模块一(铸造)

1、第一章 铸 造司母戊鼎 铸造铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件毛坯的成形方法。寸和性能的金属零件毛坯的成形方法。用铸造方法获得的金属毛坯或零件称为用铸造方法获得的金属毛坯或零件称为铸件铸件性材料材质：不限，特别是脆结构：复杂外形、内腔壁厚：尺寸：几毫米十几米重量：几克几百吨mmm12 . 0优点：优点：1具有较强的适应性2铸件成本低原材料：来源广、价格低、投资少、易生产铸件：机械加工量相对较小，成本低 缺点缺点: :1废品率较高，生产过程难以控制；2铸件力学性能较差，3砂

2、型铸造铸件精度较差。砂型铸造砂型铸造基本工艺过程制作模样配制型砂制作芯盒制作芯砂砂型铸型凝固、落砂、清理、检验铸件型芯烘干造型下芯浇注液态金属选配炉料熔炼造芯砂型铸造砂型铸造砂型铸造工艺过程砂型铸造工艺过程制造模样、芯盒制造模样、芯盒配制型砂、芯砂配制型砂、芯砂造型和造芯造型和造芯烘干、烘干、合箱合箱熔炼金属、浇注熔炼金属、浇注落砂、清理与检验等落砂、清理与检验等砂型铸造砂型铸造造型材料造型材料: 型砂和芯砂型砂和芯砂由原砂、粘结剂、水和由原砂、粘结剂、水和附加物附加物造型方法造型方法:手工造型手工造型 压实式造型压实式造型 震机压实式造型震机压实式造型 机器造型机器造型 微震压实式造型微震压

3、实式造型 高压式造型高压式造型 空气冲击式造型空气冲击式造型 射压式造型射压式造型 抛砂式造型抛砂式造型特点特点： 适应性强适应性强尺寸精度低尺寸精度低生产率低、劳动条件差生产率低、劳动条件差制做铸型和型芯所用的材料成为造型材料。制做铸型和型芯所用的材料成为造型材料。主要分型砂与芯砂，由原砂、粘接剂、水和附加物配制而成。主要分型砂与芯砂，由原砂、粘接剂、水和附加物配制而成。（一）型（芯）砂的性能（一）型（芯）砂的性能1 1、强度：、强度：应保证铸型（或型芯）受外力作用时，不易被损坏。型砂强度不足会造成塌箱、冲砂与砂眼等缺陷。2 2、透气性：、透气性：铸型（或型芯）能允许气体通过，因为浇注时，型

4、腔内的空气及铸型产生的挥发气体要通过砂型逸出。3 3、可塑性：、可塑性：型砂受力易成型且获得清晰轮廓。可塑性好，作兴方便，造型的轮廓清晰，可铸出形状尺寸精确的铸件。砂型铸造砂型铸造造型材料造型材料 4 4、耐火性：、耐火性：型（芯）砂在高温液态金属作用下，不软化、不熔融和不粘结的能力、耐火性差的型（芯）砂，砂粒易粘附在铸件表面,使清砂和切削加工困难。 5 5、退让性：、退让性：铸件凝固收缩时，型（芯）砂不阻碍铸件收缩。退让性差的型芯砂，将阻碍铸件的收缩，会使铸件产生应力，引起变形，甚至开裂。 型芯在浇注时，四周被液态金属包围，故要求芯砂性型芯在浇注时，四周被液态金属包围，故要求芯砂性能比型砂高

5、能比型砂高。( (二二) )型（芯）砂的组成及配制过程型（芯）砂的组成及配制过程1、型（芯）砂的组成、型（芯）砂的组成原砂原砂 是型砂和砂芯的主要组成部分，其主要成分是由是型砂和砂芯的主要组成部分，其主要成分是由SiO2及其及其他氧化物。砂粒均匀且呈圆形的好，一般采自山地、沙漠、河他氧化物。砂粒均匀且呈圆形的好，一般采自山地、沙漠、河滩和海滨。滩和海滨。粘结剂粘结剂 其作用是江砂粒互相粘结在一起，使型（芯）砂具有一其作用是江砂粒互相粘结在一起，使型（芯）砂具有一定的强度和可塑性。种类很多，常用的有陶（高岭）土、膨润定的强度和可塑性。种类很多，常用的有陶（高岭）土、膨润土、油类、合脂、树脂与水玻

6、璃等。土、油类、合脂、树脂与水玻璃等。附加物附加物 为了改善型（芯）砂某些性能而附加的物质。例如，加为了改善型（芯）砂某些性能而附加的物质。例如，加入煤粉可提高耐火性，加入水玻璃可提高强度，加入木屑可改入煤粉可提高耐火性，加入水玻璃可提高强度，加入木屑可改善透气性和退让性等。善透气性和退让性等。 型砂和芯砂的组成物决定于铸造合金的种类，铸件的大小型砂和芯砂的组成物决定于铸造合金的种类，铸件的大小及结构特征等。及结构特征等。2、型（芯）砂的制备过程、型（芯）砂的制备过程烘干烘干-筛分筛分-混砂（先干混后湿混）混砂（先干混后湿混）-松砂松砂-停放（闷砂）。停放（闷砂）。 模样与芯盒是铸造生产的模样

7、与芯盒是铸造生产的工艺装备之一，模样是用来形工艺装备之一，模样是用来形成铸型型腔的工艺装备成铸型型腔的工艺装备, ,按组合按组合形式，可分为整体模和分开模形式，可分为整体模和分开模。 芯盒是制造砂芯或其他种芯盒是制造砂芯或其他种类耐火材料芯所用的装备。类耐火材料芯所用的装备。 模样和芯盒由木材、金属模样和芯盒由木材、金属或其他材料制成。或其他材料制成。砂型铸造砂型铸造模样与芯盒的制造模样与芯盒的制造（一）模样的制造（一）模样的制造 一般情况，模样的外形与铸件的外形相似，其尺寸要一般情况，模样的外形与铸件的外形相似，其尺寸要大于铸件，这是因为金属有冷却收缩。模样应有足够的强大于铸件，这是因为金属

8、有冷却收缩。模样应有足够的强度和刚度，以及与逐渐向适应的表面粗糙度和尺寸精度。度和刚度，以及与逐渐向适应的表面粗糙度和尺寸精度。 根据制造模样所用的材料不同，分为木模样、金属模根据制造模样所用的材料不同，分为木模样、金属模样和塑料模样等，可根据铸件的要求、造型方法和生产批样和塑料模样等，可根据铸件的要求、造型方法和生产批量等，经济合理的选用。量等，经济合理的选用。木模样木模样 是模样中应用最广泛的一种，具有质轻、价廉和是模样中应用最广泛的一种，具有质轻、价廉和容易加工等优点。但强度低，容易变形和损坏，一班用于容易加工等优点。但强度低，容易变形和损坏，一班用于单件和中小批量生产。常用木材有，红木

9、、杉木、银杏等单件和中小批量生产。常用木材有，红木、杉木、银杏等。金属模样金属模样用铸铁、铜合金和铝合金等金属材料制造的模样用铸铁、铜合金和铝合金等金属材料制造的模样。铝模最为多见。金属模样的强度高，尺寸精确，表面光。铝模最为多见。金属模样的强度高，尺寸精确，表面光洁，寿命长。但制造时生产周期长、成本高，用于大批量洁，寿命长。但制造时生产周期长、成本高，用于大批量生产。生产。（二）芯盒的制造（二）芯盒的制造 芯盒的型腔与铸件的内腔孔洞相似。其尺寸应考虑铸件内芯盒的型腔与铸件的内腔孔洞相似。其尺寸应考虑铸件内腔的加工余量和收缩量。根据制造芯盒的材质不同，也可腔的加工余量和收缩量。根据制造芯盒的材

10、质不同，也可以分为木芯盒和金属芯盒，金属芯盒的材料一般是铸造铝以分为木芯盒和金属芯盒，金属芯盒的材料一般是铸造铝合金。合金。 造型是指用型砂、模样、砂箱等工艺装备制造砂型的过程。造型是指用型砂、模样、砂箱等工艺装备制造砂型的过程。 制芯是将芯砂制成符合芯盒形状的砂芯的过程。制芯是将芯砂制成符合芯盒形状的砂芯的过程。 （一）手工造型（一）手工造型 手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序。分手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序。分为以下几种：为以下几种：砂型铸造砂型铸造造型与制芯工艺造型与制芯工艺整模造型整模造型分模造型分模造型三箱造型三箱造型挖砂造型挖砂造型活块造型活块造型刮板造型

11、刮板造型组芯造型组芯造型地坑造型地坑造型假箱造型假箱造型手工造型用材料、工具及造型方法手工造型用材料、工具及造型方法 模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸型模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸型内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大截内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大截面在一端，且为平面的铸件。面在一端，且为平面的铸件。整模造型整模造型是将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内，是将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内，造型简单省工。常用于最大截面在中部的铸件。造型简单省工。常用于最大截面在中部的铸件。分模造型分

12、模造型三箱造型三箱造型模样是整体的，但铸件分型面为曲面。为便于起模，造型时用模样是整体的，但铸件分型面为曲面。为便于起模，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂、其造型费工、生产率低，工人技术手工挖去阻碍起模的型砂、其造型费工、生产率低，工人技术水平要求高。用于分型面不是平面的单件、小批生产铸件。水平要求高。用于分型面不是平面的单件、小批生产铸件。 挖砂造型挖砂造型 在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台，肋条等这些部分作在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台，肋条等这些部分作成活动的（即活块）。起模时，先起出主体模样，然后再从侧面成活动的（即活块）。起模时，先起出主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费时，

13、工人技术水平要求高。主要用于单件、取出活块。其造型费时，工人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产带有突出部分、难以起模的铸件。小批生产带有突出部分、难以起模的铸件。 活块造型活块造型用刮板代替实体模样造型，它可降低模样成本，节约木材，缩短生用刮板代替实体模样造型，它可降低模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低，工人技术水平要求高。用于有等载面或回转产周期。但生产率低，工人技术水平要求高。用于有等载面或回转体的大、中型铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、弯头等。体的大、中型铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、弯头等。刮板造型刮板造型 用若干块砂芯组合成铸型，而无需砂箱。它可提高铸件的精用

14、若干块砂芯组合成铸型，而无需砂箱。它可提高铸件的精度，但成本高。适用于大批量生产形状复杂的铸件。度，但成本高。适用于大批量生产形状复杂的铸件。组芯造型组芯造型 在地平面以下的沙坑中或特制的地坑中制造下型的造型方法，在地平面以下的沙坑中或特制的地坑中制造下型的造型方法，特点是省掉了下砂箱，但造型操作麻烦。用于中型、大型铸件单特点是省掉了下砂箱，但造型操作麻烦。用于中型、大型铸件单件或小批量生产。件或小批量生产。地坑造型地坑造型 为克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型前预先做个底胎为克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型前预先做个底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不参予浇注，故（即假箱），然后在底胎上制

15、下箱，因底胎不参予浇注，故称假箱。比挖砂造型操作简单，且分型面整齐。适用于成批称假箱。比挖砂造型操作简单，且分型面整齐。适用于成批生产中需要挖砂的铸件。生产中需要挖砂的铸件。假箱造型假箱造型机器造型的实质机器造型的实质机器造型的特点机器造型的特点将填砂、紧实、和起模等将填砂、紧实、和起模等 主要工序实现机械化主要工序实现机械化生产效率高，产品质量稳定生产效率高，产品质量稳定（二）机器造型（二）机器造型 机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、表面质量好、加工余量小，但需要序。机器造型铸件尺寸精确、表面质量

16、好、加工余量小，但需要专用设备，投资较大，适合大批量生产专用设备，投资较大，适合大批量生产。 震压式造型机震压式造型机 这类造型机主要由震击机构、压实机构、起模机构和控这类造型机主要由震击机构、压实机构、起模机构和控制系统组成。制系统组成。 多通过震击和压实紧实型砂，绝大部分都是边震边压。多通过震击和压实紧实型砂，绝大部分都是边震边压。 震击压实都采用气动震击压实都采用气动, ,为高频率低振幅的微振形式为高频率低振幅的微振形式, ,铸型硬铸型硬度均匀度均匀. . 为减轻振动，设有缓冲机构，缓冲机构有气垫式和弹簧式为减轻振动，设有缓冲机构，缓冲机构有气垫式和弹簧式两种。两种。 所有机器都带有起模

17、结构，起模比较平稳。这种造型机的所有机器都带有起模结构，起模比较平稳。这种造型机的特点是：特点是：机构简单、操作方便、投资较小，适用于各种材质小件机构简单、操作方便、投资较小，适用于各种材质小件的造型的造型。（三）造芯（三）造芯 芯的主要作用是形成铸件的内腔或局部外形。芯的主要作用是形成铸件的内腔或局部外形。 单件、小批生产时采用手工制芯，大批生产时采用机器制芯。单件、小批生产时采用手工制芯，大批生产时采用机器制芯。手工制芯常采用芯盒制芯。手工制芯常采用芯盒制芯。2 2、浇注条件、浇注条件 浇注浇注条件条件浇注温度浇注温度充型压力充型压力浇注系统浇注系统浇注温度越高，液态金属的粘度越浇注温度越

18、高，液态金属的粘度越小，合金液的流动性越好。但温度小，合金液的流动性越好。但温度过高，氧化严重，流动性降低过高，氧化严重，流动性降低液态金属在流动方向上所受的压液态金属在流动方向上所受的压力称为充型压力。充型压力越大力称为充型压力。充型压力越大, , 流动性越好。流动性越好。浇注系统的结构越复杂，则流动浇注系统的结构越复杂，则流动阻力越大，流动性越低。阻力越大，流动性越低。3 3、铸型铸型铸铸型型铸型的蓄铸型的蓄热能力热能力 铸型温度铸型温度铸型中铸型中的气体的气体 铸型从金属液中吸收和储存热量的能铸型从金属液中吸收和储存热量的能力。铸型的热导率和质量热容越大，力。铸型的热导率和质量热容越大，

19、对液态合金的激冷作用越强，合金液对液态合金的激冷作用越强，合金液的流动性就越差。的流动性就越差。提高铸型温度，可以降低铸型和提高铸型温度，可以降低铸型和金属液之间的温差，进而减缓了金属液之间的温差，进而减缓了冷却速度，可提高合金液的流动冷却速度，可提高合金液的流动能力。能力。铸型中气体越多，合金液的流动铸型中气体越多，合金液的流动能力就越差。能力就越差。需要了解的合金铸造性能： 影响充型能力的因素 合金的凝固特性 铸件的缺陷分析影响合金充型能力因素影响合金充型能力因素 液态合金本身的流动能力，称液态合金本身的流动能力，称为合金的流动性。流动性越好，充为合金的流动性。流动性越好，充型能力愈强。型

20、能力愈强。一、一、 合金流动性的好坏，通常以合金流动性的好坏，通常以“螺旋形流动性试样螺旋形流动性试样”的的长度来衡量，将金属液体浇入螺旋形试样铸型中，在相长度来衡量，将金属液体浇入螺旋形试样铸型中，在相同的浇注条件下，合金的流动性愈好，所浇出的试样愈同的浇注条件下，合金的流动性愈好，所浇出的试样愈长。长。1 1、合金的成分合金的成分 （1 1）合金的种类合金的种类 不同种类的合金，具有不同的螺旋线长度不同种类的合金，具有不同的螺旋线长度，即具有不同的流动性。其中灰铸铁的流动性最好，硅黄铜，即具有不同的流动性。其中灰铸铁的流动性最好，硅黄铜、铝硅合金次之，而铸钢的流动性最差。、铝硅合金次之，而

21、铸钢的流动性最差。（2 2）化学成分和结晶特征化学成分和结晶特征 纯金属和共晶成分的合金是在恒纯金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶，是由铸件壁表面向中心逐渐推进，凝固后的表面温下结晶，是由铸件壁表面向中心逐渐推进，凝固后的表面比较光滑，对未凝固液体的流动阻力较小，所以流动性好。比较光滑，对未凝固液体的流动阻力较小，所以流动性好。 其它成分的合金是在一定温度范围内进行结晶，凝固时铸件其它成分的合金是在一定温度范围内进行结晶，凝固时铸件内存在一个较宽的既有液体又有树枝状晶体的两相区。凝固内存在一个较宽的既有液体又有树枝状晶体的两相区。凝固温度范围越宽，则枝状晶越发达，对金属流动的阻力越大，温度范围

22、越宽，则枝状晶越发达，对金属流动的阻力越大，金属的流动性就越差。金属的流动性就越差。纯铁和共晶铸铁的流动性最好，亚共晶铸铁和碳素钢随凝固温度范围的增加，其流动性变差。 在铸件的凝固过程中，其截面一般存在三在铸件的凝固过程中，其截面一般存在三个区域，即个区域，即液相区、凝固区、固相区液相区、凝固区、固相区。对铸件。对铸件质量影响较大的主要是液相和固相并存的凝固质量影响较大的主要是液相和固相并存的凝固区的宽窄。铸件的凝固方式就是依据凝固区的区的宽窄。铸件的凝固方式就是依据凝固区的宽窄来划分的。宽窄来划分的。 合金的凝固特性合金的凝固特性铸件的凝固过程铸件的凝固过程铸件的凝固方式铸件的凝固方式 逐层

23、凝固逐层凝固 在凝固过程中不存在液固并存的在凝固过程中不存在液固并存的 凝固区凝固区糊层凝固糊层凝固 铸件表面并不存在固体层，而液铸件表面并不存在固体层，而液 固并存的凝固区贯穿整个断面，凝固方式与水泥固并存的凝固区贯穿整个断面，凝固方式与水泥类似类似中间凝固中间凝固 多数凝固介于逐层和糊状凝固之间多数凝固介于逐层和糊状凝固之间影响凝固的主要因素影响凝固的主要因素*合金的结晶温度范围：合金的结晶温度范围： 合金的结晶温度范围越小，凝固区域越合金的结晶温度范围越小，凝固区域越 窄，越趋向于逐层凝固。在铁碳合金中普通窄，越趋向于逐层凝固。在铁碳合金中普通 灰铸铁为逐层凝固，高碳钢为糊状凝固。灰铸铁

24、为逐层凝固，高碳钢为糊状凝固。*铸件的温度梯度：铸件的温度梯度： 在合金结晶温度范围已定的前提下，凝在合金结晶温度范围已定的前提下，凝 固区的宽窄取决于铸件内外层之间的温度差。固区的宽窄取决于铸件内外层之间的温度差。 若铸件内外层之间的温度差由小变大，则其若铸件内外层之间的温度差由小变大，则其 凝固区相应由宽变窄。凝固区相应由宽变窄。铸造合金的收缩铸造合金的收缩 液态收缩液态收缩 从浇注温度到凝固开始温度间的收缩从浇注温度到凝固开始温度间的收缩 凝固收缩凝固收缩 从凝固开始到终止温度间的收缩从凝固开始到终止温度间的收缩 上两项上两项是造成是造成缩孔（松）缩孔（松）的主要的主要原因原因 固态收缩

25、固态收缩 从凝固终止温度到室温间的收缩从凝固终止温度到室温间的收缩 该项是该项是造成线收缩，形成造成线收缩，形成应力、变形应力、变形的原因的原因不同合金不同合金的收缩率的收缩率不同不同合金收缩合金收缩固态收缩固态收缩液态收缩液态收缩凝固收缩凝固收缩缩孔缩孔: :恒温下结晶恒温下结晶缩松缩松: :两相区结晶两相区结晶裂纹裂纹变形变形应力应力线形收缩线形收缩合金种类合金种类铸造碳钢铸造碳钢白口铸铁白口铸铁灰铸铁灰铸铁影响合金收缩的因素影响合金收缩的因素 化学成分化学成分 不同成分的合金其收缩率一般也不相同。不同成分的合金其收缩率一般也不相同。 在常用铸造合金中铸刚的收缩最大，灰铸铁最小。在常用铸造

26、合金中铸刚的收缩最大，灰铸铁最小。 浇注温度浇注温度 合金浇注温度越高，过热度越大，液体收缩越大。合金浇注温度越高，过热度越大，液体收缩越大。 铸件结构与铸型条件铸件结构与铸型条件 铸件冷却收缩时，因其形状、尺寸的不同，各部分的冷却速铸件冷却收缩时，因其形状、尺寸的不同，各部分的冷却速度不同，导致收缩不一致，且互相阻碍，又加之铸型和型芯对铸度不同，导致收缩不一致，且互相阻碍，又加之铸型和型芯对铸件收缩的阻力，故件收缩的阻力，故铸件的实际收缩率总是小于其自由收缩率铸件的实际收缩率总是小于其自由收缩率。这。这种阻力越大，铸件的实际收缩率就越小。种阻力越大，铸件的实际收缩率就越小。 铸件的缺陷分析铸

27、件的缺陷分析铸件的主要缺陷铸件的主要缺陷 缩孔（松）缩孔（松） 浇不足或冷隔浇不足或冷隔 裂纹裂纹 气孔气孔 夹渣夹渣 浇不足和冷隔浇不足和冷隔缺陷缺陷气孔气孔缺陷缺陷夹夹渣渣缺陷缺陷 铸件在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收铸件在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部位出现空洞，容积大缩，往往在铸件最后凝固的部位出现空洞，容积大而集中的孔洞为而集中的孔洞为缩孔缩孔，细小而分散的孔洞为，细小而分散的孔洞为缩松缩松。缩孔和缩松缩孔和缩松一、缩孔的形成一、缩孔的形成: : 纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金，浇注后在型浇注后在

28、型腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程中，如得不到合金液腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程中，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔的补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔. .二、缩松的形成原因二、缩松的形成原因 铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范围宽的铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。三、影响缩孔、缩松形成的因素三、影响缩孔、缩松

29、形成的因素（1 1）合金的成分）合金的成分缩孔缩孔: :结晶温度范围越小的合金，产生缩孔的倾向越大结晶温度范围越小的合金，产生缩孔的倾向越大缩松缩松: :结晶温度范围越大的合金，产生缩松的倾向越大结晶温度范围越大的合金，产生缩松的倾向越大（2 2）浇注过程）浇注过程浇注温度、浇注速度等均影响合金的总体积收缩。浇注温度高，浇注温度、浇注速度等均影响合金的总体积收缩。浇注温度高，形成缩孔的倾向大；浇注慢，缩孔的容积小。形成缩孔的倾向大；浇注慢，缩孔的容积小。 （3 3）铸型条件）铸型条件 表现在铸型对铸件冷却速度的影响。表现在铸型对铸件冷却速度的影响。铸型的激冷能力大，缩孔铸型的激冷能力大，缩孔的

30、容积越小的容积越小。湿型比干型的冷却能力强，金属型比砂型的冷却。湿型比干型的冷却能力强，金属型比砂型的冷却能力强。能力强。（4 4）铸件结构）铸件结构1 1、原理、原理顺序凝固原则顺序凝固原则 即远离冒口处的金属先凝固，靠近冒口处的金属后凝固，冒即远离冒口处的金属先凝固，靠近冒口处的金属后凝固，冒口处的金属最后凝固，形成一条畅通的补缩通道，如下图所示。口处的金属最后凝固，形成一条畅通的补缩通道，如下图所示。动画：定向凝固四四、消除缩孔和缩松的方法、消除缩孔和缩松的方法2 2、方法、方法（1 1）合理布置内浇道及确定浇铸工艺。）合理布置内浇道及确定浇铸工艺。浇注系统的不同引入位置即浇注系统的不同

31、引入位置即内浇道内浇道，与铸件各部分的温度分布，与铸件各部分的温度分布有直接关系。有直接关系。 浇注位置的选择应服从顺序凝固原则；浇注位置的选择应服从顺序凝固原则； 内浇道应开设在铸件的厚壁处或靠近冒口；内浇道应开设在铸件的厚壁处或靠近冒口； 要应根据铸件结构、浇注系统类型来选择浇注温度和浇注要应根据铸件结构、浇注系统类型来选择浇注温度和浇注速度。用高的浇注温度缓慢地浇注，有利于速度。用高的浇注温度缓慢地浇注，有利于“顺序凝固顺序凝固”；通；通过多个内浇到低温快浇，有利于实现同时凝固原则。过多个内浇到低温快浇，有利于实现同时凝固原则。（2 2）合理应用冒口、冷铁和）合理应用冒口、冷铁和补贴等工

32、艺措施。补贴等工艺措施。冒口：冒口：在铸件厚壁处和热节在铸件厚壁处和热节部位设置冒口，是防止缩孔、部位设置冒口，是防止缩孔、缩松最有效的措施。冒口的缩松最有效的措施。冒口的尺寸应保证冒口比铸件被补尺寸应保证冒口比铸件被补缩部位凝固的晚，并有足够缩部位凝固的晚，并有足够的金属液供给。的金属液供给。冷铁：冷铁：由金属材料制成的激由金属材料制成的激冷物称激铁，包括铸铁、钢冷物称激铁，包括铸铁、钢材、铜等金属材料。将冷铁材、铜等金属材料。将冷铁放入铸型某一特定部位，是放入铸型某一特定部位，是消除铸件中缩孔和缩松的有消除铸件中缩孔和缩松的有效措施。效措施。补贴：补贴：对于板件和壁后均匀的薄对于板件和壁后

33、均匀的薄壁件，由于冒口的有效补缩距离壁件，由于冒口的有效补缩距离所限，往往在铸铁的内部仍产生所限，往往在铸铁的内部仍产生缩孔和缩松。若在铸件壁上部靠缩孔和缩松。若在铸件壁上部靠近冒口处增加一个近冒口处增加一个楔楔形厚度，使形厚度，使铸件壁厚变成朝冒口铸件增厚的铸件壁厚变成朝冒口铸件增厚的形状，即造成一个向冒口逐渐递形状，即造成一个向冒口逐渐递增的温度梯度。所增加的楔形部增的温度梯度。所增加的楔形部分，称为分，称为“补贴补贴”。铸件在凝固之后的继续冷却过程中，随温度的不断降低，收缩不铸件在凝固之后的继续冷却过程中，随温度的不断降低，收缩不断发生，如果这种收缩受到阻碍，就会在铸件内产生应力，称为断

34、发生，如果这种收缩受到阻碍，就会在铸件内产生应力，称为铸造应力铸造应力。铸铸造造应应力力热应力热应力收缩应力收缩应力铸件在凝固和冷却的过程中，由于铸件在凝固和冷却的过程中，由于铸件的壁厚不均匀，导致不同部位铸件的壁厚不均匀，导致不同部位不均衡的收缩而引起的应力。不均衡的收缩而引起的应力。铸件在固态收缩时，因受到铸型、铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、浇冒口、砂箱等外力阻碍型芯、浇冒口、砂箱等外力阻碍而产生的应力。而产生的应力。铸件铸出后存在于铸件不同部位的内应力称为残留应力。铸件铸出后存在于铸件不同部位的内应力称为残留应力。相变应力相变应力铸件在冷却过程中会产生固态相铸件在冷却过程中会产生固

35、态相变，由于铸件各部分冷却速度不变，由于铸件各部分冷却速度不同，导致相变不同时发生，则会同，导致相变不同时发生，则会产生相变应力。产生相变应力。1.3 铸造应力、变形和裂纹铸造应力、变形和裂纹一一、铸、铸造应力造应力热应力的形成过程热应力的形成过程热应力是铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩热应力是铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。铸件的壁厚差别越大，合金的。铸件的壁厚差别越大，合金的线收缩率越高，热应力越大。热应力的预防是尽量减少铸件各部位间的温度差，使其均线收缩率越高，热应力越大。热应力的预防是尽量减少铸件各部位间的温度差，使其均匀地冷却，如在厚大处防止冷铁、提高浇注温度、铸件

36、的壁厚均匀等。匀地冷却，如在厚大处防止冷铁、提高浇注温度、铸件的壁厚均匀等。收缩应力的形成过程收缩应力的形成过程二二、铸件的变形与防止、铸件的变形与防止变形变形残余应力的存在，使铸件处在一种非稳定状态，将自发残余应力的存在，使铸件处在一种非稳定状态，将自发地通过铸件的变形来缓解其应力，以回到稳定的平衡状态。地通过铸件的变形来缓解其应力，以回到稳定的平衡状态。结论：结论：厚部、心部厚部、心部受拉应力，受拉应力，出现内出现内凹变形凹变形。薄部、表面薄部、表面受压应力，受压应力，出现出现外凸变形外凸变形。铸件的结构：铸件的结构：铸件各部分能自由收缩铸件各部分能自由收缩 工艺方面：工艺方面：采用同时凝

37、固原则采用同时凝固原则（同时凝固是指通过设置冷铁、布置浇口（同时凝固是指通过设置冷铁、布置浇口位置等工艺措施，使铸件温差尽量变小，基本实现铸件各部分在同一时间位置等工艺措施，使铸件温差尽量变小，基本实现铸件各部分在同一时间凝固）凝固）时效处理：时效处理：人工时效；自然时效人工时效；自然时效铸件的结构尽可能对称铸件的结构尽可能对称铸件的壁厚尽可能均匀铸件的壁厚尽可能均匀铸件变形的消除方法铸件变形的消除方法三、铸件的裂纹与防止三、铸件的裂纹与防止裂纹裂纹当铸造应力大到一定程度，超过金属的强度极限时，当铸造应力大到一定程度，超过金属的强度极限时，铸件便将产生裂纹。铸件便将产生裂纹。是严重的铸造缺陷，

38、必须防止是严重的铸造缺陷，必须防止。按裂纹形。按裂纹形成的温度范围分为成的温度范围分为热裂热裂和和冷裂冷裂。1 1、热裂热裂铸件在合金凝固末期的高温下形成的。铸件在合金凝固末期的高温下形成的。外观外观形状形状曲折而不规则，裂口表面呈氧化色，裂口沿晶粒边界通过。曲折而不规则，裂口表面呈氧化色，裂口沿晶粒边界通过。防止：防止：铸件结构合理，改善铸型和型芯的退让性，减小浇冒口对铸件收缩的机械阻铸件结构合理，改善铸型和型芯的退让性，减小浇冒口对铸件收缩的机械阻碍，内浇道设置应符合同时凝固原则；此外，减少合金中有害杂质硫、磷含量，可碍，内浇道设置应符合同时凝固原则；此外，减少合金中有害杂质硫、磷含量，可

39、提高合金高温强度，特别是硫是合金的热脆性增加，导致热裂倾向增大。提高合金高温强度，特别是硫是合金的热脆性增加，导致热裂倾向增大。防止：防止：铸件结构合理，改善铸型和型芯的铸件结构合理，改善铸型和型芯的退让性，减小浇冒口对铸件收缩的机械阻退让性，减小浇冒口对铸件收缩的机械阻碍，内浇道设置应符合同时凝固原则；碍，内浇道设置应符合同时凝固原则； 此外，减少合金中有害杂质硫、磷含此外，减少合金中有害杂质硫、磷含量，可提高合金高温强度，特别是硫是合量，可提高合金高温强度，特别是硫是合金的热脆性增加，导致热裂倾向增大。金的热脆性增加，导致热裂倾向增大。2 2、冷裂冷裂铸件在低温下形成的裂纹。铸件在低温下形成的裂纹。外观外观形状呈连续直线状或形状呈连续直线状或圆滑曲线，而且常是穿过晶粒；裂口干静，具有金属的光泽或呈圆滑曲线，而且常是穿过晶粒；裂口干静，具有金属的光泽或呈轻微氧化色。轻微氧化色。冷裂常出现在形状复杂大工件的受拉伸部位，特别是具有应力集冷裂常出现在形状复杂大工件的受拉伸部位，特别是具有应力集中处（如尖角、缩孔、气孔、夹渣等附近）。有些冷裂纹实在铸中处（如尖角、缩孔、气孔、夹渣等附近）。有些冷裂纹实在铸件清理、搬运或机械加工时，受到震击才出现。脆性大、塑性差件清理、搬运或机械加工时，受到震击才出现。脆性大、塑性差的合金，如白口铸铁、高碳钢及某些合金钢最易产生冷裂纹。的