材料成型基礎(chǔ)全析

1、第一篇 金屬的液態(tài)成型（鑄造）緒論1、鑄造：熔煉金屬，制造鑄型，并將液態(tài)金屬澆入到鑄型中，冷卻凝固后獲得一定形狀鑄件的工藝方法，稱(chēng)為鑄造。2、鑄造的特點(diǎn)；1、可以生產(chǎn)各種形狀，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的鑄件；2、可以用各種金屬，如鑄鐵、鋼、非鐵金屬、難熔合金鑄造鑄件。3、可以生產(chǎn)重量從幾克到幾百?lài)崳诤駨牟坏揭缓撩椎綆装俸撩椎蔫T件，如氣缸體、氣缸、曲軸、減速箱體、活塞等。鑄件通常作為毛坯，經(jīng)切削加工后成為零件才能使用，但有時(shí)也可作為零件而直接使用。第一章 鑄造工藝基礎(chǔ)1-1 液態(tài)合金的充型液態(tài)合金的充型能力：液態(tài)合金充滿(mǎn)鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰，薄而復(fù)雜的鑄件的能力。合金澆注時(shí)，必須要有比較

2、好的充型能力。若合金的充型能力不好，則會(huì)產(chǎn)生澆不到或冷隔等鑄造缺陷，如圖所示影響充型能力的主要因素如下：一、合金的流動(dòng)性：合金的流動(dòng)性，是合金的鑄造性能之一。合金的流動(dòng)性越好，充型能力越強(qiáng)，越便于澆注輪廓清晰、形狀完整、薄而復(fù)雜的鑄件。合金的流動(dòng)性取決于合金的化學(xué)成分，它與合金相圖中的結(jié)晶溫度區(qū)間有關(guān)。結(jié)晶溫度區(qū)間小，合金的流動(dòng)性好。共晶成分具有最好的流動(dòng)性。2、 澆注條件澆注溫度：澆注時(shí)，液態(tài)合金所處的溫度為澆注溫度。 合金的充型能力隨著澆注溫度的升高而明顯增強(qiáng)。但澆注溫度如果過(guò)高，由于液態(tài)合金吸氣增多（氣孔）、氧化嚴(yán)重（氧化夾雜）。選擇澆注溫度原則：在保證合金能充滿(mǎn)鑄型的前提下，澆注溫度越

3、低越好。三、鑄型性質(zhì)（包括有關(guān)鑄型的多方面因素）鑄型導(dǎo)熱能力差，散熱慢，則合金保持在液態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)，充型能力好。直澆口高度大，則可提高液態(tài)合金的充型能力。此外，零件壁厚小、復(fù)雜程度高充型能力降低。1-2 鑄件的凝固鑄型中的合金從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程，稱(chēng)為鑄件的凝固，或稱(chēng)一次結(jié)晶。 一、鑄件的凝固在鑄件凝固過(guò)程中，一般存在著固相區(qū)、凝固區(qū)和液相區(qū)三個(gè)區(qū)域，其中凝固區(qū)是液相與固相共存的區(qū)域，凝固區(qū)的大小對(duì)鑄件質(zhì)量影響較大，按照凝固區(qū)寬窄，分為逐層凝固、中間凝固和體積凝固三種凝固方式，如圖2-2所示1逐層凝固 純金屬和共晶成分合金在恒溫下結(jié)晶，凝固過(guò)程中鑄件截面上的凝固區(qū)域的寬度為零，截面上固液兩相界

4、面分明，隨著溫度的下降，固相區(qū)不斷增大，逐漸到達(dá)鑄件中心，如圖2-2(a)所示。2中間凝固 金屬的結(jié)晶溫度范圍較窄，或結(jié)晶溫度范圍雖寬，但鑄件截面溫度梯度大，鑄件截面上的凝固區(qū)域?qū)挾冉橛谥饘幽膛c體積凝固之間，如圖2-2(b)所示。3體積凝固 當(dāng)合金的結(jié)晶溫度范圍很寬，或因鑄件截面溫度梯度很小，鑄件凝固時(shí)，其液固共存凝固區(qū)很寬，甚至貫穿整個(gè)鑄件截面，如圖2-2(c)所示。 影響鑄件凝固方式主要因素是合金的結(jié)晶溫度范圍（取決于合金化學(xué)成分）和鑄件的溫度梯度。合金的結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越窄，越傾向于逐層凝固。當(dāng)合金成分一定時(shí)，凝固方式取決于鑄件截面上的溫度梯度，溫度梯度越大，對(duì)應(yīng)的凝固區(qū)域越

5、窄，越趨向于逐層凝固。1.1.2鑄件（合金）的收縮收縮是體積和尺寸減小的現(xiàn)象，是合金的鑄造性能之一一、合金收縮的三個(gè)階段液態(tài)收縮 從澆注溫度冷卻到液相線(xiàn)溫度產(chǎn)生的收縮；凝固收縮 從液相線(xiàn)溫度冷卻到固相線(xiàn)溫度產(chǎn)生的收縮；固態(tài)收縮 從固相線(xiàn)溫度冷卻到室溫的收縮。合金的液態(tài)收縮和凝固收縮表現(xiàn)為型腔內(nèi)液面的降低，通常用體收縮率來(lái)表示，它們是鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷的基本原因。合金的固態(tài)收縮表現(xiàn)為鑄件尺寸的縮小，通常用線(xiàn)收縮率來(lái)表示。固態(tài)收縮是鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、裂紋和變形等缺陷的主要原因。不同合金的收縮率不同。鑄鋼的收縮率大于鑄鐵。2、 鑄件中的縮孔與縮松由液態(tài)收縮和凝固收縮造成1縮孔與縮松的形成（1）縮孔縮

6、孔是在鑄件最后凝固部位容積大而集中的孔洞，呈倒圓錐形，內(nèi)表面粗糙。表面形成的凹坑稱(chēng)為縮凹。（2）縮松細(xì)小而分散的縮孔稱(chēng)為縮松?？s松常分布在鑄件厚大部位、冒口根部和內(nèi)澆口附近?？s松的分布面積比縮孔大得多。合金的收縮率是一定的。結(jié)晶溫度范圍小的合金，形成縮孔傾向大，而形成縮松傾向小；反之，結(jié)晶溫度范圍大的合金縮孔傾向小，但縮松傾向大?？s孔形成在鑄件最后凝固的部位。2 縮孔與縮松的防止順序凝固：通過(guò)采用冒口和冷鐵，使鑄件遠(yuǎn)離冒口的部位最先凝固，然后是靠近冒口的部分凝固，最后冒口本身凝固，將收縮的體積轉(zhuǎn)移到冒口中去。冒口的作用：補(bǔ)縮。冒口為鑄件的多余部份，在鑄件清理時(shí)予以切除。順序凝固的特點(diǎn)冷鐵作用：

7、加快鑄件局部的冷卻速度，以控制鑄件的凝固順序。順序凝固的優(yōu)點(diǎn)：可有效地防止縮孔和縮松。缺點(diǎn)：1、耗費(fèi)許多合金。2、增加造型工時(shí)，加大了鑄件成本。3、順序凝固擴(kuò)大了鑄件各部分的溫度差，促進(jìn)了鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形和裂紋傾向。三、鑄造應(yīng)力、變形和裂紋1、鑄造應(yīng)力（1）熱應(yīng)力：熱應(yīng)力是由于鑄件壁厚不均勻，各部分冷卻速度不同，致使在同一時(shí)期內(nèi)鑄件各部分收縮不一致所引起。熱應(yīng)力的形成過(guò)程：塑性狀態(tài)：應(yīng)力使金屬產(chǎn)生塑性變形而應(yīng)力消失彈性狀態(tài)：應(yīng)力不能使金屬產(chǎn)生塑性變形而保持應(yīng)力臨界溫度T臨 金屬兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度結(jié)論：熱應(yīng)力使鑄件厚壁或心部受拉，薄壁或表層受壓。防止熱應(yīng)力的方法1、鑄造工藝：采用同時(shí)凝固。同時(shí)

8、凝固：通過(guò)采用冷鐵，使鑄件各部分均勻的冷卻，減少溫度差異。同時(shí)凝固的優(yōu)點(diǎn)：防止鑄件產(chǎn)生熱應(yīng)力。缺點(diǎn)：增大了鑄件產(chǎn)生縮孔的傾向性。2、鑄件設(shè)計(jì)：力求壁厚均勻。設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)筋增加鑄件的剛性。三、鑄造應(yīng)力、變形和裂紋（2）機(jī)械（收縮）應(yīng)力它是鑄件固態(tài)收縮時(shí)受到鑄型和型芯的阻礙所產(chǎn)生的應(yīng)力。在砂型鑄造中，通過(guò)提高砂型和砂芯的退讓性，可以減小機(jī)械應(yīng)力。機(jī)械（收縮）應(yīng)力是暫時(shí)的，鑄件經(jīng)落砂后可自行消除。但它可與熱應(yīng)力共同起作用，增大某些部位的應(yīng)力，促進(jìn)鑄件的裂紋傾向2、鑄件的變形和防止鑄件變形的一般規(guī)律：厚的部位呈內(nèi)凹，簿的部分呈外凸。為防止鑄件變形，除合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)外，在工藝上可采用反變形法。3鑄件

9、的裂紋與防止鑄件的內(nèi)部應(yīng)力超過(guò)金屬抗拉強(qiáng)度時(shí)，鑄件便產(chǎn)生裂紋熱裂紋是在固相線(xiàn)附近形成的裂紋。其形狀特征是，裂紋短、縫隙寬形狀曲折，縫內(nèi)表面呈氧化顏色，防止熱裂紋的方法：正確設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)外應(yīng)合理地選用型砂和芯砂的粘結(jié)劑，以改善其退讓性。嚴(yán)格限制鋼和鑄鐵中硫的含量。冷裂紋是低溫下形成的裂紋。裂紋的形狀特征是：裂紋細(xì)小、呈連續(xù)直線(xiàn)，有時(shí)縫內(nèi)呈輕微氧化色。冷裂常出現(xiàn)在復(fù)雜鑄件受拉應(yīng)力的部位。鋼中磷含量越高，越容易產(chǎn)生冷裂紋。P7防裂筋等1-4鑄件中的氣孔根據(jù)氣體的來(lái)源，分為析出氣孔、侵入氣孔和反應(yīng)氣孔一、析出氣孔液態(tài)合金在冷卻、凝固過(guò)程中，因氣體溶解度下降，析出的氣體來(lái)不及排除，而在鑄件中形成的氣孔，

10、稱(chēng)為析出氣孔。析出氣孔的特征多為分散小圓孔，表面光亮，直徑為0.52.0mm，或者更大，分布較廣，有時(shí)遍及整個(gè)鑄件截面，均勻分布。防止方法：降低澆注溫度。二、侵入氣孔是由于鑄型表面層聚集的氣體侵入液態(tài)合金而形成的氣孔。侵入氣孔的特征是多位于鑄件局部表面附近，尺寸較大，呈橢圓形或梨形。防止方法：降低型砂、芯砂的發(fā)氣量和提高鑄型的排氣能力。三、反應(yīng)氣孔液態(tài)合金與鑄型、冷鐵、芯撐或熔渣之間，因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的氣孔，稱(chēng)為反應(yīng)氣孔。反應(yīng)氣孔多分布在鑄件表層下1-2毫米處，呈皮下氣孔。2、常用合金鑄件的生產(chǎn)2.1鑄鐵件的生產(chǎn)鑄鐵是碳的含量大于2.11、并含有較多Si.Mn.P.S雜質(zhì)元素的鐵碳合金

11、。根據(jù)碳的存在形式，鑄鐵可分為白口鑄鐵、麻口鑄鐵和灰口鑄鐵。白口鑄鐵中的碳基本以Fe3C形式存在，斷口呈銀白色，這種鑄鐵硬而脆，難以進(jìn)行切削加工，只能用來(lái)制造非強(qiáng)烈沖擊情況下的抗磨鑄件。麻口鑄鐵中的碳基本以Fe3C+G（石墨）形式存在，斷口呈銀白色中有暗灰點(diǎn)，這種鑄鐵性能與白口鑄鐵基本相同。灰口鑄鐵中的碳主要以石墨形式存在，這種鑄鐵的斷口呈暗灰色，用來(lái)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)件。根據(jù)石墨形態(tài)灰口鑄鐵可分為普通灰口鑄鐵、球墨鑄鐵，可鍛鑄鐵和蠕墨鑄鐵等。一、灰口鑄鐵1灰口鑄鐵的組織與性能灰口鑄鐵的組織 由金屬基體和片狀石墨組成?；铱阼T鐵分類(lèi)：1、鐵素體灰口鑄鐵（強(qiáng)度低）、2、珠光體-鐵素體灰口鑄鐵（強(qiáng)度中低）、3

12、、和珠光體灰口鑄鐵（強(qiáng)度高）。 灰口鑄鐵的特點(diǎn)：灰口鑄鐵的抗拉強(qiáng)度低，塑性差?；铱阼T鐵抗拉強(qiáng)度200 MPa ，鑄造碳鋼 400 MPa 。原因：1、片狀石墨的強(qiáng)度極低，嚴(yán)重割裂了金屬基體，減少了基體有效截面積。2、片狀石墨的尖角造成應(yīng)力集中，極大地降低了鑄鐵的強(qiáng)度灰口鑄鐵若干優(yōu)良性能但正是石墨的存在，賦于了灰口鑄鐵若干優(yōu)良性能的一面。1、灰口鑄鐵的減振性大大優(yōu)于鋼；片狀石墨對(duì)機(jī)械振動(dòng)起緩沖作用，有效地阻止了 動(dòng)能量傳播所致。2、灰口鑄鐵減磨性比鋼好，摩擦面上的石墨脫落后構(gòu)成了大量的顯微凹坑，能起儲(chǔ)存潤(rùn)滑油作用，同時(shí)石墨本身也是一種良好的潤(rùn)滑劑。3、良好的缺口的敏感性，石墨在基體中形成了大量小

13、缺口，因而減少了對(duì)外來(lái)缺口的敏感性。4、灰口鑄鐵具有優(yōu)良的工藝性能，鑄造性能好。流動(dòng)性好，收縮率小。5、灰口鑄鐵切削加工性能好，但不能鍛造和沖壓。2影響灰口鑄鐵組織和性能的因素灰口鑄鐵的性能取決于組織。要控制灰口鑄鐵的組織和性能，就必須控制石墨化程度。石墨化是指鑄鐵形成石墨的過(guò)程。 （1）化學(xué)成份 C.Si-為石墨化元素。碳是形成石墨的元素，硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，碳硅含量越高，析出石墨越多，越粗大，并且使基體中鐵素體增多，珠光體減少。反之，石墨減少，而細(xì)化。S.Mn是反石墨化元素。促進(jìn)形成白口傾向。硫不僅阻礙石墨化，并使鑄鐵具有熱脆性。錳還可提高滲碳體的穩(wěn)定性，有助于形成珠光體。磷是對(duì)石墨

14、化影響不顯著的元素。磷可提高灰口鑄鐵的流動(dòng)性和耐磨性（2）冷卻速度影響鑄鐵冷卻速度的主要因素是鑄型材料和鑄件壁厚。在同樣的鑄型條件下，鑄件壁厚不同，鑄鐵組織不同。但在生產(chǎn)中，鑄件結(jié)構(gòu)已定，因此不能通過(guò)改變鑄件壁厚來(lái)調(diào)整鑄鐵組織，而是根據(jù)鑄件的壁厚選擇適當(dāng)?shù)蔫F水化學(xué)成分。圖2-4所示為砂型鑄造時(shí)，鑄件壁厚、化學(xué)成分對(duì)形鑄鐵組織的影響。1、白口鐵（P+FeC）；2、麻口鐵（P+Fe3C+G）；3、珠光體灰口鐵（P+G）；4、珠光體+鐵素體灰口鐵（P+F+G）；5、鐵素體灰口鐵（ F+G）要求掌握的基本規(guī)律在獲得灰口鑄鐵的前提下，降低C.Si含量，有利于獲得珠光體鑄鐵，從而提高鑄鐵強(qiáng)度。在獲得灰口鑄

15、鐵的前提下，提高冷卻速度，有利于獲得珠光體鑄鐵，從而提高鑄鐵強(qiáng)度。3孕育鑄鐵孕育處理：向鐵水中加入將孕育劑（通常為含硅量75的硅鐵合金）。生產(chǎn)孕育鑄鐵件的條件：原鐵水成分C、Si含量較低。這種成分鐵水若不經(jīng)孕育處理直接澆注，鑄件就會(huì)出現(xiàn)出口組織。孕育處理的作用：1細(xì)化片狀石墨，且均勻分布在基體上。2促進(jìn)獲得珠光體基體，獲得珠光體鑄鐵。3防止產(chǎn)生白口組織。孕育鑄鐵的優(yōu)點(diǎn)：1、冷卻速度對(duì)其組織和性能的影響甚小，因此，鑄件厚大截面的力學(xué)性能較為均勻。2、孕育鑄鐵強(qiáng)度高適用于靜載荷要求較高強(qiáng)度、高耐磨性或高氣密性鑄件。3、適用于重要的厚大鑄件。4灰口鑄鐵的牌號(hào)灰口鑄鐵的牌號(hào)以力學(xué)性能來(lái)表示。HTl00

16、、鐵素體灰鐵HT150、鐵素體-珠光體灰鐵HT200、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵HT250、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵HT300、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵HT350、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵其中，“HT”代表灰口鑄鐵，后面的數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值。如HT250，表示以30mm試棒測(cè)出的抗拉強(qiáng)度值b250MPa。二、球墨鑄鐵1、球墨鑄鐵的組織、性能組織：金屬基體上分布著球狀石墨。球墨鑄鐵種類(lèi)分為珠光體球墨鑄鐵和鐵素體球墨鑄鐵。珠光體球墨鑄鐵強(qiáng)度、硬度高，耐磨性好；鐵素體球墨鑄鐵塑性好，韌性好。2球墨鑄鐵的生產(chǎn)1、球化處理：向鐵水中加入稀土鎂合金（球化劑）。（其中鎂是具有很強(qiáng)球化能力的元素）球化劑的作用是使石墨呈球狀

17、析出。我國(guó)應(yīng)用最廣的球化劑是稀土鎂合金。2、孕育處理：向鐵水中加入硅鐵合金（孕育劑）顆粒。孕育劑的作用是促進(jìn)鑄鐵石墨化，防止產(chǎn)生白口，細(xì)化石墨。常用的孕育劑為硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)75硅鐵2、球墨鑄鐵的牌號(hào)QT400-17 為鐵素體球墨鑄鐵。 “QT”表示“球鐵”，第一組數(shù)字400為最低抗拉強(qiáng)度400MPa，第二組數(shù)字17為最低延伸率17%。QT1200-01 為珠光體球墨鑄鐵球墨鑄鐵的鑄造性能比鋼好，但低于灰鐵，并可通過(guò)熱處理進(jìn)行強(qiáng)化。多數(shù)球墨鑄鐵件要進(jìn)行熱處理。球墨鑄鐵常用的熱處理有退火和正火。退火的目的是獲得鐵素體基體，以提高其塑性和韌性，QT400-17，QT420-10等牌號(hào)球鐵一般都需退火。

18、正火的目的是獲得珠光體基體，以提高其強(qiáng)度和硬度。QT600-02等牌號(hào)球鐵一般都需正火。三、可鍛鑄鐵1、組織性能組織：金屬基體上分布著團(tuán)絮狀石墨性能 與灰口鑄鐵相比，可鍛鑄鐵強(qiáng)度高，塑性好，性能略低于球鐵。但它并不能鍛造。2、可鍛鑄鐵的生產(chǎn)1）、首先生產(chǎn)出白口鑄鐵件，（條件低C.Si含量，冷卻速度要快）2）、進(jìn)行高溫石墨化退火處理，使組織中的滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)槭蕡F(tuán)絮狀石墨析出。可鍛鑄鐵的鑄造性能低于球鐵，由于石墨化退火周期長(zhǎng)，耗費(fèi)能源，目前已基本被球鐵取代。可鍛鑄鐵的牌號(hào)： KTH300-06，牌號(hào)中的符號(hào)“KTH”表示黑心可鍛鑄鐵； KTZ700-02，“KTZ”表示珠光體可鍛鑄鐵。字母后面

19、兩組數(shù)字的含意與球墨鑄鐵相同。2-3 鑄鋼的生產(chǎn)一、鑄鋼的類(lèi)別和性能按照化學(xué)成分，鑄鋼分為碳素鑄鋼和合金鑄鋼兩大類(lèi)。其中，碳素鑄鋼應(yīng)用最廣，約占鑄鋼總產(chǎn)量的80以上。鑄鋼的性能：強(qiáng)度高，塑性好。因此鑄鋼件常在重載荷或沖擊載荷工況下服役。鑄鋼的牌號(hào)：ZG 200-400，牌號(hào)中的“ZG”表示“鑄鋼”，第一組數(shù)字200表示最低的屈服強(qiáng)度為200MPa，第二組數(shù)字400表示最低的抗拉強(qiáng)度為400MPa 。二、鑄鋼的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)1、鋼的澆注溫度高（1500）、采用電爐熔煉。2、鑄造性能差。3、鑄鋼件用的型砂 透氣性、耐火性、強(qiáng)度和退讓性都要好。為此，原砂要采用顆粒大而均勻的人造石英砂。4、為防止粘砂，

20、鑄型表面還要涂以石英粉或鋯砂粉涂料。5、鑄鋼件都要安置相當(dāng)數(shù)量的冒口，采用順序凝固，防止產(chǎn)生縮孔，一般出品率為50-60%。6、熱處理是生產(chǎn)鑄鋼件的必需工序。通過(guò)熱處理改善鑄鋼的組織和機(jī)械性能。第三章 鑄造方法3-1 砂型鑄造一、砂型種類(lèi)P181.濕型；2.干型；3.表面干型；4.化學(xué)硬化干型二、造型用模樣和型砂制造砂型的過(guò)程，稱(chēng)為造型。造型是砂型鑄造的最基本工序，它可分為手工造型和機(jī)器造型兩大類(lèi)。1手工造型 用于單件、小批量生產(chǎn)手工造型方法，根據(jù)鑄件的形狀特點(diǎn)選擇1）整模造型2）分模造型3）活塊造型4）三箱造型5）挖砂造型6）假箱造型7）脫箱造型8）疊箱造型2機(jī)器造型機(jī)器造型是指緊砂和起?？?/p>

21、造型機(jī)來(lái)完成的造型方法。機(jī)器造型使用模板。模板是鑄件模樣、澆注系統(tǒng)模樣和模底板的組合體，模樣形成型腔，模底板形成分型面。模板通常是單面的，上模板固定在一臺(tái)造型機(jī)的工作臺(tái)上，造上型，下模板固定在另一臺(tái)造型機(jī)的工作臺(tái)上，造下型。機(jī)器造型的優(yōu)點(diǎn)：1、鑄件尺寸精度高、表面粗糙度低。2、生產(chǎn)率高。3、勞動(dòng)條件好。工藝特點(diǎn)：1、機(jī)器造型只適于兩箱造型。2、用外砂芯解決鑄件在垂直于分型面方向上有凸臺(tái)、耳子、筋條或凹槽妨礙起模的問(wèn)題。3、機(jī)器造型適用于成批和大量生產(chǎn)，它是現(xiàn)代化鑄造生產(chǎn)的基本方式。特種鑄造（砂型鑄造以外的鑄造方法）3-2 熔模鑄造（精密鑄造）一、熔模鑄造的工藝過(guò)程制造金屬母模 用于制造蠟?zāi)５哪?/p>

22、型。制造蠟?zāi)?向母模中射蠟制造蠟?zāi)?。蠟?zāi)５牟牧?，通常?0的石蠟和50的硬脂酸配制而成，熔點(diǎn)為5457。制成蠟?zāi)＝M 將單個(gè)蠟?zāi)：冈谝粋€(gè)直澆口模棒上，制成蠟?zāi)＝M。制造鑄型 按浸掛涂料-噴石英砂-硬化這個(gè)順序重復(fù)46次，直到結(jié)成510mm厚的硬殼為止。脫模 將附有硬殼的蠟?zāi)＝M浸泡在熱水槽中，如圖2-49g，水溫為8590，蠟?zāi)＝M熔化而脫出，于是得到了型殼，即沒(méi)有分型面的鑄型。蠟?zāi)＝M是用熔化法脫出的，所以這種鑄造方法得名為熔模鑄造。焙燒 送進(jìn)焙燒爐中，焙燒溫度為850950。通過(guò)焙燒，去除了型殼中的水分、殘余蠟料和雜質(zhì)，從而提高了型殼強(qiáng)度、凈化了型腔。澆注 為了提高液態(tài)金屬的充型能力，常在焙燒后趁熱

23、（600700）進(jìn)行澆注，如圖2-49h。通常，液態(tài)金屬在重力作用下充填鑄型。二、熔模鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍1、鑄型沒(méi)有分型面，不需要砂芯，型腔表面極為光潔。2、熔模鑄件的表面質(zhì)量好于砂型鑄件，尺寸精度達(dá)IT1114，表面粗糙度達(dá)Ra25Ra3.2，加工余量?jī)H為0.20.7mm。3、為保證尺寸精度，熔模鑄件一般不超過(guò)25kg。4、熔模鑄造適于鑄造各種合金，尤其在鑄造高熔點(diǎn)合金和難切削加工合金時(shí)，可充分發(fā)揮其優(yōu)越性。5、熔模鑄造時(shí)，液態(tài)金屬充填熱的鑄型，因此，熔模鑄造可以鑄造薄壁、形狀復(fù)雜的鑄件，最小壁厚為0.7mm。6、熔模鑄造適于成批、大量生產(chǎn)，也可用于單件生產(chǎn)。它主要用于制造汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)

24、、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和葉輪，切削刀具成型銑刀和大直徑鉆頭以及汽車(chē)、拖拉機(jī)上的一些小零件等。目前，熔模鑄造的用途正在日益擴(kuò)大。3-2金屬型鑄造金屬型和金屬芯用鑄鐵或鋼制成。金屬型可反復(fù)多次使用（幾百次到幾千次），所以金屬型鑄造又叫永久型鑄造。根據(jù)分型面在空間位置的不同，金屬型可分為整體式、垂直分型式、水平分型式和復(fù)合分型式等幾種結(jié)構(gòu)。二、金屬型鑄造的工藝過(guò)程1金屬型預(yù)熱 目的：延長(zhǎng)金屬型和金屬芯的使用壽命。2 噴刷涂料 噴刷涂料的作用，是減弱液態(tài)金屬對(duì)金屬型和金屬芯表面的熱沖擊和調(diào)節(jié)鑄件的冷卻速度。目的：延長(zhǎng)金屬型和金屬芯的使用壽命。3 合型、澆注、開(kāi)型 4 清理二、金屬型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍金屬型

25、與砂型相比，尺寸精度高、表面粗糙度低、金屬型鑄件的表面質(zhì)量和機(jī)械性能好于砂型鑄件。金屬型鑄造實(shí)現(xiàn)了“一型多鑄”，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)，從而大大提高了生產(chǎn)率。金屬鑄造的應(yīng)用，因金屬型制造費(fèi)用高、使用壽命有限而受到限制。這種鑄造方法主要用于有色合金。適用于中、小型鑄件的成批、大量生產(chǎn)。薄壁鑄件生產(chǎn)有困難。3-4 壓力鑄造液態(tài)金屬在壓力作用下（5150MPa）充填金屬鑄型，并在壓力作用下凝固形成鑄件的方法，稱(chēng)為壓力鑄造。一、壓力鑄造的工藝過(guò)程預(yù)熱與噴涂料、閉合壓鑄型（金屬鑄型）和注入金屬 （定量澆注）壓鑄 、取出鑄件、清理檢驗(yàn)2、 壓力鑄造的特點(diǎn)與應(yīng)用范圍壓鑄件的表面質(zhì)量高于其他各種鑄造方法生

26、產(chǎn)的鑄件?？梢澡T造形狀復(fù)雜的薄壁件或鑲嵌件，可直接鑄出小孔、螺紋等。提高了壓鑄件的強(qiáng)度，如抗拉強(qiáng)度比砂型鑄件高2530。壓力鑄造的生產(chǎn)率比其它鑄造方法都高，最高可達(dá)500次小時(shí)。液態(tài)金屬充型速度極高，約為0.550ms，型腔內(nèi)的氣體來(lái)不及排出，致使鑄件內(nèi)常有氣孔，因此，壓鑄件不能進(jìn)行熱處理。制造費(fèi)用很高，使用壽命有限而受到限制。適于在成批、大量生產(chǎn)中制造低熔點(diǎn)有色合金的小型鑄件。3-6 離心鑄造液態(tài)金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在離心力的作用下充填鑄型和凝固，這種形成鑄件的方法稱(chēng)為離心鑄造。一、離心鑄造的種類(lèi)離心鑄造使用的鑄型有砂型和金屬型，其中以金屬型應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸在空間位置的

27、不同，通常有繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的離心鑄造和繞水平軸旋轉(zhuǎn)的離心鑄造。二、離心鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍這種方法適于生產(chǎn)管類(lèi)鑄件。鑄件外形靠鑄型形成，內(nèi)腔不用型芯。在離心力的作用下，液態(tài)金屬的凝固從外向內(nèi)進(jìn)行，順序凝固，因而鑄件致密，沒(méi)有縮孔、縮松、氣孔、夾雜等缺陷，力學(xué)性能好。鑄件的外表面質(zhì)量高于內(nèi)表面。液態(tài)金屬中的氣體、熔渣因比重輕均聚集在內(nèi)表面。鑄件內(nèi)表面若需機(jī)械加工，必須增大加工余量。定量澆注，決定鑄件壁厚。適合于成批大量生產(chǎn)各類(lèi)鑄造合金。第五章 零件的鑄造結(jié)構(gòu)工藝性和鑄造工藝制定零件的鑄造結(jié)構(gòu)工藝性，是指所設(shè)計(jì)的零件在保證使用性能的前提下，獲得合格鑄件的難易程度。5-1 零件壁的設(shè)計(jì)一、零件的壁厚最

28、小壁厚 零件非加工表面的最小壁厚，是指液態(tài)合金在一定條件下能夠充滿(mǎn)鑄型型腔的最小厚度。最小壁厚值與鑄造方法、合金種類(lèi)、零件尺寸等因素有關(guān)。壁厚均勻 目的是防止鑄件形成熱應(yīng)力，或產(chǎn)生裂紋。所設(shè)計(jì)零件的內(nèi)壁應(yīng)該比外壁薄一些。壁厚均勻二、零件壁的聯(lián)接結(jié)構(gòu)圓角 零件上的轉(zhuǎn)角處，都應(yīng)以結(jié)構(gòu)圓角相聯(lián)。 零件若沒(méi)有外圓角，鑄造時(shí)柱狀晶在轉(zhuǎn)角的對(duì)角線(xiàn)上形成一個(gè)整齊的界面，如圖2-63a。零件有了外圓角，就消除了這個(gè)薄弱界面，提高了零件的機(jī)械性能。同時(shí)，外圓角還可美化零件的外形，避免劃傷人體。零件如果沒(méi)有內(nèi)圓角，鑄造過(guò)程中由于此處散熱慢而產(chǎn)生縮孔或裂紋。避免銳角聯(lián)接 為減小熱節(jié)和熱應(yīng)力，應(yīng)避免零件壁間的銳角聯(lián)接

29、。平滑過(guò)渡 零件壁厚不同部分的聯(lián)接，力求平滑過(guò)渡，避免截面突變，以減少應(yīng)力集中，防止鑄造過(guò)程中產(chǎn)生裂紋。筋 筋的用途較多，可提高零件的強(qiáng)度和剛度，可使壁厚均勻，防止縮孔的產(chǎn)生，筋厚為壁厚的08倍。輪輻設(shè)計(jì)其輪輻為直線(xiàn)形、偶數(shù)，如輪緣、輪輻、輪轂間比例不當(dāng)，常因收縮不一致，熱應(yīng)力過(guò)大，而使鑄件產(chǎn)生裂紋。為防止上述裂紋，應(yīng)設(shè)計(jì)為彎曲形輪輻，或直線(xiàn)形奇數(shù)輪輻。它可借輪輻本身的微量變形來(lái)減小熱應(yīng)力，設(shè)計(jì)時(shí)，用有孔的輻板代替輪輻，同樣是正確的。4-2零件外形與內(nèi)腔的設(shè)計(jì)零件外形和內(nèi)腔設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)化造型、造芯、合箱與清理過(guò)程，以保證鑄件質(zhì)量、降低成本和為鑄造生產(chǎn)機(jī)械化創(chuàng)造條件。一、零件的外形凸臺(tái)與筋 便于起

30、模，簡(jiǎn)化造型過(guò)程。結(jié)構(gòu)斜度 結(jié)構(gòu)斜度與起模斜度是完全不同的兩個(gè)概念。結(jié)構(gòu)斜度是指設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)零件時(shí)在垂直于分型面的非加工表而上給出的斜度。分型面 從造型和清理角度看，平面分型好于曲面分型面或階梯分型面。2、 零件的內(nèi)腔鑄件內(nèi)腔通常是靠砂芯來(lái)形成的。內(nèi)腔設(shè)計(jì)力求不用或節(jié)省砂芯。零件內(nèi)腔在一定條件下也可用砂型來(lái)形成。內(nèi)腔靠自帶砂芯來(lái)形成。要使用自帶砂芯，內(nèi)腔必須具備二個(gè)條件，一是開(kāi)口式的（沒(méi)有內(nèi)凹），二是開(kāi)口直徑D大于高度H。砂芯的安放、排氣和鑄件清理砂芯在鑄型中的安放要牢固，以防砂芯在液態(tài)金屬浮作用下發(fā)生位移（飄芯或偏芯，造成鑄件壁厚達(dá)不到要求）。同時(shí)，芯頭應(yīng)提供足夠的通氣使?jié)沧r(shí)砂芯所生的氣體能夠通過(guò)芯頭迅速排出，以免使鑄件出現(xiàn)氣孔。此外，還必須便于在鑄件清理時(shí)取出芯砂。4-2 鑄造工藝圖的制定鑄造工藝圖是指導(dǎo)模樣、芯盒和鑄型制造，生產(chǎn)準(zhǔn)備以及鑄件驗(yàn)收的基本工藝文件。一、澆注位置與分型面的選擇1澆注位置的選擇澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中