工程材料與熱加工基礎(chǔ)：第9章 鑄造

1、l 第第 9 9 章章 鑄鑄 造造l 鑄造是熔煉金屬，制造鑄型，鑄造是熔煉金屬，制造鑄型，并并。l 在材料成形工藝發(fā)展過程中，鑄造是歷史上最悠久在材料成形工藝發(fā)展過程中，鑄造是歷史上最悠久的一種工藝，在我國已有的一種工藝，在我國已有6000多年歷史了。從商代時(shí)期多年歷史了。從商代時(shí)期就掌握青銅器鑄造技術(shù)。河南安陽出土的商朝祭器司母就掌握青銅器鑄造技術(shù)。河南安陽出土的商朝祭器司母戊鼎，重達(dá)戊鼎，重達(dá)832.84kg，長、高都超過，長、高都超過1m（見圖），四（見圖），四周飾有精美的蟠龍紋及饕餮周飾有精美的蟠龍紋及饕餮(傳說中的一種貪吃的野獸傳說中的一種貪吃的野獸)。圖圖 殷朝祭器司母戊鼎殷朝祭器

2、司母戊鼎 北京明朝永樂青銅大鐘重北京明朝永樂青銅大鐘重達(dá)達(dá)46.5t，鐘高，鐘高6.75m，唇厚，唇厚22cm，外徑，外徑3.3m，體內(nèi)鑄有，體內(nèi)鑄有經(jīng)文經(jīng)文22.7萬字，擊鐘時(shí)尾音長萬字，擊鐘時(shí)尾音長達(dá)達(dá)2min以上，傳距達(dá)以上，傳距達(dá)20km。永樂青銅大鐘外形和內(nèi)腔如永樂青銅大鐘外形和內(nèi)腔如此復(fù)雜、重量如此巨大、質(zhì)此復(fù)雜、重量如此巨大、質(zhì)量要求如此之高，若不采用量要求如此之高，若不采用精湛的鑄造技術(shù)與方法，是精湛的鑄造技術(shù)與方法，是難以用其他任何方法制造的。難以用其他任何方法制造的。永樂大鐘永樂大鐘l 鑄造的特點(diǎn)是：使金屬一次成形，工藝靈活性大，鑄造的特點(diǎn)是：使金屬一次成形，工藝靈活性大，

3、各種成分、尺寸、形狀和重量的鑄件幾乎都能適應(yīng)，且各種成分、尺寸、形狀和重量的鑄件幾乎都能適應(yīng)，且成本低廉；成本低廉； 適宜于形狀復(fù)雜、特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯或零件；適宜于形狀復(fù)雜、特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯或零件； 不宜鍛壓生產(chǎn)和焊接的材料，鑄造具有特殊的優(yōu)勢。不宜鍛壓生產(chǎn)和焊接的材料，鑄造具有特殊的優(yōu)勢。 鑄造在機(jī)器制造業(yè)中應(yīng)用極其廣泛。鑄造在機(jī)器制造業(yè)中應(yīng)用極其廣泛。l 鑄造生產(chǎn)也存在著不足之處鑄造生產(chǎn)也存在著不足之處：l 鑄造組織疏松，晶粒粗大；鑄造組織疏松，晶粒粗大；l 內(nèi)部常有縮孔、縮松、氣孔、砂眼等鑄造缺陷；內(nèi)部常有縮孔、縮松、氣孔、砂眼等鑄造缺陷； 鑄件的力學(xué)性能一般不如鍛件，鑄

4、造生產(chǎn)工序較多，工鑄件的力學(xué)性能一般不如鍛件，鑄造生產(chǎn)工序較多，工藝過程較難控制，致使鑄件的藝過程較難控制，致使鑄件的廢品率較高；廢品率較高；l 鑄造的工作條件較差，勞動(dòng)強(qiáng)度比較大。鑄造的工作條件較差，勞動(dòng)強(qiáng)度比較大。鑄造產(chǎn)品鑄造產(chǎn)品l 9. 1 鑄造的理論基礎(chǔ)鑄造的理論基礎(chǔ)l 在液態(tài)合金成形過程中，合金鑄造性能的優(yōu)劣對能在液態(tài)合金成形過程中，合金鑄造性能的優(yōu)劣對能否獲得優(yōu)質(zhì)鑄件有著重要影響。否獲得優(yōu)質(zhì)鑄件有著重要影響。l 合金鑄造性能是指合金適應(yīng)鑄造成形加工的合金鑄造性能是指合金適應(yīng)鑄造成形加工的難易程度，包括液態(tài)合金的充型能力、收縮、偏難易程度，包括液態(tài)合金的充型能力、收縮、偏析、氧化和吸

5、氣等析、氧化和吸氣等。l 液態(tài)合金的充型及收縮是影響成形工藝及鑄件質(zhì)量液態(tài)合金的充型及收縮是影響成形工藝及鑄件質(zhì)量的兩個(gè)最基本的問題，許多工藝參數(shù)及工藝方案的兩個(gè)最基本的問題，許多工藝參數(shù)及工藝方案( (如熔如熔煉和澆注溫度、澆冒系統(tǒng)位置及尺寸等煉和澆注溫度、澆冒系統(tǒng)位置及尺寸等) )和鑄造缺陷和鑄造缺陷( (如如冷隔、澆不足、縮松、縮孔、變形、應(yīng)力、裂紋等冷隔、澆不足、縮松、縮孔、變形、應(yīng)力、裂紋等) )都都與這兩大問題有關(guān)。與這兩大問題有關(guān)。l一、一、 液態(tài)合金的充型能力液態(tài)合金的充型能力l 液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力

6、，稱為液態(tài)合金的充型能力。鑄件的能力，稱為液態(tài)合金的充型能力。l 充型能力不足，鑄件易形成冷隔、澆不足等缺陷充型能力不足，鑄件易形成冷隔、澆不足等缺陷,液態(tài)合金的充型能力首先取決于合金本身的流動(dòng)性，同液態(tài)合金的充型能力首先取決于合金本身的流動(dòng)性，同時(shí)又受某些工藝因素的影響時(shí)又受某些工藝因素的影響。澆不足與冷隔澆不足與冷隔l1合金的流動(dòng)性合金的流動(dòng)性l l 液態(tài)合金具有良好的流動(dòng)，不僅易于獲得形狀復(fù)雜、液態(tài)合金具有良好的流動(dòng)，不僅易于獲得形狀復(fù)雜、輪廓清晰的簿壁鑄件，而且有利于氣體和夾雜物在凝固輪廓清晰的簿壁鑄件，而且有利于氣體和夾雜物在凝固過程中向液面上部浮出和排出，有利于補(bǔ)縮，從而能有過程中

7、向液面上部浮出和排出，有利于補(bǔ)縮，從而能有效地防止鑄件出現(xiàn)冷隔、澆不足、氣孔、夾渣及縮孔等效地防止鑄件出現(xiàn)冷隔、澆不足、氣孔、夾渣及縮孔等鑄造缺陷。鑄造缺陷。l 合金流動(dòng)性的大小通常用合金流動(dòng)性的大小通常用澆注螺旋形試樣澆注螺旋形試樣的方法來的方法來衡量。是將液態(tài)合金在相同的澆注溫度或相同的過熱度衡量。是將液態(tài)合金在相同的澆注溫度或相同的過熱度條件下，澆注成如圖條件下，澆注成如圖101所示的試樣，然后比較各種合所示的試樣，然后比較各種合金澆注的試樣的長度金澆注的試樣的長度 ， 澆注的試樣越長，合金的流動(dòng)澆注的試樣越長，合金的流動(dòng)性越好。性越好。l l 下表為常用鑄造合合流動(dòng)性的比較，由表可見，

8、灰下表為常用鑄造合合流動(dòng)性的比較，由表可見，灰口鑄鐵和硅黃銅的流動(dòng)性最好；鑄鋼的流動(dòng)性最差?？阼T鐵和硅黃銅的流動(dòng)性最好；鑄鋼的流動(dòng)性最差。l2. 影響液態(tài)合金流動(dòng)性的因素影響液態(tài)合金流動(dòng)性的因素主要因素有：合金的成分、溫度、物理性質(zhì)、不溶雜質(zhì)和氣體等。主要因素有：合金的成分、溫度、物理性質(zhì)、不溶雜質(zhì)和氣體等。l （1）液態(tài)合金的成分：液態(tài)合金的流動(dòng)性主要取決于合金的）液態(tài)合金的成分：液態(tài)合金的流動(dòng)性主要取決于合金的成分。純金屬和共晶成分的合金在恒定溫度下凝固，已凝固層和成分。純金屬和共晶成分的合金在恒定溫度下凝固，已凝固層和未凝固層之間界面分明、光滑，對未凝固液體的流動(dòng)阻力小，因未凝固層之間界

9、面分明、光滑，對未凝固液體的流動(dòng)阻力小，因而流動(dòng)性好。而流動(dòng)性好。l 具有寬的凝固溫度范圍的合金凝固時(shí)（液固相線溫度差），具有寬的凝固溫度范圍的合金凝固時(shí)（液固相線溫度差），在鑄件斷面上存在既有發(fā)達(dá)的樹枝晶，又有未凝固液體合金相混在鑄件斷面上存在既有發(fā)達(dá)的樹枝晶，又有未凝固液體合金相混雜的固液兩相區(qū)。雜的固液兩相區(qū)。l 初生的樹枝晶阻礙剩余液體合金的流動(dòng)，因而合金的流動(dòng)性初生的樹枝晶阻礙剩余液體合金的流動(dòng)，因而合金的流動(dòng)性差差l（2）合金的物理性質(zhì)：與合金流動(dòng)性有關(guān)的物理性質(zhì)）合金的物理性質(zhì)：與合金流動(dòng)性有關(guān)的物理性質(zhì)有比熱容、密度、導(dǎo)熱系數(shù)、結(jié)晶潛熱和粘度等。有比熱容、密度、導(dǎo)熱系數(shù)、結(jié)晶潛

10、熱和粘度等。l 液態(tài)合金的比熱容和密度越大，導(dǎo)熱系數(shù)越小，凝液態(tài)合金的比熱容和密度越大，導(dǎo)熱系數(shù)越小，凝固時(shí)結(jié)晶潛熱釋放得越多，都能使合金較長時(shí)間地保持固時(shí)結(jié)晶潛熱釋放得越多，都能使合金較長時(shí)間地保持液態(tài)，因而流動(dòng)性越好，液態(tài)合金的粘度越小，流動(dòng)時(shí)液態(tài)，因而流動(dòng)性越好，液態(tài)合金的粘度越小，流動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦力也就越小，流動(dòng)性越好。的內(nèi)摩擦力也就越小，流動(dòng)性越好。l（3）液態(tài)合金的溫度；在一定溫度范圍內(nèi)，液態(tài)合金）液態(tài)合金的溫度；在一定溫度范圍內(nèi)，液態(tài)合金的流動(dòng)性隨從溫度的升高而大幅增加，但液態(tài)合金的溫的流動(dòng)性隨從溫度的升高而大幅增加，但液態(tài)合金的溫度過高，會造成液態(tài)合金的氧化、吸氣非常嚴(yán)重，易使度

11、過高，會造成液態(tài)合金的氧化、吸氣非常嚴(yán)重，易使鑄件產(chǎn)生氣孔、夾渣、粘砂、縮松、縮孔等鑄造缺陷，鑄件產(chǎn)生氣孔、夾渣、粘砂、縮松、縮孔等鑄造缺陷，液態(tài)合金的澆注溫度必須合理。液態(tài)合金的澆注溫度必須合理。l 3. 影響液態(tài)合金充型能力的因素影響液態(tài)合金充型能力的因素l 液態(tài)合金的充型能力主要取決于液態(tài)合金的充型能力主要取決于合金本身的流動(dòng)性合金本身的流動(dòng)性和各種工藝因素和各種工藝因素；對于流動(dòng)性較差的合金，可通過改善；對于流動(dòng)性較差的合金，可通過改善工藝條件來提高其充型能力。工藝條件來提高其充型能力。序號序號因因 素素定定 義義影影 響響1 1合金的合金的流動(dòng)性流動(dòng)性液態(tài)金屬本身的液態(tài)金屬本身的流動(dòng)

12、能力流動(dòng)能力流動(dòng)性好，易于澆出輪廓清晰，薄而復(fù)雜的鑄件；流動(dòng)性好，易于澆出輪廓清晰，薄而復(fù)雜的鑄件；有利于非金屬夾雜物和氣體的上浮和排除；有利于非金屬夾雜物和氣體的上浮和排除；易于對鑄件的收縮進(jìn)行補(bǔ)縮易于對鑄件的收縮進(jìn)行補(bǔ)縮2 2澆注溫度澆注溫度澆注時(shí)金屬液體澆注時(shí)金屬液體的溫度的溫度澆注溫度越高，充型能力約強(qiáng)澆注溫度越高，充型能力約強(qiáng)3 3充型壓力充型壓力金屬液體在流動(dòng)金屬液體在流動(dòng)方向上所受的壓方向上所受的壓力力壓力越大，充型能力越強(qiáng)；壓力越大，充型能力越強(qiáng)；壓力過大或充型速度過高，會導(dǎo)致噴射、飛濺和壓力過大或充型速度過高，會導(dǎo)致噴射、飛濺和冷隔冷隔4 4鑄型中的鑄型中的氣體氣體澆注時(shí)因鑄

13、型發(fā)澆注時(shí)因鑄型發(fā)氣而形成在鑄型氣而形成在鑄型內(nèi)的氣體內(nèi)的氣體能在金屬液與鑄型間產(chǎn)生氣膜，減小摩擦阻力，當(dāng)能在金屬液與鑄型間產(chǎn)生氣膜，減小摩擦阻力，當(dāng)發(fā)氣太大，鑄型的排氣能力又小時(shí)，鑄型中的氣體發(fā)氣太大，鑄型的排氣能力又小時(shí)，鑄型中的氣體壓力增大，阻礙金屬液的流動(dòng)壓力增大，阻礙金屬液的流動(dòng)序號序號因因 素素定定 義義影影 響響5 5鑄型的蓄鑄型的蓄熱系數(shù)熱系數(shù)鑄型從其中的金鑄型從其中的金屬吸取并存儲在屬吸取并存儲在本身中熱量的能本身中熱量的能力力蓄熱系數(shù)越大，鑄型的激冷能力就越強(qiáng)，金屬蓄熱系數(shù)越大，鑄型的激冷能力就越強(qiáng)，金屬液于其中保持液態(tài)的時(shí)間就越短，充型能力下液于其中保持液態(tài)的時(shí)間就越短，

14、充型能力下降降6 6鑄型溫度鑄型溫度鑄型在澆注時(shí)鑄型在澆注時(shí)的溫度的溫度溫度越高，液態(tài)金屬與鑄型的溫差就越小，充溫度越高，液態(tài)金屬與鑄型的溫差就越小，充型能力就越強(qiáng)型能力就越強(qiáng)7 7澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)各澆道的結(jié)構(gòu)各澆道的結(jié)構(gòu)復(fù)雜情況復(fù)雜情況結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，流動(dòng)阻力愈大，充型能力愈差結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，流動(dòng)阻力愈大，充型能力愈差8 8鑄件的折鑄件的折算厚度算厚度鑄件體積與表鑄件體積與表面積之比面積之比折算厚度大，散熱慢，充型能力好折算厚度大，散熱慢，充型能力好9 9鑄件復(fù)雜鑄件復(fù)雜程度程度鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜狀況狀況結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大，充填困難結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大，充填困難l影響液態(tài)合金充型

15、能力的工藝因素主要有：影響液態(tài)合金充型能力的工藝因素主要有：l（1）鑄造條件：充型時(shí)，凡是增加液態(tài)金屬流動(dòng)的阻）鑄造條件：充型時(shí)，凡是增加液態(tài)金屬流動(dòng)的阻力，降低其流動(dòng)速度以及提高其冷卻能力的因素，均降力，降低其流動(dòng)速度以及提高其冷卻能力的因素，均降低液態(tài)合金的充型能力。包括：低液態(tài)合金的充型能力。包括：l 1） 鑄型的蓄熱能力。鑄型的蓄熱能力越大，即鑄型鑄型的蓄熱能力。鑄型的蓄熱能力越大，即鑄型從液態(tài)合金吸收并儲存熱量的能力越強(qiáng)，鑄型對液態(tài)合從液態(tài)合金吸收并儲存熱量的能力越強(qiáng)，鑄型對液態(tài)合金的冷卻能力越強(qiáng)，使合金保持在液態(tài)的時(shí)間就越短，金的冷卻能力越強(qiáng)，使合金保持在液態(tài)的時(shí)間就越短，充型能力

16、下降，如液態(tài)合金在金屬型比砂型中的充型能充型能力下降，如液態(tài)合金在金屬型比砂型中的充型能力差。力差。l 2 ) 鑄型的發(fā)氣。在液態(tài)金屬的熱作用下鑄型中將產(chǎn)鑄型的發(fā)氣。在液態(tài)金屬的熱作用下鑄型中將產(chǎn)生大量的氣體，型腔中氣體的壓力增大，則阻礙液態(tài)金生大量的氣體，型腔中氣體的壓力增大，則阻礙液態(tài)金屬充型。因而在砂型鑄造中，應(yīng)設(shè)法減少型腔中氣體，屬充型。因而在砂型鑄造中，應(yīng)設(shè)法減少型腔中氣體，提高其透氣性，必要時(shí)在遠(yuǎn)離澆口的最高部位開設(shè)出氣提高其透氣性，必要時(shí)在遠(yuǎn)離澆口的最高部位開設(shè)出氣口?？凇 3)鑄型溫度；鑄型溫度越高，鑄型對液態(tài)金屬的冷卻鑄型溫度；鑄型溫度越高，鑄型對液態(tài)金屬的冷卻能力越小，可

17、使液態(tài)金屬較長時(shí)間保持液態(tài)，因而提高能力越小，可使液態(tài)金屬較長時(shí)間保持液態(tài)，因而提高了其充型能力。了其充型能力。l 4）鑄件結(jié)構(gòu)。鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，鑄件壁厚越薄，液）鑄件結(jié)構(gòu)。鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，鑄件壁厚越薄，液態(tài)合金充型越困難。態(tài)合金充型越困難。 (2) 澆注條件澆注條件；l 1）燒注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)越復(fù)雜，液態(tài)合金流動(dòng)的）燒注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)越復(fù)雜，液態(tài)合金流動(dòng)的阻力越大，其充型能力有所下降。阻力越大，其充型能力有所下降。l 2）充型壓力。澆注時(shí)液態(tài)合金所受的靜壓力越大，）充型壓力。澆注時(shí)液態(tài)合金所受的靜壓力越大，其充型能力就越好。在砂型鑄造中，常用加高直澆道等其充型能力就越好。在砂型鑄造中，常

18、用加高直澆道等工藝措施來提高金屬的靜壓力；在壓力鑄造和低壓鑄造工藝措施來提高金屬的靜壓力；在壓力鑄造和低壓鑄造等特種鑄造中，液態(tài)合金在壓力下充型，能有效地提高等特種鑄造中，液態(tài)合金在壓力下充型，能有效地提高其充型能力。其充型能力。l 3）澆注溫度）澆注溫度 。澆注溫度越高，合金的流動(dòng)性越好。澆注溫度越高，合金的流動(dòng)性越好。因而提高澆注溫度能顯著地提高液態(tài)合金的充型能力因而提高澆注溫度能顯著地提高液態(tài)合金的充型能力 。l l l 實(shí)際生產(chǎn)中提高液態(tài)合金的充型能力主要是實(shí)際生產(chǎn)中提高液態(tài)合金的充型能力主要是通過提高澆注溫度來實(shí)現(xiàn)的通過提高澆注溫度來實(shí)現(xiàn)的。l 但并非澆注溫度越高越好，應(yīng)在保證充型能

19、力的但并非澆注溫度越高越好，應(yīng)在保證充型能力的前提下，采用較低的澆注溫度。前提下，采用較低的澆注溫度。l 對鑄鐵件，可采用對鑄鐵件，可采用“高溫出爐，低溫澆注高溫出爐，低溫澆注”。高。高溫出爐能使鐵水中一些難熔的固體質(zhì)點(diǎn)熔化，鐵水中的溫出爐能使鐵水中一些難熔的固體質(zhì)點(diǎn)熔化，鐵水中的未熔質(zhì)點(diǎn)和氣體在澆包中的鎮(zhèn)靜階段有機(jī)會上浮而除去。未熔質(zhì)點(diǎn)和氣體在澆包中的鎮(zhèn)靜階段有機(jī)會上浮而除去。在保證鐵水具有足夠流動(dòng)件的條件下，應(yīng)選擇盡可能低在保證鐵水具有足夠流動(dòng)件的條件下，應(yīng)選擇盡可能低的澆注溫度。的澆注溫度。l二、鑄造合金的收縮二、鑄造合金的收縮l 1收縮的概念收縮的概念l 合金從液態(tài)冷卻至室溫的過程中，

20、其體積或尺寸縮合金從液態(tài)冷卻至室溫的過程中，其體積或尺寸縮小的現(xiàn)象稱為收縮。小的現(xiàn)象稱為收縮。l 收縮是鑄造合金本身的物理性質(zhì)，是鑄件產(chǎn)生縮孔、收縮是鑄造合金本身的物理性質(zhì)，是鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、熱應(yīng)力、變形及裂紋等鑄造缺陷的基本原因。縮松、熱應(yīng)力、變形及裂紋等鑄造缺陷的基本原因。合金的收縮通常用體收縮率或線收縮率來描述。合金的收縮通常用體收縮率或線收縮率來描述。l 液態(tài)金屬注入鑄型以后，從澆注溫度冷卻到常溫要液態(tài)金屬注入鑄型以后，從澆注溫度冷卻到常溫要經(jīng)歷經(jīng)歷3個(gè)互相聯(lián)系的收縮階段：個(gè)互相聯(lián)系的收縮階段：（1）液態(tài)收縮：是指液態(tài)金屬由澆注溫度冷卻到凝固開）液態(tài)收縮：是指液態(tài)金屬由澆注溫度冷卻

21、到凝固開始溫度（液相線溫度）之間的收縮，表現(xiàn)為型腔內(nèi)液面始溫度（液相線溫度）之間的收縮，表現(xiàn)為型腔內(nèi)液面的降低。的降低。（2）凝固收縮：是指從凝固開始溫度到凝固終了溫度）凝固收縮：是指從凝固開始溫度到凝固終了溫度(固固相線溫度相線溫度)之間的收縮。合金結(jié)晶的溫度范圍越大，則之間的收縮。合金結(jié)晶的溫度范圍越大，則凝固收縮越大。液態(tài)收縮和凝固收縮使金屬液體積縮小，凝固收縮越大。液態(tài)收縮和凝固收縮使金屬液體積縮小，表現(xiàn)為型內(nèi)液面降低，常用單位體積收縮量（即體收縮表現(xiàn)為型內(nèi)液面降低，常用單位體積收縮量（即體收縮率）來表示，它們是縮孔和縮松形成的基本原因。率）來表示，它們是縮孔和縮松形成的基本原因。（3

22、）固態(tài)收縮：是指合金從凝固終了溫度冷卻到室溫之）固態(tài)收縮：是指合金從凝固終了溫度冷卻到室溫之間的收間的收 縮。是鑄造應(yīng)力、變形和開裂的基本原因。縮。是鑄造應(yīng)力、變形和開裂的基本原因。l 該階段收縮不僅表現(xiàn)為合金體積的縮減，還直接表該階段收縮不僅表現(xiàn)為合金體積的縮減，還直接表現(xiàn)為鑄件外形尺寸的減小，常用單位長度收縮量現(xiàn)為鑄件外形尺寸的減小，常用單位長度收縮量(線收線收縮率縮率)來表示。來表示。l2. 影響收縮性的因素影響收縮性的因素l 鑄件收縮的大小主要取決于鑄件收縮的大小主要取決于合金的成分、澆注溫度、合金的成分、澆注溫度、鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型。鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型。l（1）合金成分：灰鑄鐵的體收縮率約為

23、）合金成分：灰鑄鐵的體收縮率約為7%,線收縮率線收縮率為為0.71.0%，碳素鑄鋼的體收縮率為，碳素鑄鋼的體收縮率為12%，線收縮率為，線收縮率為1.52.0%。這是因?yàn)殍T鐵中的碳大部分以石墨形式存在，。這是因?yàn)殍T鐵中的碳大部分以石墨形式存在，而石墨比容大而石墨比容大,其體積膨脹會補(bǔ)償一部分收縮。其體積膨脹會補(bǔ)償一部分收縮。l（2）澆注溫度：澆注溫度越高）澆注溫度：澆注溫度越高,合金的液態(tài)收縮增加，合金的液態(tài)收縮增加，因而體收縮也越大。因而體收縮也越大。l（3）鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型：鑄件的收縮不同于合金的自由）鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型：鑄件的收縮不同于合金的自由收縮收縮,它要受到因鑄件各部分冷卻速度不同而導(dǎo)致

24、收縮它要受到因鑄件各部分冷卻速度不同而導(dǎo)致收縮不一致造成的牽制不一致造成的牽制;還要受到鑄型和型芯的阻礙，屬于還要受到鑄型和型芯的阻礙，屬于受阻收縮受阻收縮 , 因此鑄件的實(shí)際線收縮率因此鑄件的實(shí)際線收縮率(受阻收縮）總比其受阻收縮）總比其自由線收縮率要小。自由線收縮率要小。l l3縮孔和縮松縮孔和縮松l 在鑄件的凝固過程中，由于合金的液態(tài)收縮和凝在鑄件的凝固過程中，由于合金的液態(tài)收縮和凝固收縮，使鑄件的最后凝固部位出現(xiàn)孔洞，體積較大而固收縮，使鑄件的最后凝固部位出現(xiàn)孔洞，體積較大而集中的孔洞稱為集中的孔洞稱為縮孔縮孔，細(xì)小而分散的孔洞稱為，細(xì)小而分散的孔洞稱為縮松縮松。兩者都會減少鑄件的有效

25、受力面積，產(chǎn)生應(yīng)力集中，承兩者都會減少鑄件的有效受力面積，產(chǎn)生應(yīng)力集中，承載能力和氣密性等使用性能下降載能力和氣密性等使用性能下降。l（1 1）縮孔）縮孔l 縮孔的外形特征是：多近似于倒錐形，內(nèi)表面不光縮孔的外形特征是：多近似于倒錐形，內(nèi)表面不光滑。滑。l 縮孔的形成過程如圖縮孔的形成過程如圖10-410-4所示。假定合金在恒溫下所示。假定合金在恒溫下凝固或凝固溫度范圍很窄，合金由表及里逐層凝固。液凝固或凝固溫度范圍很窄，合金由表及里逐層凝固。液態(tài)金屬填滿鑄型態(tài)金屬填滿鑄型( (圖圖10-4(a)10-4(a)以后，由于鑄型的吸熱及不以后，由于鑄型的吸熱及不斷向外散熱，使靠近型腔表面的金屬溫度

26、很快就降低到斷向外散熱，使靠近型腔表面的金屬溫度很快就降低到凝固溫度，凝固成一層外殼凝固溫度，凝固成一層外殼( (圖圖10-(b)10-(b)，溫度繼續(xù)下降，溫度繼續(xù)下降，外殼不斷加厚。同時(shí)內(nèi)部的剩余液體，由于本身的液態(tài)外殼不斷加厚。同時(shí)內(nèi)部的剩余液體，由于本身的液態(tài)收縮和補(bǔ)充凝固層的凝固收縮使體積減小，液態(tài)收縮和收縮和補(bǔ)充凝固層的凝固收縮使體積減小，液態(tài)收縮和凝固收縮造成的體積縮減逐漸積累，在重力的作用下，凝固收縮造成的體積縮減逐漸積累，在重力的作用下，液面就與頂面脫離液面就與頂面脫離( (圖圖10-4(c)10-4(c)。如此進(jìn)行下去，外殼。如此進(jìn)行下去，外殼不斷加厚，液面不斷下降不斷加厚

27、，液面不斷下降 ，待合金完全完凝固，就形，待合金完全完凝固，就形成了縮孔成了縮孔( (圖圖10-4(d)10-4(d)，已經(jīng)產(chǎn)生縮孔的鑄件自凝固終，已經(jīng)產(chǎn)生縮孔的鑄件自凝固終了溫度冷卻到室溫，因固態(tài)收縮使外形尺寸略有縮小了溫度冷卻到室溫，因固態(tài)收縮使外形尺寸略有縮小( (圖圖10-410-4（e e）。）。鑄件中的縮孔是合金的液態(tài)收縮和鑄件中的縮孔是合金的液態(tài)收縮和凝固收縮得不到補(bǔ)充而產(chǎn)生的。凝固收縮得不到補(bǔ)充而產(chǎn)生的。圖圖10-4縮孔形成過程示意圖縮孔形成過程示意圖l（2）縮松：多分布與鑄件的軸線區(qū)域、內(nèi)澆口）縮松：多分布與鑄件的軸線區(qū)域、內(nèi)澆口附近甚至厚大鑄件的整個(gè)斷面附近甚至厚大鑄件的整

28、個(gè)斷面,分布面廣分布面廣,難于控難于控制。對鑄件的力學(xué)性能影響很大制。對鑄件的力學(xué)性能影響很大,是鑄件最危險(xiǎn)是鑄件最危險(xiǎn)的缺陷之一。的缺陷之一。l 形成過程如圖形成過程如圖10-5所示所示,具有較寬凝固溫度范具有較寬凝固溫度范圍的合金鑄件的斷面上溫度梯度又較小的條件下圍的合金鑄件的斷面上溫度梯度又較小的條件下凝固時(shí)凝固時(shí),合金液最后在心部較寬的區(qū)域內(nèi)同時(shí)凝合金液最后在心部較寬的區(qū)域內(nèi)同時(shí)凝固固(圖圖10-5 （a),初生的樹枝晶把液體分隔成許多初生的樹枝晶把液體分隔成許多小的封閉區(qū)小的封閉區(qū)(圖圖10-5(b)。這些小封閉區(qū)液體的收。這些小封閉區(qū)液體的收縮得不到外界的補(bǔ)充縮得不到外界的補(bǔ)充,就

29、形成了細(xì)小、分散的孔就形成了細(xì)小、分散的孔洞洞(圖圖10-5(c)即縮松即縮松。l由以上分析可見：由以上分析可見：l 1）純金屬及共晶成分的合金在恒溫下凝固，其鑄件）純金屬及共晶成分的合金在恒溫下凝固，其鑄件通常逐層由表向里凝固，傾向于形成集中縮孔；凝固通常逐層由表向里凝固，傾向于形成集中縮孔；凝固溫度范圍寬的合金，其鑄件通常在截面上較寬的區(qū)域溫度范圍寬的合金，其鑄件通常在截面上較寬的區(qū)域內(nèi)同時(shí)凝固，易于形成縮松。內(nèi)同時(shí)凝固，易于形成縮松。l 應(yīng)盡量選擇共晶成分、近共晶成分或凝固溫度范應(yīng)盡量選擇共晶成分、近共晶成分或凝固溫度范圍小的圍小的 合金作為鑄造合金。合金作為鑄造合金。l 2) 對于給定

30、成分的鑄件。在一定的澆注條件下，縮對于給定成分的鑄件。在一定的澆注條件下，縮孔和縮松的總?cè)莘e是一定的。適當(dāng)?shù)卦龃箬T件的冷卻孔和縮松的總?cè)莘e是一定的。適當(dāng)?shù)卦龃箬T件的冷卻速度可促進(jìn)縮松向縮孔轉(zhuǎn)化。例如，在砂型鑄造中，速度可促進(jìn)縮松向縮孔轉(zhuǎn)化。例如，在砂型鑄造中，濕型比干型對鑄件的激冷能力強(qiáng)，使鑄件的凝固區(qū)域濕型比干型對鑄件的激冷能力強(qiáng)，使鑄件的凝固區(qū)域變窄，縮松量減少，而縮孔體積增加；在金屬型鑄造變窄，縮松量減少，而縮孔體積增加；在金屬型鑄造中，鑄型的激冷能力更大，縮松的量顯著減小。中，鑄型的激冷能力更大，縮松的量顯著減小。l3）合金的液態(tài)收縮和凝固收縮越大，鑄件的縮孔體）合金的液態(tài)收縮和凝固收

31、縮越大，鑄件的縮孔體積越大。積越大。l4）鑄造合金的澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大，縮孔）鑄造合金的澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大，縮孔的體積也越大。的體積也越大。l5）縮孔和縮松總是存在于鑄件的最后凝固部位。如）縮孔和縮松總是存在于鑄件的最后凝固部位。如果鑄件設(shè)計(jì)得壁厚不均勻，則在厚壁處易于出現(xiàn)縮孔果鑄件設(shè)計(jì)得壁厚不均勻，則在厚壁處易于出現(xiàn)縮孔或縮松?；蚩s松。l（3）防止縮孔的方法）防止縮孔的方法：l 雖然收縮是鑄造合金的物理本性，但鑄件中的縮雖然收縮是鑄造合金的物理本性，但鑄件中的縮孔并不是不可避免的孔并不是不可避免的 。 在進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)，只要在進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)，只要采取一定的工藝措施，就

32、能有效地防止在鑄件中產(chǎn)生縮采取一定的工藝措施，就能有效地防止在鑄件中產(chǎn)生縮孔?？住 通常采用通常采用順序凝固原則順序凝固原則，并設(shè)法使分散的縮松轉(zhuǎn)，并設(shè)法使分散的縮松轉(zhuǎn)化為集中的縮孔再使集中的縮孔轉(zhuǎn)移到冒口中，最后將化為集中的縮孔再使集中的縮孔轉(zhuǎn)移到冒口中，最后將冒口割去，即可獲得健全的鑄件。冒口割去，即可獲得健全的鑄件。l 即是通過放置即是通過放置冒口和冷鐵冒口和冷鐵，使鑄件從遠(yuǎn)離冒口的地使鑄件從遠(yuǎn)離冒口的地方開始凝固并逐漸向冒口推進(jìn)，冒口最后凝固方開始凝固并逐漸向冒口推進(jìn)，冒口最后凝固-亦即亦即使鑄件進(jìn)行順序凝固使鑄件進(jìn)行順序凝固。l 冒口始終保持液態(tài)并對鑄件的液態(tài)收縮和凝固收縮進(jìn)行補(bǔ)充

33、，冒口始終保持液態(tài)并對鑄件的液態(tài)收縮和凝固收縮進(jìn)行補(bǔ)充，合金的液態(tài)收縮和凝固收縮轉(zhuǎn)移到冒口中，最終獲得健全的鑄合金的液態(tài)收縮和凝固收縮轉(zhuǎn)移到冒口中，最終獲得健全的鑄件。件。l 為實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固，可采取下列工藝措施為實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固，可采取下列工藝措施：l 1)合理地選擇內(nèi)澆口在鑄件上的引入位置。內(nèi)澆口開在鑄件合理地選擇內(nèi)澆口在鑄件上的引入位置。內(nèi)澆口開在鑄件的厚實(shí)處，可增大鑄件各部分的溫差的厚實(shí)處，可增大鑄件各部分的溫差,有利于實(shí)現(xiàn)順序凝固。內(nèi)有利于實(shí)現(xiàn)順序凝固。內(nèi)澆口開在鑄件澆口開在鑄件頂部頂部時(shí)，有利于實(shí)現(xiàn)自下向上的順序凝固。時(shí)，有利于實(shí)現(xiàn)自下向上的順序凝固。l 2)開設(shè)冒口開設(shè)冒口

34、 是為了防止鑄件產(chǎn)生縮孔而專門設(shè)置的儲存液是為了防止鑄件產(chǎn)生縮孔而專門設(shè)置的儲存液體合金的空腔，其主要作用是補(bǔ)縮，還有出氣和集渣的作用。體合金的空腔，其主要作用是補(bǔ)縮，還有出氣和集渣的作用。冒口通常設(shè)置在鑄件易產(chǎn)生縮孔的部位，圖冒口通常設(shè)置在鑄件易產(chǎn)生縮孔的部位，圖106。l 3) 冷鐵冷鐵 冷鐵是用來控制鑄件凝固順序、加速鑄件某些部位冷鐵是用來控制鑄件凝固順序、加速鑄件某些部位冷卻的急冷物，使用冷鐵可以減小鑄件補(bǔ)縮所需的冒口的尺寸冷卻的急冷物，使用冷鐵可以減小鑄件補(bǔ)縮所需的冒口的尺寸和數(shù)量，消除鑄件局部熱節(jié)可能產(chǎn)生的縮孔和縮松，還可以細(xì)和數(shù)量，消除鑄件局部熱節(jié)可能產(chǎn)生的縮孔和縮松，還可以細(xì)化

35、冷鐵所在部位的晶粒，提高鑄件的硬度和耐磨性。化冷鐵所在部位的晶粒，提高鑄件的硬度和耐磨性。l l三、三、 鑄造內(nèi)應(yīng)力及鑄件的變形、裂紋鑄造內(nèi)應(yīng)力及鑄件的變形、裂紋l 鑄件在凝固之后的冷卻過程中會不斷產(chǎn)生固態(tài)鑄件在凝固之后的冷卻過程中會不斷產(chǎn)生固態(tài)線收縮，使鑄件的長度和體積發(fā)生變化。一旦這種收線收縮，使鑄件的長度和體積發(fā)生變化。一旦這種收縮受阻，就會在鑄件中產(chǎn)生縮受阻，就會在鑄件中產(chǎn)生“應(yīng)力應(yīng)力”，這種應(yīng)力稱為，這種應(yīng)力稱為鑄造應(yīng)力。鑄造應(yīng)力。l 鑄造應(yīng)力不是由載荷產(chǎn)生的，而是由于鑄造本身鑄造應(yīng)力不是由載荷產(chǎn)生的，而是由于鑄造本身的原因所造成的，故也稱作的原因所造成的，故也稱作“鑄造內(nèi)應(yīng)力鑄造內(nèi)

36、應(yīng)力”。通常鑄。通常鑄造內(nèi)應(yīng)力會殘留在鑄件內(nèi)部，如不經(jīng)過消除應(yīng)力處理，造內(nèi)應(yīng)力會殘留在鑄件內(nèi)部，如不經(jīng)過消除應(yīng)力處理，就會削弱鑄件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)可使鑄件在機(jī)械加工就會削弱鑄件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)可使鑄件在機(jī)械加工后尺寸發(fā)生改變。后尺寸發(fā)生改變。l 鑄造內(nèi)應(yīng)力根據(jù)形成原因不同可分為熱應(yīng)力、相鑄造內(nèi)應(yīng)力根據(jù)形成原因不同可分為熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和收縮變應(yīng)力和收縮(機(jī)械機(jī)械)應(yīng)力等三種。這些應(yīng)力可能是暫應(yīng)力等三種。這些應(yīng)力可能是暫時(shí)的，也可能是殘留的。一旦產(chǎn)生這種應(yīng)力的原因被時(shí)的，也可能是殘留的。一旦產(chǎn)生這種應(yīng)力的原因被消除，應(yīng)力即消失，這種應(yīng)力稱為臨時(shí)應(yīng)力。如果原消除，應(yīng)力即消失，這種應(yīng)力稱為臨時(shí)應(yīng)力。

37、如果原因消除后其應(yīng)力仍然存在，則稱為殘余應(yīng)力。因消除后其應(yīng)力仍然存在，則稱為殘余應(yīng)力。l1.熱應(yīng)力熱應(yīng)力l 在凝固和其后的冷卻過程中，因壁厚不均，各部分在凝固和其后的冷卻過程中，因壁厚不均，各部分冷卻速度不同，造成同一時(shí)刻各部分收縮不一致，從而冷卻速度不同，造成同一時(shí)刻各部分收縮不一致，從而在鑄件中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，稱為熱應(yīng)力在鑄件中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，稱為熱應(yīng)力。l 固態(tài)收縮使鑄件固態(tài)收縮使鑄件厚壁或心部受拉伸厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受薄壁或表層受壓縮壓縮，合金固態(tài)收縮率愈大，鑄件壁厚差別愈大，形狀愈復(fù)雜，合金固態(tài)收縮率愈大，鑄件壁厚差別愈大，形狀愈復(fù)雜，產(chǎn)生的熱應(yīng)力愈大。產(chǎn)生的熱應(yīng)力愈大。l2.

38、機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力(收縮應(yīng)力收縮應(yīng)力) )l 鑄件收縮受到鑄型、型芯及澆注系統(tǒng)的機(jī)械阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)鑄件收縮受到鑄型、型芯及澆注系統(tǒng)的機(jī)械阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為機(jī)械應(yīng)力。力稱為機(jī)械應(yīng)力。l 鑄型和型芯退讓性良好，機(jī)械應(yīng)力小，機(jī)械應(yīng)力在鑄件落砂鑄型和型芯退讓性良好，機(jī)械應(yīng)力小，機(jī)械應(yīng)力在鑄件落砂之后可自行消除。之后可自行消除。l 鑄造內(nèi)應(yīng)力的存在將引起鑄件變形和裂紋等缺陷鑄造內(nèi)應(yīng)力的存在將引起鑄件變形和裂紋等缺陷.l 3.鑄件的變形及防止鑄件的變形及防止l 為了防止鑄件變形，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使鑄件各部分壁厚盡可能均勻?yàn)榱朔乐硅T件變形，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使鑄件各部分壁厚盡可能均勻或形狀對稱。在鑄造工藝上可采取同時(shí)凝固原則

39、。所謂同時(shí)凝固或形狀對稱。在鑄造工藝上可采取同時(shí)凝固原則。所謂同時(shí)凝固原則，原則，就是采取工藝措施保證鑄件結(jié)構(gòu)上各部分之間沒有溫差或就是采取工藝措施保證鑄件結(jié)構(gòu)上各部分之間沒有溫差或溫差盡量小，使各部分同時(shí)凝固溫差盡量小，使各部分同時(shí)凝固，如圖，如圖10-13所示。采用該原則，所示。采用該原則，可使鑄件內(nèi)應(yīng)力較??；還可采用反變形法；在薄壁處附加工藝筋可使鑄件內(nèi)應(yīng)力較小；還可采用反變形法；在薄壁處附加工藝筋。l4.鑄件的裂紋及防止鑄件的裂紋及防止l 如果鑄造內(nèi)應(yīng)力超過合金的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便會如果鑄造內(nèi)應(yīng)力超過合金的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便會產(chǎn)生裂紋。裂紋分為熱裂和冷裂兩種。產(chǎn)生裂紋。裂紋分為熱裂和冷

40、裂兩種。l (1) 熱裂：熱裂是在凝固后期高溫下形成的，主要是熱裂：熱裂是在凝固后期高溫下形成的，主要是由于收縮受到機(jī)械阻礙作用而產(chǎn)生的，具有裂紋短、形由于收縮受到機(jī)械阻礙作用而產(chǎn)生的，具有裂紋短、形狀曲折、縫隙寬、斷面有嚴(yán)重氧化、無金屬光澤、裂紋狀曲折、縫隙寬、斷面有嚴(yán)重氧化、無金屬光澤、裂紋沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展等特征。在鑄鋼和鋁合金鑄件中常見。沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展等特征。在鑄鋼和鋁合金鑄件中常見。l 防止熱裂的主要措施是；除了使鑄件的結(jié)構(gòu)合理外，防止熱裂的主要措施是；除了使鑄件的結(jié)構(gòu)合理外，還應(yīng)合理選用型砂或芯砂的粘結(jié)劑，以改善其退讓性還應(yīng)合理選用型砂或芯砂的粘結(jié)劑，以改善其退讓性,大的型芯可采用

41、中空結(jié)構(gòu)或內(nèi)部填以焦炭大的型芯可采用中空結(jié)構(gòu)或內(nèi)部填以焦炭;嚴(yán)格限制鑄嚴(yán)格限制鑄鋼和鑄鐵中硫的含量；選收縮率小的合金鋼和鑄鐵中硫的含量；選收縮率小的合金。l(2)冷裂：冷裂是在較低溫度下形成的，常出現(xiàn)在鑄件冷裂：冷裂是在較低溫度下形成的，常出現(xiàn)在鑄件受拉伸部位，特別是有應(yīng)力集中的地方。受拉伸部位，特別是有應(yīng)力集中的地方。l 其裂縫細(xì)小、呈連續(xù)直線狀，縫內(nèi)干凈，有時(shí)呈輕其裂縫細(xì)小、呈連續(xù)直線狀，縫內(nèi)干凈，有時(shí)呈輕微氧化色。微氧化色。l 形狀復(fù)雜或大而薄的鑄件易產(chǎn)生冷裂。因此形狀復(fù)雜或大而薄的鑄件易產(chǎn)生冷裂。因此,凡是凡是能能減少鑄造內(nèi)應(yīng)力或降低合金脆性的因素減少鑄造內(nèi)應(yīng)力或降低合金脆性的因素都能

42、防止冷裂都能防止冷裂的形成。同時(shí)在鑄鋼和鑄鐵中要嚴(yán)格控制合金中的磷含的形成。同時(shí)在鑄鋼和鑄鐵中要嚴(yán)格控制合金中的磷含量。量。l9.2 砂型鑄造砂型鑄造9.2.1 砂型鑄造的生產(chǎn)過程砂型鑄造的生產(chǎn)過程及其特點(diǎn)及其特點(diǎn) 砂型鑄造是應(yīng)用最廣砂型鑄造是應(yīng)用最廣泛的鑄造方法，生產(chǎn)過程泛的鑄造方法，生產(chǎn)過程如圖所示如圖所示,砂型鑄造首先是砂型鑄造首先是根據(jù)零件圖設(shè)計(jì)出鑄件圖根據(jù)零件圖設(shè)計(jì)出鑄件圖及模型圖，制出模型及工及模型圖，制出模型及工裝設(shè)備，并用模型、砂箱裝設(shè)備，并用模型、砂箱等和配制好的型砂制成相等和配制好的型砂制成相應(yīng)的砂型，然后把熔煉好應(yīng)的砂型，然后把熔煉好的合金液澆入型腔，等合的合金液澆入型腔

43、，等合金液在型腔凝固冷卻后，金液在型腔凝固冷卻后，就可以把砂型破壞，取出就可以把砂型破壞，取出鑄件。最后清除鑄件上附鑄件。最后清除鑄件上附著的型砂和澆冒系統(tǒng)，經(jīng)著的型砂和澆冒系統(tǒng)，經(jīng)檢驗(yàn)，就可獲得所需要的檢驗(yàn)，就可獲得所需要的鑄件。鑄件。l9.2.2 砂型鑄造砂型鑄造工藝過程工藝過程l1. 造型造型( 鑄型、鑄型、造芯造芯 、 涂料、涂料、 開設(shè)澆注系統(tǒng)、開設(shè)澆注系統(tǒng)、 合型等合型等 )l2. 熔煉和澆注合熔煉和澆注合金金l3.落砂與清理落砂與清理l造型方法：造型方法：l（1）手工造型）手工造型兩箱造型兩箱造型三箱造型三箱造型地坑造型地坑造型組芯造型組芯造型整模造型整模造型假箱造型假箱造型分模

44、造型分模造型活塊造型活塊造型刮板造型刮板造型（2）機(jī)器造型：用機(jī)器來完成填砂、緊實(shí)、和起模等造）機(jī)器造型：用機(jī)器來完成填砂、緊實(shí)、和起模等造型操作過程。型操作過程。壓實(shí)緊實(shí)壓實(shí)緊實(shí)高壓緊實(shí)高壓緊實(shí)震擊緊實(shí)震擊緊實(shí)震壓緊實(shí)震壓緊實(shí)微震緊實(shí)微震緊實(shí)拋砂緊實(shí)拋砂緊實(shí)射壓緊實(shí)射壓緊實(shí)l9.2.3 鑄造工藝圖（鑄造工藝設(shè)計(jì)）鑄造工藝圖（鑄造工藝設(shè)計(jì)）l 鑄造生產(chǎn)必須先根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求、鑄造生產(chǎn)必須先根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)，并繪制鑄造生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)，并繪制鑄造工藝圖。鑄造工藝圖是直接在零件圖上繪出制造模樣和工藝圖。鑄造工藝圖是直接在

45、零件圖上繪出制造模樣和鑄型所需的資料，并表達(dá)工藝方案的圖形，包括（澆注鑄型所需的資料，并表達(dá)工藝方案的圖形，包括（澆注位置、分型面、工藝參數(shù)位置、分型面、工藝參數(shù)、型芯的數(shù)量、形狀、尺寸及型芯的數(shù)量、形狀、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、澆口、冒口、冷鐵的固定方法、加工余量、起模斜度、澆口、冒口、冷鐵的尺寸和位置等）。尺寸和位置等）。l l1. 澆注位置的選擇澆注位置的選擇l 鑄件的澆注位置是澆注時(shí)鑄件在鑄型內(nèi)所處的空間鑄件的澆注位置是澆注時(shí)鑄件在鑄型內(nèi)所處的空間位置，對鑄件質(zhì)量、造型方法、砂箱尺寸、機(jī)械加工余位置，對鑄件質(zhì)量、造型方法、砂箱尺寸、機(jī)械加工余量等都有著很大的影響。量等都有著

46、很大的影響。l 一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：l (1)將鑄件上質(zhì)量要求高的表面或主要的加工面，放將鑄件上質(zhì)量要求高的表面或主要的加工面，放在鑄型的下面。如果做不到這一點(diǎn)，也應(yīng)將該表面置于在鑄型的下面。如果做不到這一點(diǎn)，也應(yīng)將該表面置于鑄型的側(cè)面或傾斜放置進(jìn)行澆注，不應(yīng)放在上面。鑄型的側(cè)面或傾斜放置進(jìn)行澆注，不應(yīng)放在上面。l 澆注時(shí)，砂眼氣泡和夾渣往往上浮到鑄件的上表面，所以上澆注時(shí)，砂眼氣泡和夾渣往往上浮到鑄件的上表面，所以上表面的缺陷通常比下部要多；由于重力的關(guān)系，下部的鑄件最終表面的缺陷通常比下部要多；由于重力的關(guān)系，下部的鑄件最終比上部要致密。因此，為了保證零件的質(zhì)量

47、，重要的加工面應(yīng)盡比上部要致密。因此，為了保證零件的質(zhì)量，重要的加工面應(yīng)盡量朝下或朝側(cè)面。對于體收縮大的合金鑄件，為放置冒口和毛坯量朝下或朝側(cè)面。對于體收縮大的合金鑄件，為放置冒口和毛坯整修方便，重要加工面或主要工作面可以朝上。整修方便，重要加工面或主要工作面可以朝上。 l l(2) 對于一些需要補(bǔ)縮的鑄件，應(yīng)把截面較厚的對于一些需要補(bǔ)縮的鑄件，應(yīng)把截面較厚的部分放在鑄型的上部或側(cè)面，這樣使于在鑄件的部分放在鑄型的上部或側(cè)面，這樣使于在鑄件的厚壁處放置冒口，造成良好的順序凝固，有利于厚壁處放置冒口，造成良好的順序凝固，有利于鑄件補(bǔ)縮。鑄件補(bǔ)縮。 （3）具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄）

48、具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的下部，同時(shí)盡量使薄壁立著或傾斜著澆注，這樣有型的下部，同時(shí)盡量使薄壁立著或傾斜著澆注，這樣有利于金屬的充填。利于金屬的充填。 （4）具有大平面的鑄件，應(yīng)將鑄件的大平面放在鑄）具有大平面的鑄件，應(yīng)將鑄件的大平面放在鑄型的下面。這樣可使鑄件的大平面不容易產(chǎn)生夾砂等缺型的下面。這樣可使鑄件的大平面不容易產(chǎn)生夾砂等缺陷。陷。 （5） 盡量減少型芯的數(shù)目，最好使型芯位于下型以盡量減少型芯的數(shù)目，最好使型芯位于下型以便下芯和檢查，同時(shí)應(yīng)保證型芯在鑄型中安放牢靠、排便下芯和檢查，同時(shí)應(yīng)保證型芯在鑄型中安放牢靠、排氣通暢。氣通暢。汽缸澆注時(shí)的位置汽缸澆注時(shí)的位置箱蓋

49、澆注時(shí)的位置箱蓋澆注時(shí)的位置l 2鑄型分型面的選樣鑄型分型面的選樣l 分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。分型面的選分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。分型面的選擇合理與否，對鑄件質(zhì)量及制模、造型、造芯、合型及擇合理與否，對鑄件質(zhì)量及制模、造型、造芯、合型及清理等工序的復(fù)雜程度均有很大影響。選擇鑄型分型面清理等工序的復(fù)雜程度均有很大影響。選擇鑄型分型面時(shí)應(yīng)考慮以下原則：時(shí)應(yīng)考慮以下原則：l (1)分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面上，并力求采用平分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面上，并力求采用平面。面。l (2) 盡量減少分型面的數(shù)量，并盡量做到只有一個(gè)分盡量減少分型面的數(shù)量，并盡量做到只有一個(gè)分型面，以便采用工

50、藝簡便的兩箱造型或采用機(jī)器造型，型面，以便采用工藝簡便的兩箱造型或采用機(jī)器造型，避免三箱造型。避免三箱造型。l(3) 盡量減少活塊和型芯的數(shù)量，注意減少砂箱高度，盡量減少活塊和型芯的數(shù)量，注意減少砂箱高度，這樣可簡化制模及造型工藝，便于起模和修型。這樣可簡化制模及造型工藝，便于起模和修型。 （4）盡量把鑄件的大部分或全部放在）盡量把鑄件的大部分或全部放在個(gè)砂箱內(nèi)，并個(gè)砂箱內(nèi)，并使鑄件的重要加工面、工作面、加工基準(zhǔn)面及主要型芯使鑄件的重要加工面、工作面、加工基準(zhǔn)面及主要型芯位于下型內(nèi)，以便于型芯安放和檢驗(yàn)，使上型的高度減位于下型內(nèi)，以便于型芯安放和檢驗(yàn)，使上型的高度減低，便于合箱。低，便于合箱。

51、b) 合理合理a) 不合理不合理螺栓塞頭的分型面螺栓塞頭的分型面a)不合理不合理 b) 合理合理l3主要工藝參數(shù)的確定主要工藝參數(shù)的確定l 鑄造生產(chǎn)的工藝方案決定以后，還應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品零件鑄造生產(chǎn)的工藝方案決定以后，還應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品零件圖的形狀、尺寸和技術(shù)要求，確定鑄造工藝參數(shù)，以保圖的形狀、尺寸和技術(shù)要求，確定鑄造工藝參數(shù)，以保證鑄件的形狀和尺寸等符合要求。包括：證鑄件的形狀和尺寸等符合要求。包括：l（1）鑄造收縮率：由于合金的收縮，鑄件的實(shí)際尺寸）鑄造收縮率：由于合金的收縮，鑄件的實(shí)際尺寸要比模樣的尺寸小，必須按合金的收縮率放大模樣尺寸。要比模樣的尺寸小，必須按合金的收縮率放大模樣尺寸。l（2）機(jī)

52、械加工余量。指為保證鑄件加工面尺寸和零件）機(jī)械加工余量。指為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加而在機(jī)械加工時(shí)切去精度，在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加而在機(jī)械加工時(shí)切去的金屬層厚度。零件上需要加工的表面，應(yīng)需有適當(dāng)?shù)牡慕饘賹雍穸?。零件上需要加工的表面，?yīng)需有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。加工余量。l l 鑄件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄造方法、鑄件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與基準(zhǔn)面的距鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等。離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等。l（3）拔模斜度，為方便

53、起模，在模樣、芯盒的出模方）拔模斜度，為方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免損壞砂型或砂芯。向留有一定斜度，以免損壞砂型或砂芯。l 這個(gè)在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的斜度稱為這個(gè)在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的斜度稱為拔模斜度拔模斜度。拔模斜度的大小取決于立壁的高度、造型方法、模型材拔模斜度的大小取決于立壁的高度、造型方法、模型材料等，通常為料等，通常為153。l（4）鑄造圓角；為了便于造型，避免鑄件在尖角處產(chǎn)）鑄造圓角；為了便于造型，避免鑄件在尖角處產(chǎn)生裂紋和應(yīng)力集中，避免因尖角砂在澆注時(shí)造成沖砂、生裂紋和應(yīng)力集中，避免因尖角砂在澆注時(shí)造成沖砂、砂眼和粘砂等缺陷，提高鑄件強(qiáng)度，應(yīng)將模樣上的尖

54、角砂眼和粘砂等缺陷，提高鑄件強(qiáng)度，應(yīng)將模樣上的尖角做成圓角。因此鑄件的最做成圓角。因此鑄件的最明顯的特征結(jié)構(gòu)就是明顯的特征結(jié)構(gòu)就是鑄造圓角鑄造圓角。l（5）型芯頭：指伸出鑄件以外不與金屬接觸的）型芯頭：指伸出鑄件以外不與金屬接觸的砂芯部分。它主要用于定位、支承和固定砂芯。砂芯部分。它主要用于定位、支承和固定砂芯。l 大致可以分為垂直芯頭和水平芯頭兩種。大致可以分為垂直芯頭和水平芯頭兩種。l（6）最小鑄出孔及槽）最小鑄出孔及槽：l 零件上的孔、槽、臺階等，究竟是鑄出來好，還是零件上的孔、槽、臺階等，究竟是鑄出來好，還是用機(jī)械加工出來好，應(yīng)從質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性兩方面綜合考慮。用機(jī)械加工出來好，應(yīng)從質(zhì)量及

55、經(jīng)濟(jì)性兩方面綜合考慮。l 一般來說，較大的孔、槽等，應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約一般來說，較大的孔、槽等，應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約金屬和加工工時(shí)。同時(shí)，還可避免鑄件的局部過厚所造金屬和加工工時(shí)。同時(shí)，還可避免鑄件的局部過厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件質(zhì)量。較小的孔、糟，則不宜鑄出。成的熱節(jié)，提高鑄件質(zhì)量。較小的孔、糟，則不宜鑄出。l4. 鑄造工藝圖鑄造工藝圖l 鑄造工藝圖是在零件圖上用各種工藝符號表示出鑄造工藝鑄造工藝圖是在零件圖上用各種工藝符號表示出鑄造工藝方案的圖形。是在對鑄件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上方案的圖形。是在對鑄件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，來確定出的來確定出的鑄件的澆注位置、分型面、型芯的數(shù)量、形狀及其固定方法

56、、鑄件的澆注位置、分型面、型芯的數(shù)量、形狀及其固定方法、加工余量、拔模斜度、收縮率、反變形量、澆注系統(tǒng)、冒口、加工余量、拔模斜度、收縮率、反變形量、澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵的尺寸及布置、砂箱的形狀及尺寸等。冷鐵的尺寸及布置、砂箱的形狀及尺寸等。l9.3 特特 種種 鑄鑄 造造l 砂型鑄造具有適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)準(zhǔn)備簡單等優(yōu)點(diǎn)，砂型鑄造具有適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)準(zhǔn)備簡單等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于制造業(yè)，但是砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件尺小精被廣泛用于制造業(yè)，但是砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件尺小精度較低，表面粗糙，內(nèi)在質(zhì)量較差，生產(chǎn)過程較復(fù)雜，度較低，表面粗糙，內(nèi)在質(zhì)量較差，生產(chǎn)過程較復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，勞動(dòng)條件差，勞動(dòng)強(qiáng)度大不易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化

57、，勞動(dòng)條件差，勞動(dòng)強(qiáng)度大 ，為克服，為克服砂型鑄造的缺點(diǎn)，在砂型鑄造的基地上，通過改變鑄砂型鑄造的缺點(diǎn)，在砂型鑄造的基地上，通過改變鑄型材料型材料(如金屬型、磁型、陶瓷型鑄造如金屬型、磁型、陶瓷型鑄造)、模型材料、模型材料(如如熔模鑄造、實(shí)型鑄造熔模鑄造、實(shí)型鑄造)、澆鑄方法、澆鑄方法(如離心鑄造、壓力如離心鑄造、壓力鑄造）、金屬液充填鑄型的形式或鑄件凝固的條件鑄造）、金屬液充填鑄型的形式或鑄件凝固的條件(如如壓鑄、低壓鑄造）等，出現(xiàn)了許多其他的鑄造方法。壓鑄、低壓鑄造）等，出現(xiàn)了許多其他的鑄造方法。通常把這些不同于普通砂型鑄造的鑄造方法統(tǒng)稱為特通常把這些不同于普通砂型鑄造的鑄造方法統(tǒng)稱為特種

58、鑄造種鑄造 。 l 常用的特種鑄造方法有：熔模鑄造、金屬型鑄造、常用的特種鑄造方法有：熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、低壓鑄造、陶瓷型鑄造等壓力鑄造、離心鑄造、低壓鑄造、陶瓷型鑄造等 。l特種鑄造一般至少能實(shí)現(xiàn)以下一種性能：特種鑄造一般至少能實(shí)現(xiàn)以下一種性能：l(1)提高鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量。提高鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量。l(2)提高鑄件的物理及力學(xué)性能。提高鑄件的物理及力學(xué)性能。l(3)提高金屬的利用率提高金屬的利用率(工藝出品率工藝出品率)。l(4)減少原砂消耗量。減少原砂消耗量。l(5)適宜高熔點(diǎn)、低流動(dòng)性、易氧化合金鑄造。適宜高熔點(diǎn)、低流動(dòng)性、易氧化合金鑄造。l(6)改善

59、勞動(dòng)條件，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。改善勞動(dòng)條件，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。鑄造方法公差等級(CT) GB6414-86手工砂型1113機(jī)器砂型810金屬型69低壓69熔模57l9.3.1 熔熔 模模 鑄鑄 造造l 熔模鑄造又稱精密鑄造，是用蠟料制成模樣，然后熔模鑄造又稱精密鑄造，是用蠟料制成模樣，然后在蠟?zāi)１砻嫱扛捕鄬幽突鸩牧?，待硬化干噪后，將蠟?zāi)Ｔ谙災(zāi)１砻嫱扛捕鄬幽突鸩牧希不稍牒?，將蠟?zāi)Ｈ廴ィ瑥亩@得具有與蠟?zāi)Ｐ螤钕鄳?yīng)的空腔型殼，再經(jīng)熔去，從而獲得具有與蠟?zāi)Ｐ螤钕鄳?yīng)的空腔型殼，再經(jīng)焙燒后進(jìn)行澆注而獲得鑄件的一種方法。焙燒后進(jìn)行澆注而獲得鑄件的一種方法。l l 熔模鑄造是近凈成形、凈終成形

60、加工的重要方法熔模鑄造是近凈成形、凈終成形加工的重要方法之一。熔模鑄造又稱失蠟鑄造、熔模精密鑄造、包模精之一。熔模鑄造又稱失蠟鑄造、熔模精密鑄造、包模精密鑄造等，是精密鑄造法的一種。密鑄造等，是精密鑄造法的一種。1. 熔模鑄造的工藝過程熔模鑄造的工藝過程l 熔模鑄造過程示意圖熔模鑄造過程示意圖l2. 熔模鑄造的特點(diǎn)及適用范圍熔模鑄造的特點(diǎn)及適用范圍l 與砂型鑄造比較，熔模鑄造有的特點(diǎn)是：與砂型鑄造比較，熔模鑄造有的特點(diǎn)是：l (1)鑄件的精度及表面質(zhì)量高鑄件的精度及表面質(zhì)量高可減少加工余量或不加工?？蓽p少加工余量或不加工。l （2）能夠鑄造各種合金鑄件。從銅、鋁等有色合金到各種合金）能夠鑄造各