任务21铸造工艺综述

1、项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺 任务任务2.2 2.2 锻压工艺锻压工艺任务任务2.3 2.3 焊接工艺焊接工艺 项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸和性能铸件的型，凝固后获得一定形状、尺寸和性能铸件的成形方法。按生产方法分为：砂型铸造和特种成形方法。按生产方法分为：砂型铸造和特种铸造铸造优点：优点：1.1.能制造各种尺寸和形状复杂的铸件

2、；能制造各种尺寸和形状复杂的铸件；2.2.绝大多数金属均能用铸造方法制成铸件；绝大多数金属均能用铸造方法制成铸件；3.3.原材料来源广泛，价格低廉。原材料来源广泛，价格低廉。缺点：缺点：废品率高、性能不如锻件、表面粗糙、精度废品率高、性能不如锻件、表面粗糙、精度低。低。 铸造概述铸造概述项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺铸造方铸造方法法砂型铸造砂型铸造特种铸造特种铸造手工造型手工造型主要适用于单件主要适用于单件 小批生产小批生产机器造型机器造型主要适用于成批主要适用于成批 大量生产大量生产金属型铸造金属型铸造压力铸造压力铸造熔模铸造熔模铸造离心铸造离心铸

3、造低压铸造低压铸造铸造方法铸造方法项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺砂型铸造项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺基本术语基本术语铸型：铸型：用型砂、金属或其他耐火材料制成；包括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒系统的组合整体型腔：型腔：铸型中造型材料所包围的空腔部分。铸件：铸件：用铸造方法制成的金属件，一般作毛坯用分型面：分型面：铸型组元间的接合面。分模面：分模面：模样组元间的接合面。模样：模样：由木材、金属或其他材料制成，用来形成铸型型腔的工艺装备。零件：零件：铸件经切削加工制成的金属件。砂芯：砂芯：为获得铸件的内孔或

4、局部外形，用芯砂或其他材料制成的，安放在型腔内部的铸型组元。芯盒：芯盒：制造砂芯或其他耐火材料所用的装备。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺 技技 术术 要要 求求1. 1. 铸件组织结构要致密，不得有铸件组织结构要致密，不得有 砂眼、气孔等铸造缺陷，砂眼、气孔等铸造缺陷，2. 2. 未注明的铸造圆角为未注明的铸造圆角为R35R35。上上下下+ 4+ 6+ 5+ 4+ 6+ 3型型 芯芯 通通 气气 孔孔下型下型 芯头芯头上型上型 芯头芯头# # # # # # # #1 . . 铸件线收缩率铸件线收缩率1%1% ， 2 . 起模斜度起模斜度115 。轴

5、套零件的铸造工艺设计步骤与过程轴套零件的铸造工艺设计步骤与过程1.分型分模面、浇注位置分型分模面、浇注位置2.铸件线收缩率铸件线收缩率3.机械加工余量机械加工余量4.起模斜度起模斜度5.铸造圆角铸造圆角6.型芯、型芯头（座）型芯、型芯头（座）下型芯头斜度510下型芯头间隙0.51.5mm集砂槽上型芯头斜度615上型芯头间隙0.52mm间隙2mm一、铸造工艺图一、铸造工艺图项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺铸造工艺铸造工艺1.浇注位置的确定 铸件浇注位置正确与否，对铸件的质量影响很大。 浇注位置的应遵循（1）重要表面向下原则 （2）上厚下薄原则 即“三下一

6、上三下一上”的原则：主要工作面和重要面朝下或置于侧壁，宽大平面朝下，薄壁面朝下，厚壁朝上。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺8便于起模；简单、最便于起模；简单、最少。少。分型面的确定应能方便、分型面的确定应能方便、顺利地取出模样或铸件，顺利地取出模样或铸件，分型面一般选在铸件的分型面一般选在铸件的最大截面处；最大截面处； 分型面的分型面的确定应尽量与浇注位置确定应尽量与浇注位置一致，并应尽量满足浇一致，并应尽量满足浇注位置的要求；注位置的要求；伞伞齿齿轮轮的的分分型型面面方方案案不合理合理上下上下铸造工艺铸造工艺2.确定分型面确定分型面项目二项目二 热加

7、工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺9 分型面应避免曲折，数量应少，最好是一个，且为平面分型面应避免曲折，数量应少，最好是一个，且为平面不合理合理铸造工艺铸造工艺2.确定分型面确定分型面项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺10 分型面应避免曲折，分型面应避免曲折，数量应少，最好是一个，数量应少，最好是一个，且为平面且为平面2.确定分型面确定分型面项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺11 应尽量使型应尽量使型腔全部或大部分腔全部或大部分置于同一个砂型置于同一个砂型内，最好使型腔内，最好使型腔或使加工面

8、与基或使加工面与基准面位于下型中。准面位于下型中。合理合理不合理不合理2.确定分型面确定分型面项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺12 应使型芯数量少，并便于安放和稳定应使型芯数量少，并便于安放和稳定合理合理不合理不合理2.确定分型面确定分型面项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺13 机械加工余量机械加工余量为进行机械加工而加放的一层金属。机械加工余为进行机械加工而加放的一层金属。机械加工余量过大：切削加工工作量大，浪费金属材料；过小：易量过大：切削加工工作量大，浪费金属材料；过小：易使零件报废。使零件报废。 根据铸件

9、尺寸公差等级（根据铸件尺寸公差等级（CT）、加工余量）、加工余量等级（等级（MA）、基本尺寸范围等查表确定，并应）、基本尺寸范围等查表确定，并应根据实际生产条件加以修正。根据实际生产条件加以修正。3.确定工艺参数确定工艺参数项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺14 拔模斜度便于起模，避免伤型。大小与模样壁的高度、造型方法、模样材料有关。一般为0.5 3。3.确定工艺参数确定工艺参数项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺15 型芯及型芯头型芯及型芯头 型芯型芯分为水平型芯分为水平型芯和垂直型芯；和垂直型芯； 型芯头型芯头是

10、型芯的重是型芯的重要组成部分，起到定位要组成部分，起到定位和支撑型芯及引导型芯和支撑型芯及引导型芯中气体排出的作用。中气体排出的作用。3.确定工艺参数确定工艺参数项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺16 收缩余量 为了补偿铸件收缩，模样比铸件图纸尺寸增大为了补偿铸件收缩，模样比铸件图纸尺寸增大的数值。灰铸铁的线收缩率较小，铸钢的线收缩率的数值。灰铸铁的线收缩率较小，铸钢的线收缩率较大。较大。注意注意 圆角 防止浇注时冲砂及铸件冷缩时产生应力集中，防止浇注时冲砂及铸件冷缩时产生应力集中，铸壁交角处应做成圆角。铸壁交角处应做成圆角。3.确定工艺参数确定工艺参数

11、项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺4. 浇注系统浇注系统 浇注系统浇注系统为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。（1）外浇口承受金属液，挡渣；（2）直浇道产生充填压力；（3）横浇道分配金属液和挡渣；（4）内浇道控制金属液的速度的方向。 项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺按造型操作方法的不同，可分为：按造型操作方法的不同，可分为：1 1、手工造型、手工造型 填砂、紧实、起模等主要有人工完成，操作灵填砂、紧实、起模等主要有人工完成，操作灵活，生产率低，主要用于单件小批量生产。活，生产率低，主要用于单件小批量生产。

12、 主要方法主要方法整模造型整模造型挖砂造型挖砂造型三箱造型三箱造型活块造型活块造型刮板造型刮板造型假箱造型假箱造型分模造型分模造型砂型铸造砂型铸造造型方法造型方法项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺整模两箱造型整模两箱造型特点：特点： 分型面为平面，铸型型腔全部在一个砂箱内，造型简单，铸件不会产生错箱缺陷。应用范围：应用范围： 铸件最大截面在一端，且为平面。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺分模造型分模造型特点：模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两个砂箱内。造型方便，但制作模样较麻烦。应用范围：最大截面在中部，一

13、般为对称性铸件。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺挖砂造型挖砂造型特点： 模样为整体模，造型时需挖去阻碍起模的型砂，故分型面是曲面。造型麻烦，生产率低。应用范围：单件小批生产模样薄、分模后易损坏或变形的铸件项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺22 假箱造型假箱造型成形板底造型成形板底造型项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺23刮板造型刮板造型项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺三箱造型三箱造型特点：铸件两端截面尺寸比中间部分大，采用两箱无法起

14、模，将铸型放在三个砂箱中，组合而成。三箱造型的关键是选配合适的中箱。造型复杂，易错箱，生产率低。应用范围：单件小批生产具有两个分型面的铸件。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺活块造型活块造型特点：将模样上妨碍起模的部分，做成活动的活快，便于起模。造型和制作模样都很麻烦，生产率低。应用范围：单件小批生产带有突起部分的铸件。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺26 压实式造型压实式造型 震机压实式造型震机压实式造型 微震压实式造型微震压实式造型 机器造型机器造型 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

15、造型射压式造型 抛砂式造型抛砂式造型机器造型机器造型 填砂、紧实、填砂、紧实、起模等实现机械起模等实现机械化，生产率高，化，生产率高，投资大，主要用投资大，主要用于批量生产。于批量生产。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺271.1.高压紧实：主要是用较高高压紧实：主要是用较高压实比压（一般在压实比压（一般在0.7MPa-0.7MPa-1.5MPa1.5MPa）压实砂型。砂型紧）压实砂型。砂型紧实度高，铸件尺寸精度高，实度高，铸件尺寸精度高，表面粗糙度表面粗糙度RaRa值小，废品率值小，废品率低，生产率高、噪声低、灰低，生产率高、噪声低、灰尘小、易于机械化

16、、自动化、尘小、易于机械化、自动化、但机器结构复杂、制造成本但机器结构复杂、制造成本高高 。机器造型机器造型项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺28 2.2.震压紧实震压紧实 经过多次震击后再压经过多次震击后再压实实 砂型。该方法生砂型。该方法生产率高，能量消耗少，产率高，能量消耗少，机械磨损少，砂型坚机械磨损少，砂型坚实度较均匀，但噪声实度较均匀，但噪声大大 。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺293.3.微震紧实微震紧实 在加压坚实型砂的在加压坚实型砂的同时，砂箱和模板作高同时，砂箱和模板作高频率、小振幅震动。此

17、频率、小振幅震动。此方法生产率较高、紧实方法生产率较高、紧实度均匀、噪声小度均匀、噪声小 。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺30（三）液态合金的充型（三）液态合金的充型1 1流动性流动性 金属液本身的金属液本身的流动能力，流动性好坏影流动能力，流动性好坏影响到金属液的充型能力。响到金属液的充型能力。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺合金的流动性流动性好液态合金填充型腔的能力强，得到的铸件尺寸精确、轮廓清晰、表面光洁，可以浇铸薄壁或形状复杂的铸件。流动性差合金溶液中的杂质及气体不易排出，容易产生夹渣、气孔缺陷；不利

18、于补充液态合金凝固过程的收缩，易产生缩孔及缩松缺陷。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺 影响金属流动性因素 化学成分 浇注条件 铸型的性质 铸件的结构项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺化学成分对合金流动性的影响接近共晶成分 化学成分的影响主要体现在碳含量对流动性的影响上。合金结晶温度范围缩小，所成树枝状晶体增大，未凝合金流动阻力及增大冷却速度的倾向减弱，其流动性提高。越接近共晶成分合金流动性越好项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1

19、 2.1 铸造工艺铸造工艺浇注温度对合金流动性的影响提高浇注温度液态合金热容量增加，冷却速度降低，合金保持液态的时间增长，流动性好；液态合金内摩擦减少，粘度降低，流动性好。浇注温度过高但是浇注温度如果过高，则容易导致合金的吸气、氧化及收缩等缺陷的发生。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺铸型性质对合金流动性的影响铸型性质对合金流动性的影响减小液态合金流动阻力及降低冷却速度的工艺因素均减小液态合金流动阻力及降低冷却速度的工艺因素均可提高合金的流动性。具体工艺措施有：可提高合金的流动性。具体工艺措施有：增加直浇口高度提高液态合金静压力；采用压力铸造、低压铸造和

20、离心铸造增大浇注速度提高液态合金动压力简化浇注系统，光滑铸型型壁，减小流动阻力减少型砂发气量，减小气体对合金流动的反压力预热铸型，降低冷却速度，提高合金流动性增大型砂透气性，减少气体反压力项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺 铸件结构 通常铸件的结构越复杂，铸型型腔的结构也越复杂，金属流动时受到的阻力越大，金属的流动性越低。因此，在进行铸件的结构设计时，应在满足使用要求的前提下，尽量简化铸件的结构。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺铸件的凝固方式逐层凝固：从外到内逐层凝固，凝固的固体与未凝固的液体有明显的界限；如灰铸

21、铁、铝硅合金糊状凝固：凝固的固体与未凝固的液体混合在一起，无明显的界限；如球墨铸铁、锡青铜等中间凝固：介于逐层凝固和糊状凝固之间；大多数合金（四）铸件的凝固与收缩 项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺39金属收缩性金属收缩性 收缩是铸造合金从液态凝收缩是铸造合金从液态凝固和冷却至室温过程中产生的固和冷却至室温过程中产生的体积和尺寸的缩减。包括液态体积和尺寸的缩减。包括液态收缩、凝固收缩、固态收缩三收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段个阶段。 项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺影响收缩的因素 （1）化学成分 不同种类和不同

22、成分的合金，其收缩率不同。铁碳合金中灰铸铁的收缩率小，铸钢的收缩率大。 （2）浇注温度 浇注温度越高，液态收缩越大，因此浇注温度不宜过高。 （3）铸件结构与铸型材料 型腔形状越复杂，型芯的数量越多，铸型材料的退让性越差，对收缩的阻碍越大，产生的铸造收缩应力越大，容易产生裂纹。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺41缩孔与缩松缩孔与缩松 缩孔：是由于金属的液态收缩和凝固收缩部分缩孔：是由于金属的液态收缩和凝固收缩部分得不到补足时，在铸件的最后凝固处出现的较得不到补足时，在铸件的最后凝固处出现的较大的集中孔洞。大的集中孔洞。 缩松：分散在铸件内的细小的缩孔。缩

23、松：分散在铸件内的细小的缩孔。 项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺缩孔的形成 纯金属和共晶成分的合金在充满铸型的冷却凝固过程中，由外及里逐层顺序凝固时因体收缩的缘故而在铸件最后凝固的地方形成集中型的缩孔。缩孔通常出现在铸件的最高最厚处，形状不规则，呈倒圆锥形，内表面粗糙。 缩孔减少铸件有效受力面积，造成应力集中，使铸件强度下降。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺缩孔形成过程示意图缩孔形成过程示意图项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺缩松的形成 具有一定结晶范围的液态合金在充满型

24、腔后的冷却凝固过程中，在铸件界面上一定温度范围内的各个小区域内同时成核并凝固形成树枝状晶体，从而将未凝固的原体金属分割包围成许多小的封闭区域，这些小区域在凝固时得不到金属补充，从而形成分散型的缩松。合金结晶范围越大，缩松现象越明显，如图所示。 缩松会降低铸件强度，影响铸件气密性，造成铸件裂纹和渗漏。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺 铸造工艺遵循。防止缩孔缩松的工艺措施浇注温度合金浇注温度越高，液态收缩越大，铸件越容易形成缩孔。因此在保证合金流动性的前提下应尽量降低浇注温度。化学成

25、分采用结晶间隔小的合金或接近共晶成分的合金来生产铸件。另外增加铸铁含硅量可以促进石墨化进程，因此控制铸件含硅量可以防止缩松。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺 所谓顺序凝固，就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，尔后是靠近冒口部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。按照这样的凝固顺序，先凝固部位的收缩，由后凝固部位的金属液来补充；后凝固部位的收缩，由冒口中的金属液来补充，从而使铸件各个部位的收缩均能得到补充，而将缩孔转移到冒口之中。冒口为铸件的多余部分，在铸件清理时将其去除。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任

26、务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺顺序凝固原则 在铸件上可能出现缩孔的热节处设置冒口，以此来控制铸件的冷却速度及凝固方向，造成自上而下、自铸件向冒口方向的顺序凝固。可以通过设置明、暗冒口或冷铁的形式来防止缩孔的产生。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺49设置冒口冷铁主要用于凝固收缩大、易生缩孔的铸钢、高牌号灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁，即结晶温度范围小的合金；内应力、变形及裂纹的预防可已通过减少壁厚差、反变形或时效处理等手段加以实现。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺冒口补缩示意为提高冒口补缩能力和效率，可设法

27、提高冒口内部温度和压力，采用发热冒口或大气压力冒口等形式。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺（五）铸造内应力、变形和裂纹 合金的固态收缩在铸件的内部产生内应力而引起铸件尺寸的变化，称为，是铸件产生内应力、变形及裂纹的主要原因。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺 铸造内应力按其产生原因，可分热应力、热应力、固态相变应力和收缩应力固态相变应力和收缩应力三种。热应力是指铸件各部分冷却速度不同，造成在同一时期内，铸件各部分收缩不一致而产生的应力；固态相变应力是指铸件由于固态相变，各部分体积发生不均衡变化而引起的应力。收缩应

28、力是铸件在固态收缩时因受到铸型、型芯、浇冒口、箱挡等外力的阻碍而产生的应力。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺收缩受阻则其内应力表现为拉应力项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺热应力的形成 热应力的形成分为三个阶段 （塑性状态）因为粗细杆均处于塑性状态，所以铸件中无应力 （弹塑性状态）细杆冷却速度大，并已进入弹性阶段，收缩时受粗杆阻碍，因此受应力；此时如发生断裂则称为 （弹性状态）粗细杆均进入弹性阶段，但粗杆温度较高，将进一步冷却收缩，由于细杆的阻碍将使得粗杆受到拉应力的作用，细杆则受应力；此时如发生断裂则称为热应力

29、的形成热应力的室温状态总是在铸件的厚处、慢冷处或中心处受拉在铸件的薄处、快冷处或表面处受压项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺变形变形 当铸件中存在内应力时，如内应力超过合金的屈服点，常使铸件产生变形。 为防止变形，在铸件设计时，应力求壁厚均匀、形状简单而对称。对于细而长、大而薄等易变形铸件，可将模样制成与铸件变形方向相反的形状，待铸件冷却后变形正好与相反的形状抵消（此方法称“反变形法”）。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺铸件总是有一种从应力状态下释放出来的趋势，通过变形和翘曲来减小这种应力，因此变形和翘曲的方向总

30、是和应力的方向相反。故而在铸件受拉应力处总是凹入，受压应力处总是凸起。如图所示车床床身的导轨部位因较厚而受拉应力，床壁部分因较薄而受压应力，于是在床身冷却至室温后就朝导轨方向弯曲，使导轨下凹。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺裂纹裂纹当铸件的内应力超过了合金的强度极限时，铸件会产生裂纹。防止热裂的工艺措施防止热裂的工艺措施 机械应力造成的热裂缺陷是主要的预防对象，防止热裂的工艺措施： 使铸件结构合理，壁厚均匀，形状对称 提高铸型或型芯的退让性（在铸件凝固冷却时，铸型及型芯体积缩小的能力）。 严格控制钢和铸铁的含硫量项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任

31、务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺机械应力的形成 机械应力是铸件收缩时受到机械阻碍而形成的内应力。这种收缩应力使铸件产生拉应力或剪切应力，铸件经开箱出砂后应力即自行消除，因此它是一种瞬时应力。机械应力在铸型中与热应力共同作用，促使铸件开箱出砂前的热裂或低温冷却时的冷裂现象发生。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺防止热应力、变形及裂纹的工艺措施 基本原则是尽量减少铸件各部分温差，使之均匀冷却 设计时应尽量使铸件的壁厚均匀或形状对称。 在铸造工艺上遵循。所谓同时凝固原则是使铸件各个部分没有大的温度差而同时凝固。 采用反变形法，用以抵消铸件所产生的变形。 采用

32、天然失效或人工时效消除铸件残余应力。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺合金吸气性和氧化性 吸气性：铸件吸收氢气，并以气泡的形式残留在铸件中形成许多分散的针孔，降低铸件的气密性，降低铸件的机械性能。 氧化性：合金中的元素与氧起作用生成氧化物，并呈固态夹杂于合金溶液中，由于熔炼及浇注时不易排除，最后在铸件中成为非金属杂质，从而降低铸件机械性能。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺61（六）铸件的落砂、清理及缺陷分析（六）铸件的落砂、清理及缺陷分析 出箱的温度一般不高于出箱的温度一般不高于500500度，以免铸件产生内应力

33、或开裂。度，以免铸件产生内应力或开裂。清砂是清除型砂和芯砂的过程，有水力清砂和水爆清砂两种方法清砂是清除型砂和芯砂的过程，有水力清砂和水爆清砂两种方法。2 2、清理：、清理：去除浇口、冒口、飞边、毛刺以及表面粘砂的工序。去除浇口、冒口、飞边、毛刺以及表面粘砂的工序。 去除表面粘砂的方法有滚筒清理、喷射清理和抛丸清理等方法去除表面粘砂的方法有滚筒清理、喷射清理和抛丸清理等方法。3 3、检验：、检验：其任务是确定合格的铸件，去除有缺陷的铸件。其任务是确定合格的铸件，去除有缺陷的铸件。 外观检验、内部检验、化学性能和金相检验等。外观检验、内部检验、化学性能和金相检验等。 1 1、落砂：、落砂：将浇注

34、成形后的铸件从型砂和砂箱中分离出来的工序，将浇注成形后的铸件从型砂和砂箱中分离出来的工序，它分为出箱和清砂两个过程。有手工落砂和机械落砂两种方法。它分为出箱和清砂两个过程。有手工落砂和机械落砂两种方法。4 4、常见缺陷、常见缺陷：砂眼、气孔、缩松、缩孔、夹砂、夹渣、砂眼、气孔、缩松、缩孔、夹砂、夹渣、浇不足、冷隔、裂纹等浇不足、冷隔、裂纹等项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺62项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺63熔模铸造熔模铸造模样材料：蜡基模料模样材料：蜡基模料树脂（松香）材料树脂（松香）材料铸型材料：起粘附作

35、用的涂料铸型材料：起粘附作用的涂料起支撑作用的撒砂材料起支撑作用的撒砂材料 将蜡料制成模样，在上面涂以若干层耐火涂料制成型壳，然后将蜡料制成模样，在上面涂以若干层耐火涂料制成型壳，然后加热型壳，使模样熔化、流出，并焙烧成有一定强度的型壳，再经加热型壳，使模样熔化、流出，并焙烧成有一定强度的型壳，再经浇注，去壳而得到铸件的一种铸造方法。浇注，去壳而得到铸件的一种铸造方法。 以熔化模样为起模方式。铸件精度高，是少无切削加工的方法之以熔化模样为起模方式。铸件精度高，是少无切削加工的方法之一。其设备简单，生产批量不受限制，主要用于大批、大量生产。一。其设备简单，生产批量不受限制，主要用于大批、大量生产

36、。缺点是工艺过程复杂，生产周期长。缺点是工艺过程复杂，生产周期长。二、特种铸造二、特种铸造项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺642.4 熔模铸造熔模铸造蜡模制造蜡模制造生产工艺过程生产工艺过程结壳结壳脱蜡脱蜡焙烧、造型和浇注焙烧、造型和浇注落砂和清理落砂和清理压型压型蜡模压制蜡模压制浸涂料浸涂料撒砂撒砂硬化硬化干燥处理干燥处理化学硬化化学硬化热水法热水法高压蒸汽法高压蒸汽法耐火材料耐火材料粘结剂粘结剂加热加热8001000C焙烧焙烧600700C浇注浇注打碎型壳打碎型壳落砂落砂去浇口、毛刺去浇口、毛刺清理清理蜡模组装蜡模组装项目二项目二 热加工工艺热加工

37、工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺65金属型铸造金属型铸造将金属液浇注到金属铸型中，待其冷却后获得铸件的方法叫金属型铸造。由于金属型能反复使用很多次，又叫永久型铸造。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺66金属型铸造金属型铸造工艺措施工艺措施：喷刷涂料喷刷涂料保证合适的工作温度保证合适的工作温度严控开型时间严控开型时间防止产生白口铸铁防止产生白口铸铁特点特点：节省造型材料，节省造型材料，“一型多铸一型多铸”精度高，精度高，IT12IT12IT16IT16，Ra12.5mRa12.5m生产率高生产率高周期长，成本高，工艺参数严格周期长，成本高，工艺

38、参数严格项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺67 将熔融的金属在高压下，快速压入金属铸型的将熔融的金属在高压下，快速压入金属铸型的型腔中，并在压力下凝固，以得到铸件的一种铸型腔中，并在压力下凝固，以得到铸件的一种铸造方法。造方法。 压力铸造压力铸造工艺特点：工艺特点：铸件精度高；铸件精度高；可以做形状复杂的薄壁件；可以做形状复杂的薄壁件；高速高压；力学性能好；高速高压；力学性能好；多用于非铁合金（如铝、铜、镁等）精密铸件的批量生产。多用于非铁合金（如铝、铜、镁等）精密铸件的批量生产。生产率高，生产率高，5050150150次次/ /小时；小时；设备投资大设

39、备投资大, ,铸型制造周期长铸型制造周期长项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺68压压力力铸铸造造项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺69低压铸造低压铸造低压铸造是采用较压力铸造低的压力（一般为0.020.06Mpa），将金属液从铸型的底部压入，并在压力下凝固获得铸件的方法。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺70低压铸造低压铸造工艺特点工艺特点：充型压力和速度便于控制，适用于各种铸型；充型压力和速度便于控制，适用于各种铸型；力学性能好；力学性能好；金属利用率高，可达金属利用率高，

40、可达909098%98%，；，；充型能力强，适用大型薄壁件；充型能力强，适用大型薄壁件；容易实现；容易实现；项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺712.3 离心铸造离心铸造 立式立式 卧式卧式 将熔融的金属浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力的作将熔融的金属浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力的作用下凝固成形，以得到铸件的一种铸造方法。用下凝固成形，以得到铸件的一种铸造方法。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺722.3 离心铸造离心铸造特点特点：制造筒形件时省去型芯，浇注系统；制造筒形件时省去型芯，浇注系统；适用

41、于生产薄壁件；适用于生产薄壁件；可以生产双金属铸件；可以生产双金属铸件；容易产生比重偏析缺陷，内表面粗糙容易产生比重偏析缺陷，内表面粗糙项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺课堂小结 铸造是脆性材料成型的唯一方法。 人类最早的金属制品是青铜铸件。 铸造是液态成型，造型应遵循实体相反原理。 选择造型方法应综合考虑零件的批量、大小、形状复杂程度、材质以及经济性等因素。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺任务实施：铸铁任务实施：铸铁一、概述一、概述一、铸铁成分、组织和性能特点一、铸铁成分、组织和性能特点成分：成分：较高的较高的

42、C、Si等元素等元素组织：组织：碳以石墨（碳以石墨（G）的形式存在，组织为）的形式存在，组织为钢的基钢的基体体(F、P、F+P)上上分布着不同形态的石墨。分布着不同形态的石墨。性能性能: (取决于基体组织和石墨的数量、形状、大小和分布取决于基体组织和石墨的数量、形状、大小和分布)抗拉强度、塑性、韧性比碳钢低。抗拉强度、塑性、韧性比碳钢低。良好的耐磨性、消振性、低的缺口敏感性、良好的耐磨性、消振性、低的缺口敏感性、 优良的切削加工性。优良的切削加工性。铸造性能比钢好。铸造性能比钢好。项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺 例如，机床床身、内燃例如，机床床身、内

43、燃机的汽缸体机的汽缸体、缸套、活塞环缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等都可用铸铁及轴瓦、曲轴等都可用铸铁制造。制造。铸铁曲轴铸铁曲轴内燃机汽缸内燃机汽缸项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺任务实施：铸铁任务实施：铸铁二、二、G化过程化过程石墨组织的形成，称为铸铁的石墨化过程Fe-C合金中，C的存在方式有两种： Fe3C 和 G（graphite） Fe3C是一种亚稳定相，G是一种稳定的相。 Fe3C 3 Fe +C（高温）Fe -Fe3C 亚稳系状态图 ，Fe - G 稳定系状态图项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺（一）双重

44、铁碳合金相图（一）双重铁碳合金相图图中实线表图中实线表示亚稳定的示亚稳定的Fe-Fe3C相图相图图中虚线表图中虚线表示稳定的平示稳定的平衡衡Fe-G相图相图任务实施：铸铁任务实施：铸铁二、二、G化过程化过程项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺（二）铸铁中石墨化过程（石墨的形成过程）（二）铸铁中石墨化过程（石墨的形成过程）.1154时通过共晶反应形成石墨时通过共晶反应形成石墨 LCAE+G.1154 738 A G.738 时共析反应时共析反应 AS FP+G碳含量为碳含量为2.54.0%的铸铁的铸铁石墨化过程：石墨化过程： 第一、二阶段由于温度较高，原子具有较高的扩散能力。第一、二阶段由于温度较高，原子具有较高的扩散能力。石墨化容易实现，即结晶按石墨化容易实现，即结晶按Fe-G进行，得到进行，得到A+G组织。而第组织。而第三阶段由于温度较低，石墨化过程可能被部分或完全抑制，三阶段由于温度较低，石墨化过程可能被部分或完全抑制，结果结果铸铁结晶后可得到铸铁结晶后可得到三种三种不同的不同的组织组织F+G 第三阶段完全进行F+P+G 第三阶段部分抑制P+G 第三阶段完全抑制项目二项目二 热加工工艺热加工工艺任务任务2.1 2.1 铸造工艺铸造工艺（三）影响石墨化的因素（三）影响石墨化的因素砂型铸造条件下铸铁壁厚砂型铸造条件下铸铁壁厚化学成分与铸铁组织