纹铸件裂纹（1）热裂纹热裂纹是在铸件凝固末期的高温下形成的，其形状特征是裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内金属呈氧化色，且裂纹沿晶界产生、外形曲折。热裂纹是铸钢件、可锻铸铁件以及一些铝合金铸件的常见缺陷，一般出现在铸件的应力集中部位，如尖角、截面突变处或热节处等。三、铸造内应力、变形及裂纹铸件裂纹（1）热裂纹防止热裂纹产生的措施①选择结晶温度范围窄的合金生产铸件，因为结晶温度范围越宽的合金，其液、固两相区的绝对收缩量越大，产生热裂纹的倾向也越大。②减少铸造合金中的有害杂质，如减少铁-碳合金中的磷、硫含量，可提高铸造合金的高温强度。③改善铸型和型芯的退让性。退让性越好，机械应力越小，形成热裂的可能性越小。④减小浇冒口对铸件收缩的阻碍，内浇口的设置应符合同时凝固原则。三、铸造内应力、变形及裂纹铸件裂纹（2）冷裂纹冷裂纹是铸件在较低的温度下，即处于弹性状态时形成的裂纹，其形状特征是裂纹细小、呈连续直线状、裂纹表面有金属光泽或呈微氧化色。

冷裂纹一般为穿晶开裂，外形规则光滑，常出现在形状复杂的、大型铸件受拉应力的部位，尤其易出现在应力集中处。

一般脆性大、塑性差的合金，如白口铸铁、高碳钢及一些合金钢等也易产生冷裂纹。三、铸造内应力、变形及裂纹铸件裂纹（2）冷裂纹能够减小铸造内应力或降低合金脆性的措施，都能防止冷裂纹的形成。防止或减少冷裂纹的具体措施主要有以下几种：①合金方面在零件能够满足工作条件的前提下，选择弹性模量和热收缩系数较小的合金材料。②铸型方面在铸件厚大部分放置冷铁，或采用蓄热系数较大的型砂，以及对铸件特别厚大部分进行强制冷却，可以使铸件在冷却过程中的温度分布均匀。③浇注条件内浇口和冒口的位置应有利于铸件各部分温度的合理分布，使铸件在铸型内有足够的冷却时间。④改进铸件结构避免产生较大的应力和应力集中，铸件壁厚差要尽可能小，厚薄壁连接处要合理过渡，热节要小而且分散。⑤减小残余应力可采用时效的方法来减小铸件中的残余应力。三、铸造内应力、变形及裂纹1.铸件主要缺陷四、铸造缺陷及其控制缺陷名称缺陷特征预防措施气孔在铸件内部、表面或接近表面处，有大小不等的光滑孔眼，形状有圆形、长形及不规则的，有单个的，也有聚集成片的。颜色有白色的或带一层暗色，有时覆有一层氧化皮降低熔炼时流动金属的吸气量；减少砂型在浇注过程中的发气量；改进铸件结构，提高砂型和型芯的透气性，使型内气体能顺利排出

渣气孔

在铸件内部或表面形状不规则的孔眼。孔眼不光滑，里面全部或部分充塞着熔渣提高铁液温度；降低熔渣黏性；提高浇注系统的挡渣能力；增大铸件内圆角砂眼在铸件内部或表面有充塞着型砂的孔眼严格控制型砂性能和造型操作；浇铸或浇注前注意打扫型腔黏砂在铸件表面上，全部或部分覆盖着一层金属（或金属氧化物）与砂（或涂料）的混（化）合物，致使铸件表面粗糙减少砂粒间隙；适当降低金属的浇注温度；提高型砂、芯砂的耐火度夹砂在铸件表面上，有一层金属瘤状物或片状物，在金属瘤片和铸件之间夹有一层型砂严格控制型砂、芯砂性能；改善浇注系统，使金属液流动平稳；大平面铸件要倾斜浇注冷隔在铸件上有一种未完全融合的缝隙或洼坑，其交界边缘是圆滑的提高浇注温度和浇注速度；改善浇注系统；浇注时不断流浇不到由于金属熔液未完全充满型腔而产生的铸件缺陷提高浇注温度和浇注速度；不要断流和防止跑火2.铸件质量检验清理完的铸件要进行质量检验，合格铸件验收入库，次品酌情修补，废品剔出回炉。铸件质量的检验包括外观质量检验和内在质量检验。（1）外观质量检验。

铸件表面缺陷（如黏砂、夹砂、冷隔等）在外观上可直接发现。对于铸件表皮下的缺陷，可用尖头小锤敲击来进行表面检查；还可以通过敲击铸件，听其发出的声音是否清脆，判断铸件是否有裂纹。铸件形状、尺寸偏差，可按规定的标准或划线检查。外观检验法可以逐个地或用抽查的方法进行检验。（2）内在质量检验。

内在质量检验包括磁力探伤、超声波探伤、压力试验、化学分析、金相组织检查、力学性能试验等多种检验方法，可检验铸件表面的微小缺陷、铸件的致密度、化学成分、金相组织和力学性能。四、铸造缺陷及其控制02第二节砂型铸造一、砂型铸造的工艺过程二、造型材料三、造型与造芯四、落砂与清理目录一、砂型铸造的工艺过程图1-16砂型铸造生产工艺流程图1-17管件毛坯的砂型铸造造型材料——凡用来制作铸型的原材料以及由各种原材料所混制成的混合物统称为造型材料。型砂——制作砂型的混合物称为型砂。芯砂——制作砂芯的混合物称为芯砂。砂型铸造生产中常用的型（芯）砂主要有粘土砂、树脂砂、水玻璃砂、油砂二、造型材料型（芯）砂应具备的性能（1）造型、造芯和合型阶段对型砂性能的要求1）湿度：为了得到所需的湿态强度和韧性，粘土砂必须含有适量水分。2）流动性：型（芯）砂在外力或自重的作用下，沿模样（或芯盒表面）和砂粒间相对移动的能力称为流动性。3）强度：型砂、芯砂抵抗外力破坏的能力称为强度。4）成型性：型砂围绕模样在砂箱内流动的能力称为成型性。5）韧性：韧性是指型砂抵抗外力破坏的性能。二、造型材料型（芯）砂应具备的性能（2）铸件浇注、冷却、落砂、清理阶段对型（芯）砂性能的要求1）耐火度：型（芯）砂抵抗高温作用的性能称为耐火度。2）透气性：紧实的型砂能让气体通过而逸出能力称为透气性。3）发气量和有效煤粉含量：

型砂中煤粉或其它有机附加物（如重油、沥青等）在浇注受热后产生的气体挥发物量，称为发气量；型砂中煤粉的有效含量，成为有效煤粉含量。4）退让性：型砂随着铸件收缩而减小其体积的能力称为退让性5）溃散性：型砂和芯砂在铸件落砂清理时，容易溃散的性能称为溃散性。二、造型材料2.型（芯）砂的组成

型（芯）砂是由骨干材料、粘结材料和附加物等原材料按一定比例配制而成。以粘土为粘结材料的粘土型（芯）砂主要由原砂、粘土、附加物和水配制而成。二、造型材料图1-18粘土型砂结构示意图1—砂粒2—粘土胶体3—孔隙4—附加物2.型（芯）砂的组成（1）铸造用原砂铸造生产中配制型（芯）砂所用的砂子（原砂）称为铸造用原砂，它是型砂、芯砂的基本组成部分。铸造用砂根据矿物组成的不同分为硅砂和特种砂。硅砂主要成分是二氧化硅SiO2,特种砂主要有锆砂、镁砂、橄榄石砂、石灰石砂、铬铁矿砂和刚玉砂等。铸造用原砂除了天然矿物砂外，还有经过人工方法破碎、筛选的原砂，称为人造砂。二、造型材料2.型（芯）砂的组成（1）铸造用原砂1）铸造用砂的性能指标①颗粒形状和组成用光学显微镜或扫描电子显微镜观察原砂的颗粒，可以清楚地看出各种砂粒的不同轮廓形状（即“粒形”）。按粒形角分：有尖角形、角形、半角形、半圆形、圆形、很圆形六种；按圆球度分：高球形、半球形、少球形三级；按粒形分：圆形、钝角形、尖角形三种，分别用分别用符号“○”、“□”、“△”表示。二、造型材料原砂粒形分类2.型（芯）砂的组成（1）铸造用原砂1）铸造用砂的性能指标②含泥量铸造用原砂的含泥量是指原砂中颗粒直径小于0.020mm颗粒部分所占的质量分数，其中既有粘土，也包括极细的砂子和其他非粘土矿物质点。原砂含泥量检测方法：利用不同颗粒尺寸的砂粒在水中下降速度不同，将原砂中颗粒直径>20µm与直径<20µm的颗粒分开。检验时，称量烘干的原砂并置入烧杯中，加入水及分散剂，煮沸及搅拌使其充分分散；然后反复按规定时间沉淀，虹吸排除浑水和冲入清水。直到水清后，由烘干的残留砂样质量即可计算出原砂含泥量。二、造型材料2.型（芯）砂的组成（1）铸造用原砂1）铸造用砂的性能指标③耐火度耐火度是指铸造用砂遇高温而不熔化的性能。

原砂耐火度越高，铸件的表面质量越好，越不易粘砂，型砂的性也越好。尺寸小的砂（细砂）比颗粒尺寸大的砂（粗砂）耐火度低，而尖角形砂则比圆形砂的耐火度低。④烧结点烧结点是指砂粒表面或砂粒之间的杂质物开始熔化而使砂粒相互烧结的温度。

烧结点比耐火度低，其对铸件表面质量、型砂的回用和铸件清理的影响比耐火度更明显。二、造型材料2.型（芯）砂的组成（1）铸造用原砂2）硅砂硅砂是以石英（SiO2）为主要矿物成分、粒径为0.020~3.350mm的耐火颗粒物。优点：硅砂来源广，价格低，能满足一般铸铁、铸钢和非铁合金铸件生产的要求。缺点：热膨胀系数比较大，而且在573℃时会因相变而产生突然膨胀；蓄热系数（表示原砂的冷却能力，其值大，则加快铸型内部铸件的凝固和冷却速度）比较低；

容易与铁的氧化物发生化学反应，对铸型与金属的界面反应起不良影响；

在生产高合金钢铸件或大型铸钢件时，使用硅砂配制的型砂，铸件容易发生粘砂缺陷，使铸件的清砂十分困难；二、造型材料2.型（芯）砂的组成（1）铸造用原砂3）特种砂①铬铁矿砂Cr2O3·Fe2O3②锆砂ZrSiO4③橄榄石砂2MgO·SiO2④硅酸铝砂Al2O·SiO4⑤石灰石砂CaCO3⑥镁砂MgO⑦刚玉α-Al203⑧耐火熟料二、造型材料2.型（芯）砂的组成（2）粘结材料1）铸造用粘土粘土被水湿润后具有粘结性和可塑性；烘干后硬结，具有干强度，而硬结的粘土加水后又能恢复粘结性和可塑性，因而具有较好的复用性。但如果烘烤温度过高，粘土被烧死或烧结，就不能再加水恢复其可塑性。二、造型材料铸造用粘土

膨润土

普通粘土

化学式为Al2O3·2SiO2·2H2O

主要成分为高岭石类粘土矿物

化学式为Al2O3·4SiO2·H2OnH2O

主要成分为蒙脱石类粘土矿物

膨润土用符号P表示

普通粘土用符号N表示

2.型（芯）砂的组成（2）粘结材料2）水玻璃水玻璃是各种聚硅酸盐水溶液的通称。

铸造上最常用的是钠水玻璃，来源充足，价格便宜；

钠水玻璃的分子式为Na2O·mSiO2·nH2O；

商品名称为“泡花碱”，化学名称为水溶性硅酸钠溶液；

硅酸钠是弱酸强碱盐，pH值一般为11～13。二、造型材料2.型（芯）砂的组成（2）粘结材料2）水玻璃

水玻璃在一定条件下逐渐变硬的过程称为水玻璃的硬化。水玻璃的硬化方法有化学硬化法和物理硬化法两种。

CO2硬化法——向水玻璃砂制成的砂型（芯）中吹入CO2气体，在短时间内就可以使型（芯）砂硬化；钠水玻璃砂的物理硬化法——加热硬化、自然硬化、综合硬化二、造型材料2.型（芯）砂的组成（2）粘结材料3）树脂树脂粘结剂用于铸造生产有以下主要优点：①树脂反应速度快，可以大大提高劳动生产率，便于实现机械化自动化生产，减轻劳动强度；②树脂砂湿强度低，流动性好，充填和成型性好，干强度高，能制造结构复杂和表面质量高的砂型（芯）；③可减少对熟练造型工或造芯工的依赖性；④浇注后砂型（芯）的溃散性好（壳芯的溃散性尤为优越），铸件的缺陷也相应减少，表面粗糙度值变低，尺寸精度得以提高，因而铸件质量得以改善。但也有以下缺点：①对原砂质量要求高；②树脂粘结剂价格昂贵；③对环境有污染。二、造型材料2.型（芯）砂的组成（2）粘结材料3）树脂二、造型材料壳芯造芯法示意图2.型（芯）砂的组成（2）粘结材料4）油脂油脂粘结剂按来源分为两类：植物油和矿物油。二、造型材料类

别粘

结

剂

名

称天然植物类

植物：油桐油、亚麻油淀粉：面粉、糊精、石蒜粉天然树脂：松香石油、化工、化工副产品类

制皂、造纸、制糖废液：合脂、纸浆残液、糖浆石油加工副产品：渣油、沥青粮棉加工副产品：米糠油、羟甲基纤维素2.型（芯）砂的组成（3）附加物使型砂具有特定的性能，并改善铸件的表面质量1）辅助粘结剂提高粘结剂的粘结效果，增加型砂的强度。2）煤粉外观呈黑色或黑褐色细粉，属于抗粘砂材料。3）淀粉可提高油砂的湿强度而不降低干强度，提高湿型砂韧性，提高水玻璃砂的溃散性。4）其他辅助材料重油和渣油、石墨粉、氧化铁粉、滑石粉二、造型材料3.型（芯）砂的分类（1）粘土砂粘土型砂根据在合型和浇注时的状态不同可分为：湿型（湿砂型或潮型）：湿型是造好的砂型不经烘干，直接浇入高温金属液体。干型：在合型和浇注前将整个砂型送入烘干窑中烘干。表面烘干型：在浇注前对型腔表层用适当方法烘干一定深度。湿型用湿型砂按造型时情况不同，可分为：面砂：指特殊配制的在造型时铺覆在模样表面上构成型腔表面层的型砂。背砂：指填充在面砂背面起填充作用的造型砂。单一砂：指不分面砂和背砂，只有一种类型的造型砂。二、造型材料3.型（芯）砂的分类（2）水玻璃砂优点：型（芯）砂流动性好，易于紧实，造型（芯）劳动强度低；

硬化快，强度较高，生产周期短，劳动生产率高；可在型（芯）硬化后起模，型、芯尺寸精度高；

可提高铸件质量，减少铸件缺陷；

可降低能耗，改善工作环境和工作条件。二、造型材料缺点：铸型浇注后溃散性差；旧砂难以用摩擦法再生；硬化的型芯保存性差（尤其在寒冷潮湿的条件下）。对某些铸件，型芯硬化后的强度还不够理想。3.型（芯）砂的分类（3）树脂砂树脂粘结砂简称树脂砂，树脂砂铸造就是把原砂和树脂混合后形成树脂砂，把树脂砂打入模具型腔中，通过加热或催化剂方法使其成形，成形后的坭芯再放入浇注模具中进行浇注。用于铸造生产的各种树脂砂的造型（芯）工艺可分为三类：加热硬化工艺、自硬工艺和吹气（雾）硬化工艺。常用的树脂砂造型法有呋喃自硬树脂砂法、酚脲烷（PEPSET)自硬树脂砂法、碱酚醛（α-Set)法等。常用的树脂砂造芯法有呋喃热芯盒法、壳芯法、三乙胺冷芯盒法等。二、造型材料3.型（芯）砂的分类（4）油芯砂油砂主要用于制造形状复杂、断面细薄、内腔不加工铸件的砂芯。用油类粘结剂配制的芯砂其特点是：硬化前芯砂具有良好的流动性，便于紧实并获得轮廓清晰的形状；硬化后使芯砂具有较高的干强度；在金属液的高温作用下，油类粘结剂燃烧，使砂芯的高温强度和残留强度大幅度降低，表现出良好的退让性和出砂性；燃烧时产生的CO、H2等还原性气体，能有效地防止铸件粘砂，使铸件表面光洁。但其发气量大，烘干过程中排放的烟气会污染环境。二、造型材料4.型砂的混制工艺拟定配方的基本步骤：

根据浇注合金种类、铸件特征和要求、造型方法和工艺、清理方法等因素，确定型砂性能范围；根据造型原材料的品种和规格、砂处理方法和设备性能、砂铁比和各项材料损耗比例等因素初定型砂配方；在实验室进行试配、调整，使其性能指标达到要求；在车间进行小批混制，造型浇注，经受生产考验，最终确定是否投入长期使用。二、造型材料4.型砂的混制工艺碾轮式混砂机：混合和揉搓作用较好，混制的型砂质量较高，但生产率低。常用于混制面砂摆轮式混砂机：

生产效率较高，能鼓风冷却型砂，胆混砂质量较差。常用于混制单一砂和背砂。叶片式混砂机:

仅有混合作用而无搓揉作用，常用于混制背砂或粘土含量低的单一砂。二、造型材料4.型砂的混制工艺二、造型材料加回用砂干混加水加煤粉加煤粉加原砂湿混继续湿混加适量水调整紧实率加锯末加渣油继续混碾卸砂松沙①碾轮式混砂机混砂：背砂约3min，单一砂3～5min，面砂5～8min。②摆轮式混砂机混砂：背砂约0.5～1min，面砂为2～3min。铸件的形状和尺寸由铸型型腔来形成。在砂型铸造中，用砂型形成铸件的外轮廓

形状和尺寸，用砂芯形成铸件的内腔形状和尺寸制造砂型简称为造型，制造砂芯间称为造芯，将砂芯装配在砂型内组成铸型的过程称为配型在铸造生产中有机器生产和手工生产两种铸型制备方法三、造型与造芯手工造型（1）整模造型三、造型与造芯图1-19整模造型过程(a)木模样(b)造下砂型(c)造上砂型(d)铸型手工造型（2）分模造型三、造型与造芯图1-20分模两箱造型过程(a)铸件图(b)模样(c)造下型(d)造上型(e)铸型手工造型（3）挖砂和假箱造型三、造型与造芯图1-21挖砂造型过程示意图(a)木模样(b)造下砂型(c)在下砂型上割分型面(d)造上砂型(e)开箱起模(f)合型手工造型（3）挖砂和假箱造型三、造型与造芯图1-22假箱造型过程a)端盖模样放在假箱上b)在假箱上造下砂型1—端盖模样2—假箱手工造型（4）活块和砂芯造型三、造型与造芯图1-23活块造型(a)活块用销钉定位(b)活块用燕尾槽定位(c)造型时拔销钉(d)起出主体模样后取活块手工造型（4）活块和砂芯造型三、造型与造芯图1-24砂芯造型示意图(a)铸件(b)模样(c)砂芯(d)铸型手工造型（5）活砂造型三、造型与造芯图1-25活砂造型原理示意图(a)铁砧模样(b)造活砂部位(c)造上砂型(d)起模1—活砂2—抽砂托板3—定位标记手工造型（6）多箱造型三、造型与造芯图1-26轮形铸件的三箱造型过程示意图(a)铸件(b)模样(c)造下砂型(d)造中砂型(e)造上砂型(f)起模(g)铸型手工造型（6）多箱造型三、造型与造芯图1-27两箱砂芯造型(a)铸件(b)模样(c)铸型手工造型（7）实物造型三、造型与造芯图1-28实物造型过程示意图(a)槽轮零件(b)造下砂型，修活砂块(c)造上砂型(d)移活砂块并起模(e)铸型手工造型（8）刮板造型三、造型与造芯图1-29轮形铸件的刮板造型(a)轮形铸件(b)刮制上、下砂型的刮板(c)刮制下砂型(d)刮制上砂型(e)铸型1—刮板支架2—刮板3—地桩（底座）手工造型（9）抽心模造型和劈箱造型三、造型与造芯图1-30抽心模样示意图(a)铸件(b)抽心模样1~8—模块起模次序手工造型（9）抽心模造型和劈箱造型三、造型与造芯图1-31劈箱造型(a)劈为两半的模样(b)装配左侧中砂型(c)组装砂芯(d)装配右侧中砂型(e)装配上砂型后成为铸型手工造型（10）脱箱造型三、造型与造芯图1-32可拆式砂箱简图1—定位销2—锁紧用搭钩手工造型（11）叠箱造型三、造型与造芯图1-33多层叠箱造型示意图手工造型（12）模板造型三、造型与造芯图1-34手工造型用的木质模板1—模样2—底板3—铁片镶角4、6、7—定位锥5—浇道模样8—冒口模样造芯砂芯由砂芯主体和芯头两部分组成三、造型与造芯砂芯结构

1—吊环2—芯骨3—焦炭4—通气孔5—砂芯主体6—芯头造芯（1）芯盒造芯三、造型与造芯芯盒造芯过程示意图a)固定芯盒，填砂，刮平b)扎通气孔，从两侧取开芯盒造芯（2）刮板造芯三、造型与造芯图1-35水平车板车制砂芯示意图(a)在底板上刮制中空砂芯(b)在芯盒内刮制中空砂芯1—刮板2—砂芯3—模样（芯盒）4—底板5—轴图1-36移动刮板造芯(a)刮弯形砂芯(b)刮直砂芯1—砂芯2—轨道3—刮板铸型的装配

铸型装配的主要任务是按顺序将砂芯安装、固定在砂型内，清理通气孔道并检验型腔的主要尺寸，最后合型。（1）砂芯的安装砂芯一般依靠其芯头在型中固定，当芯头仍不能固定砂芯时，可用芯撑辅助支撑。放入砂型中的砂芯应该稳固，不能因砂芯本身重量或金属液对其冲击或浮力的作用而使砂芯发生偏移、歪斜。

砂芯一般依靠其芯头在型中固定，当芯头仍不能固定砂芯时，可用芯撑辅助支撑。三、造型与造芯铸型的装配（2）砂芯的通气和补正在合型时应使各砂芯的通气道相互贯通，并使通气道与型外大气连通，以便使型芯内的气体顺利而迅速排出型外。

当砂芯已固定在砂型内，在合盖箱以前，还要将砂芯吊环处用芯砂补好并烘干。（3）型腔尺寸的检验

铸造生产过程中型腔尺寸的检验，除了砂芯、砂型需要分别检验外，在铸型装配时，还要对装配后型腔的主要尺寸进行检验。三、造型与造芯铸型的装配三、造型与造芯砂箱造型铸型的紧固方法

a）压铁b）成型压铁c）锁箱卡子d）卡子打斜铁锁紧e）斜铁打入柱栓f）用螺栓紧固1.

落砂落砂就是在金属液浇入铸型并冷却到一定温度后，将铸型破碎，使铸件从砂型中分离出来。

落砂工序通常由落砂机来完成。常用落砂机有偏心式落砂机、单轴惯性振动落砂机、偏心式振动输送落砂机、双轴惯性振动输送落砂机、惯性撞击振动落砂机。四、落砂与清理2.

清理清理一般分为湿法清理和干法清理两大类。

湿法清理是利用水力的作用对铸件外部和内部选行清理（如水力清砂、水爆清砂、液压清砂等）。

干法清理是利用机械打击或摩擦的方法来清理铸件表面。

通常，除单件小批生产或特殊铸件采用湿法清理外，大量的铸件都采用干法清理。

常见的干法清理有抛丸清理、喷丸清理、滚筒清理等。四、落砂与清理03第三节特种铸造一、金属型铸造二、熔模铸造三、消失模铸造四、压力铸造目录五、离心铸造六、其他铸造方法简介金属型铸造是指液态金属在重力作用下，充填用金属材料所制成的铸型——金属型，随后冷却、凝固成形而获得铸件的一种铸造方法。金属型铸造的特点及应用金属型铸造的优点：1）金属型生产的铸件，其力学性能比砂型铸件高。2）铸件的精度和表面光洁度比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳定。3）铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，一般可节约15%~30%。4）不用砂或者少用砂，一般可节约造型材料80%~100%，减少了砂处理和运输设备，降低了车间粉尘和环境污染。一、金属型铸造金属型铸造的特点及应用金属型铸造的缺点：1）金属型结构复杂且要求高，加工周期长，成本高2）金属型的激冷作用大，且无退让性，本身又无透气性，因此，铸件容易出现冷隔、浇不到及裂纹等缺陷，对于灰铸铁易出现白口3）工艺参数对铸件质量影响较为敏感，应严格控制4）不适宜生产形状复杂的薄壁铸件等金属型铸造广泛用于生产铝合金、镁合金、铜合金、灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁件，有时也用于铸钢件一、金属型铸造2.金属型铸造工艺过程一、金属型铸造金属型结构形式a)整体金属型1—搬手2—支架3—型芯4—金属型5—铸件b)水平分型金属型1—上型2—下型3—型块4—砂芯5—嵌件6—止口定位c)垂直分型金属型1—金属型芯2—左半型3—浇注系统4—右半型d)综合分型金属型1—底板2—型芯3—上半型4—浇注系统2.金属型铸造工艺过程一、金属型铸造图1-37铸造铝活塞简图1、2—左、右半型3—底型4、5、6—分块金属型芯7、8—销孔金属型芯3.金属型铸造的工艺特点（1）金属型的预热未预热的金属型不能进行浇注。金属型在开始工作前，应该先预热，适宜的预热温度（即工作温度）随合金的种类、铸件结构和大小而定，一般通过试验确定。金属型的预热方法有：用喷灯或煤气火焰预热；用电阻加热器；用烘箱加热。预热温度的确定：铸铁件为80~150℃

铸钢为100~200℃

铜合金为90~110℃

铝、镁合金为150~200℃一、金属型铸造3.金属型铸造的工艺特点（2）金属型的浇注金属型的浇注温度，一般比砂型铸造时高。

铸铁的浇注温度在1300~1370℃，铝合金的浇注温度在680~740℃。（3）铸件的出型和抽芯时间金属型芯需要的抽芯力也愈大。金属型芯在铸件中最适宜的停留时间，是当铸件冷却到塑性变形温度范围内，并有足够的强度时，是最好的抽芯时机。一、金属型铸造3.金属型铸造的工艺特点（4）金属型工作温度的调节金属型在生产过程中温度变化恒定。冷却的方式一般有：风冷、间接水冷、直接水冷等。（5）金属型的涂料在金属型铸造过程中，常需在金属型的工作表面喷涂涂料。

涂料的作用是调节铸件的冷却速度，保护金属型，防止高温金属液对型壁的冲蚀和热击，利用涂料层蓄气排气。一、金属型铸造熔模铸造就是在蜡模表面涂覆多层耐火涂料，待硬化干燥后，加热将蜡模熔去，而获得具有与蜡模形状相应空腔的型壳，再经焙烧之后，进行浇注而获得铸件的一种方法，故又称为失蜡铸造。由于用这种方法获得的铸件具有较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度值，故又有熔模精密铸造之称。二、熔模铸造1.

熔模铸造的特点及应用制壳时采用可熔化的一次性模，因无需起模，故型壳为整体而无分型面，且型壳是由高温性能优良的耐火材料制成。用熔模铸造可生产形状复杂的铸件，最小壁厚为0.3mm，铸出孔的最小直径为0.5mm。可以节省加工工时和金属材料消耗，并使零件结构更加合理。用熔模铸造生产的铸件重量一般由几十克至几千克，甚至几十千克。用熔模铸造生产的铸件不受合金种类的限制，尤其是对于难以切削加工或锻压加工的合金。熔模铸造生产也存在一些缺点，主要是工序繁多，生产周期长，工艺过程复杂，影响铸件质量的因素多，必须严格控制才能稳定生产。二、熔模铸造1.

熔模铸造的特点及应用二、熔模铸造2.

熔模铸造工艺过程二、熔模铸造图1-38熔模铸造工艺过程（a）压型（b）注蜡（c）单个蜡模（d）蜡模组（e）结壳（f）脱蜡、焙烧（g）填砂、浇注3.熔模铸造工艺设计的特点（1）铸件结构工艺性的分析1）铸件上的铸出孔不能太细太长，铸出孔的直径应大于2mm，孔深h与孔径d的比值最大为h/d=4~6，铸盲孔时，h/d=2.5~3。2）铸件上铸槽的宽度应大于2mm，槽深应小于槽宽的2~6倍。3）要求铸件的壁厚尽可能满足顺序凝固的要求，不要有分散的热节，以便用直浇道进行补缩。二、熔模铸造3.熔模铸造工艺设计的特点（2）浇冒口系统设计熔模铸造的浇注系统除应平稳地引导金属液进入型腔外，还应具有良好的补缩作用。1）直浇道和内浇道组成的浇冒口系统，直浇道兼起冒口的作用，它可经内浇道补缩铸件热节，操作方便，但挡渣作用较差2）使用横浇道的浇冒口系统时，横浇道起冒口或补缩通道作用，横浇道端面形状通常为梯形或长方形，多用于顶注式浇注。3）底注式浇冒口系统能使金属液平稳地充满型腔，不产生溅，与专用冒口配合使用，能创造顺序凝固的条件，有利于获得致密铸件。4）设专用冒口补缩，其特点是单件浇注，主要用于大型或有较大热节的复杂铸件。二、熔模铸造3.熔模铸造工艺设计的特点（2）浇冒口系统设计二、熔模铸造图1-39直浇道和内浇道组成的浇冒口系统1—浇口盆2—直浇道3—内浇道4—铸件5—缓冲器图1-40底注式浇冒口系统1—冒口2—排气道3—铸件4—集渣包5—直浇道消失模铸造也称实型铸造，是把涂有耐火涂料涂层的泡沫塑料模样放入砂箱，模样四周用干砂充填紧实，浇注时高温金属液使其热解“消失”，并占据泡沫塑料模样所退出的空间而最终获得铸件的铸造工艺。习惯上把消失模铸造工艺的过程分为“白区”和“黑区”两部分。

白区指的是白色泡沫塑料模样的制作过程，从预发泡、发泡成形到模样的烘干、粘接（包括模片和浇注系统）。

黑区指的是上涂料以及再烘干、将模样放入砂箱、填砂、金属熔炼、浇注、旧砂再生处理，直到铸件落砂、清理、退火等工序。三、消失模铸造1.

消失模铸造技术的特点（1）技术方面1）模型设计的自由度增大。2）免除了传统铸件技术中使用的砂芯。3）很多铸件可以不要冒口补缩。4）提高铸件精度，可获得形状结构复杂的铸件，可重复生产高精度铸件。5）在模型接合面不产生飞边。6）具有减轻铸件重量约1/3的优势。7）可减小机加工余量，对某些零件甚至可以不加工，减少机加工和机床投资。8）与传统空腔铸造相比，模具投资下降。9）完全消除了传统的落砂和出芯工序。三、消失模铸造1.

消失模铸造技术的特点（2）经济方面1）可整体生产复杂铸件2）减少车间人员3）铸造工艺灵活（3）环境保护聚苯乙烯和PMMA在燃烧时产生一氧化碳、二氧化碳、水及其他碳氢化合物气体，其含量均低于欧洲允许的标准。干砂可使用天然硅砂，100%反复循环使用，不含有黏结剂。模型使用的涂料是在水中添加黏结剂等辅料组成，不产生污染。三、消失模铸造2.

消失模铸造的工艺过程三、消失模铸造图1-41消失模铸造与黏土砂铸造工艺比较2.

消失模铸造的工艺过程三、消失模铸造(a)整个消失模铸造过程（a）制造模样

(b）模样组合

(c）涂料及其干燥

(d）填砂及紧实

(e）浇注

(f）取出铸件1-注射预发泡珠粒2-左模片3-右模片4-凸模5-凹模6-模片与模片结合7-模片与浇注系统粘合8-干砂3.消失模铸造工艺设计特点消失模铸造工艺设计的主要内容包括：（1）泡沫塑料模样设计。根据产品零件图样、铸造材料特点和零件的结构工艺性确定零件机械加工余量、不铸出孔（槽）、合金收缩和泡沫塑料模样收缩值、模样在发泡成型时的起模斜度等，即确定泡沫塑料模样的尺寸、形状。（2）铸造工艺方案设计。主要包括模样在砂箱中的位置、确定浇注金属引入的方式以及一箱浇注铸件的数量及布置。（3）浇冒口系统设计。设计其结构、单元尺寸，确定浇注工艺规范，包括浇注温度、浇注时的真空大小和保持时间。三、消失模铸造压力铸造（简称压铸）的实质是使液态或半液态金属在高压力的作用下，以极高的速度充填压型，并在压力作用下凝固而获得铸件的一种方法。四、压力铸造铝合金汽车压铸件压力铸造示意图1.

压力铸造的特点

高压力和高速度是压铸时液体金属充填压型并成形的两大特点，也是压铸与其他铸造方法最根本的区别。（1）铸件的尺寸精度高且表面粗糙度值很低。（2）铸件的强度和表面硬度较高。（3）可以压铸形状复杂的薄壁铸件。（4）生产率极高。（5）由于压铸件的精度高，尺寸稳定，故互换性好，可简化机器零件装配操作。（6）在压铸时可嵌铸其他金属或非金属材料零件。四、压力铸造可焊接铝合金压铸件（奥迪支架）1.

压力铸造的特点压力铸造的缺点：（1）由于液体金属充型速度极快，型腔中的气体很难完全排除，常以气孔形式留在铸件中。（2）由于黑色金属熔点高，使压铸型的使用寿命缩短，故目前压铸黑色金属件在实际生产中应用不多。（3）由于压力铸造所用压铸型的加工周期长、成本高，且压铸机生产率高，故压力铸造只适用于大批量生产。四、压力铸造压力铸造工艺过程压力铸造是在压铸机上进行的。

压铸机分为热压室式压铸机和冷压室式压铸机两类。四、压力铸造图1-42压铸过程压力铸造工艺过程四、压力铸造图1-43压力铸造生产工艺过程3.

压力铸造的工艺参数（1）压铸速度压射速度是指压铸时压射缸内液压推动压射冲头前进的速度；

充型速度是指液体金属在压力作用下，通过内浇道进入型腔的线速度。（2）压射比压和充型速度的选择铸件的结构特点（壁厚及复杂程度）、压铸合金的种类及性能（如流动性、密度等），以及浇注系统阻力大小、排气是否通畅、合金的压铸温度和压铸型的工作温度等。四、压力铸造3.

压力铸造的工艺参数（3）压铸的温度规范1）合金的浇注温度

合适的浇注温度应当是在保证充满铸型的前提下，采用较低的温度为宜。2）压铸型的工作温度在生产过程中应控制压铸型的温度，使其维持在一定范围内，这一温度范围就是压铸型的工作温度。四、压力铸造3.

压力铸造的工艺参数（4）充型、持压及铸件在压铸型中停留的时间1）充型时间自液体金属开始进入型腔到充满型腔为止所需要的时间称为充型时间。2）持压时间从液体金属充满型腔建立最终静压力至在这一压力持续作用下铸件凝固完毕，这段时间称为持压时间。3）铸件在压铸型中的停留时间从持压终了至开型取出铸件这段时间称为停留时间。4）压铸用涂料涂料一般由隔绝材料或润滑材料及稀释剂组成。四、压力铸造离心铸造是将液体金属浇入旋转的铸型中，使之在离心力的作用下，完成充填和凝固成形的一种铸造方法。离心铸造采用的铸型有金属型、砂型、石膏型、石墨型、陶瓷型及熔模型壳等。五、离心铸造离心铸造示意图1.离心铸造的特点（1）铸型中的液体金属能形成中空圆柱形自由表面，不用型芯就可形成中空的套筒和管类铸件，因此，可简化这类铸件的生产工艺过程。（2）显著提高液体金属的充填能力，改善充型条件，可用于浇注流动性较差的合金和铸件壁较薄的铸件。（3）铸件的缩松及夹杂等缺陷较少，铸件的组织致密、力学性能良好。（4）可以减少甚至不用冒口补缩，降低了金属消耗。（5）可生产双金属圆柱形铸件，如轴承套、铸管等。（6）对于某些合金（如铅青铜等）容易产生比重偏析。此外，在浇注中空铸件时，其内表面较粗糙，尺寸难以准确控制。五、离心铸造2.离心铸造工艺过程五、离心铸造图1-44离心铸造示意图（a）卧式离心铸造示意图（b）立式离心铸造示意图1—铸型2—端盖3—浇包4—铸件5—液体金属1.低压铸造低压铸造是液体金属在压力的作用下，完成充型及凝固过程而获得铸件的一种铸造方法。低压铸造的压力一般仅为20~60kPa。低压铸造所用的铸型可以是金属型、干砂型、湿砂型、石膏型、石墨型、熔模型壳和陶瓷型等。六、其他铸造方法简介低压铸造系统示意图1-压室，2-熔化炉，3-坩埚，4-金属液，5-升液管，6-隔板，7-铸型，8-通气塞，9-大气截止阀，10-流量调节阀，11-增压截止阀，12-空气压缩站，13-储气罐2.挤压铸造挤压铸造是对定量浇入铸型中的液态金属施加较大的机械压力，使其成形、结晶凝固而获得铸件的一种铸造方法。这种铸造方法也称为“液态金属模锻”“液态金属冲压”“液态金属锻造”等。六、其他铸造方法简介2014年4月3日通用汽车镁合金立式挤压铸造实验成功运行2.挤压铸造挤压铸造的工艺过程是首先准备好铸型，将下型安装在压力机的砧座上，上型固定在压力机的冲头上；向型内浇入定量的液态金属；压力机冲头（上型）向下移动，将下型中的液态金属挤满型腔，在压力作用下结晶凝固，然后卸压开型，顶出铸件。挤压铸造是介于铸造与锻造之间的一种工方法，兼有二者的优点。挤压铸件的尺寸精度高，表面粗糙度值低，铸件的加工余量小，无需设置冒口，金属的利用率高；铸件组织致密，晶粒细化，力学性能较高；可用于各种铸造合金，适应性广；工艺过程较简单，节省能源及劳力，容易实现机械化和自动化，生产率高。六、其他铸造方法简介3.连续铸造连续铸造是一种较先进的铸造技术，它是将金属液连续地浇入称为结晶器的用水强制冷却的金属型中，凝固（结壳达到一定厚度）的铸件不断地自结晶器的另一端拉出。当铸件达到所需的任意长度时，在不中断浇注和凝固过程的情况下，即可将铸件切断或中断浇注以获得一定长度的铸件。六、其他铸造方法简介3.连续铸造六、其他铸造方法简介连续铸造工艺流程简图3.连续铸造连续铸造与普通铸造相比较具有许多优点：1）金属液冷却速度快，铸件组织致密，晶粒细小，故其力学性能较高；2）铸件尺寸精度和表面质量好，无浇冒口系统，工艺出品率可达96%~98%，而且节省了铸件的清理工作量；3）生产工序简单，占地面积小，易实现机械化、自动化，生产中可实现长时间连续铸造，产品质量稳定，生产效率高；4）可实现连铸连轧，既不需要准备和消耗大量的铸锭模，又可省去轧制前坯锭的加热工序及减少金属材料的氧化损耗和能耗，可大幅度降低生产成本。5）因连续铸造所用结晶器的技术要求很高，制造费用大，且只能生产断面形状不变的长形铸件，使应用受到一定限制。六、其他铸造方法简介4.磁型铸造磁型铸造是利用电流产生磁场作用，使制型铁砂聚合成铸型的新型铸造方法。磁型铸造的工作原理是在马蹄形铁芯上绕有线圈，通入电流后产生磁场，将装好汽化模及铁砂的砂箱置于磁场内，铁砂在磁场力作用下被磁化且相互结合成型。这样形成的铸型透气性好，而且具有一定强度。浇注时，高温液体将磁型中的气化模烧失，而由带磁型铁砂所围成的残存空腔形成铸型型腔，金属液充填、凝固后形成铸件。六、其他铸造方法简介磁型铸造装置示意图4.磁型铸造磁型铸造与普通铸造相比具有许多优点：1)由于不使用砂型，因此，无灰尘污染，改善了造型工作环境。2)造型用铁砂可反复使用，降低了造型材料消耗；3)采用气化模造型，不涉及起模问题，铸件尺寸精度较高，表面质量好，加工余量小；4)磁型造型简单、清理容易。5)但由于造型精度所限，不适用于大型复杂铸件成形；气化模为一次性使用，烧失时产生大量烟气，污染空气；易使铸钢件表面增碳，造成夹渣等缺陷。六、其他铸造方法简介5.壳型铸造壳型铸造是指酚醛树脂覆膜砂在180~280℃模板上形成一定厚度（6~12mm）薄壳，再加温固化薄壳，使达到需要的强度和刚度。

1)具有混制好的覆模砂，可以长期储存（三个月以上），无需捣砂，能获得尺寸精确的砂型和砂芯；

2)砂型、砂芯强度高，易搬运；

3)透气性好，可用细的原砂得到光洁的铸件表面；

4)无需砂箱。

5)但酚醛树脂覆模砂价格较贵，造型、造芯耗能较高。

目前该法不仅可用于造型，更主要的是用于制壳芯。壳型铸造多用于生产液压件、凸轮轴、曲轴以及耐蚀泵件、履带板等钢铁铸件上；壳芯多用于汽车、拖拉机、液压阀体等部分铸件上。六、其他铸造方法简介04第四节铸造工艺设计一、铸造工艺设计概述二、铸造工艺方案的确定三、铸造工艺参数目录铸造生产工艺过程：型芯材料配置、工艺装备准备、铸型制造、合箱、合金熔炼、浇注、落砂和清理等生产全过程铸造工艺设计过程：根据铸件要求，编制其铸造生产工艺等技术文件过程铸造工艺文件包括：图形、文字和表格等形式，它是铸造生产的指导性文件，也是技术准备和生产管理的依据一、铸造工艺设计概述1.铸造工艺设计的原则（1）保证铸件具有所要求的质量水平。（2）所设计的工艺应保证成本尽可能低。（3）充分利用车间现有的设备，减轻操作工的劳动强度，达到高的劳动生产率。（4）应尽量采用价格较便宜、容易采购到的原材料。尽量采用标准的或通用的工装。（5）使铸件生产的上、下工序（模样车间和机械加工车间等）成本最低。（6）必须符合技术安全和环保卫生的规定，保证操作工在较好的劳动环境下工作。（7）同一铸件可能有多种铸造工艺方案，在保证铸件质量和高的劳动生产率的前提下，应选择最容易、最方便的方案，使对操作工的技术要求较低，降低劳动力成本，而且减少因操作复杂而发生的铸造缺陷。一、铸造工艺设计概述2.铸造工艺设计的主要内容在大多数情况下，铸造工艺设计包括几种技术文件，即铸造工艺图、铸件图、模样及模板图、芯盒图、砂箱图、铸型装配图、铸造工艺卡等。（1）铸造工艺图铸造工艺图是铸造生产所特有的一种图纸，它规定了铸件形状和尺寸、铸件的生产方法和主要工艺过程铸造工艺图是铸造工艺设计最根本的指导性文件，是设计和编制其它技术文件的基本依据

在单件小批量生产条件下，铸造工艺图是直接指导施工的文件一、铸造工艺设计概述2.铸造工艺设计的主要内容（1）铸造工艺图一、铸造工艺设计概述2.铸造工艺设计的主要内容（2）铸件图铸件图是以铸造工艺图为依据绘制的，是铸造生产用图，也是铸件验收的基准图和铸件验收及设计机加工工艺的依据。（3）铸型装配图（合型图）铸型装配图是根据铸造工艺图的相关内容画出的合箱图，作为生产准备、合型、检验和工艺调整的依据。（4）铸造工艺卡铸造工艺卡是概括整个工艺设计主要内容的工艺文件，是生产和管理的重要依据。一、铸造工艺设计概述3.铸件工艺设计的程序对零件图样进行审查和进行铸造工艺件分析；选择造型方法；确定铸造工艺方案；绘制铸造工艺图；填写铸造工艺卡。如有必要，还要绘制铸型装配图和绘制各种铸造工艺装备图样。一、铸造工艺设计概述零件结构的工艺性分析（1）从避免缺陷方面审查铸件结构1）铸件壁厚应适当铸件的最小壁厚是指在一定的铸造条件下，铸造合金液能充满铸型的最小厚度。二、铸造工艺方案的确定零件结构的工艺性分析（1）从避免缺陷方面审查铸件结构2）铸件内壁应薄于外壁铸件的内壁