材料成形技術(shù)

材料成形技術(shù)第1頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

液態(tài)成形——鑄造成形將液態(tài)金屬澆注到具有與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固后獲得毛坯或零件的方法，稱(chēng)為鑄造(casting)。鑄造是毛坯或機(jī)器零件成形的重要方法之一。鑄造成形特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)

(1)適應(yīng)性廣泛

鑄件材質(zhì)、大小、形狀幾乎不受限制。不宜塑性加工或焊接成形的材料，鑄造成形尤具優(yōu)勢(shì)。

(2)可形成形狀復(fù)雜的零件

(3)生產(chǎn)成本較低

鑄造用原材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉。鑄件與最終零件的形狀相似，尺寸相近，加工余量小。2.缺點(diǎn)

涉及生產(chǎn)工序較多，過(guò)程難以精確控制，廢品率較高；鑄件組織疏松，晶粒粗大，鑄件某些力學(xué)性能較低；鑄件表面粗糙，尺寸精度不高。工作環(huán)境較差，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。第2頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§1

金屬液態(tài)成形基本原理鑄造性能:

合金在鑄造過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的工藝性能，稱(chēng)為合金的鑄造性能。主要指流動(dòng)性、收縮性、偏析和吸氣性等。

鑄件的質(zhì)量與合金的鑄造性能密切相關(guān)。1.1合金的流動(dòng)性和充型能力1．流動(dòng)性

液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力，叫做合金的流動(dòng)性。

流動(dòng)性好的合金，充型能力強(qiáng)，易于獲得輪廓清晰、形狀復(fù)雜的鑄件。液態(tài)金屬中的氣體和夾雜物易于上浮，利于鑄件補(bǔ)縮。

流動(dòng)性差的合金，鑄件容易產(chǎn)生澆不足、冷隔、氣孔和夾雜缺陷。

液態(tài)合金的流動(dòng)性，通常用螺旋形試樣的長(zhǎng)度來(lái)衡量。澆出的試樣愈長(zhǎng)，流動(dòng)性愈好?；诣T鐵、硅黃銅的流動(dòng)性最好，而鑄鋼最差.第3頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-1螺旋形流動(dòng)性試樣示意圖第4頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．影響合金流動(dòng)性的因素

化學(xué)成分對(duì)合金流動(dòng)性的影響最為顯著。純金屬和共晶成分的合金金流動(dòng)性最好：恒溫下結(jié)晶，固液界面光滑，流動(dòng)阻力較小。同時(shí)，共晶成分合金的凝固溫度最低，可獲得較大的過(guò)熱度，推遲了合金的凝固，故流動(dòng)性最好。其他成分的合金是在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶的，由于初生樹(shù)枝狀晶體與液體金屬兩相共存，粗糙的固液界面使合金的流動(dòng)阻力加大，合金的流動(dòng)性大大下降.

Fe-C合金的流動(dòng)性與含碳量之間的關(guān)系：亞共晶鑄鐵隨含碳量增加，結(jié)晶溫度區(qū)間減小，流動(dòng)性逐漸提高，越接近共晶成分，合金的流動(dòng)性愈好.第5頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．充型能力

充型能力是指金屬液充滿(mǎn)鑄型型腔，獲得輪廓清晰、形狀準(zhǔn)確的鑄件的能力。若充型能力不強(qiáng)，則易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷，造成廢品。4．影響充型能力的因素1.合金本身流動(dòng)性第6頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.工藝因素

(1)澆注條件

提高合金的澆注溫度和澆注速度，增大靜壓頭高度都會(huì)使合金的充型能力提高。

但澆注溫度太高，將使合金的收縮量增加，吸氣增多，氧化嚴(yán)重，鑄件會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的粘砂和脹砂缺陷。每種合金的澆注溫度都在一定的溫度范圍內(nèi)：鑄鋼為1520-1620℃；鑄鐵為1230-1450℃；鋁合金為680-780℃。

(2)鑄型

a.

鑄型的溫度和熱物理性能：

鑄型溫度越低，熱容量越大，從合金中吸收并儲(chǔ)存熱量的能力越強(qiáng)；鑄型的導(dǎo)熱性越好，傳導(dǎo)熱量的能力越強(qiáng)。合金保持液態(tài)的時(shí)間越短。

——充型能力下降。

b.鑄型的發(fā)氣量和排氣能力：鑄型發(fā)氣量大、排氣能力差，合金流動(dòng)受阻?！湫湍芰ο陆?。

C.鑄型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度：澆注系統(tǒng)和鑄型的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，合金充型時(shí)的阻力越大?！湫湍芰ο陆?。第7頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2鑄件的凝固與收縮1．鑄件的凝固方式

凝固過(guò)程中的鑄件斷面一般存在三個(gè)區(qū)域：固相區(qū)、凝固區(qū)和液相區(qū)。凝固區(qū)的寬度對(duì)鑄件質(zhì)量影響較大。鑄件“凝固方式”依此區(qū)的寬窄來(lái)劃分：

(1)逐層凝固

鑄件在凝固過(guò)程中不存在凝固區(qū)，斷面上外層的固體和內(nèi)層的液體由一條界限(凝固前沿)清楚地分開(kāi)。純金屬或共晶成分合金的凝固屬此方式。

(2)糊狀凝固如果合金的結(jié)晶溫度范圍很寬，且鑄件的溫度分布較為平坦，則在凝固的某段時(shí)間內(nèi)，鑄件表面并不存在固體層，而凝固區(qū)貫穿整個(gè)斷面。先呈糊狀而后固化。

(3)中間凝固大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間，稱(chēng)為中間凝固。鑄件質(zhì)量與其凝固方式密切相關(guān)：

逐層凝固時(shí)，合金充型能力強(qiáng)，利于防止縮孔和縮松。例灰鑄鐵、鋁硅合金。

糊狀凝固時(shí)，難以獲得結(jié)晶緊實(shí)的鑄件。例球墨鑄鐵、錫青銅、鋁銅合金。為獲得緊實(shí)致密鑄件常需采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)縮工藝措施。第8頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-2鑄件的凝固方式

第9頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．鑄造合金的收縮液態(tài)合金在凝固和冷卻過(guò)程中，體積和尺寸減小的現(xiàn)象稱(chēng)為液態(tài)合金的收縮。收縮能使鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、裂紋、變形和內(nèi)應(yīng)力等缺陷，影響鑄件質(zhì)量。合金的收縮經(jīng)歷三個(gè)階段(如圖1-3):

(1)液態(tài)收縮:

從澆注溫度到凝固開(kāi)始溫度的收縮。

(2)凝固收縮:

從凝固開(kāi)始溫度到凝固終止溫度間的收縮.(3)固態(tài)收縮:

從凝固終止溫度到室溫間的收縮。

合金的收縮率為上述三個(gè)階段收縮率的總和。

由于合金的液態(tài)收縮和凝固收縮體現(xiàn)為合金體積的縮減，故常用體積收縮率來(lái)表示；合金的固態(tài)收縮不僅引起體積上的縮減，而且還使鑄件在尺寸上縮減，因此常用線收縮率來(lái)表示。

不同合金的收縮率不同。

常用合金中，鑄鋼的收縮率最大，灰鑄鐵最小。第10頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

圖1-3合金收縮的三個(gè)階段第11頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表1-1幾種鐵碳合金的體積收縮率表1.2常用鑄造合金的線收縮率第12頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3．縮孔和縮松

(1)縮孔和縮松的形成

液態(tài)合金在鑄型內(nèi)冷凝過(guò)程中，若液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到及時(shí)補(bǔ)充，在鑄件的最后凝固部位形成孔洞。據(jù)孔洞的大小和分布，可分為縮孔和縮松兩類(lèi)?？s孔：集中在鑄件上部或最后凝固部位的容積較大的孔洞。呈倒圓錐形。縮松：分散于鑄件某些區(qū)域內(nèi)的細(xì)小縮孔。

①縮孔的形成

逐層凝固合金合金的液態(tài)收縮和凝固收縮越大，固態(tài)收縮越小，澆注溫度越高，鑄件的壁越厚，縮孔的容積就越大。

②縮松的形成

糊狀凝固合金

第13頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月縮孔動(dòng)畫(huà)－1縮孔動(dòng)畫(huà)－2縮孔動(dòng)畫(huà)－3第14頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3鑄造內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋1．鑄造應(yīng)力

鑄件在凝固之后的繼續(xù)冷卻過(guò)程中，若固態(tài)收縮受到阻礙，將會(huì)在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力（臨時(shí)應(yīng)力和殘余應(yīng)力），是鑄件產(chǎn)生變形和裂紋的根本原因。（1）熱應(yīng)力：

因鑄件壁厚不均，各部分冷速不同，同一時(shí)期各部分收縮不一致。（2）相變應(yīng)力合金在彈性狀態(tài)下發(fā)生相變引起體積變化而產(chǎn)生的應(yīng)力。

（3）機(jī)械應(yīng)力：合金的線收縮受到鑄型或型芯的機(jī)械阻礙而形成的內(nèi)應(yīng)力。機(jī)械應(yīng)力在鑄件落砂之后，便自行消除。

鑄造應(yīng)力是熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力和相變應(yīng)力三者的代數(shù)和。

鑄造應(yīng)力會(huì)使鑄件產(chǎn)生變形、裂紋，降低承載能力，影響加工精度等。應(yīng)力形成動(dòng)畫(huà)第15頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月減小應(yīng)力的措施

a.在鑄造工藝上采取“同時(shí)凝固原則”。盡量減小鑄件各部位間的溫度差，使鑄件各部位同時(shí)冷卻凝固。如厚壁處加冷鐵，將內(nèi)澆道設(shè)在薄壁處。

適用于：Ⅰ.凝固收縮小的合金；

Ⅱ.壁厚均勻、結(jié)晶溫度范圍寬、對(duì)致密性要求不高的鑄件。b.

改善鑄型和型芯的退讓性。c.澆注后早開(kāi)型，可有效減小機(jī)械應(yīng)力。d.將鑄件加熱到550℃~650℃之間保溫，進(jìn)行去應(yīng)力退火可消除殘余應(yīng)力。第16頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.鑄件的變形存在殘留應(yīng)力的鑄件是不穩(wěn)定的，將自發(fā)地通過(guò)變形來(lái)減緩其內(nèi)應(yīng)力，以趨于穩(wěn)定。防止鑄件變形措施:

a.鑄件設(shè)計(jì)力求壁厚均勻、形狀簡(jiǎn)單而對(duì)稱(chēng)。b.

對(duì)于細(xì)而長(zhǎng)、大而薄的易變形鑄件，可采用“反變形法”。將模樣制成與鑄件變形方向相反的形狀，待鑄體冷卻后變形正好與相反的形狀抵消。C.自然時(shí)效處理法。將鑄件置于露天場(chǎng)地一段時(shí)間，使其緩慢地發(fā)生變形，從而使內(nèi)應(yīng)力得以消除。第17頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．鑄件的裂紋

當(dāng)鑄造內(nèi)應(yīng)力超過(guò)金屬材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，鑄件便會(huì)產(chǎn)生裂紋。裂紋可分為熱裂和冷裂兩種：(1)熱裂

凝固后期的高溫金屬?gòu)?qiáng)度低，應(yīng)力超過(guò)金屬的最大強(qiáng)度便產(chǎn)生熱裂。影響熱裂的主要因素：

①合金性質(zhì)

合金結(jié)晶溫度范圍愈寬，凝固收縮量愈大，合金的熱裂傾向也愈大。

灰鑄鐵和球墨鑄鐵凝固收縮小，熱裂傾向較小;

鑄鋼、某些鑄鋁合金、白口鑄鐵的熱裂傾向較大.

②鑄型阻力

鑄型、型芯的退讓性愈好，機(jī)械應(yīng)力愈小，形成熱裂的可能性愈小。

防止熱裂的主要方法:

設(shè)計(jì)合理的鑄件結(jié)構(gòu)；改善型砂和芯砂的退讓性；嚴(yán)格限制鋼和鑄鐵中硫的含量等;適當(dāng)增加鑄型吃砂量。第18頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)冷裂

鑄件凝固后在較低溫度下形成的裂紋叫冷裂。冷裂紋形狀特征：

1.

表面光滑，具有金屬光澤或呈微氧化色；

2.

裂口常穿過(guò)晶粒延伸到整個(gè)斷面，常呈圓滑曲線或直線狀；

3.

常出現(xiàn)于：（1）脆性大、塑性差的合金：白口鑄鐵、高碳鋼、某些合金鋼；（2）大型復(fù)雜鑄鐵件的應(yīng)力集中部位。防止冷裂的主要方法:

1.

減小鑄造內(nèi)應(yīng)力：（1）鑄件壁厚要均勻；（2）增加型砂和芯砂的退讓性。

2.

降低合金的脆性：降低鋼和鑄鐵中的含磷量。第19頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.合金的偏析

鑄件中出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱(chēng)為偏析。偏析可分為兩大類(lèi)：微觀偏析和宏觀偏析。晶內(nèi)偏析：晶粒內(nèi)各部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象，是微觀偏析的一種。在實(shí)際鑄造條件下，固溶體的合金的凝固速度較快，原子來(lái)不及充分?jǐn)U散，枝晶內(nèi)部的化學(xué)成分必然不均勻。把鑄件重新加熱到高溫，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間保溫，使原子充分?jǐn)U散。

——擴(kuò)散退火消除晶內(nèi)偏析。

密度偏析：鑄件上、下部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象，是宏觀偏析的一種。當(dāng)組成合金元素的密度相差懸殊時(shí)，密度小的元素大都集中在鑄件上部，密度大的元素則較多地集中在下部。澆注時(shí)充分?jǐn)嚢杌蚣铀俳饘僖豪鋮s——防止密度偏析。宏觀偏析有很多種，除密度偏析之外，還有正偏析、逆偏析、v形偏析和帶狀偏析等。第20頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.合金的吸氣性和氧化性

合金在熔煉和澆注時(shí)吸收氣體的能力稱(chēng)為合金的吸氣性。

液態(tài)時(shí)吸收氣體多，在凝固時(shí)來(lái)不及逸出，就會(huì)出現(xiàn)氣孔、白點(diǎn)等缺陷。

1)鑄件中的氣孔

按照合金中的氣體來(lái)源，可將氣孔分為以下三類(lèi).

(1)析出性氣孔

溶解于合金液中的氣體在冷凝過(guò)程中，因氣體溶解度下降而析出，來(lái)

不及排除而形成的氣孔，稱(chēng)為析出性氣孔。

析出性氣孔不僅影響合金的力學(xué)性能，而且嚴(yán)重影響鑄件的氣密性。

(2)侵入性氣孔

侵入性氣孔是砂型表面層聚集的氣體侵入合金液中而形成的氣孔。

(3)反應(yīng)性氣孔

澆入鑄型中的合金液與鑄型材料、芯撐、冷鐵所含水分、銹蝕或熔渣之間

發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生氣體，從而使鑄件內(nèi)形成的氣孔，稱(chēng)為反應(yīng)性氣孔。第21頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)預(yù)防氣孔的措施

降低析出性氣孔:減少合金的吸氣性:

①縮短熔煉時(shí)間;②在合金液表面加覆蓋劑保護(hù)或用真空熔煉技術(shù)；

③選用烘干過(guò)的爐料；

④控制合金液溫度，減少合金液的原始含氣量。b.防止氣體析出：

加壓冷凝(鋁合金在4-6個(gè)大氣壓的壓力下結(jié)晶，可得無(wú)氣孔件)。降低反應(yīng)性氣孔:

冷鐵、芯撐等表面不得有銹蝕、油污，并應(yīng)保持干燥等。降低造型材料中的含水量和對(duì)鑄型進(jìn)行烘干等?？刂魄秩胄詺饪?

減小型砂(芯砂)的發(fā)氣量，增加鑄型的排氣能力。第22頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§2鑄造方法2.1砂型鑄造

砂型鑄造是在砂型中生產(chǎn)鑄件的方法。

型（芯）砂通常是由硅砂、粘結(jié)劑、水和附加物按一定的比例混制而成。型(芯)砂要具有“一強(qiáng)三性”:

一定的強(qiáng)度;透氣性、耐火性和退讓性。

砂型鑄造是實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種鑄造方法，工藝過(guò)程如圖1-4所示。

砂型鑄造是傳統(tǒng)的鑄造方法，它適用于各種形狀、大小、批量及各種常用合金鑄件的生產(chǎn)。

掌握砂型鑄造技術(shù)是合理選擇鑄造方法和正確設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。第23頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-4砂型鑄造工藝過(guò)程示意圖第24頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月砂型鑄造工藝動(dòng)畫(huà)活塊造型動(dòng)畫(huà)挖砂造型動(dòng)畫(huà)假箱造型動(dòng)畫(huà)刮板造型動(dòng)畫(huà)1.造型與造芯方法制造砂型的工藝過(guò)程稱(chēng)為造型。造型是砂型鑄造最基本的工序，通常分為手工造型和機(jī)器造型兩大類(lèi)。

1)手工造型手工造型時(shí)，填砂、緊實(shí)和起模都用手工來(lái)完成。優(yōu)點(diǎn)：操作方便靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，模樣生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短，但生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，鑄件質(zhì)量不易保證。手工造型只適用于單件或小批量生產(chǎn)。實(shí)際生產(chǎn)中，造型方法的選擇具有較大的靈活性，一個(gè)鑄件往往可用多種方法造型。應(yīng)根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、形狀和尺寸、生產(chǎn)批量、使用要求及車(chē)間具體條件等進(jìn)行分析比較，以確定最佳方案。第25頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表1-2常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍第26頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第27頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)機(jī)器造型機(jī)器造型是用機(jī)器來(lái)完成填砂、緊實(shí)和起模等造型操作過(guò)程，是現(xiàn)代化鑄造車(chē)間的基本造型方法。與手工造型相比，機(jī)器造型可提高生產(chǎn)率和鑄型質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。但設(shè)備及工裝模具投資較大，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)。主要用于成批大量生產(chǎn)。

機(jī)器造型按緊實(shí)方式的不同，可分為四種基本方式：

壓實(shí)造型震壓造型拋砂造型射砂造型第28頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表1-3機(jī)器造型方法的特點(diǎn)及適用范圍

第29頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)器造型的工藝特點(diǎn):

（1）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)接成一個(gè)整體的專(zhuān)用模具。造型后，底板形成分型面，模樣形成鑄型空腔。

?

機(jī)器造型用模底板可分為單面模底板和雙面模底板兩種：

單面模底板用于制造半個(gè)鑄型，是最為常用的模底板。造型時(shí)，采用兩個(gè)配對(duì)的單面模底板分別在兩臺(tái)造型機(jī)上同時(shí)分別造上型和下型，造好的兩個(gè)半型依靠定位裝置(如箱錐)合型。

雙面模底板僅用于生產(chǎn)小鑄件，它是把上、下兩個(gè)半模及澆注系統(tǒng)固定在同一底板的兩側(cè)。上、下型均在同一臺(tái)造型機(jī)上制出，待鑄型合型后將砂箱脫除(即脫箱造型)，并在澆注之前，在鑄型上加套箱，以防錯(cuò)型。（2）機(jī)器造型應(yīng)避免活塊：取出活塊費(fèi)時(shí)，使造型機(jī)的生產(chǎn)率大為降低。第30頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3)造芯

當(dāng)制作空心鑄件，或鑄件的外壁內(nèi)凹，或鑄件具有影響起模的外凸時(shí)，經(jīng)常要用到型芯，制作型芯的工藝過(guò)程稱(chēng)為造芯。

★

型芯可用手工制造，也可用機(jī)器制造★

形狀復(fù)雜的型芯可分塊制造，然后粘合成形芯砂的組成與配比比型砂要求更嚴(yán)格★

芯子比鑄型應(yīng)具有更高的強(qiáng)度、耐火性與退讓性

型芯中放人芯骨：提高型芯的剛度和強(qiáng)度

型芯的內(nèi)部制作通氣孔：提高型芯的透氣性型芯需烘干使用：提高型芯的強(qiáng)度和透氣性砂芯鑄造工藝動(dòng)畫(huà)第31頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2特種鑄造生產(chǎn)中采用的鑄型用砂較少或不用砂，使用特殊工藝裝備進(jìn)行鑄造的方法，統(tǒng)稱(chēng)為特種鑄造。

包括：熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造、陶瓷型鑄造、實(shí)型鑄造。特種鑄造特點(diǎn)：

1.

鑄件精度和表面質(zhì)量高、內(nèi)在性能好、原材料消耗低、工作環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)。

2.

每種特種鑄造方法均有其優(yōu)越之處和適用的場(chǎng)合。

3.

鑄件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、重量、材料種類(lèi)往往受到某些限制。第32頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1)熔模鑄造

熔模鑄造是用易熔材料制成模樣，然后在模樣上涂掛耐火材料，經(jīng)硬化之后，再將模樣熔化排出型外，從而獲得無(wú)分型面的鑄型。由于模樣一般采用蠟質(zhì)材料來(lái)制造，故又將熔模鑄造稱(chēng)為“失蠟鑄造”。

1.熔模鑄造工藝過(guò)程

熔模鑄造工藝動(dòng)畫(huà)2.熔模鑄造鑄件的結(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

(2)鑄件壁厚不可太薄一般為2-8mm

(3)鑄件的壁厚應(yīng)盡量均勻直澆道直接補(bǔ)縮，故不能有分散的熱節(jié)第33頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．熔模鑄造的特點(diǎn)

(1)鑄件精度高、表面質(zhì)量好，是少、無(wú)切削加工工藝的重要方法之一。

尺寸精度可達(dá)ITll-ITl4，表面粗糙度為Ral2.5~1.6um。

(2)可制造形狀復(fù)雜鑄件。最小壁厚可達(dá)0.3mm，最小鑄出孔徑為0.5mm。可一次鑄出由幾個(gè)零件組合成的復(fù)雜部件。

(3)鑄造合金種類(lèi)不受限制。對(duì)于高熔點(diǎn)和難切削合金，更顯其優(yōu)越性。

(4)生產(chǎn)批量基本不受限制。既可大批量生產(chǎn)，又可單件、小批量生產(chǎn)。

(5)

缺點(diǎn)：

工序繁雜、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高。受蠟?zāi)Ｅc型殼強(qiáng)度、剛度限制，鑄件不宜太大、太長(zhǎng)，G≤25kg。

4.熔模鑄造的應(yīng)用：

汽輪機(jī)及燃汽輪機(jī)的葉片、泵的葉輪；切削刀具；飛機(jī)、汽車(chē)、拖拉機(jī)、風(fēng)動(dòng)工具和機(jī)床上的小型零件。第34頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)金屬型鑄造金屬型鑄造是將液態(tài)金屬澆人金屬型內(nèi)，以獲得鑄件的鑄造方法。因金屬型可重復(fù)使用，又稱(chēng)永久型鑄造。

1.金屬型的結(jié)構(gòu)

整體式、水平分型式、垂直分型式、復(fù)合分型

2.金屬型鑄造工藝

(1)加強(qiáng)金屬型的排氣在金屬型腔上部設(shè)排氣引通氣塞，分型面上開(kāi)通氣槽

(2)表面噴刷涂料在金屬型工作表面噴刷耐火涂料，產(chǎn)生隔熱氣膜，保護(hù)金屬型，并調(diào)節(jié)鑄件各部分冷卻速度，提高鑄件質(zhì)量。

(3)預(yù)熱金屬型預(yù)熱溫度一般為200-350℃，以防金屬液冷卻過(guò)快而造成澆不到、冷隔和氣孔等缺陷。

(4)及時(shí)開(kāi)型鑄件冷凝后，應(yīng)及時(shí)從鑄型中取出。通常鑄鐵件出型溫度為

780-950℃左右，開(kāi)型時(shí)間為10~60s。金屬型鑄造工藝動(dòng)畫(huà)第35頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.金屬型鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性

(1)鑄件結(jié)構(gòu)斜度較大。金屬型無(wú)退讓性和潰散性

(2)鑄件壁厚要均勻，鑄件的壁厚不能過(guò)薄。

鋁硅合金件的最小壁厚為2-4mm，鋁鎂合金為3~5mm，鑄鐵為2.5~4mm.

(3)鑄孔的孔徑不能過(guò)小、過(guò)深，以便于金屬型芯的安放和抽出。

4.金屬型鑄造的特點(diǎn)

(1)尺寸精度高(IT12-ITl6)、表面粗糙度小(Ral2.5-6.3um)，加工余量小。

(2)鑄件的晶粒細(xì)小，力學(xué)性能好。

(3)可實(shí)現(xiàn)“一型多鑄”，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；節(jié)約造型材料；減輕環(huán)境污染，改善勞動(dòng)條件。

(4)

鑄型制造成本高；鑄鐵件表面易產(chǎn)生白口，加工困難；不適宜高熔點(diǎn)合金的鑄造。

5.應(yīng)用主要用于非鐵金屬（銅合金、鋁合金等）鑄件的大批量生產(chǎn)；鑄鐵件的金屬型鑄造目前有所發(fā)展，但尺寸小于300mm，G≤8kg。第36頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3)壓力鑄造

壓力鑄造是將熔融的金屬在高壓下快速壓入金屬鑄型中，并在壓力下凝固，以獲得鑄件的方法。高壓和高速是壓鑄法的兩大特征。比壓約5-50MPa，充填速度為50~100m／s，充型時(shí)間約0.05-0.15s.

1.壓鑄工藝過(guò)程

2．壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性

(1)壓鑄件上應(yīng)消除內(nèi)側(cè)凹，以保證壓鑄件從壓型中順利取出。

(2)可鑄出細(xì)小的螺紋、孔、齒和文字等。

(3)采用薄壁并保證壁厚均勻。

壓鑄件的適宜壁厚：鋅合金為1-4mm，鋁合金為1.5-5mm，銅合金為2-5mm.

(4)對(duì)復(fù)雜而無(wú)法取芯的鑄件或局部有特殊性能(如耐磨、導(dǎo)電、導(dǎo)磁和絕緣等)要求的鑄件，可采用嵌鑄法。壓力鑄造工藝動(dòng)畫(huà)第37頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．壓力鑄造的特點(diǎn)

(1)壓鑄件尺寸精度高，表面質(zhì)量好。

(2)可壓鑄壁薄、形狀復(fù)雜且具有很小孔和螺紋的鑄件，以及鑲嵌件。

(3)壓鑄件的強(qiáng)度和表面硬度較高。

(4)生產(chǎn)率高，可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化及自動(dòng)化生產(chǎn)。

(5)壓鑄的不足之處：

a.

壓鑄件皮下易產(chǎn)生氣孔

b.

壓鑄件不能進(jìn)行熱處理，也不宜在高溫下工作

c.

厚壁處易產(chǎn)生縮孔和縮松

d.

設(shè)備投資大，鑄型制造周期長(zhǎng)，造價(jià)高，不宜小批量生產(chǎn)。4．壓力鑄造的應(yīng)用

a.

用于生產(chǎn)鋅合金、鋁合金、鎂合金和銅合金等鑄件。

b.

應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)制造業(yè)，儀表和電子儀器工業(yè)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械、國(guó)防工業(yè)、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療器械等制造業(yè)。第38頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4)低壓鑄造

液體金屬在壓力(0.02-0.06Mpa)作用下由下而上充填型腔，以形成鑄件的一種方法。低壓鑄造是介于重力鑄造和壓力鑄造之間的一種鑄造方法。

1.低壓鑄工藝過(guò)程

a.

噴刷涂料、預(yù)熱鑄型；

b.

向坩堝爐內(nèi)通人壓縮空氣，金屬液在壓力作用下充滿(mǎn)型腔；

c.

使金屬液在壓力下結(jié)晶；

d.

待鑄件凝固后，使坩堝與大氣相通，尚未凝固的金屬液在重力作用下而流回到坩堝中；

e.

開(kāi)型，取出鑄件。

第39頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1－5低壓鑄造工藝圖第40頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．低壓鑄造的特點(diǎn)

(1)澆注壓力和速度可調(diào)

適用于不同的鑄型，鑄造各種合金、各種大小的鑄件

(2)底注式充型

金屬液充型平穩(wěn)，提高了鑄件的合格率

(3)鑄件在壓力下結(jié)晶

鑄件組織致密，輪廓清晰，力學(xué)性能高。尤其適于大型薄壁件的鑄造

(4)金屬利用率高

省去補(bǔ)縮冒口

(5)勞動(dòng)強(qiáng)度低，勞動(dòng)環(huán)境好，設(shè)備簡(jiǎn)易，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

目前廣泛應(yīng)用于鋁合金鑄件、鑄造各種銅合金鑄件及球鐵曲軸等的生產(chǎn)。

第41頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月離心鑄造將熔融金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使液體金屬在離心力作用下充填鑄型并凝固成型的一種鑄造方法。

1．離心鑄造類(lèi)型及工藝根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸空間位置的不同，離心鑄造機(jī)通?？煞譃榱⑹胶团P式兩大類(lèi)。

a.立式離心鑄造

鑄型繞垂直軸旋轉(zhuǎn)液態(tài)金屬受離心力和本身重力的共同作用，呈拋物面形狀，造成鑄件上薄下厚。

立式離心鑄造主要用于高度小于直徑的圓環(huán)類(lèi)鑄件。

b.臥式離心鑄造

鑄型繞水平軸旋轉(zhuǎn)金屬液各部分的冷卻條件相近，鑄出的圓筒形鑄件壁厚均勻

臥式離心鑄造適合于生產(chǎn)長(zhǎng)度較大的套筒、管類(lèi)鑄件，是常用的離心鑄造方法。離心鑄造動(dòng)畫(huà)第42頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.離心鑄造的特點(diǎn)

(1)

不用型芯即可鑄出中空鑄件

(2)

可以提高金屬液充填鑄型的能力

(3)

善了補(bǔ)縮條件

(4)

無(wú)澆注系統(tǒng)和冒口，節(jié)約金屬

(5)

便于鑄造“雙金屬”鑄件

(6)

離心鑄造也存在不足:

?

鑄件內(nèi)表面的尺寸不精確，質(zhì)量較差，機(jī)械加工余量較大；

?鑄件易產(chǎn)生成分偏析和密度偏析。

目前，離心鑄造已廣泛用于制造鑄鐵管、汽缸套、銅套、雙金屬軸承、特殊鋼的無(wú)縫管坯、造紙機(jī)滾筒等鑄件的生產(chǎn)。第43頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6)陶瓷型鑄造

1.陶瓷型鑄造工藝過(guò)程

(1)砂套造型

用模樣B做出水玻璃砂套

(2)灌漿與膠結(jié)制造陶瓷面層在模樣A與砂套之間注入陶瓷漿料

(3)起模與噴澆

漿料尚有彈性時(shí)起模，后用明火噴燒型腔

(4)焙燒與合型

澆注前350-550℃/2-5h，除水增強(qiáng)

(5)澆注

較高溫度澆注，以獲得輪廓清晰的鑄件

第44頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-6陶瓷造型工藝過(guò)程第45頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．陶瓷型鑄造的特點(diǎn)

(1)

鑄件的尺寸精度和表面粗糙度與熔模鑄造相近

(2)

鑄件大小及質(zhì)量幾乎不受限制

(3)

投資少，生產(chǎn)周期短

(4)適于單件、小批量生產(chǎn)

陶瓷型鑄造主要用于生產(chǎn)厚大的精密鑄件，廣泛用于生產(chǎn)沖模、鍛模、玻璃器皿模、壓鑄型模和模板等，也可用于生產(chǎn)中型鑄鋼件等。

第46頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7)實(shí)型鑄造用聚苯乙烯泡沫塑料作模樣，造好型后不取出模樣就澆入金屬液，模樣燃燒、氣化并消失，金屬液占據(jù)原來(lái)塑料模所在的空間位置，冷卻凝固后形成鑄件的鑄造方法——消失模鑄造。實(shí)型鑄造特點(diǎn)：

(1)

無(wú)需起模，無(wú)分型面，無(wú)型芯；鑄件表面粗糙度較高，但尺寸卻不受限制。

(2)

各種形狀復(fù)雜鑄件的模樣均可采用泡沫塑料模粘合成形為整體；鑄件成本可降低10％-30％，鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自由度較大。

(3)

生產(chǎn)工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高。

(4)缺點(diǎn)：

鑄造的模樣只能使用一次；泡沫塑料易變形，影響鑄件尺寸精度；澆注時(shí)模樣產(chǎn)生的氣體污染環(huán)境。

主要適用于不易起模的復(fù)雜鑄件的批量或單件生產(chǎn)。第47頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8)磁型鑄造在聚苯乙烯塑料模樣的表面刷上涂料，放入特制砂箱，填入磁丸(鐵丸)并微振緊實(shí)；將砂箱放在磁型機(jī)里磁化，形成強(qiáng)度高、透氣性好的鑄型；澆注時(shí)，模樣在金屬液的作用下汽化消失，金屬液替代了汽化模的位置；待冷卻凝固后，解除磁場(chǎng)，磁丸恢復(fù)原松散狀態(tài)，鑄件可方便地從中取出。

磁型鑄造的特點(diǎn)：

(1)鑄件質(zhì)量較高

(2)工裝設(shè)備簡(jiǎn)易，通用性強(qiáng)，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)磁型鑄造的應(yīng)用：

?主要適用于生產(chǎn)形狀不十分復(fù)雜的中、小型鑄件；

?以澆注黑色金屬為主；?鑄件質(zhì)量為0.25—150kg，最大壁厚可達(dá)80mm；?在車(chē)輛、兵器、農(nóng)機(jī)和化工機(jī)械等制造業(yè)中得到了應(yīng)用。第48頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3鑄造工藝及鑄件結(jié)構(gòu)工藝性3.1鑄造工藝設(shè)計(jì)在鑄造生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和本車(chē)間的設(shè)備技術(shù)條件等，合理地制定鑄造工藝方案。

鑄造工藝方案中最主要的內(nèi)容是繪制鑄造工藝圖。

ж鑄造工藝圖

是在零件圖上用各種工藝符號(hào)和文字將工藝方案的內(nèi)容表示出來(lái)的一種圖形。

ж

鑄造工藝圖是進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備、工藝操作和驗(yàn)收鑄件的依據(jù)。

ж

鑄造工藝圖包括：

鑄件的澆注位置、分型面、澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵、鑄筋、型芯及其他工藝參數(shù)。

第49頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1澆注位置的選擇澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的空間位置。澆注位置選擇原則：

1)

質(zhì)量要求高的重要加工面、受力面應(yīng)該朝下；鑄件的寬大平面部分也應(yīng)盡量朝下或傾斜澆注。

2)厚大部分放在上面或側(cè)面

收縮大合金應(yīng)盡量將厚大部分放在上面或側(cè)面，以便補(bǔ)縮；收縮小合金可將較厚部分放在下面，可“邊澆注邊補(bǔ)縮’’

3)大而薄的平面朝下，或側(cè)立、傾斜

以防止?jié)膊蛔?、冷隔等缺?/p>

4)應(yīng)充分考慮型芯的定位、穩(wěn)固和檢驗(yàn)方便第50頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2分型面的選擇分型面是鑄型之間的結(jié)合面。其選擇正確是鑄造工藝合理的關(guān)鍵。

分型面的選擇原則：

1)便于起模

分型面應(yīng)選擇在鑄件的最大截面處

2)減少分型面和活塊的數(shù)量

減少制模和造型的工作量，保證鑄件精度一些復(fù)雜的大中型鑄件，有時(shí)采用多個(gè)分型面反而易簡(jiǎn)化工藝

3)重要加工面應(yīng)位于同一砂型中

保證鑄件尺寸精度

4)盡量采用平直的分型面

簡(jiǎn)化造型操作和模樣、模板的制造

5)減少砂芯數(shù)量，并顧及下芯、合型、檢驗(yàn)的方便分型面選擇動(dòng)畫(huà)第51頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1-7

第52頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

鑄造工藝參數(shù)

1)鑄件尺寸公差

2)加工余量和鑄孔

鑄件在機(jī)械加工時(shí)要切除的金屬層厚度，為加工余量

加工余量取決于：

a.鑄造合金種類(lèi)

鑄鋼件表面粗糙，加工余量應(yīng)大些；

非鐵合金價(jià)格貴，鑄件表面光潔，其加工余量應(yīng)小些

b.造型方法

機(jī)器造型的鑄件精度高，加工余量小

c.加工要求

d.鑄件的形狀和尺寸及澆注位置

鑄件尺寸愈大，或加工表面處于澆注時(shí)的頂面時(shí)，其加工余量愈大

零件上的孔、槽應(yīng)盡可能鑄出最小鑄出孔的直徑與鑄件的生產(chǎn)批量、合金種類(lèi)、鑄孔處的壁厚等有關(guān)第53頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3)鑄造收縮率

鑄件收縮率：

簡(jiǎn)單、厚實(shí)的鑄件的收縮可視為自由收縮，其余的均視為受阻收縮，鑄件線收縮率還隨著鑄件壁厚的增加而增加。

鑄件的實(shí)際受阻收縮率與合金種類(lèi)有關(guān)，同時(shí)還受鑄件結(jié)構(gòu)、尺寸、鑄型種類(lèi)等因素的影響。表1-4砂型鑄造時(shí)合金鑄件的線收縮率第54頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4)起模斜度

拔模斜度

為便于起模，在模樣或芯盒的起模方向上加上一定的斜度，即起模斜度。

a.起模斜度可通過(guò)三種方式形成：

增加鑄件壁厚

加減鑄件壁厚

減少鑄件壁厚

b.

在工藝圖上，起模斜度用傾斜角度、或鑄件增減的尺寸來(lái)表示

c.

起模斜度的大小應(yīng)根據(jù)模樣的高度、模樣的尺寸和表面粗糙度，以

及造型方法來(lái)確定

d.

內(nèi)壁的起模斜度值應(yīng)大于外壁的斜度

5)鑄造圓角

鑄件上相鄰兩壁之間的交角，應(yīng)做出鑄造圓角，以防止在尖角處

產(chǎn)生沖砂及裂紋等缺陷。

圓角半徑一般約為相交兩壁平均厚度的1/3~1/2。第55頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4型芯為使型芯在砂型中的準(zhǔn)確牢固安放和順利排氣，型芯通常都帶有芯頭。根據(jù)型芯所處的位置不同，芯頭分為垂直芯頭和水平芯頭兩大類(lèi)。

A.垂直型芯一般都有上、下芯頭：

a.下芯頭要比上芯頭高一些，斜度要小些，并且要在芯頭和芯座之間留一定間隙。

便于型芯安放和固定

b.截面較大、高度不大的型芯可只有下芯頭或全無(wú)芯頭

B.水平型芯一般也有兩個(gè)芯頭:

當(dāng)型芯只有一個(gè)水平芯頭，或雖有兩個(gè)芯頭仍然定位不穩(wěn)而易發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜時(shí)，可采用聯(lián)合芯頭、加長(zhǎng)或加大芯頭、安放型芯成等

芯頭高度、斜度、芯頭間距等的確定均可參考有關(guān)手冊(cè)第56頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5鑄造工藝圖示例分型線，分模線，分型分模線，機(jī)加工余量，不鑄出的孔與槽，拔模斜度等。第57頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第58頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第59頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2鑄件結(jié)構(gòu)工藝性

結(jié)構(gòu)工藝性是指零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)加工工藝過(guò)程的適應(yīng)程度。在保證使用性能的前提下，鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量使鑄造工藝過(guò)程簡(jiǎn)化，以利于提高生產(chǎn)率和降低成本。鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求:

1．盡量使分型面簡(jiǎn)單且數(shù)量最少

2．盡量減少活塊和型芯的數(shù)量

3．使用型芯時(shí)，應(yīng)盡量便于下芯、固定、排氣和清理

4．結(jié)構(gòu)斜度

鑄件上垂直于分型面的非加工表面最好具有結(jié)構(gòu)斜度，這可以方便起模，提高鑄件精度。鑄件結(jié)構(gòu)斜度：設(shè)置在非加工表面，斜度較大，由設(shè)計(jì)者在零件圖上直接標(biāo)出；起模斜度：設(shè)置在加工面上，斜度較小，由工藝人員在制定鑄造工藝時(shí)給出。第60頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求

合金的鑄造性能影響鑄件的內(nèi)在質(zhì)量。進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮適應(yīng)合金的鑄造性能，否則容易產(chǎn)生多種鑄造缺陷，使鑄件廢品率增多。1．合理設(shè)計(jì)鑄件壁厚

鑄件的壁厚，首先要根據(jù)其使用要求設(shè)計(jì)。但從合金的鑄造性能來(lái)考慮，則鑄件壁既不能太薄，也不宜過(guò)厚。

鑄件的最小壁厚必須有一個(gè)限制，其大小主要取決于合金的種類(lèi)、鑄造方法和鑄件尺寸等因素。

鑄件壁也不宜過(guò)厚，否則金屬液聚集會(huì)引起晶粒粗大，且容易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。

鑄件的實(shí)際承載能力并不隨壁厚的增加而成比例地提高。設(shè)計(jì)鑄件壁厚時(shí)，不應(yīng)以增加壁厚作為提高承載能力的惟一途徑。

表1-5

鑄件最小壁厚第61頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．鑄件壁厚應(yīng)盡量均勻

設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能使壁厚均勻，避免過(guò)大的熱節(jié)存在。

鑄件各部分壁厚差異過(guò)大，厚壁處產(chǎn)生縮孔、縮松；產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，甚至裂紋。

3．鑄件壁的連接

鑄件壁的連接處是鑄件的薄弱環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)法防止內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。

(1)鑄件的圓角結(jié)構(gòu)

a.減小直角處內(nèi)側(cè)的應(yīng)力；

b.避免直角處形成晶間脆弱的對(duì)接面，防止裂紋；

c.利于造型，鑄件外形美觀。

鑄件內(nèi)圓角須與壁厚相適應(yīng)，直徑一般不超過(guò)相鄰壁厚的1.5倍。

(2)避免銳角連接

(3)厚、薄壁間的連接要逐步過(guò)渡

避免壁厚的突變，以減少應(yīng)力集中和防止產(chǎn)生裂紋。

4．避免收縮受阻

鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)設(shè)置“容讓”的環(huán)節(jié)，以減少收縮阻力。

5．避免大的水平面

大平面澆注時(shí)處于水平位置，氣體和非金屬夾雜物上浮后容易滯留，影響表面質(zhì)量。

可采用傾斜澆注金屬液沿斜壁上升，能順利地將氣體和雜質(zhì)帶出；也使鑄件不易產(chǎn)生澆不足等缺陷。第62頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第63頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.4液態(tài)成形新技術(shù)1懸浮鑄造在澆注過(guò)程中，將一定量的金屬粉末或顆粒擁到金屬液流中混合，一起充填鑄型。經(jīng)懸浮澆注到型腔中的已不是通常的過(guò)熱金屬液，而是含有固態(tài)懸浮顆粒的懸浮金屬液。

懸浮劑有很大的活性表面，并均勻分布在金屬液中，因此與金屬液之間產(chǎn)生一系列的熱物理化學(xué)作用，進(jìn)而控制合金的凝固過(guò)程，起到冷卻作用、孕育作用、合金化作用等。經(jīng)過(guò)懸浮處理的金屬，縮孔可減少10％-20％，晶?？梢约?xì)化，力學(xué)性能可以提高。第64頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2半固態(tài)金屬鑄造在金屬凝固過(guò)程中，進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌，使樹(shù)枝晶網(wǎng)絡(luò)被打碎，得到一種液態(tài)金屬母液中均勻懸浮著一定顆粒狀固相組分的固—液混合漿料，這種半固態(tài)金屬具有某種流變特性，因而可易于用常規(guī)加工技術(shù)如壓鑄、擠壓、模鍛等實(shí)現(xiàn)成形。半固態(tài)鑄造被視為突破性的金屬加工新工藝：

①工件具有很高的綜合力學(xué)性能

成形溫度低，液態(tài)成形缺陷少，鑄件質(zhì)量提高，可拓寬壓鑄合金的種類(lèi)至高熔點(diǎn)合金。②實(shí)現(xiàn)金屬制品的近終成形③可制造用常規(guī)液態(tài)成形方法不可能制造的合金半固態(tài)金屬鑄造的工業(yè)應(yīng)用與開(kāi)發(fā)前景:

目前，半固態(tài)成形的鋁和鎂合金件已經(jīng)大量地用于汽車(chē)工業(yè)的特殊零件上。

生產(chǎn)的汽車(chē)零件主要有：汽車(chē)輪轂、主制動(dòng)缸體、反鎖制動(dòng)閥、盤(pán)式制動(dòng)鉗、動(dòng)力換向殼體、離合器總泵體、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、液壓管接頭、空壓機(jī)本體、空壓機(jī)蓋等。第65頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3近終形狀鑄造近終形狀鑄造技術(shù)主要包括薄板坯連鑄、帶鋼連鑄以及噴霧沉積等技術(shù)。其中噴霧沉積技術(shù)為金屬成形工藝開(kāi)發(fā)了一條特殊的工藝路線，適用于復(fù)雜鋼種的凝固成形。其工作原理如右圖。

液態(tài)金屬的噴射流束從安裝在中間包底部的耐火材料噴嘴中噴出，金屬液被強(qiáng)勁的氣體流束霧化，形成高速運(yùn)動(dòng)的液滴。在霧化液滴與基體接觸前，其溫度介于固—液相溫度之間。隨后液滴沖擊在基體上，完全冷卻和凝固后，形成致密的產(chǎn)品。

還可在噴霧射流中加入非金屬顆粒，制成顆粒固化材料。該工藝是可代替帶鋼連鑄或粉末冶金的一種生產(chǎn)工藝。第66頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)第67頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4常用鑄造合金及其工藝特點(diǎn)4.1鑄鐵合金鑄鐵是含碳量大于2.11％的鐵碳合金。工業(yè)用鑄鐵是以鐵、碳、硅為主要元素的多元合金。鑄鐵具有許多優(yōu)良性能，且制造簡(jiǎn)單，成本低廉，是最常用的金屬材料。

鑄鐵因其中碳的存在形式不同而分為不同的類(lèi)型：白口鑄鐵中的碳以化合態(tài)(Fe3C)存在;

灰口鑄鐵中的碳以游離態(tài)石墨(C)存在;

麻口鑄鐵中的碳同時(shí)以化合態(tài)和游離態(tài)石墨兩種形式存在。

灰口鑄鐵根據(jù)石墨形狀的不同又有:

片狀石墨灰鑄鐵球狀石墨球墨鑄鐵團(tuán)絮狀石墨可鍛鑄鐵蠕蟲(chóng)狀石墨蠕墨鑄鐵第68頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1)灰鑄鐵灰鑄鐵是應(yīng)用最廣的鑄鐵，其產(chǎn)量占鑄鐵總產(chǎn)量80％以上.

(1)組織特征

灰鑄鐵的組織由金屬基體和片狀石墨所組成,其組織特征是在鋼的基體上分布著片狀石墨。按照基體不同，灰鑄鐵分為鐵素體灰鑄鐵、珠光體灰鑄鐵、鐵素體加珠光體灰鑄鐵三種類(lèi)型。

(2)性能特點(diǎn)①力學(xué)性能低②減震性好③減摩性好④缺口敏感性低另外，鑄鐵切削加工性能好，焊接性能差，不能進(jìn)行壓力加工，不能通過(guò)熱處理改變石墨形狀與分布和鑄鐵強(qiáng)度。

(3)牌號(hào)及用途

按GB9439-88規(guī)定，我國(guó)灰鑄鐵分為六個(gè)牌號(hào)?！癏T”表示“灰鐵”二字的漢語(yǔ)拼音字頭，后面三位數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值。第69頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(4)鑄造性能

灰鑄鐵的碳當(dāng)量接近共晶成分，流動(dòng)性好，可澆注形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，灰鑄鐵收縮小，可不用或少用冒口?；诣T鐵熔點(diǎn)低，對(duì)型砂耐火性要求低，適合于濕型鑄造?；诣T鐵鑄造性能好，應(yīng)用十分廣泛。

(5)孕育處理

孕育處理是指鑄鐵件在澆注前，往鐵水中加人少量顆粒狀或粉末狀的孕育劑，以達(dá)到增加鑄鐵的結(jié)晶晶核數(shù)目和細(xì)化共晶團(tuán)或石墨的目的。

孕育處理要求原鐵水中的碳、硅含量要低一些，錳含量要高。碳含量為2.8％-3.2％，硅含量為1.0％-2.0％，錳含量為1.2~1.5％。厚壁鑄件取下限，薄壁鑄件取上限。

孕育鑄鐵件的組織和性能均勻性好，即灰鑄鐵件牌號(hào)愈高，其截面組織、性能的齊一性愈好。高牌號(hào)鑄鐵材質(zhì)更適宜于生產(chǎn)厚壁鑄件。孕育鑄鐵材質(zhì)還適合于制造承受較小的動(dòng)載荷、較大的靜載荷、耐磨性好和有一定減震性的鑄件。第70頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)球墨鑄鐵

(1)組織特征

球墨鑄鐵的顯微組織是由球狀石墨和金屬基體所組成。在鑄態(tài)下，金屬基體通常是鐵素體—珠光體的混合組織，鐵素體位于石墨球周?chē)省芭Ｑ蹱睢薄?/p>

(2)性能特點(diǎn)球狀石墨對(duì)基體縮減和割裂作用小，基體強(qiáng)度利用率高，球鐵的力學(xué)性能較高，且仍具良好的鑄造性能、減震性、耐磨性、切削加工性能及低缺口敏感性。

(3)牌號(hào)及用途

球墨鑄鐵的牌號(hào)中“QT”表示“球鐵”二字的漢語(yǔ)拼音字頭，后面的兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和最小延伸率數(shù)值。

用于制造承受振動(dòng)和沖擊的零件。

汽車(chē)和拖拉機(jī)底盤(pán)、后橋殼等。國(guó)外大量用于生產(chǎn)自來(lái)水及煤氣管道，它比灰鑄鐵管能承受更高的管道壓力，比鋼管具有更好的耐腐蝕能力。

(4)球墨鑄鐵的生產(chǎn)

熔煉優(yōu)質(zhì)鐵水，進(jìn)行有效球化—孕育處理是球墨鑄鐵生產(chǎn)的關(guān)鍵。

①?lài)?yán)格控制鐵水化學(xué)成分高碳、高硅，低錳、磷和硫。

②鐵水出爐溫度應(yīng)較高

應(yīng)高于1400℃。

③進(jìn)行球化和孕育處理第71頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(5)鑄造性能

球墨鑄鐵含碳量較高，接近共晶成分；凝固收縮率低，縮孔、縮松傾向較大，若鑄型的剛度不夠，鑄件的外殼將向外脹大；球墨鑄鐵件較易出現(xiàn)皮下氣孔。

采取措施：

在熱節(jié)處設(shè)置冒口和冷鐵，對(duì)鑄件收縮進(jìn)行補(bǔ)償；增加鑄型剛度；降低鐵液中的硫量和殘鎂量，降低型砂含水量或采用干砂型。

(6)球墨鑄鐵的熱處理

多數(shù)球墨鑄鐵件鑄后要進(jìn)行熱處理，以保證應(yīng)有的力學(xué)性能。不同牌號(hào)的球墨鑄鐵需要進(jìn)行不同的熱處理。退火：使珠光體中的滲碳體分解成為鐵素體主要用于QT400-18和QT450-10球墨鑄鐵。

正火:增加珠光體數(shù)量、提高球墨鑄鐵的強(qiáng)度、硬度及耐磨性用于QT600-3、QT700-2和QT800-2球墨鑄鐵，正火后應(yīng)進(jìn)行即時(shí)回火。

調(diào)質(zhì)：提高球鐵的綜合機(jī)械性能用于制造性能要求較高或截面較大的鑄件，如大型曲軸和連桿。

等溫淬火：獲得奧－貝球墨鑄鐵用于生產(chǎn)牌號(hào)為QT900-2的球墨鑄鐵。第72頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4)可鍛鑄鐵

可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火而成的一種強(qiáng)韌鑄鐵。強(qiáng)度高，兼有良好的塑性和韌性，但不可鍛造。

(1)組織特征

我國(guó)以生產(chǎn)黑心可鍛鑄鐵為主，由鐵素體和團(tuán)絮狀石墨所構(gòu)成，斷口芯部呈暗黑色。

(2)性能特點(diǎn)

可鍛鑄鐵強(qiáng)度、塑性、韌性比灰鑄鐵明顯提高。鐵素體可鍛鑄鐵具有一定的強(qiáng)度和較高的塑性、韌性，常用于制造承受振動(dòng)、沖擊及扭轉(zhuǎn)負(fù)荷的零件。珠光體可鍛鑄鐵強(qiáng)度、硬度高，常用于制造一些耐磨件。

(3)牌號(hào)及應(yīng)用

可鍛鑄鐵的牌號(hào)中KTH代表黑心可鍛鑄鐵，KTZ代表珠光體可鍛鑄鐵，符號(hào)后面兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和最小延伸率數(shù)值。

可鍛鑄鐵主要用來(lái)制造一些形狀復(fù)雜而又受振動(dòng)的薄壁小型鑄件。第73頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5)蠕墨鑄鐵

(1)組織特征

蠕墨鑄鐵由金屬基體和蠕蟲(chóng)狀石墨所組成。石墨形狀介于片狀和球狀之間。

(2)性能特點(diǎn)

蠕墨鑄鐵的性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，強(qiáng)度、塑性、韌性?xún)?yōu)于灰鑄鐵，接近于鐵素體球墨鑄鐵，壁厚敏感性比灰鑄鐵小得多，故厚大截面上的力學(xué)性能均勻。

(3)牌號(hào)及應(yīng)用

“RuT”為“蠕鐵”漢語(yǔ)拼音字頭，后面數(shù)字為最小抗拉強(qiáng)度值。適合制造工作溫度較高而又要求強(qiáng)度高、耐磨性好、形狀復(fù)雜的大型鑄件。如大型柴油機(jī)缸體、缸蓋、排氣管、制動(dòng)盤(pán)、鋼錠模、金屬型等。第74頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2鑄鋼1)鑄鋼的分類(lèi)及牌號(hào)

(1)鑄造碳鋼

約占鑄鋼總產(chǎn)量的70％以上，牌號(hào)中“ZG”表示鑄鋼，后兩組數(shù)字分別表示屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度值。中碳鋼(ZG230-450至ZG310-570)的鑄造性能和抗拉強(qiáng)度比低碳鋼好，塑性和韌性比高碳鋼高，應(yīng)用最多。

(2)鑄造低合金鋼

鑄造低合金鋼的合金元素總量≤5％。目前，我國(guó)的鑄造低合金鋼主要是錳系(如ZG40Mn，ZG30MnSi)和鉻系(如ZC4OCr，ZG35CrMo)兩大系列，用于制造高強(qiáng)度齒輪、軸、水壓機(jī)工作缸、水輪機(jī)轉(zhuǎn)子等重要零件。近年來(lái)，高強(qiáng)度低合金鑄鋼已應(yīng)用于生產(chǎn)，出現(xiàn)了屈服點(diǎn)達(dá)到420MPa以上的高強(qiáng)度鑄鋼和750MPa以上的超高強(qiáng)度鑄鋼。

(3)鑄造高合金鋼

鑄造高合金鋼的合金元素總量>10％，屬特種鑄鋼。

高錳鋼ZGMnl3是典型的抗磨鋼，鑄件在經(jīng)受強(qiáng)烈沖擊或擠壓時(shí)，表面組織發(fā)生冷變形強(qiáng)化，硬度大為提高，可用來(lái)制造坦克和推土機(jī)的履帶板、挖土機(jī)掘斗等。

高速鋼(ZGWl8Cr4V)可直接鑄出成形銑刀。

不銹鋼(ZGCrl7，ZGlCrl8Ni9等)主要用來(lái)制造耐酸泵等石油、化工用機(jī)器設(shè)備。

耐熱鋼則用于高溫加熱爐的底板和托盤(pán)等零件。第75頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)鑄鋼的鑄造性能及鑄造工藝特點(diǎn)

鑄鋼的熔點(diǎn)較高、鋼液易氧化、流動(dòng)性差、收縮大。體積收縮率為10％~14％，線