第二篇 熱加工

1、第二篇 熱加工第一章第一章 鑄造鑄造第二章第二章 金屬壓力加工金屬壓力加工第三章第三章 焊接焊接第一章 鑄造w熔煉金屬，制造鑄型，將熔化的金屬液澆注到具有和零件形狀相適應(yīng)的鑄型空腔中，凝固后獲得一定形狀鑄件的工藝方法稱為鑄造。w鑄造生產(chǎn)中，最基本的方法是砂型鑄造，目前，用砂型澆注的鑄件約占鑄件總重量的%以上，除一般砂型鑄造以外還有許多種特種鑄造方法，如熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、低壓鑄造、殼型鑄造等。w一、鑄造生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)w用鑄造方法可制成形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯，如箱體、汽缸體、機(jī)座、機(jī)床床身等。第一章 鑄造w鑄造的適應(yīng)性廣，工業(yè)中常用的金屬材料，如碳鑄造的適應(yīng)性廣，工

2、業(yè)中常用的金屬材料，如碳素鋼、合金鋼、鑄鐵、青銅、黃銅、鋁合金等，都素鋼、合金鋼、鑄鐵、青銅、黃銅、鋁合金等，都可以用于鑄造。其中應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵，只能用可以用于鑄造。其中應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵，只能用鑄造的方法來(lái)制造毛坯。鑄件的重量可以為幾克或鑄造的方法來(lái)制造毛坯。鑄件的重量可以為幾克或重達(dá)數(shù)百噸，鑄件的壁厚可由重達(dá)數(shù)百噸，鑄件的壁厚可由1mm1mm到到1m1m左右。在大左右。在大件的生產(chǎn)中鑄造的優(yōu)越性尤為顯著。件的生產(chǎn)中鑄造的優(yōu)越性尤為顯著。w鑄造所用的原材料大都來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，并鑄造所用的原材料大都來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，并可直接用報(bào)廢的機(jī)件、廢鋼和切屑做原料。在一般可直接用報(bào)廢的機(jī)件、廢

3、鋼和切屑做原料。在一般情況下，鑄造設(shè)備需要的投資少。因此鑄件的成本情況下，鑄造設(shè)備需要的投資少。因此鑄件的成本低廉。低廉。w鑄件的形狀和尺寸與零件非常接近，因而節(jié)約金鑄件的形狀和尺寸與零件非常接近，因而節(jié)約金屬，并減少了切削加工的工作量。屬，并減少了切削加工的工作量。第一章 鑄造w二、鑄造生產(chǎn)目前存在的問(wèn)題二、鑄造生產(chǎn)目前存在的問(wèn)題w同種金屬材料制成的鑄件，其機(jī)械性能不如鍛件同種金屬材料制成的鑄件，其機(jī)械性能不如鍛件高。這是由于鑄造組織粗大，且內(nèi)部常有縮孔、縮高。這是由于鑄造組織粗大，且內(nèi)部常有縮孔、縮松、氣孔和砂眼等缺陷，這就使得鑄件笨重，增加松、氣孔和砂眼等缺陷，這就使得鑄件笨重，增加了機(jī)

4、器設(shè)備的重量。了機(jī)器設(shè)備的重量。w鑄造工序多，一些工藝過(guò)程還難以精確地控制，鑄造工序多，一些工藝過(guò)程還難以精確地控制，使得鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品率較高。使得鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品率較高。w在砂型鑄造中，特別是在單件、小批量生產(chǎn)中，在砂型鑄造中，特別是在單件、小批量生產(chǎn)中，鑄件的表面質(zhì)量不高。工人的勞動(dòng)環(huán)境、條件差，鑄件的表面質(zhì)量不高。工人的勞動(dòng)環(huán)境、條件差，勞動(dòng)強(qiáng)度高。勞動(dòng)強(qiáng)度高。w隨著現(xiàn)代鑄造技術(shù)的不斷發(fā)展，這些缺點(diǎn)正在逐步隨著現(xiàn)代鑄造技術(shù)的不斷發(fā)展，這些缺點(diǎn)正在逐步地得到改善。地得到改善。第一章 鑄造w由于鑄造生產(chǎn)有許多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛由于鑄造生產(chǎn)有許多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛

5、的應(yīng)用。在機(jī)器設(shè)備中，鑄件所占比重很大，如機(jī)的應(yīng)用。在機(jī)器設(shè)備中，鑄件所占比重很大，如機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)中，鑄件占總重量的床、內(nèi)燃機(jī)中，鑄件占總重量的7090%，拖拉機(jī)，拖拉機(jī)占占5070%，農(nóng)業(yè)機(jī)械占，農(nóng)業(yè)機(jī)械占4070%。w近年來(lái)，由于精密鑄造的迅速發(fā)展，鑄件的表面質(zhì)近年來(lái)，由于精密鑄造的迅速發(fā)展，鑄件的表面質(zhì)量有了很大提高，精度可達(dá)量有了很大提高，精度可達(dá)IT10IT11，表面粗糙，表面粗糙度可達(dá)度可達(dá)Ra0.8，成為無(wú)切屑加工的重要方法之一。，成為無(wú)切屑加工的重要方法之一。同時(shí)，由于球墨鑄鐵等新型鑄造合金的普遍采用，同時(shí)，由于球墨鑄鐵等新型鑄造合金的普遍采用，以及小型鑄鋼件的推廣，鑄件的機(jī)械

6、性能顯著提高，以及小型鑄鋼件的推廣，鑄件的機(jī)械性能顯著提高，使用范圍也在日益擴(kuò)大。使用范圍也在日益擴(kuò)大。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w一、液態(tài)合金的充型一、液態(tài)合金的充型w液態(tài)合金填充鑄型的過(guò)程，稱為液態(tài)合金的充型。將液態(tài)合金填充鑄型的過(guò)程，稱為液態(tài)合金的充型。將鑄型型腔充滿是獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的基本鑄型型腔充滿是獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的基本條件。條件。w如果液態(tài)合金是在純液態(tài)下填充鑄型型腔，便可以得如果液態(tài)合金是在純液態(tài)下填充鑄型型腔，便可以得到結(jié)構(gòu)完整的鑄件；如果液態(tài)合金在填充鑄型的流動(dòng)到結(jié)構(gòu)完整的鑄件；如果液態(tài)合金在填充鑄型的流動(dòng)過(guò)程中伴隨著結(jié)晶過(guò)程，則液態(tài)合金的粘度增大、流過(guò)程中伴

7、隨著結(jié)晶過(guò)程，則液態(tài)合金的粘度增大、流動(dòng)性下降，結(jié)晶形成的晶粒有可能堵塞充型通道，嚴(yán)動(dòng)性下降，結(jié)晶形成的晶粒有可能堵塞充型通道，嚴(yán)重時(shí)液態(tài)合金被迫停止向前流動(dòng)，這種情況下，會(huì)產(chǎn)重時(shí)液態(tài)合金被迫停止向前流動(dòng)，這種情況下，會(huì)產(chǎn)生澆不到（足）或冷隔等鑄造缺陷。生澆不到（足）或冷隔等鑄造缺陷。w將液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰將液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力，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。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w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：w合金的流動(dòng)性合金的流動(dòng)性w合金的流動(dòng)性是指液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力，是

8、鑄合金的流動(dòng)性是指液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力，是鑄造性能之一，合金的流動(dòng)性越好，充型能力越強(qiáng)，造性能之一，合金的流動(dòng)性越好，充型能力越強(qiáng)，便于澆注出輪廓清晰、薄而復(fù)雜的鑄件。便于澆注出輪廓清晰、薄而復(fù)雜的鑄件。w澆注條件澆注條件w澆注溫度澆注溫度 澆注溫度對(duì)液態(tài)合金的充型能力有顯澆注溫度對(duì)液態(tài)合金的充型能力有顯著影響。在一定溫度范圍內(nèi)，充型能力隨著溫度的著影響。在一定溫度范圍內(nèi)，充型能力隨著溫度的升高而明顯增強(qiáng)。若超過(guò)此界限，由于溫度過(guò)高，升高而明顯增強(qiáng)。若超過(guò)此界限，由于溫度過(guò)高，液態(tài)合金吸氣增多、氧化嚴(yán)重，充型能力提高幅度液態(tài)合金吸氣增多、氧化嚴(yán)重，充型能力提高幅度不斷減小，甚至降低。不斷減小

9、，甚至降低。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w充型壓力 液態(tài)合金流動(dòng)時(shí)所受的正壓力稱為充型壓力，充型壓力越大，流動(dòng)速度越快，充型能力越強(qiáng)。砂型鑄造中可以用加高直澆道的辦法來(lái)提高充型壓力。其他鑄造方法中可用外加壓力或利用離心力來(lái)提高充型壓力。w鑄型條件w鑄型導(dǎo)熱能力 鑄型導(dǎo)熱能力差，散熱慢，合金保持液態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)，充型能力好。w鑄型阻力 澆注過(guò)程中，鑄型型腔中的氣體若能順利排除，則可提高液態(tài)合金的充型能力；此外，零件的壁厚、型腔的復(fù)雜程度對(duì)充型能力也有較大影響。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w二、鑄件的凝固二、鑄件的凝固w鑄件的凝固鑄件的凝固w在鑄件凝固過(guò)程中，一般存在著固相區(qū)、凝固區(qū)和在鑄件凝固過(guò)程中，一般存在著固相

10、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)的范圍寬窄對(duì)鑄件的質(zhì)量影響較大，區(qū)域，凝固區(qū)的范圍寬窄對(duì)鑄件的質(zhì)量影響較大，按照凝固區(qū)的寬窄，分為逐層凝固、中間凝固和體按照凝固區(qū)的寬窄，分為逐層凝固、中間凝固和體積凝固三種凝固方式。積凝固三種凝固方式。w逐層凝固逐層凝固 純金屬和共晶成分的合金在恒溫下結(jié)晶，純金屬和共晶成分的合金在恒溫下結(jié)晶，凝固過(guò)程中，固相和液相的界面分明，也就是鑄件凝固過(guò)程中，固相和液相的界面分明，也就是鑄件截面上的凝固區(qū)域的寬度為零。隨著溫度的下降，截面上的凝固區(qū)域的寬度為零。隨著溫度的下降，固相區(qū)不斷增大，

11、逐漸到達(dá)鑄件中心。因此，其凝固相區(qū)不斷增大，逐漸到達(dá)鑄件中心。因此，其凝固過(guò)程為由外向內(nèi)的逐層凝固。固過(guò)程為由外向內(nèi)的逐層凝固。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w體積凝固體積凝固 當(dāng)金屬的結(jié)晶溫度范圍很寬，或因鑄當(dāng)金屬的結(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。凝固區(qū)很寬，甚至貫穿整個(gè)鑄件截面。w中間凝固中間凝固 當(dāng)金屬的結(jié)晶溫度范圍較窄，或結(jié)晶當(dāng)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毯腕w積凝固之

12、間。上的凝固區(qū)域?qū)挾冉橛谥饘幽毯腕w積凝固之間。w影響鑄件凝固方式主要因素是金屬的結(jié)晶溫度范圍影響鑄件凝固方式主要因素是金屬的結(jié)晶溫度范圍（取決于化學(xué)成分）鑄件的溫度梯度。合金的結(jié)晶（取決于化學(xué)成分）鑄件的溫度梯度。合金的結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)越窄，越傾向于逐層凝固。溫度范圍越小，凝固區(qū)越窄，越傾向于逐層凝固。當(dāng)合金成分一定時(shí)，鑄件截面上的溫度梯度越大對(duì)當(dāng)合金成分一定時(shí)，鑄件截面上的溫度梯度越大對(duì)應(yīng)的凝固區(qū)域越窄，越趨向于逐層凝固。應(yīng)的凝固區(qū)域越窄，越趨向于逐層凝固。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w鑄件的晶粒組織鑄件的晶粒組織w鑄件的晶粒組織是指鑄件的晶粒形狀和大小而言的。鑄件的晶粒組織是指鑄件的晶粒

13、形狀和大小而言的。根據(jù)一次結(jié)晶條件的不同，鑄件具有不同的晶粒組根據(jù)一次結(jié)晶條件的不同，鑄件具有不同的晶粒組織。織。w圖圖2-32-3（a a）中鑄件的晶粒組織由表面細(xì)晶粒區(qū)、內(nèi)）中鑄件的晶粒組織由表面細(xì)晶粒區(qū)、內(nèi)部柱狀晶粒區(qū)和中心等軸晶區(qū)組成。表面細(xì)晶粒區(qū)部柱狀晶粒區(qū)和中心等軸晶區(qū)組成。表面細(xì)晶粒區(qū)由無(wú)方向的等軸晶粒組成。澆注后，與鑄型接觸的由無(wú)方向的等軸晶粒組成。澆注后，與鑄型接觸的一層液態(tài)金屬?gòu)?qiáng)烈過(guò)冷，生成大量晶核，并長(zhǎng)大為一層液態(tài)金屬?gòu)?qiáng)烈過(guò)冷，生成大量晶核，并長(zhǎng)大為許多細(xì)小的沒(méi)有方向的細(xì)的等軸晶粒。柱狀晶區(qū)由許多細(xì)小的沒(méi)有方向的細(xì)的等軸晶粒。柱狀晶區(qū)由有方向性的柱狀晶粒組成。表面細(xì)晶粒區(qū)

14、形成后，有方向性的柱狀晶粒組成。表面細(xì)晶粒區(qū)形成后，與型腔壁垂直的方向?yàn)閷?dǎo)熱最強(qiáng)方向，晶核在這個(gè)與型腔壁垂直的方向?yàn)閷?dǎo)熱最強(qiáng)方向，晶核在這個(gè)方向的長(zhǎng)大速度最快，形成柱狀晶。方向的長(zhǎng)大速度最快，形成柱狀晶。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w中心等軸晶區(qū)由均一的、無(wú)方向的等軸晶粒組成。中心等軸晶區(qū)由均一的、無(wú)方向的等軸晶粒組成。該區(qū)的等軸晶粒比表面的細(xì)等軸晶粒要粗大。該區(qū)的等軸晶粒比表面的細(xì)等軸晶粒要粗大。w圖圖2-3(b)中鑄件的晶粒組織由表面細(xì)晶粒區(qū)和柱狀中鑄件的晶粒組織由表面細(xì)晶粒區(qū)和柱狀晶區(qū)組成。圖晶區(qū)組成。圖2-3(c)中鑄件的晶粒組織由單一的等中鑄件的晶粒組織由單一的等軸晶區(qū)組成。軸晶區(qū)組成。w鑄

15、件晶粒組織的控制鑄件晶粒組織的控制w晶粒組織對(duì)鑄件力學(xué)性能有很大影響。柱狀晶本身晶粒組織對(duì)鑄件力學(xué)性能有很大影響。柱狀晶本身比較致密，有較高的強(qiáng)度和塑性，但在柱狀晶的晶比較致密，有較高的強(qiáng)度和塑性，但在柱狀晶的晶界上富集雜質(zhì)，削弱了晶粒間的聯(lián)系。因此柱狀晶界上富集雜質(zhì)，削弱了晶粒間的聯(lián)系。因此柱狀晶組織的力學(xué)性能有明顯的方向性，縱向好，橫向差。組織的力學(xué)性能有明顯的方向性，縱向好，橫向差。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w等軸晶的晶界面積大，雜質(zhì)分布較分散，各向的力等軸晶的晶界面積大，雜質(zhì)分布較分散，各向的力學(xué)性能差異小，而且晶粒越細(xì)小，鑄件的綜合力學(xué)學(xué)性能差異小，而且晶粒越細(xì)小，鑄件的綜合力學(xué)性能越好。

16、所以通常希望鑄件為細(xì)等軸晶粒組織。性能越好。所以通常希望鑄件為細(xì)等軸晶粒組織。w鑄造生產(chǎn)中細(xì)化晶粒的主要措施：鑄造生產(chǎn)中細(xì)化晶粒的主要措施：降低澆注溫度、降低澆注溫度、提高鑄型的激冷能力（如用金屬鑄型代替砂鑄型）；提高鑄型的激冷能力（如用金屬鑄型代替砂鑄型）；孕育處理（通過(guò)外來(lái)晶核增加晶核的數(shù)目）；孕育處理（通過(guò)外來(lái)晶核增加晶核的數(shù)目）；采用機(jī)械振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)攪拌等方法，使結(jié)晶過(guò)程采用機(jī)械振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)攪拌等方法，使結(jié)晶過(guò)程中，晶枝折斷，從而增加晶核的數(shù)目。中，晶枝折斷，從而增加晶核的數(shù)目。w三、鑄件的收縮三、鑄件的收縮w合金收縮的三個(gè)階段合金收縮的三個(gè)階段第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w液態(tài)收縮液態(tài)收

17、縮 從澆注溫度冷卻到凝固開(kāi)始溫度的收縮；從澆注溫度冷卻到凝固開(kāi)始溫度的收縮；w凝固收縮凝固收縮 從凝固開(kāi)始溫度到凝固終止溫度的收縮；從凝固開(kāi)始溫度到凝固終止溫度的收縮；w固態(tài)收縮固態(tài)收縮 從凝固終止溫度冷卻到室溫的收縮。從凝固終止溫度冷卻到室溫的收縮。w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，通常用體積收縮率表示，它們是鑄件產(chǎn)生縮孔、低，通常用體積收縮率表示，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)為鑄件尺寸的減小，通常用線收縮率表示。固態(tài)收縮是鑄尺寸的減小，通常用線收縮率表示。固

18、態(tài)收縮是鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋的根本原因。不同合金件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋的根本原因。不同合金的收縮率不同。的收縮率不同。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w鑄件中的縮孔和縮松鑄件中的縮孔和縮松w縮孔與縮松的形成縮孔與縮松的形成w液態(tài)合金在冷卻凝固過(guò)程中，若其液態(tài)收縮和凝固液態(tài)合金在冷卻凝固過(guò)程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補(bǔ)足，則在鑄件最后凝固收縮所縮減的容積得不到補(bǔ)足，則在鑄件最后凝固的部位形成孔洞。按孔洞的大小和分布的部位形成孔洞。按孔洞的大小和分布 ，可分為縮，可分為縮孔和縮松兩類?？缀涂s松兩類。w縮孔縮孔 縮孔是在鑄件最后凝固部位容積大而集中縮孔是在鑄件最后凝固部位容積大而集中的

19、孔洞，呈倒圓錐形，內(nèi)表面粗糙，并?？梢?jiàn)到樹的孔洞，呈倒圓錐形，內(nèi)表面粗糙，并?？梢?jiàn)到樹枝狀晶體的末梢。枝狀晶體的末梢。w在鑄件檢查中，若鑄件厚大部位的上表面（澆注位在鑄件檢查中，若鑄件厚大部位的上表面（澆注位置）出線內(nèi)凹，則可以判斷內(nèi)凹下有集中縮孔。置）出線內(nèi)凹，則可以判斷內(nèi)凹下有集中縮孔。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w縮松縮松 細(xì)小而分散的縮孔稱為縮松。縮松常分布細(xì)小而分散的縮孔稱為縮松?？s松常分布在鑄件軸線區(qū)域、厚大部位、冒口根部附近。當(dāng)縮在鑄件軸線區(qū)域、厚大部位、冒口根部附近。當(dāng)縮孔與縮松的容積相同時(shí)，縮松的分布面積比縮孔要孔與縮松的容積相同時(shí)，縮松的分布面積比縮孔要大的多。

20、縮松的形成是由于被樹枝狀晶體分隔開(kāi)的大的多。縮松的形成是由于被樹枝狀晶體分隔開(kāi)的小液體區(qū)的液態(tài)收縮和凝固收縮得不到補(bǔ)足所至。小液體區(qū)的液態(tài)收縮和凝固收縮得不到補(bǔ)足所至。w縮孔分為宏觀縮松和顯微縮松兩種。宏觀縮松是用縮孔分為宏觀縮松和顯微縮松兩種。宏觀縮松是用肉眼或放大鏡可以看出的小孔，多分布在鑄件中心肉眼或放大鏡可以看出的小孔，多分布在鑄件中心軸線處或縮孔的下方；顯微縮松是分布在晶粒之間軸線處或縮孔的下方；顯微縮松是分布在晶粒之間的微小孔洞，用顯微鏡才能觀察出來(lái)。顯微縮松難的微小孔洞，用顯微鏡才能觀察出來(lái)。顯微縮松難以完全避免，一般鑄件不按缺陷對(duì)待，但對(duì)氣密性、以完全避免，一般鑄件不按缺陷對(duì)待

21、，但對(duì)氣密性、力學(xué)性能或化學(xué)性能要求很高的鑄件，則必須設(shè)法力學(xué)性能或化學(xué)性能要求很高的鑄件，則必須設(shè)法減少。減少。 不同鑄造合金產(chǎn)不同鑄造合金產(chǎn)生縮孔和縮松的傾向生縮孔和縮松的傾向不同。結(jié)晶溫度范圍不同。結(jié)晶溫度范圍小的合金產(chǎn)生集中縮小的合金產(chǎn)生集中縮孔的傾向大，而產(chǎn)生孔的傾向大，而產(chǎn)生縮松的傾向??；反之，縮松的傾向??；反之，結(jié)晶溫度范圍寬的合結(jié)晶溫度范圍寬的合金產(chǎn)生縮孔傾向小，金產(chǎn)生縮孔傾向小，但縮松傾向大。但縮松傾向大。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w縮孔和縮松的防止縮孔和縮松的防止w縮孔和縮松使鑄件的力學(xué)性能下降，因此必須采取縮孔和縮松使鑄件的力學(xué)性能下降，因此必須采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧﹣?lái)防止。適當(dāng)?shù)?/p>

22、工藝措施來(lái)防止。w液態(tài)合金在冷卻過(guò)程中收縮容積是不能避免的，但液態(tài)合金在冷卻過(guò)程中收縮容積是不能避免的，但鑄件的縮孔是可以防止的。只要根據(jù)合金的收縮特鑄件的縮孔是可以防止的。只要根據(jù)合金的收縮特點(diǎn)，合理控制鑄件的凝固，使之實(shí)現(xiàn)順序凝固（定點(diǎn)，合理控制鑄件的凝固，使之實(shí)現(xiàn)順序凝固（定向凝固）就可以避免縮孔。向凝固）就可以避免縮孔。w順序凝固就是在鑄件可能出現(xiàn)縮孔的熱節(jié)處，通過(guò)順序凝固就是在鑄件可能出現(xiàn)縮孔的熱節(jié)處，通過(guò)增設(shè)冒口或冷鐵等一系列工藝措施，使鑄件遠(yuǎn)離冒增設(shè)冒口或冷鐵等一系列工藝措施，使鑄件遠(yuǎn)離冒口的部位先凝固，爾后是靠近冒口部位凝固，最后口的部位先凝固，爾后是靠近冒口部位凝固，最后才是

23、冒口本身凝固。才是冒口本身凝固。按順序凝固的次序凝按順序凝固的次序凝固，鑄件各個(gè)部位的固，鑄件各個(gè)部位的液態(tài)收縮和凝固收縮液態(tài)收縮和凝固收縮都能得到液態(tài)金屬的都能得到液態(tài)金屬的補(bǔ)足，而將縮孔轉(zhuǎn)移補(bǔ)足，而將縮孔轉(zhuǎn)移到最后凝固的冒口之到最后凝固的冒口之中。冒口為鑄件多余中。冒口為鑄件多余的部分，在鑄件清理的部分，在鑄件清理時(shí)予以清除。時(shí)予以清除。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w為了控制鑄件的定向凝固，在安放冒口的同時(shí)，還為了控制鑄件的定向凝固，在安放冒口的同時(shí)，還可以在鑄件上某些厚大部位增設(shè)冷鐵。冷鐵加快了可以在鑄件上某些厚大部位增設(shè)冷鐵。冷鐵加快了這些厚大部位的冷卻速度，使之較快凝固并完成補(bǔ)這些厚大部位的

24、冷卻速度，使之較快凝固并完成補(bǔ)縮。冷鐵通常用鋼或鑄鐵制造。縮。冷鐵通常用鋼或鑄鐵制造。w正確估計(jì)鑄件上縮孔或縮松可能產(chǎn)生的部位是合理正確估計(jì)鑄件上縮孔或縮松可能產(chǎn)生的部位是合理安置冒口和冷鐵的重要依據(jù)。在實(shí)際生產(chǎn)中常以內(nèi)安置冒口和冷鐵的重要依據(jù)。在實(shí)際生產(chǎn)中常以內(nèi)節(jié)圓法或等溫線法近似地找出縮孔的部位（熱節(jié)節(jié)圓法或等溫線法近似地找出縮孔的部位（熱節(jié)處）。處）。w安放冒口和冷鐵，實(shí)現(xiàn)定向凝固，雖可有效地防止安放冒口和冷鐵，實(shí)現(xiàn)定向凝固，雖可有效地防止縮孔和縮松，但卻耗費(fèi)許多合金和工時(shí)，加大了鑄縮孔和縮松，但卻耗費(fèi)許多合金和工時(shí)，加大了鑄件的成本。同時(shí)，定向凝固擴(kuò)大了鑄件各部分的溫件的成本。同時(shí)，定

25、向凝固擴(kuò)大了鑄件各部分的溫差，增大了鑄件變形和開(kāi)裂的傾向。差，增大了鑄件變形和開(kāi)裂的傾向。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w鑄造應(yīng)力、變形和裂紋鑄造應(yīng)力、變形和裂紋w鑄件在凝固以后的繼續(xù)冷卻過(guò)程中，其固態(tài)收縮若鑄件在凝固以后的繼續(xù)冷卻過(guò)程中，其固態(tài)收縮若是受到阻礙，便在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，稱為鑄造是受到阻礙，便在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，稱為鑄造內(nèi)應(yīng)力。這種應(yīng)力有時(shí)是冷卻過(guò)程中暫存的，有的內(nèi)應(yīng)力。這種應(yīng)力有時(shí)是冷卻過(guò)程中暫存的，有的一直殘留到室溫，后者稱為殘余內(nèi)應(yīng)力。鑄造應(yīng)力一直殘留到室溫，后者稱為殘余內(nèi)應(yīng)力。鑄造應(yīng)力是鑄件產(chǎn)生變形、裂紋等缺陷的主要原因。是鑄件產(chǎn)生變形、裂紋等缺陷的主要原因。w鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力

26、w按鑄造應(yīng)力產(chǎn)生的原因，分為熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力。按鑄造應(yīng)力產(chǎn)生的原因，分為熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力。w熱應(yīng)力熱應(yīng)力 熱應(yīng)力是由于鑄件壁厚不均勻，各部位熱應(yīng)力是由于鑄件壁厚不均勻，各部位冷卻速度不同，致使同一時(shí)期內(nèi)鑄件各部分收縮不冷卻速度不同，致使同一時(shí)期內(nèi)鑄件各部分收縮不一致所引起的。下面來(lái)分析熱應(yīng)力的形成。一致所引起的。下面來(lái)分析熱應(yīng)力的形成。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ) 固態(tài)合金高于臨界溫度（鋼和鐵為固態(tài)合金高于臨界溫度（鋼和鐵為620620650650C C以上），處于塑性狀態(tài)，此以上），處于塑性狀態(tài)，此時(shí)，在較小的應(yīng)力作用下便可發(fā)生塑性時(shí)，在較小的應(yīng)力作用下便可發(fā)生塑性變形，其應(yīng)力在變形后可自行消失。在

27、變形，其應(yīng)力在變形后可自行消失。在臨界溫度以下，合金呈彈性狀態(tài)，此時(shí)，臨界溫度以下，合金呈彈性狀態(tài)，此時(shí)，在應(yīng)力作用下，僅能發(fā)生彈性變形，變?cè)趹?yīng)力作用下，僅能發(fā)生彈性變形，變形后應(yīng)力仍繼續(xù)存在。形后應(yīng)力仍繼續(xù)存在。熱應(yīng)力的形成過(guò)熱應(yīng)力的形成過(guò)程可分為三個(gè)階段。程可分為三個(gè)階段。第一階段兩桿溫度均高于臨界溫度，處于塑第一階段兩桿溫度均高于臨界溫度，處于塑性狀態(tài)。此時(shí)，桿性狀態(tài)。此時(shí)，桿A的冷卻速度和收縮均大的冷卻速度和收縮均大于桿于桿B，但兩桿為一整體，只能收縮到同一，但兩桿為一整體，只能收縮到同一長(zhǎng)度，在熱應(yīng)力的作用下，兩桿同時(shí)發(fā)生塑長(zhǎng)度，在熱應(yīng)力的作用下，兩桿同時(shí)發(fā)生塑性變形，變形后應(yīng)力自然

28、消失。性變形，變形后應(yīng)力自然消失。第二階段，桿第二階段，桿A A已處于彈性狀態(tài)，但桿已處于彈性狀態(tài)，但桿B B仍處于仍處于塑性狀態(tài)，此時(shí)，桿塑性狀態(tài)，此時(shí)，桿A冷卻速度仍大于桿冷卻速度仍大于桿B。在熱應(yīng)力的作用下桿在熱應(yīng)力的作用下桿A受到拉伸，桿受到拉伸，桿B受到壓受到壓縮。由于桿縮。由于桿B處于塑性狀態(tài)，隨著桿處于塑性狀態(tài)，隨著桿B產(chǎn)生塑產(chǎn)生塑性的壓縮變形而使應(yīng)力自行消失。性的壓縮變形而使應(yīng)力自行消失。第三階段，桿第三階段，桿B B也進(jìn)入彈性狀態(tài)，此時(shí)，盡管兩桿也進(jìn)入彈性狀態(tài)，此時(shí)，盡管兩桿長(zhǎng)度相同，但所處的溫度不同，桿長(zhǎng)度相同，但所處的溫度不同，桿B B的溫度較高，的溫度較高，在繼續(xù)的冷卻

29、中還要進(jìn)行較大的收縮。桿在繼續(xù)的冷卻中還要進(jìn)行較大的收縮。桿A A的溫度的溫度較低或接近室溫收縮趨于停止。因此，在桿較低或接近室溫收縮趨于停止。因此，在桿B B降溫降溫進(jìn)行固態(tài)收縮過(guò)程中必然受到桿進(jìn)行固態(tài)收縮過(guò)程中必然受到桿A A的強(qiáng)烈阻礙，產(chǎn)的強(qiáng)烈阻礙，產(chǎn)生熱應(yīng)力。在熱應(yīng)力的作用下，桿生熱應(yīng)力。在熱應(yīng)力的作用下，桿B B受到彈性拉長(zhǎng)，受到彈性拉長(zhǎng)，桿桿A A受到彈性壓縮，既桿受到彈性壓縮，既桿B B受到拉應(yīng)力，桿受到拉應(yīng)力，桿A A受到壓受到壓應(yīng)力應(yīng)力。這種應(yīng)力一直保留到室溫，轉(zhuǎn)化為殘余應(yīng)力。這種應(yīng)力一直保留到室溫，轉(zhuǎn)化為殘余應(yīng)力。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w熱應(yīng)力的特征是鑄件的厚壁或心部受拉，薄

30、壁或表熱應(yīng)力的特征是鑄件的厚壁或心部受拉，薄壁或表層受壓。合金固態(tài)收縮率越高，鑄件的壁厚差越大，層受壓。合金固態(tài)收縮率越高，鑄件的壁厚差越大，熱應(yīng)力也越大。熱應(yīng)力也越大。w減小熱應(yīng)力的基本途徑是，盡量減小鑄件各部分的減小熱應(yīng)力的基本途徑是，盡量減小鑄件各部分的溫度差，使其均勻的冷卻。為此，在設(shè)計(jì)零件時(shí)，溫度差，使其均勻的冷卻。為此，在設(shè)計(jì)零件時(shí)，應(yīng)盡量使壁厚均勻。在制訂鑄造工藝時(shí)采取同時(shí)凝應(yīng)盡量使壁厚均勻。在制訂鑄造工藝時(shí)采取同時(shí)凝固，即采取措施保證鑄件各個(gè)部分沒(méi)有大的溫差，固，即采取措施保證鑄件各個(gè)部分沒(méi)有大的溫差，如將內(nèi)澆口設(shè)置在鑄件薄壁處，以增加薄壁處的熱如將內(nèi)澆口設(shè)置在鑄件薄壁處，以增

31、加薄壁處的熱量，減緩其冷卻速度。也可以在鑄件厚壁處增設(shè)冷量，減緩其冷卻速度。也可以在鑄件厚壁處增設(shè)冷鐵，以加快厚壁處的冷卻速度。鐵，以加快厚壁處的冷卻速度。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w收縮收縮應(yīng)力應(yīng)力 它是鑄件固態(tài)收縮時(shí)受到鑄型和型芯它是鑄件固態(tài)收縮時(shí)受到鑄型和型芯的阻礙所產(chǎn)生的應(yīng)力也稱為機(jī)械應(yīng)力。的阻礙所產(chǎn)生的應(yīng)力也稱為機(jī)械應(yīng)力。w在砂型鑄造中，通過(guò)提高砂型和砂芯的退讓性，可在砂型鑄造中，通過(guò)提高砂型和砂芯的退讓性，可以減少收縮應(yīng)力。以減少收縮應(yīng)力。w收縮應(yīng)力是暫時(shí)的，鑄件經(jīng)落砂后可自行消除。但收縮應(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)力共同作用，增大某些部位的應(yīng)力，增它可與熱應(yīng)力共同

32、作用，增大某些部位的應(yīng)力，增加鑄件裂紋的傾向。加鑄件裂紋的傾向。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w鑄件的變形和防止鑄件的變形和防止w具有內(nèi)應(yīng)力的鑄件是不穩(wěn)定的，將自發(fā)的通過(guò)變形具有內(nèi)應(yīng)力的鑄件是不穩(wěn)定的，將自發(fā)的通過(guò)變形來(lái)釋放應(yīng)力，以趨穩(wěn)定狀態(tài)。因此，鑄件由于內(nèi)應(yīng)來(lái)釋放應(yīng)力，以趨穩(wěn)定狀態(tài)。因此，鑄件由于內(nèi)應(yīng)力的作用，常常發(fā)生不同程度的變形，變形方向同力的作用，常常發(fā)生不同程度的變形，變形方向同應(yīng)力符號(hào)相反。應(yīng)力符號(hào)相反。w為防止鑄件變形，應(yīng)盡可能使鑄件壁厚均勻或?qū)ΨQ。為防止鑄件變形，應(yīng)盡可能使鑄件壁厚均勻或?qū)ΨQ。此外，在鑄造工藝上應(yīng)采取措施，使之同時(shí)凝固。此外，在鑄造工藝上應(yīng)采取措施，使之同時(shí)凝固。有時(shí)，

33、對(duì)易變形的鑄件，可采用反變形法，即在制有時(shí)，對(duì)易變形的鑄件，可采用反變形法，即在制造模型時(shí)，做出造模型時(shí)，做出“反撓量反撓量”，用來(lái)抵消鑄件的變形。，用來(lái)抵消鑄件的變形。對(duì)于重要鑄件，機(jī)加工前必須進(jìn)行時(shí)效處理。包括對(duì)于重要鑄件，機(jī)加工前必須進(jìn)行時(shí)效處理。包括自然時(shí)效和人工時(shí)效。人工時(shí)效是將鑄件加熱到自然時(shí)效和人工時(shí)效。人工時(shí)效是將鑄件加熱到550650550650C C進(jìn)行去應(yīng)力退火。進(jìn)行去應(yīng)力退火。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w鑄件的裂紋與防止鑄件的裂紋與防止w鑄造過(guò)程中，當(dāng)鑄件的內(nèi)部應(yīng)力超過(guò)此時(shí)金屬的抗鑄造過(guò)程中，當(dāng)鑄件的內(nèi)部應(yīng)力超過(guò)此時(shí)金屬的抗拉強(qiáng)度，鑄件就會(huì)產(chǎn)生裂紋，裂紋是鑄件的嚴(yán)重缺拉強(qiáng)度，

34、鑄件就會(huì)產(chǎn)生裂紋，裂紋是鑄件的嚴(yán)重缺陷，必須防止。鑄造裂紋分為熱裂紋和冷裂紋。陷，必須防止。鑄造裂紋分為熱裂紋和冷裂紋。w熱裂紋是在固相線附近形成的裂紋。其形狀特征是：熱裂紋是在固相線附近形成的裂紋。其形狀特征是：裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、縫內(nèi)表面呈氧化色，裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、縫內(nèi)表面呈氧化色，熱裂紋是鑄鋼件和鋁合金鑄件常見(jiàn)的缺陷。研究發(fā)熱裂紋是鑄鋼件和鋁合金鑄件常見(jiàn)的缺陷。研究發(fā)現(xiàn)，在凝固末期，結(jié)晶出來(lái)的晶體已形成完整的骨現(xiàn)，在凝固末期，結(jié)晶出來(lái)的晶體已形成完整的骨架，開(kāi)始固態(tài)收縮，但晶粒之間還有少量液體相，架，開(kāi)始固態(tài)收縮，但晶粒之間還有少量液體相，形成液膜，強(qiáng)度很低。如果固態(tài)收縮受

35、到砂型或砂形成液膜，強(qiáng)度很低。如果固態(tài)收縮受到砂型或砂芯的阻礙，收縮應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度，即產(chǎn)生熱裂芯的阻礙，收縮應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度，即產(chǎn)生熱裂紋。紋。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w總之，零件的結(jié)構(gòu)不合理、合金的收縮率高、型砂總之，零件的結(jié)構(gòu)不合理、合金的收縮率高、型砂或芯砂的退讓性差，合金的高溫強(qiáng)度低等，都使鑄或芯砂的退讓性差，合金的高溫強(qiáng)度低等，都使鑄件易于產(chǎn)生熱裂紋。件易于產(chǎn)生熱裂紋。w為防止熱裂紋，除正確設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)外，應(yīng)合理地為防止熱裂紋，除正確設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)外，應(yīng)合理地選用型砂和芯砂的黏結(jié)劑，以改善其退讓性。因硫選用型砂和芯砂的黏結(jié)劑，以改善其退讓性。因硫能增加鋼的熱淬性，應(yīng)限制鋼和鑄鐵中硫的

36、含量。能增加鋼的熱淬性，應(yīng)限制鋼和鑄鐵中硫的含量。w冷裂紋是低溫下形成的裂紋，裂紋的形狀特征是：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、有時(shí)縫內(nèi)呈輕微氧化色。裂紋細(xì)小、呈連續(xù)直線、有時(shí)縫內(nèi)呈輕微氧化色。冷裂紋經(jīng)常出現(xiàn)在復(fù)雜鑄件受拉應(yīng)力的部位，特別冷裂紋經(jīng)常出現(xiàn)在復(fù)雜鑄件受拉應(yīng)力的部位，特別是應(yīng)力集中處（如尖角處、縮孔、氣孔、夾渣等缺是應(yīng)力集中處（如尖角處、縮孔、氣孔、夾渣等缺陷附近）。壁厚差懸殊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件易于發(fā)生陷附近）。壁厚差懸殊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件易于發(fā)生冷裂。冷裂。不同的鑄造合金冷裂紋傾向不同?；诣T鐵、白口不同的鑄造合金冷裂紋傾向不同?；诣T鐵、白口鑄鐵、高錳鋼

37、等塑性差的合金較易產(chǎn)生冷裂紋。鑄鐵、高錳鋼等塑性差的合金較易產(chǎn)生冷裂紋。鋼中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，越容易產(chǎn)生冷裂紋，因鋼中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，越容易產(chǎn)生冷裂紋，因此，在合金熔煉中必須嚴(yán)格加以控制。此，在合金熔煉中必須嚴(yán)格加以控制。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w四、鑄件中的氣孔四、鑄件中的氣孔w氣孔是氣體在鑄件中形成的孔洞。氣孔破壞了合金氣孔是氣體在鑄件中形成的孔洞。氣孔破壞了合金的完整性，減少了鑄件的有效承載截面積，并在氣的完整性，減少了鑄件的有效承載截面積，并在氣孔周圍引起應(yīng)力集中，因而降低了鑄件的強(qiáng)度。對(duì)孔周圍引起應(yīng)力集中，因而降低了鑄件的強(qiáng)度。對(duì)承受液壓或氣壓的鑄件，氣孔會(huì)顯著降低其氣密性。承受液壓或

38、氣壓的鑄件，氣孔會(huì)顯著降低其氣密性。根據(jù)氣體的來(lái)源，氣孔可分為析出氣孔、侵入氣孔根據(jù)氣體的來(lái)源，氣孔可分為析出氣孔、侵入氣孔和反應(yīng)氣孔。和反應(yīng)氣孔。w析出氣孔析出氣孔w液態(tài)合金在冷卻、凝固過(guò)程中，因氣體溶解度下降，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，而保留在鑄件中形成的氣析出的氣體來(lái)不及排除，而保留在鑄件中形成的氣孔，稱為析出氣孔。孔，稱為析出氣孔。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w在熔化和澆注過(guò)程中，液態(tài)合金很難與氣體隔離，在熔化和澆注過(guò)程中，液態(tài)合金很難與氣體隔離，如如H H2 2、NN2 2、OO2 2氣體可以從爐料和爐氣進(jìn)入液態(tài)合金氣體可以從爐料和爐氣進(jìn)入液態(tài)合金中

39、。其中更易溶解于合金中。氣體在合金中的溶解中。其中更易溶解于合金中。氣體在合金中的溶解度，隨溫度下降而減小。析出的氣體若不能從鑄型度，隨溫度下降而減小。析出的氣體若不能從鑄型排除，則在鑄件中形成氣孔。析出氣孔的特征多為排除，則在鑄件中形成氣孔。析出氣孔的特征多為分散小圓孔，表面光亮，直徑為分散小圓孔，表面光亮，直徑為0.50.52.0mm0mm，或者，或者更大，分布較廣，有時(shí)遍及整個(gè)鑄件截面，均勻分更大，分布較廣，有時(shí)遍及整個(gè)鑄件截面，均勻分布。布。w侵入氣孔侵入氣孔w侵入氣孔是由于鑄型表面層聚集的氣體侵入液態(tài)合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。侵入氣孔中的氣體主要來(lái)自造

40、型材料金而形成的。侵入氣孔中的氣體主要來(lái)自造型材料中的水分、黏結(jié)劑和各種附加物。中的水分、黏結(jié)劑和各種附加物。第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)w當(dāng)液態(tài)合金澆入鑄型后，鑄型表層的水分汽化，黏當(dāng)液態(tài)合金澆入鑄型后，鑄型表層的水分汽化，黏結(jié)劑和各種附加物的燃燒產(chǎn)生了大量氣體，當(dāng)氣壓結(jié)劑和各種附加物的燃燒產(chǎn)生了大量氣體，當(dāng)氣壓超過(guò)了液態(tài)合金靜壓力時(shí)，就侵入到液態(tài)合金中，超過(guò)了液態(tài)合金靜壓力時(shí)，就侵入到液態(tài)合金中，侵入的氣泡留在鑄件內(nèi)部就形成氣孔。侵入氣孔的侵入的氣泡留在鑄件內(nèi)部就形成氣孔。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。預(yù)防侵入氣孔的基

41、本途徑是降低型砂、圓形或梨形。預(yù)防侵入氣孔的基本途徑是降低型砂、芯砂的發(fā)氣量和提高鑄型的排氣能力。芯砂的發(fā)氣量和提高鑄型的排氣能力。w反應(yīng)氣孔反應(yīng)氣孔w液態(tài)合金與鑄型、冷鐵、芯撐或熔渣之間，因化學(xué)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。反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的氣孔。w FeFe3 3O O4 4+4C+4C3Fe+4CO3Fe+4CO w冷鐵、芯撐表面不得有銹蝕、油污，并應(yīng)保持干燥。冷鐵、芯撐表面不得有銹蝕、油污，并應(yīng)保持干燥。第二節(jié) 常用合金的鑄造w一、合金的鑄造性能一、合金的鑄造性能w合金的鑄造性能是指合金在鑄造過(guò)程中，獲得合格合金的鑄造性能是指合金在鑄造過(guò)程中，

42、獲得合格鑄件的難易程度的工藝性能。主要包括合金的流動(dòng)鑄件的難易程度的工藝性能。主要包括合金的流動(dòng)性、收縮性和吸氣性能等。合金的流動(dòng)性越好，收性、收縮性和吸氣性能等。合金的流動(dòng)性越好，收縮越小、吸氣性越低，則合金的鑄造性能越好，越縮越小、吸氣性越低，則合金的鑄造性能越好，越容易獲得合格鑄件。容易獲得合格鑄件。w流動(dòng)性流動(dòng)性w合金的流動(dòng)性是指合金本身的流動(dòng)能力。合金的流合金的流動(dòng)性是指合金本身的流動(dòng)能力。合金的流動(dòng)性好，易于充滿鑄型，同時(shí)，有利于非金屬夾雜動(dòng)性好，易于充滿鑄型，同時(shí)，有利于非金屬夾雜物和氣體的上浮與排除物和氣體的上浮與排除 ，還有利于對(duì)合金在凝固過(guò)，還有利于對(duì)合金在凝固過(guò)程中的補(bǔ)縮

43、。程中的補(bǔ)縮。第二節(jié) 常用合金的鑄造w影響流動(dòng)性的因素很多，其中以化學(xué)成分最為顯著。影響流動(dòng)性的因素很多，其中以化學(xué)成分最為顯著。結(jié)晶的溫度范圍越窄其流動(dòng)性越好。因此純金屬和共結(jié)晶的溫度范圍越窄其流動(dòng)性越好。因此純金屬和共晶成分的合金流動(dòng)性最好。晶成分的合金流動(dòng)性最好。w收縮性收縮性w液態(tài)合金從填充鑄型、凝固直到冷卻至室溫的過(guò)程中，液態(tài)合金從填充鑄型、凝固直到冷卻至室溫的過(guò)程中，其體積或尺寸減小的現(xiàn)象，稱為收縮。液態(tài)收縮和凝其體積或尺寸減小的現(xiàn)象，稱為收縮。液態(tài)收縮和凝固收縮用體積收縮率表示，固態(tài)收縮率用線收縮率表固收縮用體積收縮率表示，固態(tài)收縮率用線收縮率表示。合金的總收縮率為液態(tài)收縮、凝固

44、收縮和固態(tài)收示。合金的總收縮率為液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮的總和。不同的合金的收縮率是不相同的。在常用縮的總和。不同的合金的收縮率是不相同的。在常用合金中，鑄鋼收縮率最大，灰鑄鐵最小?；诣T鐵中含合金中，鑄鋼收縮率最大，灰鑄鐵最小?；诣T鐵中含有大量片狀石墨，石墨的比容大，在結(jié)晶過(guò)程中，析有大量片狀石墨，石墨的比容大，在結(jié)晶過(guò)程中，析出石墨所產(chǎn)生的體積膨脹，抵消了部分收縮。出石墨所產(chǎn)生的體積膨脹，抵消了部分收縮。 第二節(jié) 常用合金的鑄造w二、鑄鐵件的生產(chǎn)二、鑄鐵件的生產(chǎn)w鑄鐵是含碳量大于鑄鐵是含碳量大于11 11%的鐵碳合金。根據(jù)碳的存的鐵碳合金。根據(jù)碳的存在形式，鑄鐵可分為白口鑄鐵和灰鑄鐵。白

45、口鑄鐵在形式，鑄鐵可分為白口鑄鐵和灰鑄鐵。白口鑄鐵中的碳主要以中的碳主要以FeFe3 3C C形式存在，這種鑄鐵硬而脆，難形式存在，這種鑄鐵硬而脆，難以切削加工，斷口呈銀白色，一般用來(lái)制造非強(qiáng)烈以切削加工，斷口呈銀白色，一般用來(lái)制造非強(qiáng)烈沖擊工況下的耐磨件?；诣T鐵中的碳主要以石墨形沖擊工況下的耐磨件?；诣T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)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。件。w在灰鑄鐵中，按石墨存在的形態(tài)，可分為普通灰鑄在灰鑄鐵中，按石墨存在的形態(tài)，可分為普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和蠕墨鑄鐵等。鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和蠕墨鑄鐵等。第二節(jié) 常用合金

46、的鑄造w灰鑄鐵灰鑄鐵w灰鑄鐵是指石墨呈片狀的鑄鐵。其鑄件產(chǎn)量占鑄鐵灰鑄鐵是指石墨呈片狀的鑄鐵。其鑄件產(chǎn)量占鑄鐵件總產(chǎn)量的件總產(chǎn)量的80%80%以上。以上。w灰鑄鐵的組織和性能灰鑄鐵的組織和性能w與鑄造碳鋼相比，灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖與鑄造碳鋼相比，灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊韌性都較低。但抗壓強(qiáng)度接近于鋼。擊韌性都較低。但抗壓強(qiáng)度接近于鋼。w灰鑄鐵機(jī)械性能差的原因是由于灰鑄鐵的組織由金灰鑄鐵機(jī)械性能差的原因是由于灰鑄鐵的組織由金屬基體的片狀石墨組成。根據(jù)金屬基體的不同，有屬基體的片狀石墨組成。根據(jù)金屬基體的不同，有珠光體灰鑄鐵、珠光體珠光體灰鑄鐵、珠光體- -鐵素體灰鑄鐵和鐵素體灰鑄鐵

47、素體灰鑄鐵和鐵素體灰鑄鐵。由于灰鑄鐵中含有較多的硅和錳，灰鑄鐵基體鐵。由于灰鑄鐵中含有較多的硅和錳，灰鑄鐵基體的強(qiáng)度和硬度比鋼高。的強(qiáng)度和硬度比鋼高。第二節(jié) 常用合金的鑄造w灰鑄鐵機(jī)械性能差是由石墨造成的。石墨強(qiáng)度極低、灰鑄鐵機(jī)械性能差是由石墨造成的。石墨強(qiáng)度極低、軟而脆，軟而脆，b20MPab22時(shí)，采用楔形過(guò)渡，時(shí)，采用楔形過(guò)渡，L(34)(L(34)(s1-s2) )。第四節(jié) 零件的鑄造結(jié)構(gòu)工藝性和鑄造工藝的制訂w避免銳角聯(lián)接避免銳角聯(lián)接 為減小熱節(jié)和熱應(yīng)為減小熱節(jié)和熱應(yīng)力，應(yīng)避免零件壁力，應(yīng)避免零件壁間的銳角聯(lián)接。若間的銳角聯(lián)接。若兩壁間的夾角小于兩壁間的夾角小于9090，建議采用，建

48、議采用右面的形式。右面的形式。w筋筋 筋的用途很多，可提高零件的強(qiáng)度和剛度，筋的用途很多，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，在大平面上設(shè)筋可使壁厚均勻，防止縮孔的產(chǎn)生，在大平面上設(shè)筋可防止夾砂的產(chǎn)生以及提高零件的散熱能力。通常，可防止夾砂的產(chǎn)生以及提高零件的散熱能力。通常，筋的厚度為壁厚的筋的厚度為壁厚的0.80.8倍?；诣T鐵件筋厚的數(shù)值見(jiàn)表倍。灰鑄鐵件筋厚的數(shù)值見(jiàn)表2-112-11。為減少熱節(jié)，筋的結(jié)構(gòu)常采用。為減少熱節(jié)，筋的結(jié)構(gòu)常采用“Z”型和型和“O”型。型。第四節(jié) 零件的鑄造結(jié)構(gòu)工藝性和鑄造工藝的制訂w零件的外形與內(nèi)腔零件的外形與內(nèi)腔w零件外形和內(nèi)腔設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)化造型

49、、造芯、合箱與零件外形和內(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。產(chǎn)機(jī)械化創(chuàng)造條件。w零件的外形零件的外形w凸臺(tái)與筋凸臺(tái)與筋 零件上有各種零件上有各種 小凸臺(tái)，如螺釘孔凸臺(tái)、安小凸臺(tái)，如螺釘孔凸臺(tái)、安 裝排油塞、排氣塞凸臺(tái)等等。裝排油塞、排氣塞凸臺(tái)等等。 通常，凸臺(tái)的高度通常，凸臺(tái)的高度h h和角度和角度， 分別按小于分別按小于s/2s/2、30 30 4545 來(lái)設(shè)計(jì)。來(lái)設(shè)計(jì)。w圖圖2-432-43（）中的凸臺(tái)防礙起模。為便于造型，當(dāng)）中的凸臺(tái)防礙起模。為便于造型，當(dāng)凸臺(tái)與分型面距離較小時(shí)，應(yīng)將

50、凸臺(tái)延伸到分型面。凸臺(tái)與分型面距離較小時(shí)，應(yīng)將凸臺(tái)延伸到分型面。圖圖2-432-43（）所）所 的凸臺(tái)中，上、下兩的凸臺(tái)中，上、下兩 凸臺(tái)防礙起模。為便凸臺(tái)防礙起模。為便 于造型，當(dāng)四個(gè)凸臺(tái)于造型，當(dāng)四個(gè)凸臺(tái) 相距較近時(shí)，在零件相距較近時(shí)，在零件 圖上應(yīng)將其聯(lián)成一體。圖上應(yīng)將其聯(lián)成一體。 w結(jié)構(gòu)斜度結(jié)構(gòu)斜度 結(jié)構(gòu)斜度是指設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)零件時(shí)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面上給出的斜度。斜度在垂直于分型面的非加工表面上給出的斜度。斜度要根據(jù)分型面的位置來(lái)確定。因此設(shè)計(jì)零件時(shí)，初要根據(jù)分型面的位置來(lái)確定。因此設(shè)計(jì)零件時(shí)，初步選擇分型面是確步選擇分型面是確 定結(jié)構(gòu)斜度的前提

51、。定結(jié)構(gòu)斜度的前提。 內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)斜度大內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)斜度大 于外壁的結(jié)構(gòu)斜度。于外壁的結(jié)構(gòu)斜度。 有結(jié)構(gòu)斜度的零件，有結(jié)構(gòu)斜度的零件， 不但便不但便 于鑄造，還于鑄造，還 能保證能保證 裝配。裝配。w分型面分型面 分型面是指兩半鑄型的分界面。從造型分型面是指兩半鑄型的分界面。從造型和清理的角度看，平面分型面好于曲面分型面或階和清理的角度看，平面分型面好于曲面分型面或階梯分型面。梯分型面。 w零件的內(nèi)腔零件的內(nèi)腔w節(jié)省砂芯節(jié)省砂芯 內(nèi)腔通常是靠砂芯來(lái)形成的，這樣，內(nèi)腔通常是靠砂芯來(lái)形成的，這樣，不但要造芯，還增加不但要造芯，還增加 了合箱和清理的工作了合箱和清理的工作 量。為此，設(shè)計(jì)零件量。為此，設(shè)

52、計(jì)零件 應(yīng)力求不要內(nèi)腔結(jié)構(gòu)應(yīng)力求不要內(nèi)腔結(jié)構(gòu) 或用砂芯來(lái)形成內(nèi)腔?；蛴蒙靶緛?lái)形成內(nèi)腔。w有可能的條件下，可有可能的條件下，可 采用自帶砂芯（自帶采用自帶砂芯（自帶 砂垛）。砂垛）。w砂芯的安放、排氣和鑄件清理砂芯的安放、排氣和鑄件清理w砂芯在鑄型中的安放要牢固，以防止砂芯在液態(tài)金砂芯在鑄型中的安放要牢固，以防止砂芯在液態(tài)金屬浮力作用下發(fā)生位移（飄芯或偏芯）。同時(shí)，芯屬浮力作用下發(fā)生位移（飄芯或偏芯）。同時(shí)，芯頭應(yīng)提供足夠的通氣道，使?jié)沧r(shí)產(chǎn)生的氣體能夠頭應(yīng)提供足夠的通氣道，使?jié)沧r(shí)產(chǎn)生的氣體能夠通過(guò)芯頭迅速排出型外，以免出現(xiàn)氣孔。此外，還通過(guò)芯頭迅速排出型外，以免出現(xiàn)氣孔。此外，還必須便于在清

53、理鑄件時(shí)取出芯砂。必須便于在清理鑄件時(shí)取出芯砂。此軸承架設(shè)計(jì)中有一半封閉內(nèi)腔，要靠此軸承架設(shè)計(jì)中有一半封閉內(nèi)腔，要靠懸臂芯形成，為使其安放穩(wěn)固，可以加懸臂芯形成，為使其安放穩(wěn)固，可以加長(zhǎng)芯頭也可以使用芯撐。雖然如此，排長(zhǎng)芯頭也可以使用芯撐。雖然如此，排氣和清理?xiàng)l件依然不佳。氣和清理?xiàng)l件依然不佳。第四節(jié) 零件的鑄造結(jié)構(gòu)工藝性和鑄造工藝的制訂w二、鑄造工藝圖的制定二、鑄造工藝圖的制定w零件圖是生產(chǎn)鑄件的依據(jù)。投產(chǎn)前必須先對(duì)零件圖零件圖是生產(chǎn)鑄件的依據(jù)。投產(chǎn)前必須先對(duì)零件圖進(jìn)行工藝分析，之后根據(jù)分析結(jié)果繪制鑄造工藝圖。進(jìn)行工藝分析，之后根據(jù)分析結(jié)果繪制鑄造工藝圖。鑄造工藝圖是用不同顏色的工藝符號(hào)將澆

54、注位置、鑄造工藝圖是用不同顏色的工藝符號(hào)將澆注位置、分型面、加工余量、起模斜度、不鑄出的孔與槽、分型面、加工余量、起模斜度、不鑄出的孔與槽、砂芯的形狀和數(shù)量、收縮率、澆注系統(tǒng)、冒口、冷砂芯的形狀和數(shù)量、收縮率、澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵等直接表示在零件圖上的圖樣。鐵等直接表示在零件圖上的圖樣。w鑄造工藝圖是指導(dǎo)模樣、芯盒和鑄型制造，生產(chǎn)準(zhǔn)鑄造工藝圖是指導(dǎo)模樣、芯盒和鑄型制造，生產(chǎn)準(zhǔn)備以及驗(yàn)收的基本工藝文件。鑄造工藝圖的詳盡程備以及驗(yàn)收的基本工藝文件。鑄造工藝圖的詳盡程度可根據(jù)需要而有所不同，成批、大量生產(chǎn)或?qū)χ囟瓤筛鶕?jù)需要而有所不同，成批、大量生產(chǎn)或?qū)χ匾T件要較為詳盡，而單件、小批生產(chǎn)時(shí)較為簡(jiǎn)化，

55、要鑄件要較為詳盡，而單件、小批生產(chǎn)時(shí)較為簡(jiǎn)化，甚至可結(jié)合模型圖，由木工一并完成。甚至可結(jié)合模型圖，由木工一并完成。w澆注位置與分型面的選擇澆注位置與分型面的選擇w澆注位置的選擇澆注位置的選擇w澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的位置。澆澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的位置。澆注位置正確與否，對(duì)鑄件質(zhì)量有很大影響。因此，注位置正確與否，對(duì)鑄件質(zhì)量有很大影響。因此，選擇澆注位置的出發(fā)點(diǎn)就是保證鑄件的質(zhì)量。澆注選擇澆注位置的出發(fā)點(diǎn)就是保證鑄件的質(zhì)量。澆注位置的選擇原則如下：位置的選擇原則如下：w重要加工面或主要工作面應(yīng)處于鑄型的底面或側(cè)重要加工面或主要工作面應(yīng)處于鑄型的底面或側(cè)面。像氣孔、砂眼、

56、夾雜等缺陷多出現(xiàn)在朝上的表面。像氣孔、砂眼、夾雜等缺陷多出現(xiàn)在朝上的表面，而出現(xiàn)在下表面和側(cè)立面的可能性很小。如果面，而出現(xiàn)在下表面和側(cè)立面的可能性很小。如果難以實(shí)現(xiàn)上述原則時(shí)，即重要加工表面或主要工作難以實(shí)現(xiàn)上述原則時(shí)，即重要加工表面或主要工作面必須朝上時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)加大其加工余量。面必須朝上時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)加大其加工余量。車床床身采用三箱造型，車床床身采用三箱造型，導(dǎo)軌面既是主要的工作導(dǎo)軌面既是主要的工作面又是重要加工面，不面又是重要加工面，不允許有明顯的鑄造缺陷，允許有明顯的鑄造缺陷，因此澆注時(shí)導(dǎo)軌面朝下因此澆注時(shí)導(dǎo)軌面朝下放置。放置。卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的澆注位置。卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的澆注位置。卷筒的圓柱面是

57、主要的卷筒的圓柱面是主要的工作表面，若平澆雖可工作表面，若平澆雖可兩箱造型，但不能保證兩箱造型，但不能保證質(zhì)量。采用立澆，所有質(zhì)量。采用立澆，所有圓柱面處于側(cè)立位置，圓柱面處于側(cè)立位置，質(zhì)量均勻一致。質(zhì)量均勻一致。w鑄件的大平面應(yīng)鑄件的大平面應(yīng)處于鑄型的底面處于鑄型的底面w大平面朝上通常容大平面朝上通常容易出現(xiàn)夾砂缺陷。易出現(xiàn)夾砂缺陷。這是由于鑄造過(guò)程這是由于鑄造過(guò)程中，型腔上表面在中，型腔上表面在液態(tài)金屬輻射熱的液態(tài)金屬輻射熱的作用下拱起開(kāi)裂。作用下拱起開(kāi)裂。當(dāng)液態(tài)金屬進(jìn)入型當(dāng)液態(tài)金屬進(jìn)入型砂表層裂縫后，便砂表層裂縫后，便形成夾砂缺陷。因形成夾砂缺陷。因此大平面應(yīng)位于鑄此大平面應(yīng)位于鑄型的底

58、部。型的底部。w分型面的選擇分型面的選擇w分型面是鑄型之間的分界面，分型面多為平面，必分型面是鑄型之間的分界面，分型面多為平面，必要時(shí)也可以是階梯面或曲面。分型面的選擇是否正要時(shí)也可以是階梯面或曲面。分型面的選擇是否正確，對(duì)造型工藝、鑄件清理及鑄件尺寸和形狀有著確，對(duì)造型工藝、鑄件清理及鑄件尺寸和形狀有著重要影響。分型面是為起模而設(shè)置的，如果有重要影響。分型面是為起模而設(shè)置的，如果有“分分型面型面”，而又不能起模，則這個(gè)，而又不能起模，則這個(gè)“分型面分型面”顯然是顯然是錯(cuò)誤的。分型面選擇的出發(fā)點(diǎn)是盡可能的簡(jiǎn)化造型錯(cuò)誤的。分型面選擇的出發(fā)點(diǎn)是盡可能的簡(jiǎn)化造型工藝，降低鑄件成本。分型面的選擇原則如

59、下：工藝，降低鑄件成本。分型面的選擇原則如下：w盡量將鑄件全部或大部放在同一半鑄型內(nèi)，或加盡量將鑄件全部或大部放在同一半鑄型內(nèi)，或加工面和加工基準(zhǔn)面放在同一半鑄型內(nèi)。分型面是為工面和加工基準(zhǔn)面放在同一半鑄型內(nèi)。分型面是為起模而設(shè)置的，但分型面損害了鑄件的精度。不管起模而設(shè)置的，但分型面損害了鑄件的精度。不管怎樣控制模樣精度和造型工藝，分型面總會(huì)有一定怎樣控制模樣精度和造型工藝，分型面總會(huì)有一定的的“厚度厚度”和和“錯(cuò)移量錯(cuò)移量”。因此，凡是鑄件上尺寸。因此，凡是鑄件上尺寸要求嚴(yán)格的部分，盡量不為分型面所穿越。要求嚴(yán)格的部分，盡量不為分型面所穿越。w盡量使分型面為平面盡量使分型面為平面 w分型面

60、為階梯面或曲面時(shí)，需要挖砂造型，或假箱分型面為階梯面或曲面時(shí)，需要挖砂造型，或假箱造型；若分型面是平面，就可采用整?；蚍帜Ｔ煨?，造型；若分型面是平面，就可采用整?；蚍帜Ｔ煨?，使造型工藝簡(jiǎn)化。使造型工藝簡(jiǎn)化。w盡量減少分型面的數(shù)目盡量減少分型面的數(shù)目 w 就一個(gè)鑄件來(lái)講，分型面的數(shù)目比砂箱的數(shù)目少一。就一個(gè)鑄件來(lái)講，分型面的數(shù)目比砂箱的數(shù)目少一。因此，多一個(gè)分型面，就給造型、合箱、清理增加因此，多一個(gè)分型面，就給造型、合箱、清理增加一份工作量。一份工作量。w上述選擇澆注位置和分型面的原則，對(duì)于某個(gè)具體上述選擇澆注位置和分型面的原則，對(duì)于某個(gè)具體鑄件來(lái)說(shuō)，往往難以全面顧及，有時(shí)甚至相互矛盾。鑄件來(lái)