材料成形技術(shù)基礎(chǔ)新編課件第二章

第一章緒論材料成形技術(shù)基礎(chǔ)第二章液態(tài)材料鑄造成形技術(shù)過程第一章緒論第二章概述

定義：所謂金屬液態(tài)成型，即鑄造，casting，是將液態(tài)金屬借助外力充填到型腔中，使其凝固冷卻而獲得所需形狀和尺寸的毛坯或零件的工藝。第一章緒論第二章概述第一章緒論第二章液態(tài)成形（鑄造）的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：投資小、生產(chǎn)周期短、技術(shù)過程靈活性大、能制造形狀復(fù)雜的零件。且成本較低。缺點(diǎn)：鑄件內(nèi)部組織疏松、晶粒粗大，易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷；鑄件外部易產(chǎn)生粘砂、夾砂、砂眼等。因此，與同樣材料的鍛件相比，鑄件的力學(xué)性能低，特別是沖擊韌性低。又由于鑄造工序多，難以精確控制，使鑄件品質(zhì)不夠穩(wěn)定。第一章緒論第二章液態(tài)材料鑄造成形技術(shù)方法鑄鐵鑄鋼鋁合金鑄造銅合金鑄造鎂合金鑄造鈦合金鑄造目前鑄造成形技術(shù)的方法種類繁多。按生產(chǎn)方法分類砂型鑄造特種鑄造按合金分類第一章緒論各類機(jī)械工業(yè)中鑄件質(zhì)量所占的比率機(jī)械類別比率/％機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、重型機(jī)器風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)拖拉機(jī)農(nóng)業(yè)機(jī)械汽車70～9060～8050～7040～7020～30第一章緒論2.2鑄造成形技術(shù)過程理論基礎(chǔ)12435液態(tài)金屬的充型能力鑄件的凝固鑄件的收縮金屬的吸氣性鑄件的化學(xué)成分偏析主要內(nèi)容第一章緒論2.2.1液態(tài)金屬的充型能力

液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力，稱為液態(tài)金屬充填鑄型的能力，簡稱液態(tài)金屬的充型能力。液態(tài)金屬的充型能力主要取決于金屬自身的流動能力，還受外部條件，如鑄型性質(zhì)、澆注條件、鑄件結(jié)構(gòu)等因素的影響，是各種因素的綜合反映。第一章緒論1）金屬流動性流動性定義：

液態(tài)合金充滿型腔，形成輪廓清晰，形狀和尺寸符合要求的優(yōu)質(zhì)鑄件的能力。流動性不好：不能充滿型腔，不能形成符合要求的優(yōu)質(zhì)鑄件。流動性好：易于充滿型腔，有利于氣體和非金屬夾雜物上浮和對鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮。

說明不同的合金具有不同的流動性特點(diǎn)。在進(jìn)行鑄件設(shè)計和鑄造工藝制定時，必須考慮合金流動性。那么，我們怎樣衡量合金的流動性呢？第一章緒論螺旋形流動性試樣在相同的澆注工藝條件下，將金屬液澆入鑄型中，測出其實際螺旋線長度。澆出的試樣愈長，合金的流動性愈好！第一章緒論常用合金的流動性灰鑄鐵、硅黃銅的流動性最好，鑄鋼的流動性最差。第一章緒論金屬的流動性合金的流動性主要取決于它本身的化學(xué)成分。純金屬和共晶成分的合金流動性最好合金的結(jié)晶溫度區(qū)間越寬，流動性越差圖2.3Fe-C合金的流動性與狀態(tài)圖的關(guān)系（a）相同過熱溫度的流動性；（b）相同澆注溫度的流動性第一章緒論2）鑄型性質(zhì)鑄型的蓄熱系數(shù)越大鑄型激冷能力充型能力鑄型的預(yù)熱溫度越高充型能力第一章緒論3）澆注條件（1）澆注溫度

一般T澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強(qiáng)。（2）充型壓力

液態(tài)金屬在流動方向上所受的壓力越大，充型能力越強(qiáng)。（3）澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動阻力越大，充型能力越差。第一章緒論4）鑄件結(jié)構(gòu)（1）折算厚度折算厚度也叫當(dāng)量厚度或模數(shù)，為鑄件體積與表面積之比。折算厚度大，熱量散失慢，充型能力就好。鑄件壁厚相同時，垂直壁比水平壁更容易充填。（2）鑄件復(fù)雜程度鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動阻力大，鑄型的充填就困難。

第一章緒論2.2.2鑄件的凝固鑄型中的液態(tài)合金轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程，稱為鑄件的凝固，或稱為結(jié)晶。金屬的凝固，一般均是在常溫、常壓(重力)情況下進(jìn)行的。壓鑄等技術(shù)除外。金屬凝固時應(yīng)滿足的熱力學(xué)條件是：只有當(dāng)體系所處的溫度低于熔點(diǎn)溫度(液相線溫度)Tm時，才能發(fā)生凝固現(xiàn)象。液－固兩相自由能差(△G＝Gl-Gs<0。)是凝固過程能保持繼續(xù)進(jìn)行的驅(qū)動力。金屬的凝固包括晶核的形成及晶體的長大兩個過程。第一章緒論鑄件的凝固方式逐層凝固2.糊狀凝固3.中間凝固方式

（見圖2.4）圖2.4合金的凝固方式第一章緒論影響鑄件凝固方式的主要因素（2）鑄件的溫度梯度

在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝固區(qū)域的寬窄取決與鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。增大溫度梯度，可以使合金的凝固方式向逐層凝固轉(zhuǎn)化；反之，鑄件的凝固方式向糊狀凝固轉(zhuǎn)化。（1）合金的結(jié)晶溫度范圍

合金的結(jié)晶溫度范圍愈小，凝固區(qū)域愈窄，愈傾向于逐層凝固。如兩條相線之間的距離很大，則趨于糊狀凝固；如兩條相線間距離較小，則趨于中間凝固方式。第一章緒論2.2.3鑄件的收縮收縮

：是在凝固和冷卻過程中，體積和尺寸減小的現(xiàn)象。

收縮的三個基本階段：金屬由澆注溫度冷卻到室溫經(jīng)歷了液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮三個相互關(guān)聯(lián)的收縮階段，如下圖所示。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。固態(tài)收縮對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。第一章緒論收縮過程圖2.5鑄造合金的收縮過程示意圖第一章緒論收縮率體收縮率：線收縮率：體收縮率是鑄件產(chǎn)生縮孔或縮松的根本原因。線收縮率是鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形、裂紋的根本原因。表2.4鐵碳合金的收縮率合金種類體收縮率/%線收縮率/%碳素鑄鋼10～14.51.3～2.0白口鑄鐵12～141.5～2.0灰鑄鐵5～80.7～1.0第一章緒論鑄件的實際收縮前面討論收縮條件和收縮量時，只考慮了金屬自身的成分、溫度和相變的影響。實際上，鑄件收縮時，還受到外界阻力的影響。鑄件在鑄型中收縮時受到如下幾種阻力：（1）鑄型表面的摩擦阻力（2）熱阻力（3）機(jī)械阻力

第一章緒論鑄件收縮率的影響因素化學(xué)成分

不同成分的合金其收縮率一般也不相同。在常用鑄造合金中鑄剛的收縮最大，灰鑄鐵最小。2.澆注溫度

合金澆注溫度越高，過熱度越大，液體收縮越大。3.鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件

鑄件冷卻收縮時，因其形狀、尺寸的不同，各部分的冷卻速度不同，導(dǎo)致收縮不一致，且互相阻礙，又加之鑄型和型芯對鑄件收縮的阻力，故鑄件的實際收縮率總是小于其自由收縮率。這種阻力越大，鑄件的實際收縮率就越小。第一章緒論鑄件的縮孔和縮松1.縮孔：縮孔是指金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，在鑄件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容積較大的孔洞。產(chǎn)生原因：先凝固區(qū)域堵住液體流動的通道，后凝固區(qū)域收縮所縮減的容積得不到補(bǔ)充。圖2.6縮孔形成過程示意圖第一章緒論縮孔表2.5幾種鐵碳合金的縮孔率材料澆注溫度/℃化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%縮孔率/%金屬基體組織CSiMnPSMg碳

鋼白口鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵球墨鑄鐵154012501270129012900.242.653.233.403.220.011.102.934.123.700.050.480.450.600.510.050.160.110.090.090.040.090.030.030.01————0.066.455.702.561.655.50鐵素體-珠光體萊氏體-珠光體鐵素體-珠光體鐵素體珠光體-鐵素體第一章緒論縮松縮松：是指金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，在鑄件的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。產(chǎn)生原因：當(dāng)合金的結(jié)晶溫度范圍很寬或鑄件斷面溫度梯度較小時，凝固過程中有較寬的糊狀凝固兩相并存的區(qū)域。形成了形狀不一的分散性孔洞即縮松。另外，縮松還可能由凝固時被截留在鑄件內(nèi)的氣體無法排除所致。不過，縮松內(nèi)表面應(yīng)該是光滑，近似球狀。第一章緒論縮孔縮松的防止危害：顯著降低鑄件的機(jī)械性能，造成鑄件滲漏等。防止措施：

①采取定向凝固的辦法避免縮孔、疏松的出現(xiàn)。定向凝固：第一章緒論縮孔縮松的防止②找“熱節(jié)”，確定縮孔位置等溫線法內(nèi)切圓法第一章緒論縮孔縮松的防止③加補(bǔ)貼圖2.1l鑄件上的補(bǔ)貼（a）垂直補(bǔ)貼；（b）水平補(bǔ)貼第一章緒論鑄造應(yīng)力鑄件凝固冷卻過程中，若收縮受阻，則在鑄件內(nèi)會產(chǎn)生鑄造應(yīng)力。它是鑄件產(chǎn)生變形和裂紋的基本原因。第一章緒論熱應(yīng)力鑄件因壁厚不均勻，或鑄件中存在著較大的溫差，在同一時間內(nèi)鑄件各部分收縮不同，先冷卻的部位阻礙了后冷卻部位的收縮，在其內(nèi)部產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力。圖2.12熱應(yīng)力的形成“+”—拉應(yīng)力；“-”—壓應(yīng)力第一章緒論熱應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力薄壓厚拉變形方向恰相反鑄件產(chǎn)生熱應(yīng)力與變形的規(guī)律：①薄壁、細(xì)小部位：冷得快，受壓應(yīng)力（凸出）；②厚壁、粗大部位：冷得慢，受拉應(yīng)力（凹進(jìn)）。第一章緒論相變應(yīng)力鑄件冷卻過程中，有的合金要經(jīng)歷固態(tài)相變，比容發(fā)生變化。下表為鋼的各種組織的比容。鋼的組成相鐵素體滲碳體奧氏體w(C)=0.9%珠光體馬氏體比容/cm3·g-10.12710.13040.12750.12860.1310第一章緒論機(jī)械應(yīng)力鑄件在固態(tài)收縮時，因受到鑄型、型芯、澆冒口、箱擋等外力阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為機(jī)械應(yīng)力。是暫時的。但是如果在某一瞬間收縮應(yīng)力和熱應(yīng)力同時作用超過了鑄件的強(qiáng)度極限時，鑄件將產(chǎn)生裂紋。第一章緒論防止和減小鑄造應(yīng)力的措施①合理設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)

鑄件的形狀愈復(fù)雜，各部分壁厚相差愈大，冷卻時溫度愈不均勻，鑄造應(yīng)力愈大。因此，在設(shè)計鑄件時應(yīng)盡量使鑄件形狀簡單、對稱、壁厚均勻。②盡量選用線收縮率小、彈性模量小的合金。③采用同時凝固的工藝

所謂同時凝固是指采取一些工藝措施，使鑄件各部分溫差很小，幾乎同時進(jìn)行凝固，如下圖所示。因各部分溫差小，不易產(chǎn)生熱應(yīng)力和熱裂，鑄件變形小。第一章緒論同時凝固

同時凝固的具體工藝是將內(nèi)澆口開在鑄件的薄壁處，以減緩其冷卻；再在鑄件厚壁處放置冷鐵，以加快其冷卻?？傊?，同時凝固原則可降低鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形和裂紋的傾向；這種工藝因不設(shè)冒口，使工藝簡化、并節(jié)約了金屬材料。只是鑄件的心部會產(chǎn)生縮孔和縮松缺陷，所以同時凝固原則只用于普通灰鑄鐵和錫青銅等鑄造性能好的鑄件的生產(chǎn)。

第一章緒論防止和減小鑄造應(yīng)力的措施④合理設(shè)置澆冒口，緩慢冷卻，以減小鑄件各部分溫差；采用退讓性好的型、芯砂。⑤若鑄件已存在殘余應(yīng)力，可采用人工時效、自然時效或振動時效等方法消除。第一章緒論鑄件變形由于內(nèi)應(yīng)力的存在，厚薄不均、截面不對稱以及細(xì)長桿、板、輪類零件，在鑄造應(yīng)力超過鑄件材料的屈服極限時，產(chǎn)生的翹曲變形。圖2.15框形鑄件變形示意圖圖2.16T形梁鑄鋼件變形示意圖第一章緒論鑄件變形圖2.17床身導(dǎo)軌面的翹曲變形第一章緒論去應(yīng)力退火實踐證明，鑄件變形后其殘余應(yīng)力并未徹底消除。這種鑄件經(jīng)機(jī)械加工后，內(nèi)應(yīng)力將重新分布，使零件緩慢地變形，喪失原有的加工精度。為此，對不允許發(fā)生變形的鑄件，必須進(jìn)行時效處理。時效處理可分為自然時效和人工時效兩種。自然時效是將鑄件置于露天場地半年以上，使其緩緩地發(fā)生變形，從而使殘余應(yīng)力消除或減少，人工時效是將鑄件加熱到550￣650℃進(jìn)行去應(yīng)力退火，它比自然時效節(jié)省時間，殘余應(yīng)力去除較為徹底，故應(yīng)用廣泛。

第一章緒論裂紋裂紋是鑄造內(nèi)應(yīng)力超過金屬材料抗拉強(qiáng)度的產(chǎn)物熱裂：凝固后期因機(jī)械應(yīng)力超強(qiáng)而產(chǎn)生。冷裂：繼續(xù)冷卻至室溫形成的裂紋。第一章緒論裂紋和變形的防止以有利于釋放鑄造應(yīng)力為原則；1、采用正確的鑄造工藝（正確設(shè)計澆注系統(tǒng)、補(bǔ)縮系統(tǒng)等）；2、鑄件形狀設(shè)計要求簡單、對稱和厚薄均勻；3、對鑄件進(jìn)行熱處理。第一章緒論2.2.4金屬的吸氣性

金屬液吸收氣體的過程：（1）氣體分子撞擊到金屬液表面；（2）在高溫金屬液表面上氣體分子離解為原子狀態(tài)；（3）氣體原子根據(jù)與金屬元素之間的親和力大小，以物理吸附方式或化學(xué)吸附方式吸附在金屬表面；（4）氣體原子擴(kuò)散進(jìn)入金屬液內(nèi)部。前三個過程是吸附過程，最后一個是擴(kuò)散過程。金屬液吸收氣體時，實際上這4個過程同時存在，而擴(kuò)散是關(guān)鍵，因為它決定金屬液的吸氣速度。

第一章緒論氣體在金屬液中的溶解度

在一定溫度和壓力條件下，金屬吸收氣體的飽和濃度，稱為該條件下氣體的溶解度。常用每100g金屬含有的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積來表示(cm3／100g)，有時也用溶解氣體對金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。影響氣體在金屬液中的溶解度的因素是：溫度、金屬的化學(xué)成分和氣體在金屬液面上的平衡分壓。如溫度對氣體在金屬中溶解度的影響隨溫度升高而增大。第一章緒論氣體的析出溶解于金屬液中的氣體，隨溫度下降則不斷析出。氣體析出主要通過3種方式：（1）氣體以原子態(tài)擴(kuò)散到金屬表面，然后脫離吸附(蒸發(fā))（2）與金屬內(nèi)某元素形成化合物，以非金屬夾雜物形式排出；（3）以氣泡形式從金屬液中逸出。若金屬液溫度較高，氣泡能上浮到液面，氣體逸出。第一章緒論氣孔侵入氣孔析出氣孔反應(yīng)氣孔第一章緒論析出氣孔特征是多而分散，產(chǎn)生這類氣孔的主要原因是熔煉過程中金屬液吸收了較多的氣體而形成。液態(tài)時，能吸溶過量的氫、氮、氧等。在金屬冷凝過程中，其中大部分氣體會逐漸析出，但在金屬液凝固階段，氣體析出最為劇烈，這時金屬液流動性已經(jīng)很差，析出的氣體所形成的氣泡又很小。第一章緒論2.2.5鑄件的化學(xué)成分偏析1）微觀偏析

（1）晶內(nèi)偏析圖2.20固溶體無擴(kuò)散結(jié)晶圖2.2l固溶體有擴(kuò)散結(jié)晶第一章緒論晶內(nèi)偏析圖2.22樹枝晶各截面的溶質(zhì)等濃度線第一章緒論鑄件的化學(xué)成分偏析(2)晶界偏析圖2.23晶粒相碰形成的晶界偏析圖2.24晶粒平行生長形成的晶界偏析第一章緒論鑄件的化學(xué)成分偏析2）宏觀偏析（1）正偏析如果溶質(zhì)的分配系數(shù)k>1的合金，固液界面的液相中溶質(zhì)減少，因此愈是后來結(jié)晶的固相，溶質(zhì)的濃度愈低。這種成分偏析稱之為正偏析。如果溶質(zhì)的分配系數(shù)k<1的合金，凝固界面上將有一部分溶質(zhì)排向液相，隨著溫度的降低，溶質(zhì)的濃度在固濃界面處的液相中逐漸增加。越是后來結(jié)晶的固相，溶質(zhì)濃度越高，這種成分偏析稱之為逆偏析。（2）逆偏析第一章緒論2.3液態(tài)金屬成形件的工藝過程設(shè)計鑄件工藝過程設(shè)計就是根據(jù)鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)、要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等，確定鑄件方案和技術(shù)參數(shù)，繪制工藝過程圖、編制工藝過程卡等技術(shù)文件的過程。鑄件工藝設(shè)計的有關(guān)文件，是生產(chǎn)準(zhǔn)備、管理和鑄件驗收的依據(jù)，并用于直接指導(dǎo)生產(chǎn)操作。因此，鑄件工藝過程設(shè)計的好壞，對鑄件品質(zhì)、生產(chǎn)率和成本起著重要的作用。第一章緒論2.3.1鑄造工藝設(shè)計內(nèi)容與步驟鑄造工藝過程設(shè)計的內(nèi)容鑄造工藝過程設(shè)計的內(nèi)容主要決定于批量大小、生產(chǎn)要求和生產(chǎn)條件。一般包括：鑄造工藝過程圖、鑄件圖、鑄型裝配圖、工藝過程卡、操作技術(shù)規(guī)程。廣義地講，凡鑄造技術(shù)裝備的設(shè)計內(nèi)容，諸如模樣圖、模板圖、芯盒圖、砂箱圖、壓鐵圖、專用檢具圖、專用量具圖及組芯夾具圖等，均屬于鑄造工藝過程設(shè)計的內(nèi)容。第一章緒論鑄造工藝過程設(shè)計的步驟1.最小壁厚，壁的過渡，是否利于鑄造；2.選鑄造方法，造型方法，澆注位置等；4.型芯形狀，數(shù)量，下芯順序；5.澆注系統(tǒng)類型，尺寸，位置；6.冒口位置，尺寸；7.把以上內(nèi)容，按規(guī)定的符號標(biāo)注在零件圖上；8.按鑄件尺寸畫出逐漸圖；第一章緒論2.3.2工藝方案的確定第一章緒論2.3.2工藝方案的確定1）確定澆注位置①重要加工面應(yīng)朝下或位于側(cè)面澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。第一章緒論澆注位置

②

鑄件的大平面盡可能朝下或采用傾斜澆注

鑄型的上表面除了容易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣外，大平面還常產(chǎn)生夾砂缺陷。同時也有利于排氣、減小金屬液對鑄型的沖刷力。第一章緒論澆注位置大面積薄壁置鑄型下部或位垂直/傾斜,防止?jié)膊坏胶屠涓羧毕?；大平面傾斜第一章緒論澆注位置

③易縮孔件的厚大部分熱節(jié)處應(yīng)位于分型面附近的上部或側(cè)面；

容易形成縮孔的鑄件(如鑄鋼、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、黃銅)澆注時應(yīng)把厚的部位放在分型面附近的上部或側(cè)面，以便安放冒口，實現(xiàn)順序凝固，進(jìn)行補(bǔ)縮。圖2.29鑄鋼鏈輪的澆注位置1—冒口；2，3—砂芯第一章緒論2）分型面的選擇原則便于起模，使造型工藝簡化?？紤]分型面形狀和數(shù)目，活塊，型芯。分型面（Partingline）是指兩半鑄型相互接觸的表面。除了實型鑄造法外，都要選擇分型面。第一章緒論2）分型面的選擇原則（1）應(yīng)盡可能使全部或大部分鑄件，或者加工基準(zhǔn)面與重要的加工面處于同一半型內(nèi)。以避免因合型不準(zhǔn)產(chǎn)生錯型，保證鑄件尺寸精度。圖2.30管子堵頭分型方案（a）合理；（b）不合理第一章緒論增加外芯凸臺妨礙起模易產(chǎn)生錯箱?？捎糜趩渭a(chǎn)。方案B盡量使鑄件全部或大部置于同一砂箱，以保證鑄件精度。第一章緒論2）分型面的選擇原則（2）應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目

分型面數(shù)量少，既能保證鑄件精度，又能簡化造型操作。圖2.3l三通鑄件的分型面選擇（a）鑄件；（b）四箱造型；（c）三箱造型；（d）兩箱造型第一章緒論2）分型面的選擇原則

(3)分型面應(yīng)盡量選用平面

平直的分型面可簡化造型工藝過程和模板制造，容易保證鑄件精度（圖2-32b），這對于機(jī)器造型尤為重要。

水平分型面----便于造型操作，適宜批量生產(chǎn)！挖砂造型費(fèi)時、費(fèi)工，盡量避免。單件生產(chǎn)時可用此法！第一章緒論2）分型面的選擇原則4）盡量使型腔及主要型芯位于下型。型芯、型腔大部分位于下箱，方案合理上箱太高第一章緒論3）確定工藝參數(shù)機(jī)加工余量最小鑄出孔起模斜度鑄造圓角收縮率第一章緒論3）確定工藝參數(shù)（1）

機(jī)加工余量依據(jù)尺寸公差等級（16級）表2.9加工余量等級（9級）表2.10配套選用表2.11第一章緒論加工余量選擇第一章緒論加工余量選擇第一章緒論（2）最小鑄出孔鑄孔及鑄槽鑄件上的孔和槽類這部分結(jié)構(gòu)是否鑄出，取決于工藝的可行性和必要性。一般來說，尺寸較小的孔不鑄出反而經(jīng)濟(jì)。設(shè)計時查手冊。注---零件圖上沒有要求加工的孔必須鑄出。因此，設(shè)計時必須注意這類孔的尺寸不可太?。〉谝徽戮w論不鑄出孔的表示小孔不鑄出，留待機(jī)加工。第一章緒論灰鑄鐵件鑄孔尺寸（最小鑄出孔）灰鐵鑄件鑄鋼件大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件、小批量生產(chǎn)12～1515～3030～5030～5050鑄鋼件最小鑄出孔（槽）的尺寸取決于孔壁厚度和深度。需要時，查手冊。第一章緒論（3）起模斜度

取決于立壁高度；造型方法和模樣材料等因素，一般15’-3。內(nèi)外壁有分（內(nèi)壁3-10）。為了使模樣(或型芯)便于從砂型(或芯盒)中取出，凡垂直于分型面的立壁在制造模樣時，必須留出一定的傾斜度,此傾斜度稱為起模斜度。立壁愈高，斜度愈小。第一章緒論砂型鑄造模樣外表面起模斜度第一章緒論（4）鑄造圓角

制造模樣時，壁的連接和轉(zhuǎn)角處要做成圓弧過度，即鑄造圓角。它既可使轉(zhuǎn)角處不產(chǎn)生脆弱面，又可減少應(yīng)力集中，還可避免產(chǎn)生沖砂、縮孔和裂紋。一般小型鑄件，外圓角半徑取2～8mm，內(nèi)圓角半徑取4～16mm。第一章緒論（5）鑄造收縮率模樣尺寸放大率K=（L0-L1）/L0*100%。經(jīng)驗數(shù)據(jù)（0.7-1%灰鑄鐵）由于合金的線收縮,鑄件冷卻后的尺寸將比型腔尺寸略為縮小,為保證鑄件的應(yīng)有尺寸,模樣尺寸必須比鑄件放大一個該合金的收縮量。通?；诣T鐵為0.7％～1.0％,鑄造碳鋼為1.3％～2.0％，鋁硅合金為0.8％～1.2％。第一章緒論2.3.3澆注系統(tǒng)及其設(shè)計澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)金屬液進(jìn)入鑄型的系列通道的總稱，是鑄型充填系統(tǒng)的組成部分。澆注系統(tǒng)的主要功能是：將鑄型型腔與澆包連接起來，平穩(wěn)地導(dǎo)入液態(tài)金屬；擋渣及排除鑄型型腔中的空氣及其他氣體；調(diào)節(jié)鑄型與鑄件各部分的溫度分布以控制鑄件的凝固順序；保證液態(tài)金屬在最合適的時間范圍內(nèi)充滿鑄型，不使金屬過度氧化，有足夠的壓力頭，并保證金屬液面在鑄型型腔內(nèi)有必要的上升速度等。第一章緒論2.3.3澆注系統(tǒng)及其設(shè)計1-澆口杯；2-直澆道；3-橫澆道；4-內(nèi)澆道第一章緒論2.3.3澆注系統(tǒng)及其設(shè)計1）內(nèi)澆口的位置圖2.36液態(tài)金屬注入型腔的幾種形式（a）頂部注入式；（b）中間注入式；（c）底部注入式；（d）階梯注入式第一章緒論2.3.3澆注系統(tǒng)及其設(shè)計對設(shè)計合理的澆注系統(tǒng)的要求是：盡可能阻止熔渣、氣體、氧化物及非金屬夾雜物吸附或夾附進(jìn)入鑄型型腔；防止鑄型型腔和型芯被沖蝕；降低澆注溫度；在正確部位以合適的速度把金屬液引入鑄型型腔，減少鑄件的縮孔(松)和變形；減少澆注系統(tǒng)占用的金屬，節(jié)約液態(tài)金屬。第一章緒論2.3.3澆注系統(tǒng)及其設(shè)計

設(shè)計澆注系統(tǒng)，首先應(yīng)該正確地選擇澆注系統(tǒng)的類型及其開設(shè)的位置，要根據(jù)具體情況認(rèn)真研究，對各種方案進(jìn)行反復(fù)比較，要保證有足夠的空間開設(shè)澆口和冒口系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上還要確定澆注系統(tǒng)各組元的合理尺寸及其之間的比例關(guān)系。計算澆注系統(tǒng)要考慮的主要問題是控制金屬液流經(jīng)澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔的速度和流量。第一章緒論2.3.3澆注系統(tǒng)及其設(shè)計實際澆注系統(tǒng)設(shè)計沒有那么復(fù)雜，只要將液態(tài)金屬平穩(wěn)地導(dǎo)入、充填型腔與冒口。截面一般取倒梯形，封閉式居多。主要是控制金屬液經(jīng)澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔的速度和流量。一般等于：G-充填的液體金屬重量

r-液體密度τ-澆筑時間μ-流量消耗系數(shù)Hp-平均計算壓頭H-內(nèi)澆口以上液面高度P-內(nèi)澆口以上型腔高度C-型腔總高度第一章緒論2.3.4冒口、冷鐵的設(shè)計

冒口的設(shè)計

鑄型中能儲存一定金屬液（同鑄件相連接在一起的液態(tài)金屬熔池）補(bǔ)償鑄件收縮，防止產(chǎn)生縮孔和縮松缺陷的專門技術(shù)“空腔”稱為冒口。冒口的主要作用是補(bǔ)縮鑄件。此外還有集渣和通、排氣作用。圖2.37常用的冒口類型（a）鑄鋼件； （b）鑄鐵件1—明頂冒口；2—暗頂冒口；3—鑄件；4—邊冒口第一章緒論冷鐵的設(shè)計冷鐵是用來加大鑄件局部冷卻速度最常用的一種激冷物，鋼材、銅等金屬材料也可以用作激冷物。其主要作用為：加快鑄件某一部分的冷卻速度，調(diào)節(jié)鑄件的凝固順序，與冒口配合使用，可擴(kuò)大冒口的有效補(bǔ)縮距離。冷鐵分為外冷鐵和內(nèi)冷鐵第一章緒論2.3.5鑄造工藝過程圖的繪制鑄造工藝過程圖是在零件圖上用規(guī)定的技術(shù)符號表示出鑄造工藝過程內(nèi)容的圖形，它決定了鑄件的形狀、尺寸、生產(chǎn)方法和工藝過程，是制造模樣、芯盒、造型、造芯和檢驗鑄件的依據(jù)。第一章緒論鑄造工藝過程圖的繪制第一章緒論鑄造工藝過程圖的繪制第一章緒論鑄造工藝過程圖的繪制圖2.38支撐輪的鑄造工藝過程圖第一章緒論2.4液態(tài)金屬成形件的結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)采用鑄造來做零件毛坯或直接成形時，除形狀和尺寸設(shè)計以外，還必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

設(shè)計核心：鑄件結(jié)構(gòu)工藝性鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的要求鑄件最小壁厚設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計目的，就是在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，力求使鑄造，以及后續(xù)的切削加工容易進(jìn)行。

第一章緒論2.4.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計1）最小壁厚在一定鑄造條件下，鑄造合金液能充滿鑄型的最小厚度稱為該鑄造合金的最小壁厚。為了避免鑄件的澆不足和冷隔等缺陷，鑄件的設(shè)計壁厚不應(yīng)小于最小壁厚。最小壁厚主要由合金種類和鑄件尺寸大小決定。第一章緒論砂型鑄造鑄鐵件的最小壁厚／mm鑄件種類鑄件最大輪廓尺寸<200200~400400~800800~12501250~2000灰鑄鐵3~44~55~66~88~10孕育鑄鐵5~66~88~1010~1212~16球墨鑄鐵3~44~88~1010~12－碳素鋼89111416~18低合金結(jié)構(gòu)鋼8~99~10121620高錳鋼8~910121620不銹鋼8~1010~1212~1616~2020~25耐熱鋼8~1010~1212~1616~2020~25第一章緒論2)鑄件的臨界壁厚由于厚壁鑄件易產(chǎn)生縮孔、縮松、晶粒粗大、偏析等缺陷，鑄件的力學(xué)性能下降。這對于各種鑄造合金來說，均存在一個臨界壁厚，如果鑄件的壁厚超過臨界壁厚，鑄件的承載能力并不按比例隨鑄件厚度的增加而增加，而是顯著下降。所以，設(shè)計厚大鑄件時，要避免以增加壁厚的方式提高強(qiáng)度。砂型鑄造各種鑄造合金鑄件的臨界壁厚可按其最小壁厚的3倍考慮。第一章緒論3)鑄件的內(nèi)壁厚度砂型鑄造時，散熱條件差的鑄件內(nèi)壁，即使內(nèi)壁厚度與外壁厚度相等，由于它的凝固速度比外壁慢，力學(xué)性能往往比外壁低。同時在鑄造過程中易在內(nèi)、外壁交接處產(chǎn)生熱應(yīng)力，使鑄件產(chǎn)生裂紋，對于凝固收縮大的鑄造合金還易在此處產(chǎn)生縮孔和縮松。因此，設(shè)計時應(yīng)使鑄件內(nèi)壁厚度小于外壁厚度。其內(nèi)、外壁厚度相差值可參考表2-16。第一章緒論3)鑄件的內(nèi)壁厚度表2-16砂型鑄造各種鑄造合金件之內(nèi)、外壁厚相差值注：鑄件內(nèi)腔尺寸大的取下限值。合金類別鑄鐵鑄鋼鑄鋁鑄銅鑄件內(nèi)壁比外壁厚度應(yīng)減少的相對值/%10￣2020￣3010￣2015￣20注：鑄件內(nèi)腔尺寸大的取下限值。第一章緒論4)鑄件壁的過渡和連接通常情況下，鑄件壁的厚度并不完全一致。因此，在壁的過渡處應(yīng)參考表2-17中壁的過渡形式和尺寸進(jìn)行設(shè)計。第一章緒論4)鑄件壁的過渡和連接鑄壁有類型各異的接頭，大致分為L型、T型、v型、Y型和十字型等５種在接頭處，因凝固速度慢，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在鑄件上可能會產(chǎn)生裂紋、變形、縮孔、縮松等缺陷。所以，設(shè)計中應(yīng)選用L型接頭，減少和分散熱節(jié)點(diǎn)，避免交叉連結(jié)。第一章緒論4)鑄件壁的過渡和連接第一章緒論4)鑄件壁的過渡和連接表2-18鑄件壁的連接形式示意圖第一章緒論壁間連接應(yīng)避免交叉和銳角第一章緒論壁間連接應(yīng)避免交叉和銳角為了減小熱節(jié)和防止鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松，鑄件的壁應(yīng)避免交叉連接和銳角連接。中、小鑄件可采用交錯接頭，銳角連接宜采用過渡形式，大件宜采用環(huán)形接頭。第一章緒論5)肋為了增加鑄件的力學(xué)性能和減輕鑄件的質(zhì)量，消除縮孔和防止裂紋、變形、夾砂等缺陷，在鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計中大量采用肋。設(shè)計肋時，要盡量分散和減少熱節(jié)點(diǎn)，避免多條肋互相交叉，肋與肋和肋與壁的連接處要有圓角過渡，垂直于分型面的肋應(yīng)有鑄造斜度(見表2-19)。第一章緒論5)肋第一章緒論5)肋薄而大的平板，收縮易發(fā)生翹曲變形，加上幾條筋之后便可避免。如下圖所示鑄件壁較厚，容易產(chǎn)生縮孔。將壁厚減薄，采用加強(qiáng)筋，可防止以上的缺陷。第一章緒論5)肋第一章緒論6)鑄造斜度非加工面上的鑄件壁的內(nèi)、外兩側(cè)，沿起模方向應(yīng)設(shè)計適當(dāng)?shù)男倍龋唇Y(jié)構(gòu)斜度，可參考表2-20進(jìn)行設(shè)計。簡圖斜度a：h使用范圍1：5h<25的鑄鋼和鑄鐵件1：10～1：20h＝25～500的鑄鋼和鑄鐵件1：50h>500的鑄鋼和鑄鐵件1：100非鐵合金鑄件第一章緒論6)鑄造斜度第一章緒論7)

凸臺鑄件上由于需要安裝螺栓、壓力表、排氣塞、排油塞、黃油杯、測溫計等，結(jié)構(gòu)設(shè)計時就須在安裝位置設(shè)置凸臺。然而，凸臺會在零件上造成金屬堆積。對于凝固收縮大的金屬，在凸臺內(nèi)易形成縮孔、縮松，有損鑄件品質(zhì)。因此，設(shè)計凸臺時要選擇正確的形狀和尺寸。凸臺之間的中心距較小時，應(yīng)將凸臺連成整體，以便于鑄造和切削加工。凸臺與鑄件垂直壁距離小時，為便于造型，應(yīng)與垂直壁相連。第一章緒論凸臺設(shè)計便于起模第一章緒論2.4.2適應(yīng)鑄造工藝過程的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計

1）簡化或減少分型面第一章緒論(a)兩個分型面的結(jié)構(gòu)(b)一個分型面的結(jié)構(gòu)圖2-46套筒鑄件的結(jié)構(gòu)第一章緒論2）應(yīng)盡量不用或少用型芯第一章緒論鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計要求不合理的結(jié)構(gòu)合理的結(jié)構(gòu)原結(jié)構(gòu)帶加強(qiáng)肋的外形要用砂芯形成。結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，取消了外形砂芯，鑄件的強(qiáng)度甚至比原結(jié)構(gòu)還好。第一章緒論3）鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)方便起模鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計要求不合理的結(jié)構(gòu)合理的結(jié)構(gòu)

與分型面垂直的鑄壁，應(yīng)有鑄造斜度

與分型面垂直的肋條，應(yīng)與分型面垂直。第一章緒論4）有利于型芯的固定和排氣(a)不合理的結(jié)構(gòu)(b)合理的結(jié)構(gòu)第一章緒論5）避免變形和裂紋鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計要求(a)不合理的(b)合理的1、細(xì)長易撓曲的鑄件應(yīng)設(shè)計為對稱截面。2、合理設(shè)置加強(qiáng)肋，提高平板鑄件的剛度，防止變形。3、較大的帶輪、飛輪、齒輪的輪輻可做成彎曲的、奇數(shù)的或帶孔輻板。第一章緒論6）有利于防止夾渣、氣孔(a)有較大的水平面(易產(chǎn)生夾渣、氣孔，清理困難)(b)傾斜面(不易產(chǎn)生夾渣、氣孔)(c)階梯面(不易產(chǎn)生夾渣、氣孔)第一章緒論7）有利于鑄件清理第一章緒論2.5常用鑄造合金及其熔煉常用鑄造合金

鑄鐵鑄鋼有色金屬：Al、Cu合金等第一章緒論1）鑄鐵

鑄鐵的基體組織是鐵素體（F）和珠光體（P）鑄鐵——wc2.11%的Fe-C合金。常用成分：wc=2.4～4.0。

其它元素：C，Si，Mn，S，P。按碳在鑄鐵中存在形式的不同分類：白口，灰口，麻口鑄鐵?；铱阼T鐵——灰鑄鐵；球墨、蠕墨、可鍛鑄鐵。第一章緒論鑄鐵白口鑄鐵碳-碳化物（Fe3C）灰口鑄鐵碳-片狀石墨可鍛鑄鐵碳-絮狀石墨球墨鑄鐵碳-球狀石墨第一章緒論灰鑄鐵的工藝性能①鑄造性能特別好，不能鍛、沖，焊接性能較差；流動性好，收縮小，縮孔、縮松傾向很?。晃鼩庑?、

偏析性均較小，可用于制造各種薄壁復(fù)雜鑄件。一般用同

時凝固，不加冒口和冷鐵，即可獲得優(yōu)質(zhì)鑄件。②熔煉工藝特點(diǎn)：熔點(diǎn)低，對化學(xué)成份的要求不很嚴(yán)格，普通沖天爐即

可滿足熔煉要求。原材料（生鐵、回爐料、廢鋼鐵、石灰

石、螢石等）價格低，來源廣，鑄鐵成本低。③鑄型特點(diǎn)：

普通砂型（濕砂型、少量鑄件用干型）即可滿足要求。第一章緒論球墨鑄鐵的顯微組織a）鐵素體球墨鑄鐵b）鐵素體+珠光體球墨鑄鐵c）珠光體球墨鑄鐵第一章緒論球墨鑄鐵性能球墨鑄鐵的石墨呈球狀，它對基體的割裂作用減至最低限度，基體強(qiáng)度的利用率可達(dá)70%￣90%，因此球墨鑄鐵具有比灰鑄鐵高得多的力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度可以和鋼媲美，塑性和韌度大大提高。通常σb=（400～900）MPa，δ=2%～18%，同時，仍保持灰鑄鐵某些優(yōu)良性能，如良好的耐磨性和減震性，缺口敏感性小，切削加工性能好等。球墨鑄鐵的焊接性能和熱處理性能都優(yōu)于灰鑄鐵。第一章緒論球墨鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)（1）鐵液要有足夠高的含碳量，低的硫、磷含量，有時還要求低的含錳量。高碳（3.6%￣4.0%）可改善鑄造性能和球化效果，低的錳、磷可提高球墨鑄鐵的塑性與韌度。硫易與球化劑化合形成硫化物，使球化劑的消耗量增大，并使鑄件易于產(chǎn)生皮下氣孔等缺陷。

球化和孕育處理使鐵水溫度要降低50￣100℃，為防止?jié)沧囟冗^低，出爐的鐵水溫度必須高達(dá)1400℃以上。（2）球化處理和孕育處理球化處理和孕育處理是制造球墨鑄鐵的關(guān)鍵，必須嚴(yán)格控制。第一章緒論可鍛鑄鐵

可鍛鑄鐵通過石墨化退火處理得到的一種高強(qiáng)韌鑄鐵。有較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌度，可以部分代替碳鋼?？慑戣T鐵分為鐵素體基體（黑心）可鍛鑄鐵和珠光體基體可鍛鑄鐵。

第一章緒論2）鑄鋼鑄鋼具有良好的綜合機(jī)械性能，常用于制造形狀復(fù)雜，要求具有高強(qiáng)度、塑性、韌性或其它特殊性能的機(jī)器零件。①焊接性能比鑄鐵好，可采用鑄-焊復(fù)合工藝，制造大型復(fù)雜鑄件；②鑄鋼的熔點(diǎn)高（約1500℃），流動性差，在熔煉過程中易吸氣和氧化，因而鑄造性能差。要求鑄鋼件壁厚≥8mm（砂型鑄造）；要適當(dāng)提高澆注溫度和澆注速度?？刂茲沧囟?，1500-1650。

③收縮率大，E體約為10～14%，E線約為1.8～2.5%，縮孔、縮松傾向大，應(yīng)采用順序凝固加冒口補(bǔ)縮，要求鑄鋼件壁厚盡可能均勻，避免熱節(jié)，適當(dāng)增大轉(zhuǎn)角處的圓角半徑。第一章緒論3）鑄造鋁合金①流動性好②線收縮較小，但有一定的縮孔傾向，多采用順序凝固，加冒口補(bǔ)縮。③易氧化，吸氣。2Al+O2→Al2O3，

Al2O3的熔點(diǎn)為2050℃，比重大于鋁，易形成氧氣夾雜；降低鋁鑄件的機(jī)械性能。液態(tài)鋁可溶解大量氫，凝固時，氫的溶解度下降15倍左右；過飽和的氫來不及析出，以分子態(tài)聚集在鑄件內(nèi)部，形成許多小針孔(<1mm),降低鑄件的機(jī)械性能和致密性。第一章緒論4）鑄造銅合金黃銅的鑄造性能①流動性好②收縮大，易形成縮孔。應(yīng)采用順序凝固加冒口補(bǔ)縮③銅易形成Cu2O夾雜物。熔煉時加入硼砂、玻璃作熔劑，覆蓋在合金液面上，可隔離空氣，防止氧化；黃銅中的鋅元素是良好的脫氧劑，鋅的蒸發(fā)可把銅液中的雜質(zhì)帶出而排除。熔劑層可減少鋅的過量蒸發(fā)損失。第一章緒論銅合金的鑄造性能

錫青銅(Cu-Sn)：機(jī)械性能，致密性均比黃銅差；結(jié)晶間隔大，流動性差，不易產(chǎn)生縮孔，但易產(chǎn)生顯微縮松。對軸承等零件，有利于儲潤滑油，提高耐磨性。當(dāng)厚度不大時，采用同時凝固，可細(xì)化晶粒，使縮松均勻分布。錫青銅很容易被氧化。熔煉時，在加入熔劑隔離空氣的同時，還要加入磷進(jìn)行脫氧。

第一章緒論銅合金的鑄造性能

鋁青銅：是以鋁和銅為主要成為的合金。用鋁代錫可節(jié)省錫資源，降低成本，并具有良好的機(jī)械性能和耐磨損，耐大氣、海水、有機(jī)酸腐蝕的性能。鋁青銅的收縮大，縮孔傾向大，鑄造工藝上多采用順序凝固加冒口補(bǔ)縮的方案。第一章緒論2.5.2鑄造合金的熔煉1）鑄鐵的熔煉熔煉目的：高生產(chǎn)率、低成本地熔煉出預(yù)定成分和溫度的鐵液。熔煉設(shè)備：沖天爐、電弧爐、工頻爐等，其中以沖天爐的應(yīng)用最為廣泛。第一章緒論沖天爐沖天爐是最普遍應(yīng)用的鑄鐵熔煉設(shè)備。它用焦炭作燃料，焦炭燃燒產(chǎn)生的熱量直接用來熔化爐料和提高鐵液溫度，在能量消耗方面比電孤爐和其它熔爐節(jié)省。而且設(shè)備比較簡單，大小工廠皆可采用。但沖天爐的缺點(diǎn)，主要是由于鐵液直接與焦炭接觸，故在熔煉過程中會發(fā)生鐵液增碳和增硫的過程。沖天爐第一章緒論沖天爐第一章緒論鐵液化學(xué)成分的控制在熔化過程中鐵料與熾熱的焦炭和爐氣直接接觸，鐵料的化學(xué)成分將發(fā)生某些變化?；瘜W(xué)成分的如下變化：（1）硅和錳爐氣氧化使鐵液中的硅、錳產(chǎn)生熔煉損耗，通常的熔煉損耗為：硅10%~20%，錳15%~25%。（2）碳鐵料中的碳，一方面可被爐氣氧化熔煉損耗，使含碳量減少；另一方面，由于鐵液與熾熱焦炭直接接觸吸收碳分，使含碳量增加。含碳量的最終變化是爐內(nèi)滲碳與脫碳過程的綜合結(jié)果。實踐證明，鐵液含碳量變化總是趨向于共晶含碳量（即飽和含碳量），當(dāng)鐵料含碳量低于3.6%時，將以增碳為主；高于3.6%時，則以脫碳為主。鑒于鐵料的含碳量一般低于3.6%，故多為增碳（3）硫鐵料因吸收焦炭中的硫，使鑄鐵含硫量增加50%左右。（4）磷基本不變。第一章緒論2）鑄鋼熔煉

鑄鋼熔點(diǎn)高，對化學(xué)成份要求嚴(yán)格。故不能用沖天爐熔煉，多采用電弧爐或感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。

鑄鋼鑄型特點(diǎn)由于鋼水溫度高，流動性差，收縮應(yīng)力大，要求型砂和芯砂的耐火性、強(qiáng)度、透氣性、退讓性都要好。為防止粘砂，型腔表面要涂以石英粉或鋯砂粉等耐高溫涂料。為減少氣體來源，提高流動性，增加強(qiáng)度，大件多采用干型或水玻璃砂快干型。對小而復(fù)雜的鑄鋼件，可采用熔模精密鑄造。第一章緒論（1）電弧爐煉鋼圖2-53三相電孤爐煉鋼示意圖圖2-54無芯感應(yīng)電爐加熱原理圖第一章緒論2）感應(yīng)電爐煉鋼1-水泥石棉蓋板

2-坩堝

3-感應(yīng)線圈

4-水泥石棉防護(hù)板

5-耐火磚底座

6-鋁制邊框第一章緒論3）有色合金熔煉特點(diǎn)：金屬爐料與燃料隔離。第一章緒論電阻坩鍋爐第一章緒論2.6鑄造成形技術(shù)過程砂型鑄造的特點(diǎn)①可以制造形狀復(fù)雜的毛坯或零件；②加工余量小，金屬利用率高；③適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用面廣，用于制造常用金屬及合金的鑄鐵件；④鑄件的成本低；⑤鑄件的晶粒比較粗大，組織疏松，常存在氣孔、夾渣等鑄造缺陷，機(jī)械性能比鍛件差；⑥鑄造生產(chǎn)工序多，鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品率較高；⑦鑄件表面較粗糙，多用于制造毛坯。第一章緒論砂型鑄造工藝流程第一章緒論砂型鑄造工藝流程第一章緒論1）造型造芯方法簡介手工造型①以手工操作為主，勞動強(qiáng)度大，勞動生產(chǎn)率低，鑄件缺陷率較高；②適用于重型鑄件和形狀復(fù)雜鑄件的單件、小批量生產(chǎn)。機(jī)器造型①生產(chǎn)效率高，勞動條件得到改善；②精度比手工造型鑄件高；③設(shè)備投資較大，適于形狀不太復(fù)雜但生產(chǎn)批量較大的鑄件的生產(chǎn)。第一章緒論兩箱造型第一章緒論兩箱造型模樣是整體的，多數(shù)情況下，型腔全部在下半型內(nèi)，上半型無型腔。造型簡單，鑄件不會產(chǎn)生錯型缺陷鑄件最大截面在一端，且為平面。第一章緒論三箱造型鑄型由上、中、下三部分組成，中型的高度須與鑄件兩個分型面的間距相適應(yīng)。三箱造型費(fèi)工，應(yīng)盡量避免使用。第一章緒論地坑造型在車間地坑內(nèi)造型，用地坑代替下砂箱，只要一個上砂箱，可減少砂箱的投資大型鑄件單件生產(chǎn)時,降低鑄型高度,便于澆注操作。但造型費(fèi)工，而且要求操作者的技術(shù)水平較高。第一章緒論挖砂造型模樣是整體的，但鑄件的分型面是曲面。為了起模方便，造型時用手工挖去阻礙起模的型砂。每造一件，就挖砂一次，費(fèi)工、生產(chǎn)率低。第一章緒論刮板造型

用刮板代替模樣造型。可大大降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，要求操作者的技術(shù)水平較高.

第一章緒論活塊造型鑄件上有妨礙起模的小凸臺、肋條等。制模時將此部分作成活塊，在主體模樣起出后，從側(cè)面取出活塊。單件小批生產(chǎn)帶有突起部分的鑄件。第一章緒論2）機(jī)器造型機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序，常用的機(jī)器造型方法有震實造型、微震實造型、高壓造型、拋砂造型、氣沖造型等第一章緒論（1）震實造型填砂→震擊緊砂→輔助壓實→起模工藝特點(diǎn):機(jī)器造型工藝是采用模底板進(jìn)行兩箱造型。模底板是將模樣、澆注系統(tǒng)沿分型面與底板聯(lián)結(jié)成一個整體的專用模具。造型后，底板形成分型面，模樣形成鑄型空腔。第一章緒論震實造型噪聲大，生產(chǎn)率低第一章緒論（2）震壓式造型第一章緒論（2）微震實造型壓實的同時震實第一章緒論（3）高壓造型緊實度均勻、高，噪聲小，生產(chǎn)率高，但投資大第一章緒論（4）拋砂造型型砂呈團(tuán)狀被高速（30－60m/s）拋到砂箱中，使型砂逐層地緊實。

拋砂緊實同時完成填砂與緊實兩個工序，生產(chǎn)效率高、型砂緊實密度均勻。拋砂機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，可用于任何批量的大、中型鑄型或大型芯的生產(chǎn)。

第一章緒論（5）氣流沖擊造型緊實度高，鑄件精度高第一章緒論3）機(jī)器造芯震實－—類似于震實造型，利用震動動能，使芯盒內(nèi)的芯砂緊實。一般芯盒上表面需要手工補(bǔ)加緊實，并刮去多余芯砂；擠芯——利用柱塞式或螺旋式擠芯機(jī)擠制砂芯，只能制造斷面形狀規(guī)則，簡單直棒砂芯。如圖2-65所示；第一章緒論機(jī)器造芯射芯——利用壓縮空氣將芯砂從砂筒中射入芯盒并緊實。如圖2-66所示。吹芯一—利用壓縮空氣將芯砂吹入芯盒并緊實第一章緒論機(jī)器造芯第一章緒論造型方法的選用原則

(1)造型方法應(yīng)和生產(chǎn)批量相適應(yīng)。機(jī)器造型的生產(chǎn)效率較高，對環(huán)境的污染小，所生產(chǎn)的鑄件的尺寸精度較高，但設(shè)備和技術(shù)裝備的費(fèi)用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時間長，因而適用于中，小型鑄件成批或大量生產(chǎn)；單件小批生產(chǎn)的重型鑄件，手工造型仍是重要的方法。

(2)濕型造型是應(yīng)用廣泛的造型方法。砂型鑄造時優(yōu)先選用濕砂型。當(dāng)濕砂型不能滿足要求時，再考慮選樣表面烘干型、干型或自硬砂型。

(3)造型方法應(yīng)適合工廠的實際生產(chǎn)條件，兼顧鑄件的技術(shù)要求和成本等因素。第一章緒論2.6.2特種鑄造特種鑄造：鑄型用砂較少或不用砂、采用特殊工藝裝備進(jìn)行鑄造的方法兩類特點(diǎn)：1.充型力變更2.型模革新熔模鑄造金屬型鑄造消失模鑄造陶瓷型鑄造磁型鑄造壓力鑄造低壓鑄造離心鑄造擠壓鑄造特點(diǎn)：特種鑄造具有鑄件精度和表面質(zhì)量高、鑄件內(nèi)在性能好、原材料消耗低、工作環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)。但鑄件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、重量、材料種類往往受到一定限制。第一章緒論1）熔模鑄造(失蠟鑄造)硬化劑須根據(jù)型殼采用的黏結(jié)劑類型確定。水玻璃型殼常采用氯化銨、氯化鋁等水溶液做硬化劑，硅酸乙酯水解液型殼常采用氨氣作硬化劑。第一章緒論可鍛鑄鐵第一章緒論熔模鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性

（1）鑄孔不能太小和太深，一般鑄孔應(yīng)大于2mm。否則涂料和砂粒很難進(jìn)入臘模的空洞內(nèi),只有采用陶瓷芯或石英玻璃管芯，工藝復(fù)雜，清理困難。一般鑄孔應(yīng)大于2mm。

（2）

鑄件壁厚不可太薄，一般2-8mm。（3）

鑄件壁厚盡量均勻。

（4）熔摸鑄造工藝一般不用冷鐵，少用冒口，多用直澆口直接補(bǔ)縮，故不能有分散的熱節(jié)。

（5）便于取出型芯和臘模。第一章緒論熔模鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用（1）鑄件精度高，表面質(zhì)量好，屬少，無切削工藝。尺寸精度IT11-14，表面粗糙度Ra12.5-1.6m。（2）可鑄造形狀復(fù)雜鑄件，最小壁厚可達(dá)0.3mm，最小鑄孔直徑0.5mm。可一次鑄出組合體。（3）鑄造合金種類不受限制，尤其適合高熔點(diǎn)和難切削合金。（4）生產(chǎn)批量不受限制，可單件或成批生產(chǎn)。（5）工序繁雜，生產(chǎn)周期長，原輔材料費(fèi)用高，生產(chǎn)成本較高，鑄件限于25kg。第一章緒論2）金屬型鑄造（永久型鑄造）金屬型冷速快一型多用將液體金屬在重力作用下澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種方法。鑄型用金屬制成，可以反復(fù)使用。第一章緒論金屬型鑄造第一章緒論可鍛鑄鐵第一章緒論金屬型鑄造的結(jié)構(gòu)工藝性（1）

鑄件結(jié)構(gòu)斜度比砂型鑄造大。（2）

壁厚要均勻，不能過薄。最小壁厚：鋁硅合金2-4mm；鋁鎂合金3-5mm；鑄鐵2.5-4mm。（3）

鑄孔不能過小，過深。第一章緒論金屬型鑄造特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（1）機(jī)加工余量小，尺寸精度IT12-IT16;

表面粗糙度Ra12.5-6.3m。（2）冷卻速度快，鑄件晶粒較細(xì)，力學(xué)性能提高。金屬型生產(chǎn)的鑄件，其機(jī)械性能比砂型鑄件高。同樣合金，其抗拉強(qiáng)度平均可提高約25％，屈服強(qiáng)度平均提高約20％，其抗蝕性能和硬度亦顯著提高；

（3）一型多鑄，提高生產(chǎn)率，節(jié)約造型材料，減輕環(huán)境污染，改善勞動條件。第一章緒論金屬型鑄造特點(diǎn)及應(yīng)用范圍(4)成本高，不宜大型，形狀復(fù)雜和薄壁鑄件；鑄鐵件易白口化，切削困難，尺寸限制在300mm，重量8kg以下。(5)鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件高，而且質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定;(6)鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約15～30％；用砂或者少用砂，一般可節(jié)約造型材料80～100％；第一章緒論產(chǎn)品第一章緒論3）壓力鑄造壓力鑄造是將熔融合金在高壓作用下，以高速充填鑄型型腔，并在高壓下結(jié)晶凝固而獲得鑄件的特種鑄造工藝。兩個特點(diǎn)高壓：比壓30-70MPa高速：充型時間0.01-0.2秒第一章緒論壓鑄技術(shù)流程圖壓鑄技術(shù)流程圖第一章緒論壓鑄機(jī)分類按壓室是否浸在熔融金屬中，分冷室壓鑄機(jī)熱室壓鑄機(jī)按壓室位置，分臥式壓鑄機(jī)立式