材料成型基礎(chǔ)課件.

1、10.2.1 10.2.1 砂型鑄造的生產(chǎn)過程砂型鑄造的生產(chǎn)過程砂型鑄造工藝過程砂型鑄造工藝過程制造模樣、芯盒制造模樣、芯盒配制型砂、芯砂配制型砂、芯砂造型造型和和造芯造芯烘干、烘干、合箱合箱熔煉金屬、澆注熔煉金屬、澆注落砂、清理與檢驗(yàn)等落砂、清理與檢驗(yàn)等10.2.2 10.2.2 造型材料造型材料（一）型（芯）砂的性能要求（一）型（芯）砂的性能要求1 1、強(qiáng)度、強(qiáng)度 2 2、透氣性、透氣性3 3、可塑性、可塑性4 4、耐火性、耐火性5 5、退讓性、退讓性制做鑄型和型芯所用的材料稱為制做鑄型和型芯所用的材料稱為造型材料造型材料。主要分型砂與芯砂，由原砂、粘接劑、水和附加物配制主要分型砂與芯砂，

2、由原砂、粘接劑、水和附加物配制成。成。( (二二) )型（芯）砂的組成及配制過程型（芯）砂的組成及配制過程 1 1、型（芯）砂的組成、型（芯）砂的組成2 2、型（芯）砂的制備過程、型（芯）砂的制備過程烘干烘干-篩分篩分-混砂（先干混后濕混）混砂（先干混后濕混）-松砂松砂-停放（悶砂）。停放（悶砂）。型砂和芯砂的組成物決定于鑄造合金的種類，鑄件的大型砂和芯砂的組成物決定于鑄造合金的種類，鑄件的大小及結(jié)構(gòu)特征等。小及結(jié)構(gòu)特征等。附加物附加物：為了改善型（芯）砂某些性能而附加的物質(zhì)。例：為了改善型（芯）砂某些性能而附加的物質(zhì)。例如，加入煤粉可提高耐火性，加入水玻璃可提高強(qiáng)度，加如，加入煤粉可提高耐火

3、性，加入水玻璃可提高強(qiáng)度，加入木屑可改善透氣性和退讓性等。入木屑可改善透氣性和退讓性等。粘結(jié)劑粘結(jié)劑：其作用是將砂粒互相粘結(jié)在一起，使型（芯）：其作用是將砂粒互相粘結(jié)在一起，使型（芯）砂具有一定的強(qiáng)度和可塑性。種類很多，常用的有陶砂具有一定的強(qiáng)度和可塑性。種類很多，常用的有陶（高嶺）土、膨潤土、油類、合脂、（高嶺）土、膨潤土、油類、合脂、樹脂樹脂與與水玻璃水玻璃等。等。原砂原砂：是型砂和砂芯的主要組成部分，其主要成分是由：是型砂和砂芯的主要組成部分，其主要成分是由SiOSiO2 2及其他氧化物。砂粒均勻且呈圓形的好，一般采自山及其他氧化物。砂粒均勻且呈圓形的好，一般采自山地、沙漠、河灘和海濱。

4、地、沙漠、河灘和海濱。( (三三) )模樣與芯盒的制造模樣與芯盒的制造v模樣與芯盒是鑄造生產(chǎn)的模樣與芯盒是鑄造生產(chǎn)的工藝裝備之一，模樣是用工藝裝備之一，模樣是用來形成鑄型型腔的工藝裝來形成鑄型型腔的工藝裝備，按組合形式，可分為備，按組合形式，可分為整體模和分開模。芯盒是整體模和分開模。芯盒是制造砂芯或其他種類耐火制造砂芯或其他種類耐火材料芯所用的裝備。材料芯所用的裝備。v模樣和芯盒由木材、金屬模樣和芯盒由木材、金屬或其他材料制成。或其他材料制成。（一）模樣的制造（一）模樣的制造木模樣木模樣 是模樣中應(yīng)用最廣泛的一種，具有質(zhì)輕、價(jià)是模樣中應(yīng)用最廣泛的一種，具有質(zhì)輕、價(jià) 廉和容易加工等優(yōu)點(diǎn)。但強(qiáng)度

5、低，容易變形和損壞，一班廉和容易加工等優(yōu)點(diǎn)。但強(qiáng)度低，容易變形和損壞，一班用于單件和中小批量生產(chǎn)。常用木材有，紅木、杉木、銀用于單件和中小批量生產(chǎn)。常用木材有，紅木、杉木、銀杏等。杏等。（二）芯盒的制造（二）芯盒的制造芯盒的型腔與鑄件的內(nèi)腔孔洞相似。其尺寸應(yīng)考慮鑄件內(nèi)芯盒的型腔與鑄件的內(nèi)腔孔洞相似。其尺寸應(yīng)考慮鑄件內(nèi)腔的加工余量和收縮量。根據(jù)制造芯盒的材質(zhì)不同，也可腔的加工余量和收縮量。根據(jù)制造芯盒的材質(zhì)不同，也可以分為木芯盒和金屬芯盒，金屬芯盒的材料一般是鑄造鋁以分為木芯盒和金屬芯盒，金屬芯盒的材料一般是鑄造鋁合金合金金屬模樣金屬模樣用鑄鐵、銅合金和鋁合金等金屬材料制造用鑄鐵、銅合金和鋁合金

6、等金屬材料制造的模樣。鋁模最為多見。金屬模樣的強(qiáng)度高，尺寸精確，的模樣。鋁模最為多見。金屬模樣的強(qiáng)度高，尺寸精確，表面光潔，壽命長。但制造時(shí)生產(chǎn)周期長、成本高，用表面光潔，壽命長。但制造時(shí)生產(chǎn)周期長、成本高，用于大批量生產(chǎn)。于大批量生產(chǎn)。10.2.310.2.3 造型與制芯造型與制芯造型造型是指用型砂、模樣、砂箱等工藝裝備制造砂型的過程。是指用型砂、模樣、砂箱等工藝裝備制造砂型的過程。制芯制芯是將芯砂制成符合芯盒形狀的砂芯的過程。是將芯砂制成符合芯盒形狀的砂芯的過程。 （一）手工造型（一）手工造型手工造型手工造型是全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型工序。是全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型工序。1 1

7、、整模造型、整模造型 其模樣是整體的，分型面是平面，鑄型型腔全部其模樣是整體的，分型面是平面，鑄型型腔全部在半個(gè)鑄型內(nèi)，其造型簡單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)型缺陷。適用于在半個(gè)鑄型內(nèi)，其造型簡單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)型缺陷。適用于鑄件最大截面在一端，且為平面的鑄件。鑄件最大截面在一端，且為平面的鑄件。2 2、分模造型分模造型 是將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔位于上、是將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)，造型簡單省工。常用于最大截面在中部的鑄件下兩個(gè)砂箱內(nèi)，造型簡單省工。常用于最大截面在中部的鑄件。3 3、挖砂造型挖砂造型 其模樣是整體的，但鑄件分型面為曲面。為便于其模樣是整體的，但鑄件分型

8、面為曲面。為便于起模，造型時(shí)用手工挖去阻礙起模的型砂、其造型費(fèi)工、生起模，造型時(shí)用手工挖去阻礙起模的型砂、其造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于分型面不是平面的單件、產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于分型面不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。小批生產(chǎn)鑄件。( (另：假箱或成型底板上造下砂型另：假箱或成型底板上造下砂型) )4 4、活塊造型活塊造型是在制模時(shí)將鑄件上的妨礙起模的小凸臺(tái)，肋條是在制模時(shí)將鑄件上的妨礙起模的小凸臺(tái)，肋條等這些部分作成活動(dòng)的（即活塊）。起模時(shí)，先起出主體模等這些部分作成活動(dòng)的（即活塊）。起模時(shí)，先起出主體模樣，然后再從側(cè)面取出活塊。其造型費(fèi)時(shí)，工人技術(shù)水平要樣，然后再從

9、側(cè)面取出活塊。其造型費(fèi)時(shí)，工人技術(shù)水平要求高。主要用于單件、小批生產(chǎn)帶有突出部分、難以起模的求高。主要用于單件、小批生產(chǎn)帶有突出部分、難以起模的鑄件。鑄件。5 5、刮板造型刮板造型是用刮板代替實(shí)體模樣造型，它可降低模樣成本，是用刮板代替實(shí)體模樣造型，它可降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于有等載面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件、小批生高。用于有等載面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)、如帶輪、鑄管、彎頭等產(chǎn)、如帶輪、鑄管、彎頭等6 6、地坑造型地坑造型在地平面以下的沙坑中或特制的地坑中制造下型在地平面以

10、下的沙坑中或特制的地坑中制造下型的造型方法，特點(diǎn)是省掉了下砂箱，但造型操作麻煩。用于的造型方法，特點(diǎn)是省掉了下砂箱，但造型操作麻煩。用于中型、大型鑄件單件或小批量生產(chǎn)。中型、大型鑄件單件或小批量生產(chǎn)。（二）機(jī)器造型（二）機(jī)器造型機(jī)器造型機(jī)器造型是用機(jī)器全部地完成或至少完成緊砂操作的造型工序。是用機(jī)器全部地完成或至少完成緊砂操作的造型工序。機(jī)器造型鑄件尺寸精確、表面質(zhì)量好、加工余量小，但需要專機(jī)器造型鑄件尺寸精確、表面質(zhì)量好、加工余量小，但需要專用設(shè)備，投資較大，適合大批量生產(chǎn)用設(shè)備，投資較大，適合大批量生產(chǎn)。常用的機(jī)器造型方法有：壓實(shí)緊實(shí)、高壓緊實(shí)、震擊緊實(shí)、震常用的機(jī)器造型方法有：壓實(shí)緊實(shí)、

11、高壓緊實(shí)、震擊緊實(shí)、震壓緊實(shí)、微震緊實(shí)、拋砂緊實(shí)、射壓緊實(shí)、射砂緊實(shí)。壓緊實(shí)、微震緊實(shí)、拋砂緊實(shí)、射壓緊實(shí)、射砂緊實(shí)。（三）造芯（三）造芯芯的主要作用是形成鑄件的內(nèi)腔或局部外形。最常見的造芯方芯的主要作用是形成鑄件的內(nèi)腔或局部外形。最常見的造芯方法是用法是用芯盒造芯芯盒造芯。單件、小批生產(chǎn)時(shí)采用手工制芯，大批生產(chǎn)。單件、小批生產(chǎn)時(shí)采用手工制芯，大批生產(chǎn)時(shí)采用機(jī)器制芯。時(shí)采用機(jī)器制芯。（四）澆鑄系統(tǒng)與冒孔（四）澆鑄系統(tǒng)與冒孔 在造型過程中，開設(shè)澆鑄系統(tǒng)與冒口是非常重要的操作。在造型過程中，開設(shè)澆鑄系統(tǒng)與冒口是非常重要的操作。澆鑄系統(tǒng)澆鑄系統(tǒng) 將液態(tài)金屬平穩(wěn)的導(dǎo)入、填充型腔與冒口的通道，將液態(tài)金屬

12、平穩(wěn)的導(dǎo)入、填充型腔與冒口的通道，稱為澆注系統(tǒng)。通常由稱為澆注系統(tǒng)。通常由澆口杯澆口杯、直澆道直澆道、橫澆道橫澆道和和內(nèi)澆道內(nèi)澆道組成。組成。除導(dǎo)入液態(tài)金屬外，澆注系統(tǒng)還起到擋渣、補(bǔ)縮與調(diào)節(jié)鑄件的除導(dǎo)入液態(tài)金屬外，澆注系統(tǒng)還起到擋渣、補(bǔ)縮與調(diào)節(jié)鑄件的冷卻順序等作用。冷卻順序等作用。 冒口冒口在鑄型中在鑄型中，儲(chǔ)存和供補(bǔ)縮鑄，儲(chǔ)存和供補(bǔ)縮鑄件用熔融金屬的空件用熔融金屬的空腔，也指該空腔中腔，也指該空腔中充填的金屬。其作充填的金屬。其作用是補(bǔ)縮、排氣和用是補(bǔ)縮、排氣和除渣。冒口設(shè)置于除渣。冒口設(shè)置于鑄件的頂部或鑄件的頂部或“熱熱節(jié)節(jié)”處。處。10.2.410.2.4 合金的熔煉合金的熔煉任務(wù)：提供

13、任務(wù)：提供化學(xué)成分化學(xué)成分和和溫度溫度均合格的融熔金屬。均合格的融熔金屬。( (一一) )鑄鐵鑄鐵熔煉：沖天爐熔煉：沖天爐( (二二) )鑄鋼鑄鋼熔煉：三相電弧爐、感應(yīng)電爐熔煉：三相電弧爐、感應(yīng)電爐( (三三) )有色金屬有色金屬熔煉：坩堝爐熔煉：坩堝爐1.爐身爐身：爐料的預(yù)熱與熔化：爐料的預(yù)熱與熔化2.爐缸爐缸：流通鐵水：流通鐵水3.前爐前爐：儲(chǔ)存鐵水與排渣：儲(chǔ)存鐵水與排渣4.煙囪煙囪：排煙：排煙10.2.5 10.2.5 澆注及鑄件的落砂和清理澆注及鑄件的落砂和清理( (一一) )澆注澆注澆注澆注是指將金屬液從澆包注入鑄型的是指將金屬液從澆包注入鑄型的操作。注意控制澆注溫度和澆注速度。操作

14、。注意控制澆注溫度和澆注速度。1.1.澆注溫度過高，鑄件收縮大，粘沙嚴(yán)重，晶粒粗大；澆注澆注溫度過高，鑄件收縮大，粘沙嚴(yán)重，晶粒粗大；澆注溫度過低，會(huì)使鑄件產(chǎn)生冷隔、澆不到。溫度過低，會(huì)使鑄件產(chǎn)生冷隔、澆不到。2.2.澆注速度的確定：應(yīng)能夠保持金屬液體連續(xù)不斷的注入到澆注速度的確定：應(yīng)能夠保持金屬液體連續(xù)不斷的注入到鑄型，不能斷流，應(yīng)使?jié)部诒幱诔錆M狀態(tài)。鑄型，不能斷流，應(yīng)使?jié)部诒幱诔錆M狀態(tài)。( (二二) )鑄件的落砂與清理鑄件的落砂與清理落砂落砂指鑄件與型砂、砂箱分離的操作。指鑄件與型砂、砂箱分離的操作。清理清理指落砂后從鑄件上清除表面粘砂、指落砂后從鑄件上清除表面粘砂、型砂、多余金屬等的

15、過程。型砂、多余金屬等的過程。10.2.6 10.2.6 鑄件的常見缺陷鑄件的常見缺陷10.3.1 10.3.1 合金的流動(dòng)性合金的流動(dòng)性是指液態(tài)金屬本身的流是指液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力。動(dòng)能力。合金流動(dòng)性的好壞，通合金流動(dòng)性的好壞，通常以常以“螺旋形流動(dòng)性試螺旋形流動(dòng)性試樣樣”的長度來衡量，將的長度來衡量，將金屬液體澆入螺旋形試金屬液體澆入螺旋形試樣鑄型中，在相同的澆樣鑄型中，在相同的澆注條件下，合金的流動(dòng)注條件下，合金的流動(dòng)性愈好，所澆出的試樣性愈好，所澆出的試樣愈長。愈長。1 1、合金的流動(dòng)性、合金的流動(dòng)性2 2、流動(dòng)性的影響因素、流動(dòng)性的影響因素（1 1）合金的化學(xué)成分）合金的化學(xué)成分

16、b.b.化學(xué)成分和結(jié)晶特征化學(xué)成分和結(jié)晶特征 純金屬和共晶成分的合金是在恒溫下純金屬和共晶成分的合金是在恒溫下結(jié)晶，是由鑄件壁表面向中心逐漸推進(jìn)，凝固后的表面比較結(jié)晶，是由鑄件壁表面向中心逐漸推進(jìn)，凝固后的表面比較光滑，對(duì)未凝固液體的流動(dòng)阻力較小，所以流動(dòng)性好。光滑，對(duì)未凝固液體的流動(dòng)阻力較小，所以流動(dòng)性好。 其它其它成分的合金是在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶，凝固時(shí)鑄件內(nèi)存成分的合金是在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶，凝固時(shí)鑄件內(nèi)存在一個(gè)較寬的既有液體又有樹枝狀晶體的兩相區(qū)。凝固溫度在一個(gè)較寬的既有液體又有樹枝狀晶體的兩相區(qū)。凝固溫度范圍越寬，則枝狀晶越發(fā)達(dá)，對(duì)金屬流動(dòng)的阻力越大，金屬范圍越寬，則枝狀晶越

17、發(fā)達(dá)，對(duì)金屬流動(dòng)的阻力越大，金屬的流動(dòng)性就越差。的流動(dòng)性就越差。a.a.合金的種類合金的種類 不同種類的合金，具有不同的螺旋線長度，不同種類的合金，具有不同的螺旋線長度，即具有不同的流動(dòng)性。流動(dòng)性從大到小依次為：灰鑄鐵硅即具有不同的流動(dòng)性。流動(dòng)性從大到小依次為：灰鑄鐵硅黃銅鋁硅合金鑄鋼。黃銅鋁硅合金鑄鋼。10.3.2 10.3.2 合金的收縮性合金的收縮性合金從液態(tài)冷卻至室溫的過程合金從液態(tài)冷卻至室溫的過程中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象合合金金收收縮縮的的三三個(gè)個(gè)階階段段1.1.液態(tài)收縮液態(tài)收縮 金屬在液態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。金屬在液態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生的體

18、積收縮。 凝固收縮凝固收縮 熔融金屬在凝固階段的體積收縮。液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄熔融金屬在凝固階段的體積收縮。液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄 件產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因。件產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因。 固態(tài)收縮固態(tài)收縮 金屬在固態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。固態(tài)收縮對(duì)金屬在固態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。固態(tài)收縮對(duì)鑄件的形狀和尺寸精度影響很大，是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生鑄件的形狀和尺寸精度影響很大，是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因。的基本原因。2.2.影響收縮的因素影響收縮的因素(1 1)化學(xué)成分化學(xué)成分a.澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大；澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大；b.鑄件在冷卻時(shí)

19、，鑄型（芯）阻礙了收縮，鑄件在冷卻時(shí)，鑄型（芯）阻礙了收縮，實(shí)際收縮量小實(shí)際收縮量小于自由收縮量于自由收縮量；c.鑄件越復(fù)雜，鑄型（芯）強(qiáng)度越高，收縮差別越大。鑄件越復(fù)雜，鑄型（芯）強(qiáng)度越高，收縮差別越大。收縮率從大到小依次為：鑄鋼灰鑄鐵?；诣T鐵中因?yàn)槭湛s率從大到小依次為：鑄鋼灰鑄鐵?；诣T鐵中因?yàn)榻Y(jié)晶時(shí)析出石墨導(dǎo)致體積膨脹，抵消了合金的部分收縮。結(jié)晶時(shí)析出石墨導(dǎo)致體積膨脹，抵消了合金的部分收縮。(2 2)工藝條件工藝條件3.3.合金的收縮對(duì)鑄件質(zhì)量的影響合金的收縮對(duì)鑄件質(zhì)量的影響（1 1）縮孔和縮松）縮孔和縮松(a)(a)縮孔的形成縮孔的形成: :純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的純金屬、共晶

20、成分和凝固溫度范圍窄的合金，合金，澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝固。在凝固澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝固。在凝固過程中，如得不到合金液的補(bǔ)充，在鑄件最后凝固的地過程中，如得不到合金液的補(bǔ)充，在鑄件最后凝固的地方就會(huì)產(chǎn)生縮孔方就會(huì)產(chǎn)生縮孔. .鑄件在凝固過程中，由于合金的液態(tài)收縮和凝固收鑄件在凝固過程中，由于合金的液態(tài)收縮和凝固收縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)空洞，容積大縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)空洞，容積大而集中的孔洞為而集中的孔洞為縮孔縮孔，細(xì)小而分散的孔洞為，細(xì)小而分散的孔洞為縮松縮松。(b)(b)縮松的形成縮松的形成: : 鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)足，或者結(jié)晶溫度范圍寬

21、的鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)足，或者結(jié)晶溫度范圍寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達(dá)，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所發(fā)達(dá)，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所致。致。(2)(2)影響縮孔、縮松形成的因素影響縮孔、縮松形成的因素表現(xiàn)在鑄型對(duì)鑄件冷卻速度的影響。表現(xiàn)在鑄型對(duì)鑄件冷卻速度的影響。鑄型的激冷能力大，縮鑄型的激冷能力大，縮孔的容積越小孔的容積越小。濕型比干型的冷卻能力強(qiáng)，金屬型比砂型的。濕型比干型的冷卻能力強(qiáng)，金屬型比砂型的冷卻能力強(qiáng)。冷卻能力強(qiáng)。（c c）鑄型條件）鑄型條件澆注溫度、

22、澆注速度等均影響合金的總體積收縮。澆注澆注溫度、澆注速度等均影響合金的總體積收縮。澆注溫度高，形成縮孔的傾向大；澆注慢，縮孔的容積小。溫度高，形成縮孔的傾向大；澆注慢，縮孔的容積小。（b b）澆注過程）澆注過程縮孔縮孔: :結(jié)晶溫度范圍越小的合金，產(chǎn)生縮孔的傾向越大結(jié)晶溫度范圍越小的合金，產(chǎn)生縮孔的傾向越大縮松縮松: :結(jié)晶溫度范圍越大的合金，產(chǎn)生縮松的傾向越大結(jié)晶溫度范圍越大的合金，產(chǎn)生縮松的傾向越大（a a）合金的成分）合金的成分(3) (3) 消除縮孔和縮松的方法消除縮孔和縮松的方法(a)(a)原理原理順序凝固原則順序凝固原則 即遠(yuǎn)離冒口處的金屬先凝固，靠近冒口處的金屬后凝固，即遠(yuǎn)離冒口

23、處的金屬先凝固，靠近冒口處的金屬后凝固，冒口處的金屬最后凝固，形成一條暢通的補(bǔ)縮通道，如下圖冒口處的金屬最后凝固，形成一條暢通的補(bǔ)縮通道，如下圖所示。所示。(b)(b)合理應(yīng)用合理應(yīng)用冒口、冷鐵冒口、冷鐵和補(bǔ)貼和補(bǔ)貼等工藝措施。等工藝措施。冷鐵冷鐵：由金屬材料制成的由金屬材料制成的激冷物稱激鐵，包括鑄鐵、激冷物稱激鐵，包括鑄鐵、鋼材、銅等金屬材料。將鋼材、銅等金屬材料。將冷鐵放入鑄型某一特定部冷鐵放入鑄型某一特定部位，用以加速鑄件某局部位，用以加速鑄件某局部熱節(jié)的冷卻，是消除鑄件熱節(jié)的冷卻，是消除鑄件中縮孔和縮松的有效措施中縮孔和縮松的有效措施。冒口冒口：在鑄件厚壁處和在鑄件厚壁處和熱節(jié)部位設(shè)

24、置冒口，是熱節(jié)部位設(shè)置冒口，是防止縮孔、縮松最有效防止縮孔、縮松最有效的措施。冒口的尺寸應(yīng)的措施。冒口的尺寸應(yīng)保證冒口比鑄件被補(bǔ)縮保證冒口比鑄件被補(bǔ)縮部位凝固的晚，并有足部位凝固的晚，并有足夠的金屬液供給。夠的金屬液供給。補(bǔ)貼補(bǔ)貼：對(duì)于板件和壁后均勻?qū)τ诎寮捅诤缶鶆虻谋”诩?，由于冒口的有效的薄壁件，由于冒口的有效補(bǔ)縮距離所限，往往在鑄鐵補(bǔ)縮距離所限，往往在鑄鐵的內(nèi)部仍產(chǎn)生縮孔和縮松。的內(nèi)部仍產(chǎn)生縮孔和縮松。若在鑄件壁上部靠近冒口處若在鑄件壁上部靠近冒口處增加一個(gè)增加一個(gè)楔楔形厚度，使鑄件形厚度，使鑄件壁厚變成朝冒口鑄件增厚的壁厚變成朝冒口鑄件增厚的形狀，即造成一個(gè)向冒口逐形狀，即造成一個(gè)向冒

25、口逐漸遞增的溫度梯度。所增加漸遞增的溫度梯度。所增加的楔形部分，稱為的楔形部分，稱為“補(bǔ)貼補(bǔ)貼”。(3 3)鑄造應(yīng)力、變形與裂紋鑄造應(yīng)力、變形與裂紋 鑄件在凝固之后的繼續(xù)冷卻過程中，隨溫度的不斷降低，鑄件在凝固之后的繼續(xù)冷卻過程中，隨溫度的不斷降低，收縮不斷發(fā)生，如果這種收縮受到阻礙，就會(huì)在鑄件內(nèi)產(chǎn)收縮不斷發(fā)生，如果這種收縮受到阻礙，就會(huì)在鑄件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，稱為生應(yīng)力，稱為鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力，引起變形或開裂，這種缺陷的產(chǎn)引起變形或開裂，這種缺陷的產(chǎn)生，將嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量。生，將嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量。鑄鑄造造應(yīng)應(yīng)力力熱應(yīng)力熱應(yīng)力相變應(yīng)力相變應(yīng)力收縮應(yīng)力收縮應(yīng)力鑄件在冷卻過程中會(huì)產(chǎn)生固態(tài)相鑄件在冷卻過

26、程中會(huì)產(chǎn)生固態(tài)相變，由于鑄件各部分冷卻速度不變，由于鑄件各部分冷卻速度不同，導(dǎo)致相變不同時(shí)發(fā)生，則會(huì)同，導(dǎo)致相變不同時(shí)發(fā)生，則會(huì)產(chǎn)生相變應(yīng)力。產(chǎn)生相變應(yīng)力。鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受到鑄型、鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受到鑄型、型芯、澆冒口、砂箱等外力阻礙型芯、澆冒口、砂箱等外力阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。而產(chǎn)生的應(yīng)力。鑄件在凝固和冷卻過程中，由于鑄件在凝固和冷卻過程中，由于鑄件的壁厚不均勻，導(dǎo)致不同部鑄件的壁厚不均勻，導(dǎo)致不同部位不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。位不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。鑄件鑄出后存在于鑄件不同部位的內(nèi)應(yīng)力稱為殘留應(yīng)力。鑄件鑄出后存在于鑄件不同部位的內(nèi)應(yīng)力稱為殘留應(yīng)力。熱應(yīng)力的形成過程熱應(yīng)力的形成過程

27、熱應(yīng)力是鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮熱應(yīng)力是鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮。鑄。鑄件的壁厚差別越大，合金的線收縮率越高，熱應(yīng)力越大。熱件的壁厚差別越大，合金的線收縮率越高，熱應(yīng)力越大。熱應(yīng)力的預(yù)防是盡量減少鑄件各部位間的溫度差，使其均勻地應(yīng)力的預(yù)防是盡量減少鑄件各部位間的溫度差，使其均勻地冷卻，如在厚大處防止冷鐵、提高澆注溫度、鑄件的壁厚均冷卻，如在厚大處防止冷鐵、提高澆注溫度、鑄件的壁厚均勻等。勻等。a.a.鑄件的變形鑄件的變形結(jié)論：結(jié)論：厚部、心部厚部、心部受拉應(yīng)力，出現(xiàn)受拉應(yīng)力，出現(xiàn)內(nèi)內(nèi)凹變形凹變形。薄部、表面薄部、表面受壓應(yīng)力，出現(xiàn)受壓應(yīng)力，出現(xiàn)外凸變形外凸變形。

28、鑄件變形的消除方法鑄件變形的消除方法鑄件的結(jié)構(gòu)：鑄件的結(jié)構(gòu)：鑄件各部分能自由收縮鑄件各部分能自由收縮 工藝方面：工藝方面：采用同時(shí)凝固原則采用同時(shí)凝固原則（同時(shí)凝固是指通過設(shè)置冷鐵、布置（同時(shí)凝固是指通過設(shè)置冷鐵、布置澆口位置等工藝措施，使鑄件溫差盡量變小，基本實(shí)現(xiàn)鑄件各部分在同澆口位置等工藝措施，使鑄件溫差盡量變小，基本實(shí)現(xiàn)鑄件各部分在同一時(shí)間凝固）一時(shí)間凝固）時(shí)效處理：時(shí)效處理：人工時(shí)效；自然時(shí)效人工時(shí)效；自然時(shí)效鑄件的結(jié)構(gòu)盡可能對(duì)稱鑄件的結(jié)構(gòu)盡可能對(duì)稱鑄件的壁厚盡可能均勻鑄件的壁厚盡可能均勻b.b.鑄件的裂紋鑄件的裂紋裂紋裂紋當(dāng)鑄造應(yīng)力大到一定程度，超過金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便當(dāng)鑄造應(yīng)力

29、大到一定程度，超過金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便將產(chǎn)生裂紋。將產(chǎn)生裂紋。是嚴(yán)重的鑄造缺陷，必須防止是嚴(yán)重的鑄造缺陷，必須防止。按裂紋形成的溫度范圍。按裂紋形成的溫度范圍分為分為熱裂熱裂和和冷裂冷裂。（1 1）熱裂熱裂鑄件在合金凝固末期的高溫下形成的。鑄件在合金凝固末期的高溫下形成的。外觀外觀形狀曲折形狀曲折而不規(guī)則，裂口表面呈氧化色，裂口沿晶粒邊界通過。而不規(guī)則，裂口表面呈氧化色，裂口沿晶粒邊界通過。（2 2）冷裂冷裂鑄件在低溫下形成的裂紋。鑄件在低溫下形成的裂紋。外觀外觀形狀呈連續(xù)直線狀或圓滑形狀呈連續(xù)直線狀或圓滑曲線，而且常是穿過晶粒；裂口干靜，具有金屬的光澤或呈輕微氧化色。曲線，而且常是穿過晶

30、粒；裂口干靜，具有金屬的光澤或呈輕微氧化色。冷裂常出現(xiàn)在形狀復(fù)雜大工件的受拉伸部位，特別是具有應(yīng)力集中處冷裂常出現(xiàn)在形狀復(fù)雜大工件的受拉伸部位，特別是具有應(yīng)力集中處（如尖角、縮孔、氣孔、夾渣等附近）。有些冷裂紋實(shí)在鑄件清理、搬（如尖角、縮孔、氣孔、夾渣等附近）。有些冷裂紋實(shí)在鑄件清理、搬運(yùn)或機(jī)械加工時(shí)，受到震擊才出現(xiàn)。脆性大、塑性差的合金，如白口鑄運(yùn)或機(jī)械加工時(shí)，受到震擊才出現(xiàn)。脆性大、塑性差的合金，如白口鑄鐵、高碳鋼及某些合金鋼最易產(chǎn)生冷裂紋。鐵、高碳鋼及某些合金鋼最易產(chǎn)生冷裂紋。帶輪的輪緣、輪輻比輪帶輪的輪緣、輪輻比輪轂薄，因此冷卻速度快轂薄，因此冷卻速度快，比輪轂先收縮，輪輻，比輪轂先收

31、縮，輪輻中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使輪輻中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使輪輻發(fā)生斷裂。同樣的原因發(fā)生斷裂。同樣的原因，飛輪的輪緣中產(chǎn)生的，飛輪的輪緣中產(chǎn)生的拉應(yīng)力也易使輪緣發(fā)生拉應(yīng)力也易使輪緣發(fā)生斷裂。斷裂。鑄件裂紋的防止方法鑄件裂紋的防止方法 鑄件結(jié)構(gòu)合理，改善鑄型和型芯的退讓性，減小澆冒口對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)合理，改善鑄型和型芯的退讓性，減小澆冒口對(duì)鑄件收縮的機(jī)械阻礙，內(nèi)澆道設(shè)置應(yīng)符合同時(shí)凝固原則；鑄件收縮的機(jī)械阻礙，內(nèi)澆道設(shè)置應(yīng)符合同時(shí)凝固原則； 此外，減少合金中有害雜質(zhì)硫、磷含量，可提高合金高此外，減少合金中有害雜質(zhì)硫、磷含量，可提高合金高溫強(qiáng)度，特別是硫是合金的熱脆性增加，導(dǎo)致熱裂傾向增大溫強(qiáng)度，特別是硫是合金的熱脆性增

32、加，導(dǎo)致熱裂傾向增大。10.3.3 10.3.3 常用合金的鑄造性能常用合金的鑄造性能1.1.鑄鐵鑄鐵的鑄造性能的鑄造性能(1)(1)灰鑄鐵灰鑄鐵：流動(dòng)性較好，可澆注出形狀復(fù)雜和壁厚較小的：流動(dòng)性較好，可澆注出形狀復(fù)雜和壁厚較小的鑄件；凝固時(shí)鑄件不易產(chǎn)生縮孔、縮松，裂紋傾向也較小。鑄件；凝固時(shí)鑄件不易產(chǎn)生縮孔、縮松，裂紋傾向也較小。(2)(2)球墨鑄鐵球墨鑄鐵：流動(dòng)性比灰鑄鐵差，易產(chǎn)生澆不足、冷隔：流動(dòng)性比灰鑄鐵差，易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷；凝固時(shí)易形成縮孔、縮松；而且其變形、裂紋傾等缺陷；凝固時(shí)易形成縮孔、縮松；而且其變形、裂紋傾向較大。向較大。(3)(3)蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵：流動(dòng)性好，甚至優(yōu)

33、于灰鑄鐵；其產(chǎn)生縮孔、：流動(dòng)性好，甚至優(yōu)于灰鑄鐵；其產(chǎn)生縮孔、縮松和應(yīng)力的傾向介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間?？s松和應(yīng)力的傾向介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。(4)(4)可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵：流動(dòng)性差，易產(chǎn)生縮孔、縮松；鑄造應(yīng)力：流動(dòng)性差，易產(chǎn)生縮孔、縮松；鑄造應(yīng)力較大；其鑄造性能比前面三種鑄鐵都差。較大；其鑄造性能比前面三種鑄鐵都差。2.2.碳鋼碳鋼的鑄造性能的鑄造性能流動(dòng)性差；易出現(xiàn)冷隔、澆不足；收縮率大，易產(chǎn)生變流動(dòng)性差；易出現(xiàn)冷隔、澆不足；收縮率大，易產(chǎn)生變形和裂紋；鑄鋼熔點(diǎn)高，鑄件易產(chǎn)生粘砂。形和裂紋；鑄鋼熔點(diǎn)高，鑄件易產(chǎn)生粘砂。3.3.鋁合金鋁合金的鑄造性能的鑄造性能流動(dòng)性好，可以鑄造出壁較薄、形

34、狀較復(fù)雜的鑄件。流動(dòng)性好，可以鑄造出壁較薄、形狀較復(fù)雜的鑄件。4.4.銅合金銅合金的鑄造性能的鑄造性能鑄造鑄造黃銅黃銅和和鋁青銅鋁青銅，流動(dòng)性較好，但易形成集中縮孔；，流動(dòng)性較好，但易形成集中縮孔；鑄造鑄造青銅青銅，流動(dòng)性較差，易形成較大的縮松。，流動(dòng)性較差，易形成較大的縮松。10.4.1 10.4.1 澆注位置的選擇澆注位置的選擇澆注位置的選擇應(yīng)考慮以下原則：澆注位置的選擇應(yīng)考慮以下原則：1.1.一般情況，鑄件澆注位置的上面比下面鑄造缺陷多，所以一般情況，鑄件澆注位置的上面比下面鑄造缺陷多，所以重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高部位應(yīng)置于下面或側(cè)重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高部位應(yīng)置于下

35、面或側(cè)面面( (即重要表面朝下即重要表面朝下) )。2.2.澆注位置的選擇應(yīng)有利于鑄型的充填和型腔中氣體的排出澆注位置的選擇應(yīng)有利于鑄型的充填和型腔中氣體的排出，所以，所以具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的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)要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置下部，同時(shí)要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置，以防止出現(xiàn)澆不足和冷隔等缺陷。以防止出現(xiàn)澆不足和冷隔等缺陷。10.4.2 10.4.2 分型面的選擇分型面的選擇分型面的選擇應(yīng)考慮以下原則：分型面的選擇應(yīng)考慮以下原則：不正確不正確正確正確分型面應(yīng)選在最大截面處分型面應(yīng)選在最大截面處起重臂分型

36、面的選擇起重臂分型面的選擇1.1.分型面應(yīng)分型面應(yīng)盡量采用平面盡量采用平面分型，避免曲面分型，并分型，避免曲面分型，并應(yīng)盡量應(yīng)盡量選在最大截面上選在最大截面上，以便于起模、簡化模具制造和造型工藝。，以便于起模、簡化模具制造和造型工藝。2.2.應(yīng)使應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂箱中鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂箱中， 而而且盡可能放在下型，以便保證鑄件尺寸的精確。且盡可能放在下型，以便保證鑄件尺寸的精確。10.4.3 10.4.3 工藝參數(shù)的確定工藝參數(shù)的確定1.1.加工余量和鑄孔加工余量和鑄孔(1)(1)加工余量加工余量(MA)：指為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，：指為保證鑄件加工

37、面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加而在切削加工時(shí)切去預(yù)先增加而在切削加工時(shí)切去的金屬層的金屬層厚度。厚度。余量的確定根據(jù)：鑄件的余量的確定根據(jù)：鑄件的尺寸工差等級(jí)尺寸工差等級(jí)，加工余量等級(jí)加工余量等級(jí)，基本尺寸范圍基本尺寸范圍等。等。(2)(2)鑄孔時(shí)應(yīng)注意：鑄孔時(shí)應(yīng)注意：a.a.較大的孔、槽應(yīng)當(dāng)鑄出，以減少切削加工工時(shí)，節(jié)省較大的孔、槽應(yīng)當(dāng)鑄出，以減少切削加工工時(shí)，節(jié)省材料，減少鑄件的熱節(jié)；材料，減少鑄件的熱節(jié)；b.b.較小的孔，不必鑄出。較小的孔，不必鑄出。2.2.線線收縮率收縮率收縮余量收縮余量：為補(bǔ)償鑄件收縮，在模樣上增大的尺寸。：為補(bǔ)償鑄件收縮，在模樣上增大的

38、尺寸。收縮余量收縮余量 = = 鑄件尺寸鑄件尺寸 線收縮率線收縮率3.3.起模斜度起模斜度為了便于起模，在垂直于分型面的表面增加的斜度。為了便于起模，在垂直于分型面的表面增加的斜度。起模斜度的原則：起模斜度的原則：a.木模斜度木模斜度 金屬模斜度；金屬模斜度；b.機(jī)器造型的斜度機(jī)器造型的斜度 手工造型的斜度；手工造型的斜度；%100件件模LLLK4.4.芯頭芯頭指型芯的外伸部分，起指型芯的外伸部分，起定位定位、支撐支撐和和排出型芯內(nèi)氣體排出型芯內(nèi)氣體的作用。的作用。10.4.4 10.4.4 繪制鑄造工藝圖繪制鑄造工藝圖繪制出包括分型面、澆注位置、鑄造工藝參數(shù)繪制出包括分型面、澆注位置、鑄造工

39、藝參數(shù)( (機(jī)械加工余機(jī)械加工余量、起模斜度、型芯數(shù)量、形狀及澆注系統(tǒng)量、起模斜度、型芯數(shù)量、形狀及澆注系統(tǒng)) )等內(nèi)容，工藝等內(nèi)容，工藝圖是制造模樣、芯盒、造型、造芯及檢驗(yàn)鑄件的重要依據(jù)。圖是制造模樣、芯盒、造型、造芯及檢驗(yàn)鑄件的重要依據(jù)。c.鑄件垂直壁越高，斜度越小；鑄件垂直壁越高，斜度越??；d.內(nèi)壁斜度略大于外壁斜度。內(nèi)壁斜度略大于外壁斜度。10.4.5 10.4.5 實(shí)例實(shí)例10.6 10.6 特種鑄造簡介特種鑄造簡介 所謂所謂特種鑄造特種鑄造，是指有別于砂型鑄造方法的其他鑄造工藝。，是指有別于砂型鑄造方法的其他鑄造工藝。特種鑄造特種鑄造一般能至少實(shí)現(xiàn)以下一種性能：一般能至少實(shí)現(xiàn)以下一

40、種性能：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) )減少原砂消耗量減少原砂消耗量適宜高熔點(diǎn)、低流動(dòng)性、易氧化合金適宜高熔點(diǎn)、低流動(dòng)性、易氧化合金鑄造鑄造改善勞動(dòng)條件，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自改善勞動(dòng)條件，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化動(dòng)化鑄造方法鑄造方法公差等級(jí)公差等級(jí)(CT)GB6414-86手工砂型手工砂型1113機(jī)器砂型機(jī)器砂型810金屬型金屬型69低壓低壓69熔模熔模57特種鑄造特種鑄造特種鑄造特種鑄造金屬型鑄造金屬型鑄造壓力鑄造壓力鑄造熔模鑄造熔模鑄造低壓鑄造低壓鑄造陶瓷型鑄

41、造陶瓷型鑄造離心鑄造離心鑄造擠壓鑄造擠壓鑄造10.6.1 10.6.1 熔模鑄造熔模鑄造熔模鑄造熔模鑄造是用易熔材料制成模樣，然后在模樣上涂掛若干是用易熔材料制成模樣，然后在模樣上涂掛若干層耐火涂料制成型殼，經(jīng)硬化后再將模樣熔化，排出型外，層耐火涂料制成型殼，經(jīng)硬化后再將模樣熔化，排出型外，從而獲得無分型面的鑄型。鑄型經(jīng)高溫焙燒后即可進(jìn)行澆從而獲得無分型面的鑄型。鑄型經(jīng)高溫焙燒后即可進(jìn)行澆注。注。1.1.熔模鑄造的工藝過程熔模鑄造的工藝過程熔模鑄造的工藝過程包括：熔模鑄造的工藝過程包括：蠟?zāi)Ｖ圃煜災(zāi)Ｖ圃臁⒔Y(jié)殼結(jié)殼、脫蠟脫蠟、焙焙燒燒和和澆注澆注等，其流程圖及鑄造過程示意圖如下：等，其流程圖及鑄

42、造過程示意圖如下：2.2.熔模鑄造的主要特點(diǎn)及適用范圍熔模鑄造的主要特點(diǎn)及適用范圍1 1）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高，尺寸公差等級(jí)可達(dá)）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高，尺寸公差等級(jí)可達(dá)IT14-IT14-IT11IT11，表面粗糙度，表面粗糙度RaRa值可達(dá)值可達(dá)12.5mm-1.6mm12.5mm-1.6mm。2 2）適用于各種合金鑄件。）適用于各種合金鑄件。3 3）可制造形狀較復(fù)雜的鑄件，鑄出孔的最小直徑為）可制造形狀較復(fù)雜的鑄件，鑄出孔的最小直徑為0.5mm0.5mm，最小壁厚可達(dá)最小壁厚可達(dá)0.3mm0.3mm。4 4）工藝過程較復(fù)雜，生產(chǎn)同期長，制造費(fèi)用和消耗的材料）工藝過程較復(fù)雜，生產(chǎn)同期

43、長，制造費(fèi)用和消耗的材料費(fèi)用較高，多用于小型零件（從幾十克到幾千克），一般不費(fèi)用較高，多用于小型零件（從幾十克到幾千克），一般不超過超過25kg25kg。10.6.2 10.6.2 金屬型鑄造金屬型鑄造金屬型鑄造金屬型鑄造又稱又稱硬模鑄造硬模鑄造，是將液體金屬澆入金屬鑄型，是將液體金屬澆入金屬鑄型，在重力作用下充填鑄型，以獲得鑄件的鑄方法。在重力作用下充填鑄型，以獲得鑄件的鑄方法。1.1.金屬型結(jié)構(gòu)金屬型結(jié)構(gòu)為保證使用壽命，制造金屬型的材料具備如下的性能：為保證使用壽命，制造金屬型的材料具備如下的性能： (1)(1)高的耐熱性和導(dǎo)熱性，反復(fù)受熱不變形，不破壞；高的耐熱性和導(dǎo)熱性，反復(fù)受熱不變形

44、，不破壞；(2)(2)一定的強(qiáng)度、韌性及耐磨性；一定的強(qiáng)度、韌性及耐磨性；(3)(3)好的切削加工性能。好的切削加工性能。金屬型材料一般選用鑄鐵、碳素鋼或低合金鋼。金屬型材料一般選用鑄鐵、碳素鋼或低合金鋼。金屬型鑄造金屬型鑄造2.2.金屬型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍金屬型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍(1)(1)金屬型鑄件冷卻快，組織致密，力學(xué)性能高。金屬型鑄件冷卻快，組織致密，力學(xué)性能高。(2)(2)鑄件的精度和表面質(zhì)量較高鑄件的精度和表面質(zhì)量較高(3)(3)澆冒口尺寸較小，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約澆冒口尺寸較小，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約15%15%30%30%。(4)(4)不用砂或少用砂。不用砂或

45、少用砂。金屬型鑄造的主要缺點(diǎn)是金屬型無透氣和退讓性，鑄件金屬型鑄造的主要缺點(diǎn)是金屬型無透氣和退讓性，鑄件冷卻速度大，容易產(chǎn)生澆不到、冷隔、裂紋等缺陷。冷卻速度大，容易產(chǎn)生澆不到、冷隔、裂紋等缺陷。適用的鑄件形狀和尺寸有一定的限制，主要適用于有色適用的鑄件形狀和尺寸有一定的限制，主要適用于有色合金鑄件的大批量的生產(chǎn)。合金鑄件的大批量的生產(chǎn)。 10.6.3 10.6.3 壓力鑄造壓力鑄造壓力鑄造壓力鑄造（簡稱壓鑄）的實(shí)質(zhì)是在高壓作用下，使液（簡稱壓鑄）的實(shí)質(zhì)是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填金屬型型腔，并在態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填金屬型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方

46、法。壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。常用壓射壓力為常用壓射壓力為5 51500MPa1500MPa，充填速度約，充填速度約5 55m/s5m/s，充填時(shí)間很短，約充填時(shí)間很短，約0.010.0102s02s。壓力鑄造壓力鑄造壓鑄的特點(diǎn)和應(yīng)用壓鑄的特點(diǎn)和應(yīng)用1 1、壓鑄優(yōu)點(diǎn)：、壓鑄優(yōu)點(diǎn)：1 1）鑄件的尺寸精度最高，表面粗糙度）鑄件的尺寸精度最高，表面粗糙度RaRa值最小。值最小。2 2）鑄件強(qiáng)度和表面硬度都較高。）鑄件強(qiáng)度和表面硬度都較高。3 3）生產(chǎn)效率很高，生產(chǎn)過程易于機(jī)械化和自動(dòng)化。）生產(chǎn)效率很高，生產(chǎn)過程易于機(jī)械化和自動(dòng)化。2 2、壓鑄缺點(diǎn)：、壓鑄缺點(diǎn)：1 1）壓鑄時(shí)，高速液流會(huì)包住大

47、量空氣，凝固后在鑄件）壓鑄時(shí)，高速液流會(huì)包住大量空氣，凝固后在鑄件表皮下形成許多氣孔，故壓鑄件不宜進(jìn)行較多余量的表皮下形成許多氣孔，故壓鑄件不宜進(jìn)行較多余量的切削加工，以免氣孔外露。切削加工，以免氣孔外露。2 2）壓鑄黑色金屬時(shí)，壓鑄型壽命很低，困難較大。）壓鑄黑色金屬時(shí)，壓鑄型壽命很低，困難較大。3 3）設(shè)備投資大，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長。）設(shè)備投資大，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長。10.6.4 10.6.4 離心鑄造離心鑄造離心鑄造離心鑄造是將液體金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在是將液體金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在離心力作用下成型并凝固的鑄造方法。離心力作用下成型并凝固的鑄造方法。各種鑄造方法的比較各種鑄造

48、方法的比較常用鑄造方法與砂型鑄造方法的比較常用鑄造方法與砂型鑄造方法的比較砂砂 型型 鑄鑄 造造熔熔 模模 鑄鑄 造造陶瓷型鑄造陶瓷型鑄造金屬型鑄造金屬型鑄造低壓鑄造低壓鑄造壓力鑄造壓力鑄造離心鑄造離心鑄造適用合金的范適用合金的范圍圍 不限制不限制以碳鋼和合金以碳鋼和合金鋼為主鋼為主 以高熔點(diǎn)合金以高熔點(diǎn)合金為主為主 以有色金為主以有色金為主以有色金為主以有色金為主用于有色合金用于有色合金多用于黑色金多用于黑色金屬屬,銅合金銅合金 適用鑄件的大適用鑄件的大小及重量范圍小及重量范圍不限制不限制一般一般1，孔，孔2鋁合金鋁合金23,鑄鑄鐵鐵4鑄鋼鑄鋼5通常壁厚通常壁厚25最小壁厚最小壁厚0.7銅合

49、金銅合金2其它其它0.51孔孔0.7最小內(nèi)孔為最小內(nèi)孔為7表面粗糙度表面粗糙度(um)粗糙粗糙6.31.66.31.612.5 6.3 12.51.63.20.8尺寸公差尺寸公差(mm)CT1113CT4CT6CT6CT6CT4金屬利用率金屬利用率7090907080957090鑄件內(nèi)部質(zhì)量鑄件內(nèi)部質(zhì)量結(jié)晶粗結(jié)晶粗結(jié)晶粗結(jié)晶粗結(jié)晶粗結(jié)晶粗結(jié)晶細(xì)結(jié)晶細(xì)結(jié)晶細(xì)結(jié)晶細(xì)結(jié)晶細(xì)結(jié)晶細(xì)結(jié)晶細(xì)結(jié)晶細(xì)生產(chǎn)率生產(chǎn)率(在適當(dāng)在適當(dāng)機(jī)械化、自動(dòng)機(jī)械化、自動(dòng)化后化后)可達(dá)可達(dá)240箱箱/h中等中等低低中等中等中等中等高高高高應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例各類鑄件各類鑄件刀具、機(jī)械葉刀具、機(jī)械葉片、測(cè)量儀表、片、測(cè)量儀表、電風(fēng)設(shè)備等

50、電風(fēng)設(shè)備等各類模具各類模具發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車、飛機(jī)、拖拉機(jī)、飛機(jī)、拖拉機(jī)、電器零件等電器零件等發(fā)動(dòng)機(jī)、電器發(fā)動(dòng)機(jī)、電器零件；葉輪；零件；葉輪；殼體；箱體等殼體；箱體等汽車、電器儀汽車、電器儀表、照相器材、表、照相器材、國防工業(yè)零件國防工業(yè)零件等等各種套、環(huán)、各種套、環(huán)、筒、輥、葉輪筒、輥、葉輪等等 11.1.1 11.1.1 概述概述 所謂所謂鍛壓鍛壓，是，是鍛造鍛造和和沖壓沖壓的合稱。指對(duì)坯料施加外力，使其的合稱。指對(duì)坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形、改變尺寸、形狀和改善性能，用以制造機(jī)械零件產(chǎn)生塑性變形、改變尺寸、形狀和改善性能，用以制造機(jī)械零件或毛坯的成形方法?；蛎鞯某尚畏椒āｅ?/p>

51、鍛壓壓鍛造鍛造板料沖壓板料沖壓軋制軋制擠壓擠壓拉拔拉拔鍛壓加工的特點(diǎn)：鍛壓加工的特點(diǎn)：(1)(1)能消除內(nèi)部缺陷，改善金屬組織，提高力學(xué)性能；能消除內(nèi)部缺陷，改善金屬組織，提高力學(xué)性能；(2)(2)具有較高的生產(chǎn)率；具有較高的生產(chǎn)率；(3)(3)節(jié)省材料和工時(shí)，提高材料利用率和經(jīng)濟(jì)效率；節(jié)省材料和工時(shí)，提高材料利用率和經(jīng)濟(jì)效率；(4)(4)適應(yīng)性強(qiáng)。適應(yīng)性強(qiáng)。 鍛壓成形技術(shù)是國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主體技術(shù)之一。鍛壓成形技術(shù)是國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主體技術(shù)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界75的鋼材需經(jīng)塑性成形，在汽車生產(chǎn)中，的鋼材需經(jīng)塑性成形，在汽車生產(chǎn)中，70以上的零部件是利用金屬塑性加工而成的

52、。以上的零部件是利用金屬塑性加工而成的。 縱觀縱觀2020世紀(jì)，塑性成形技術(shù)取得了長足的進(jìn)展。主要體現(xiàn)在：世紀(jì)，塑性成形技術(shù)取得了長足的進(jìn)展。主要體現(xiàn)在：(1)(1)塑性成形的理論基礎(chǔ)已基本形成，包括位錯(cuò)理論、塑性成形的理論基礎(chǔ)已基本形成，包括位錯(cuò)理論、TrescaTresca、MisesMises屈服準(zhǔn)則、滑移線理論、主應(yīng)力法、上限元法以及大變形彈塑性屈服準(zhǔn)則、滑移線理論、主應(yīng)力法、上限元法以及大變形彈塑性和剛塑性有限元理論等。和剛塑性有限元理論等。(2)(2)以有限元為核心的塑性成形數(shù)值仿真技術(shù)日趨成熟，為人們認(rèn)識(shí)以有限元為核心的塑性成形數(shù)值仿真技術(shù)日趨成熟，為人們認(rèn)識(shí)金屬塑性成形過程的本

53、質(zhì)提供了新途徑，為實(shí)現(xiàn)塑性成形領(lǐng)域的金屬塑性成形過程的本質(zhì)提供了新途徑，為實(shí)現(xiàn)塑性成形領(lǐng)域的虛擬制造提供了強(qiáng)有力的支持。虛擬制造提供了強(qiáng)有力的支持。(3)(3)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)(CAD/CAE/CAM)(CAD/CAE/CAM)和逆向工程在塑性成形領(lǐng)域的應(yīng)用和逆向工程在塑性成形領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入，使制件尤其是模具的質(zhì)量提高，制造成本和周期大幅不斷深入，使制件尤其是模具的質(zhì)量提高，制造成本和周期大幅下降。下降。(4)(4)新的成形方法不斷形成并得到成功應(yīng)用，如超塑成形、爆炸成形新的成形方法不斷形成并得到成功應(yīng)用，如超塑成形、爆炸成形等。等。(5)(5)精確成形工藝廣泛應(yīng)用在汽車等工業(yè)

54、中。如用精確鍛造成形技術(shù)精確成形工藝廣泛應(yīng)用在汽車等工業(yè)中。如用精確鍛造成形技術(shù)生產(chǎn)凸輪軸等零件，鋁合金薄板復(fù)雜工件的連續(xù)加工工藝生產(chǎn)凸輪軸等零件，鋁合金薄板復(fù)雜工件的連續(xù)加工工藝AVT(Aluminum Vehicle Technology)AVT(Aluminum Vehicle Technology)、反壓力液壓成形、鑄鍛工、反壓力液壓成形、鑄鍛工藝（壓鑄和鍛造工藝相結(jié)合）、同步成形工藝、動(dòng)態(tài)液壓技術(shù)、藝（壓鑄和鍛造工藝相結(jié)合）、同步成形工藝、動(dòng)態(tài)液壓技術(shù)、變壓力液壓脹形技術(shù)、回歸熱處理工藝（變壓力液壓脹形技術(shù)、回歸熱處理工藝（RHTRHT）、半固態(tài)塑性成形、）、半固態(tài)塑性成形、多向模鍛

55、等。多向模鍛等。 11.2.1 11.2.1 塑變的實(shí)質(zhì)塑變的實(shí)質(zhì) 金屬在外力作用下產(chǎn)生變形，隨著外力的增加，金屬金屬在外力作用下產(chǎn)生變形，隨著外力的增加，金屬由由彈性變形彈性變形上升到上升到彈彈-塑變形塑變形。其中，彈性變形是。其中，彈性變形是可逆可逆的，的，塑性變形是塑性變形是不可逆不可逆的。的。由于金屬材料都是晶體，故要說明由于金屬材料都是晶體，故要說明塑性變形的實(shí)質(zhì)，必須從其晶體結(jié)構(gòu)來說明。塑性變形的實(shí)質(zhì)，必須從其晶體結(jié)構(gòu)來說明。1.1.單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形有兩種方式：單晶體的塑性變形有兩種方式：滑移變形滑移變形和和孿晶變形孿晶變形。其中滑移變形為主要方式。

56、其中滑移變形為主要方式。(1)(1)滑移變形滑移變形：在切應(yīng)力的作用下，晶體內(nèi)的一部分相對(duì)：在切應(yīng)力的作用下，晶體內(nèi)的一部分相對(duì)另一部分，沿原子排列緊密的晶面作相對(duì)滑動(dòng)。另一部分，沿原子排列緊密的晶面作相對(duì)滑動(dòng)。滑移的特點(diǎn)：滑移的特點(diǎn)：a.a.晶體未受到外力作用時(shí)晶格內(nèi)原子處于平衡狀態(tài)；晶體未受到外力作用時(shí)晶格內(nèi)原子處于平衡狀態(tài)；b.b.晶體受到了較小的切應(yīng)力，晶格產(chǎn)生彈性變形；晶體受到了較小的切應(yīng)力，晶格產(chǎn)生彈性變形；c.c.當(dāng)切應(yīng)力增加到大于臨界值時(shí)，晶體上半部沿當(dāng)切應(yīng)力增加到大于臨界值時(shí)，晶體上半部沿“水平水平面面”產(chǎn)生滑移，此時(shí)產(chǎn)生彈產(chǎn)生滑移，此時(shí)產(chǎn)生彈-塑變形；塑變形；d.d.晶體發(fā)

57、生滑移后再移除外力，晶體不能完全恢復(fù)到原晶體發(fā)生滑移后再移除外力，晶體不能完全恢復(fù)到原始狀態(tài)，始狀態(tài)，“水平面水平面”方向增加一個(gè)方向增加一個(gè)原子間距，產(chǎn)生塑變。原子間距，產(chǎn)生塑變。(2)(2)孿晶孿晶( (雙晶雙晶) )變形變形：晶體在外力作用下，晶體內(nèi)一部分晶體在外力作用下，晶體內(nèi)一部分原子晶格相對(duì)于另一部分原子晶格發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。原子晶格相對(duì)于另一部分原子晶格發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。2.2.多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形晶內(nèi)晶內(nèi)變形：變形：晶間晶間變形：變形：晶粒本身的塑性變形晶粒本身的塑性變形晶粒與晶粒之間相對(duì)產(chǎn)生滑移或轉(zhuǎn)動(dòng)晶粒與晶粒之間相對(duì)產(chǎn)生滑移或轉(zhuǎn)動(dòng)滑移滑移孿晶孿晶11.2.2 11.2.2 金屬

58、加工硬化、回復(fù)和再結(jié)晶金屬加工硬化、回復(fù)和再結(jié)晶1.1.金屬的加工硬化金屬的加工硬化( (冷變形強(qiáng)化冷變形強(qiáng)化) )(1)(1)定義：金屬在定義：金屬在低溫下低溫下進(jìn)行塑性變形，隨著變形程度的增進(jìn)行塑性變形，隨著變形程度的增加，金屬的硬度和強(qiáng)度加，金屬的硬度和強(qiáng)度升高升高，而塑性、韌性，而塑性、韌性下降下降的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。(2)(2)加工硬化的原因：加工硬化的原因：一般認(rèn)為金屬在塑性變形過程中，在滑移面附近的晶格產(chǎn)生一般認(rèn)為金屬在塑性變形過程中，在滑移面附近的晶格產(chǎn)生了強(qiáng)烈扭曲，在晶粒間產(chǎn)生了許多細(xì)小碎晶塊，導(dǎo)致了金屬了強(qiáng)烈扭曲，在晶粒間產(chǎn)生了許多細(xì)小碎晶塊，導(dǎo)致了金屬進(jìn)一步滑移的阻力增大。進(jìn)

59、一步滑移的阻力增大。加工硬化對(duì)于一些不能用熱處理強(qiáng)化的金屬而言，能通過冷加工硬化對(duì)于一些不能用熱處理強(qiáng)化的金屬而言，能通過冷軋、冷擠、冷拔、冷沖壓等方法有效地提高軋、冷擠、冷拔、冷沖壓等方法有效地提高金屬強(qiáng)度金屬強(qiáng)度和和硬度硬度。2.2.回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶隨著加熱溫度的升高，組織和性能的變化過程分為隨著加熱溫度的升高，組織和性能的變化過程分為回復(fù)回復(fù)、再再結(jié)晶結(jié)晶、晶粒長大晶粒長大三個(gè)階段，如圖所示。三個(gè)階段，如圖所示。(1)(1)回復(fù)回復(fù)定義：當(dāng)溫度定義：當(dāng)溫度較低較低時(shí)，原子活動(dòng)時(shí)，原子活動(dòng)能力能力不強(qiáng)不強(qiáng)，只能，只能短距離短距離的擴(kuò)散，的擴(kuò)散，使晶格扭曲使晶格扭曲減輕減輕，殘余應(yīng)力

60、，殘余應(yīng)力顯著顯著下降下降，但組織和力學(xué)性能，但組織和力學(xué)性能無明顯無明顯變化變化。公式：公式：T T回回=(0.25-0.30)T=(0.25-0.30)T熔熔(2)再結(jié)晶再結(jié)晶定義：當(dāng)溫度升高到該金屬熔化定義：當(dāng)溫度升高到該金屬熔化溫度的溫度的0.4倍倍時(shí)，金屬的原子獲時(shí)，金屬的原子獲得更多的能量，原子擴(kuò)散能力得更多的能量，原子擴(kuò)散能力增增大大，開始以某些碎晶或雜質(zhì)為核，開始以某些碎晶或雜質(zhì)為核心，形核長大成新的細(xì)小、均勻心，形核長大成新的細(xì)小、均勻的等軸晶粒。的等軸晶粒。公式：公式：T T再再=0.4T=0.4T熔熔再結(jié)晶后，晶粒得到細(xì)化，消除再結(jié)晶后，晶粒得到細(xì)化，消除了金屬塑性變形產(chǎn)