铸造课件论述

第一章

铸造知识点:常用金属材料黑色金属有色金属粉末冶金钢铸钢和铸铁铜及铜合金铝及铝合金硬质合金粉末高速钢第一章铸造知识点:常用金属材料黑色金属有色金属粉末冶金钢铸什么是铸造:

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、尺寸和性能的金属零件毛坯或零件的成型方法。.铸造成形的作用:

金属的液态成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按铸型材料的不同，金属液态成形可分为砂型铸造和特种铸造（包括压力铸造、金属型铸造等）.其中砂型铸造是最基本的液态成形方法，所生产的铸件要占铸件总量的80%以上.铸造成形基础概述什么是铸造:铸造成形的作用:铸造成形基础概述铸造成型的优点适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯对材料的适应性广，铸件的大小几乎不受限制成本低，原材料来源广泛，价格低廉,一般不需要昂贵的设备是某些塑性很差的材料(如铸铁等)制造其毛坯或零件的唯一成型工艺铸造成型优点铸造成型的优点适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯对材料的适铸造成型的优点工艺过程比较复杂，一些工艺过程还难以控制液态成形零件内部组织的均匀性、致密性一般较差液态成形零件易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等缺陷，产品质量不够稳定由于铸件内部晶粒粗大，组织不均匀，且常伴有缺陷，其力学性能比同类材料的塑性成形低铸造成型缺点铸造成型的优点工艺过程比较复杂，一些工艺液态成形零件内部组织铸造工艺基础合金的铸造性能液态合金的充型能力铸件的凝固与收缩铸造缺陷气孔铸造内应力变形和裂纹缩孔和缩松第一节：金属的铸造性能铸造工艺基础合金的铸造性能液态合金的充型能力铸件的凝固与收砂型铸造过程砂型铸造过程合金的铸造性能铸造性能：金属在铸造成形过程中获得形状准确、内部健全铸件的能力。通常是指合金的流动性、收缩性吸气性、氧化性、凝固温度范围、热裂纹倾向性等来衡量。合金铸造性能是选择铸造金属材料，确定铸件的铸造工艺方案及进行铸件结构设计的依据.合金的铸造性能铸造性能：金属在铸造成形过程中获得形状准确、内一、合金的流动性液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成型件的能力流动性：金属液本身的流动能力充型能力的概念:充型能力不足浇不足冷隔夹砂气孔夹渣充型能力的决定因数合金的流动性铸型性质浇注条件铸件结构等一、合金的流动性液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰合金的充型能力测试合金充型能力的方法:

如右图,将合金液浇入铸型中，冷凝后测出充满型腔的式样长度。浇出的试样越长，合金的流动性越好,合金充型能力越好.合金的充型能力测试合金充型能力的方法:几种不同合金流动性的比较*铸铁的流动性*铸钢的流动性实验证明铸铁的流动性好，铸钢的流动性差。比较下面几种合金流动性能几种不同合金流动性的比较*铸铁的流动性*铸钢的流动性实验证明合金流动性对充型能力的影响合金流动性的决定因数合金的种类:合金不同，流动性不同.

化学成分：同种合金中成分不同的合金具有不同的结晶特点，流动也不同。结晶特性:恒温下结晶，流动性较好；两相区内结晶，流动性较差.合金流动性对充型能力的影响合金流动性的决定因数浇注条件对充型能力的影响浇注条件浇注温度充型压力浇注系统浇注温度越高，液态金属的粘度越小，过热度高，金属液内含热量多，保持液态的时间长，充型能力强。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,充型能力越强。浇注系统的结构越复杂，则流动阻力越大，充型能力越差。浇注条件对充型能力的影响浇注浇注温度充型压力浇注系统浇注温度铸型特点对充型能力的影响铸型材料

铸型结构

铸件的结构凡能增加金属流动阻力和冷却速度，降低流速的因素，均能降低金属的流动性。如型腔过窄，浇注系统结构复杂，直浇道过低，内浇道截面太小，型砂水分过多或透气性不好，铸型材料热导性过大等，都会降低金属的流动性。铸型特点对充型能力的影响铸型材料铸型结构铸件结构对充型能力的影响

折算厚度：

折算厚度也叫当量厚度或模数,是铸件体积与铸件表面积之比。折算厚度越大，热量散失越慢，充型能力就越好。复杂程度：铸件结构越复杂，流动阻力就越大，铸型的充填就越困难。铸件结构对充型能力的影响折算厚度：复杂程度：二、合金的收缩与凝固

合金的收缩的过程:

合金从液态冷却至室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。合金的收缩给液态成形工艺带来许多困难，会造成许多铸造缺陷。（如：缩孔、缩松、裂纹、变形等）。合金收缩的三个阶段二、合金的收缩与凝固合金的收缩的过程:合金收缩的三个合金的收缩合金收缩固态合金冷却液态合金冷却液态收缩凝固收缩缩孔缩松固态收缩裂纹变形应力合金的收缩合金收缩固态合金冷却液态合金冷却液态收缩凝固收缩缩影响收缩的因素铸型条件铸件结构浇注温度化学成分(c含量)合金收缩影响收缩的因素铸型条件铸件结构浇注温度化学成分(c含量)合金化学成分对收缩的影响

不同种类的金属，其收缩率不同。例如碳素钢和灰铸铁，灰铸铁的收缩率明显小于碳素钢，这是因为铸铁中的碳大部分以石墨存在，石墨的析出使铸铁的体积膨胀，补偿了部分凝固收缩。化学成分对收缩的影响不同种类的金属，其收缩率不同。例如碳素铸件结构及铸型条件对收缩的影响

铸件在铸型中各部分冷却速度不同，彼此相互制约，对其收缩会产生阻力，同时铸型和型芯对铸件收缩产生机械阻力。铸件结构及铸型条件对收缩的影响铸件在铸型中各部分冷却速度不浇注温度对收缩的影响

浇注温度越高，液态收缩越大。一般浇注温度每提高100℃，体积收缩量增加1.6%左右。浇注温度对收缩的影响浇注温度越高，液态收缩越大。一般浇注温缩孔与缩松的形成缩孔的形成:

定义：

金属液在铸型内冷凝过程中，若其体积收缩得不到补充，将在铸件最后凝固的部位形成孔洞，这种孔称为缩孔。缩孔分为集中缩孔和分散缩孔两类。通常所说的缩孔指的是集中缩孔，而分散缩孔一般称为缩松。

纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金,浇注后在型腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程中，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔.缩孔与缩松的形成缩孔的形成: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。缩松的形成原因:消除缩孔和缩松的方法定向凝固原则是铸件让远离冒口的地方先凝固，靠近冒口的地方次凝固，最后才是冒口本身凝固。实现以厚补薄，将缩孔转移到冒口中去。原理方法2.选择顺序凝固的原则，在铸件可能出现缩孔的位置增设冒口或冷铁，实现依次凝固；1.合理选择铸造合金,尽量采用接近共晶成分的合金；消除缩孔和缩松的方法定向凝固原则是铸件让远离冒口的地方先凝固解决缩孔的方法演示：冒口和冷铁解决缩孔的方法演示：冒口和冷铁定向凝固原则解决缩孔的方法演示定向凝固原则解决缩孔的方法演示铸造成形内应力、变形与裂纹内应力热应力机械应力变形裂纹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、型芯、浇冒口、砂箱等外力阻碍而产生的应力。残余热应力的存在，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。当热应力大到一定程度会导致出现裂纹。铸造成形内应力、变形与裂纹内应力热应力机械应力变形裂纹铸件在热应力的形成过程演示热应力的形成过程演示热应力的消除方法铸件的结构：铸件各部分能自由收缩

工艺方面：采用同时凝固原则时效处理：人工时效；自然时效铸件的结构尽可能对称铸件的壁厚尽可能均匀热应力的消除方法铸件的结构：铸件各部分能自由收缩铸件的结构尽铸件的变形原因结论：厚部、心部受拉应力，出现内凹变形。

薄部、表面受压应力，出现外凸变形。铸件的变形原因结论：铸件的变形的消除方法

防止变形的方法：与防止应力的方法基本相同。带有残余应力的铸件，变形使残余应力减小而趋于稳定。问题铸造时所受的应力与变形情况。

分析有长、短不一的两根弹簧，将其固定，使其达到同等长度，即其中一弹簧被拉长，另一弹簧被压缩，此时所受的应力状态？然后将其固定约束去掉，试分析其变形趋势？铸件的变形的消除方法防止变形的方法：与防止应力的方法小结合金工艺性能充型能力凝固方式应力与变形流动性浇注条件铸型条件逐层凝固糊状凝固中间凝固收缩性能液态收缩凝固收缩固态收缩小结合金工艺性能充型能力凝固方式应力与变形流动第三节:常用合金铸件生产一、铸铁件生产：占机械总重量的40~90%。

根据铸铁中石墨形态的不同，铸铁可以分为：普通灰铸铁：石墨呈粗大片状可锻铸铁：石墨呈团絮状蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状球墨铸铁：石墨呈球状孕育铸铁：石墨呈细小片状灰铸铁第三节:常用合金铸件生产一、铸铁件生产：占机械总重量的40~石墨形态对铸铁性能的影响

石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体割裂作用越小。石墨形态对铸铁性能的影响石墨片越圆整、越细小、分布（一）普通灰铸铁件生产：铁水熔炼好后不经过任何处理直接浇铸，也叫低强度灰铸铁。含碳量较高，约3.0~3.7%牌号：HTXXXHT:

表示灰口铸铁中文拼音的代号XXX:

三位数字表示最抵抗拉强度(MPa)常用牌号：HT150石墨形态：片状应用：受力较小、形状复杂的中小铸件，如机座、箱体、支架、阀体等（一）普通灰铸铁件HT:表示灰口铸铁中文拼音的代号石墨形态（二）孕育铸铁提高和改善普通灰铸铁的力学性能的途径改善基体组织改变石墨形态、数量、大小和分布孕育处理：在浇注前往铁液中加入孕育剂，以产生大量人工晶核和改善铁液的结晶条件，得到分布均匀的细小片状石墨和细珠光体基体。常用的孕育剂是含Si量为75%的硅铁。灰口铸铁的孕育处理方法即将熔炼出的铁水在浇铸前加入质量分数为0.25%~0.60%的孕育剂，孕育剂在铁水中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化作用显著提高，从而得到在细珠光体上均匀分布着细片状石墨的组织。（二）孕育铸铁提高和改善普通灰铸铁改善基体组织改变石墨形态、灰口铸铁的孕育处理选用碳、硅量低的铁水：一般C含量为2.7~3.3%,SI含量为1.0~2.0%;原铁水含碳量越低，石墨越细小，铸铁

的强度、硬度就越高。孕育铸铁应用：一般用于动载荷较小、静载荷较大，对强度、硬度、和耐磨性要求较高的重要铸件，尤其是厚大铸件，如床身、凸轮轴、汽缸体等灰口铸铁的孕育处理选用碳、硅量低的铁水：一般C含量为2.7~灰铸铁的铸造性能：流动性好、收缩小，铸造性能好，具有自身补缩的能力。铸造工艺特点：冲天炉熔炼（金属炉料、燃料、熔剂）砂型铸造常采用同时凝固原则，高强度采用顺序凝固灰铸铁的铸造性能：流动性好、铸造工艺特点：冲天炉熔炼（金属炉（三）球墨铸铁

向高温灰铸铁水中加入一定量的球化剂和孕育剂，直接得到球状石墨的铸造合金。球化剂：金属镁或稀土镁

孕育剂：含Si量为75%或95%的硅铁要求含碳要高：3.6~4%铸造性能：介于灰铸铁与铸钢之间凝固原则：顺序凝固，并增设冒口进行补缩（三）球墨铸铁向高温灰铸铁水中加入一定量球墨铸铁件主要特点：石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低，力学性能比灰铸铁有显著提高。可通过热处理改善金属基体，进一步提高性能。这一点与灰铸铁不同。球墨铸铁较灰铸铁易产生缩孔、缩松、皮下气孔、夹渣等缺陷。石墨析出时，发生膨胀，应适当提高铸型刚度。球墨铸铁件生产中应注意的问题：控制原铁液的化学成分，与一般灰铸铁基本相同；具有高C高Si,中Mn,低S、P特点。较高的铁液温度，以防止球化处理、孕育处理后铁液温度过低，产生浇不足等缺陷球化处理、孕育处理。球墨铸铁件主要特点：石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低，球墨铸铁的牌号、性能及用途球墨铸铁的牌号、性能及用途(三)可锻铸铁可锻铸铁生产：将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸铁中的渗碳体分解，获得在铁素体或珠光体的基体分布着团絮状石墨的铸铁。含碳量比较低，流动性差，凝固收缩大工艺上采用顺序凝固，增设冒口和冷铁，提高铁水出炉和浇注温度，提高砂型耐火度、退让性等，在浇注系统加过滤网。(三)可锻铸铁可锻铸铁生产：将白口铸铁件经长时间的高温黑心可锻铸铁(KTH,铁素体基体)珠光体可锻铸铁(KTZ)

白心可锻铸铁(KTB，很少用)种类特点：强度高σb=300-400Mpa，塑性（δ≤12%）和韧性（αk≤30J/Cm2)好。石墨化退火周期长，40-70h,铸件成本高。适用于制造承受震动和冲击、形状复杂的薄壁小件。黑心可锻铸铁(KTH,铁素体基体)珠光体可锻铸铁(KTZ)铸造课件论述二、铸钢按化学成分铸造碳钢：以铸造中碳钢用的最多；而铸造低碳钢和铸造高碳钢用的少。铸造合金钢低合金铸钢（合金含量＜5%）高合金铸钢（合金含量＞10%）1、概述2、熔炼方法：电弧炉和感应电炉铸造方法：砂型铸造、壳型铸造、熔模铸造、离心铸造、金属型铸造等二、铸钢按化学成分铸造碳钢：以铸造中碳钢用的最多；铸造合3、铸钢的铸造性能和工艺特点

铸钢的熔点高（约1500度），钢液易氧化，吸气，流动性差，收缩大。因此，铸造困难，易产生浇不足、气孔、缩松缩孔、夹渣和粘砂等缺陷。*要求型（芯）砂的透气性、耐火度、强度要高，有良好的退让性。*应严格控制浇注温度，一般在1550~1650度。*铸钢件须设置冒口，并采用顺序凝固的原则。3、铸钢的铸造性能和工艺特点铸钢的熔点高三、有色合金常用的铸造有色合金：铜合金、铝合金、镁合金、轴承合金，其中铝合金和铜合金应用最多。1、铸造铝合金：铝硅、铝镁、铝铜和铝锌，其中铝硅由于流动性好、收缩率较小，不易产生裂纹，致密性好，而应用最广。（1）熔炼用坩埚炉或电炉，且对溶液还应进行孕育处理，以细化晶粒。（2）铸造工艺：熔点低，对砂型耐火度要求不高，用细砂造型，采用开放式浇注系统，而且要有很强的挡渣能力，采取顺序凝固原则，在最后凝固位置加冒口。三、有色合金常用的铸造有色合金：铜合金、铝合金、镁合金、轴承2、铸造铜合金：铸造黄铜和铸造青铜两类。（1）熔炼：坩埚炉和有芯工频感应电炉，其中坩埚炉成本低，方便，应用比较广。熔炼铜合金时要注意铜及合金的氧化和烧损，和去氢气的问题。（2）铸造性能与工艺特点黄铜：熔点低，结晶温度范围窄，流动性好，对砂型耐火要求不高，用细砂造型，但易产生集中缩孔，要配置较大的冒口。2、铸造铜合金：铸造黄铜和铸造青铜两类。锡青铜：结晶温度范围宽，流动性不好，但收缩小，不易产

生缩孔，却产生偏析，降低了致密性，但却有储存

润滑油，适用于制造滑动轴承。

铝青铜：结晶温度范围窄，流动性好，易获得致密铸件。但

收缩大，易产生集中缩孔，要配置冒口、冷铁，采

取顺序凝固，且在浇注系统中加过滤网以除去浮渣。

锡青铜：结晶温度范围宽，流动性不好，但收缩小，不易产

铸件质量与技术检验1、气孔2、缩孔3、缩松4、砂眼5、冷裂6、热裂与7、夹砂结疤8、机械粘砂9、冷隔10、浇不到11、错型12、偏芯一、铸件缺陷及其产生原因(位置、形状）铸件质量与技术检验1、气孔一、铸件缺陷及其产生原因(位置铸件质量与技术检验二、铸件检验1、外观质量检验：表面粗糙度、表面缺陷、尺寸公差、形状偏差和重量偏差等。2、内在质量检验：化学成分、物理性能、力学性能、金相检验、无损探伤等；3、使用质量检验：满足使用要求的性能检验，如在高速、腐蚀等条件下表现出来的工作性能。铸件质量与技术检验二、铸件检验三、铸件的修补1、补焊2、金属喷镀3、浸啧法4、填腻修补注意：铸件是否修补要看技术要求和经济性来决定。5、镶嵌修补6、金属液熔补7、胶接修补主要修补方法有：三、铸件的修补1、补焊注意：铸件是否修补要看技术要求和经济性铸件结构设计一、砂型铸造工艺对铸件结构的要求1、铸件外形应力求简单2、减少分型面数量3、不用或少用型芯和活块4、有利于型芯的定位、固定、排气和清理5、应有结构斜度。铸件结构设计一、砂型铸造工艺对铸件结构的要求铸件结构设计二、金属铸造性能对铸件结构的要求1、铸件壁厚应适当2、铸件壁厚应尽量均匀3、铸件壁的连接应合理4、铸件应尽量避免有过大的水平面5、铸件结构应有利于自由收缩6、应防止铸件翘曲变形7、铸件结构应符合凝固原则的要求铸件结构设计二、金属铸造性能对铸件结构的要求特种铸造一、金属型铸造二、压力铸造三、低压铸造四、离心铸造五、熔模铸造六、液态挤压铸造特种铸造一、金属型铸造铸造方法的选择

零件材料的铸造性能，零件结构形状的复杂程度、重量、轮廓尺寸、壁厚差、不加工壁的最小厚度和孔径，生产批量大小、工厂设备、技术的实际水平以及其他有关条件，是选择铸造方法时要考虑的因素和依据。正确的选择方法是：根据各种铸造方法的基本工艺特点，在保证零件的技术要求的前提下，选择工艺简便、质量稳定和成本低廉的铸造方法。具体各种铸造方法的比较见P56表1-15所列，常用铸造方法的经济性见表1-16所列。铸造方法的选择零件材料的铸造性能，零件结构形状第二节:砂型铸造

砂型铸造是指在砂型中生产铸件的铸造方法,也是最基本和应用最广泛的一种铸造方法,目前能占铸件总量的80%.一、工艺过程：制造摸样、制备造型材料、造型、造芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理和检验等。二、造型方法：手工造型和机器造型。三、手工造型与机器造型各自的特点与应用。第二节:砂型铸造砂型铸造是指在砂型中四、铸造工艺图：是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施等的图样。1、浇注位置的选择2、铸型分型面的选择3、工艺参数的确定4、浇注系统5、冒口五、铸件技术要求：力学性能要求、外观质量要求、内部组织及化学成分要求、热处理要求、特殊要求六、铸件图四、铸造工艺图：是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注第一章

铸造知识点:常用金属材料黑色金属有色金属粉末冶金钢铸钢和铸铁铜及铜合金铝及铝合金硬质合金粉末高速钢第一章铸造知识点:常用金属材料黑色金属有色金属粉末冶金钢铸什么是铸造:

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、尺寸和性能的金属零件毛坯或零件的成型方法。.铸造成形的作用:

金属的液态成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按铸型材料的不同，金属液态成形可分为砂型铸造和特种铸造（包括压力铸造、金属型铸造等）.其中砂型铸造是最基本的液态成形方法，所生产的铸件要占铸件总量的80%以上.铸造成形基础概述什么是铸造:铸造成形的作用:铸造成形基础概述铸造成型的优点适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯对材料的适应性广，铸件的大小几乎不受限制成本低，原材料来源广泛，价格低廉,一般不需要昂贵的设备是某些塑性很差的材料(如铸铁等)制造其毛坯或零件的唯一成型工艺铸造成型优点铸造成型的优点适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯对材料的适铸造成型的优点工艺过程比较复杂，一些工艺过程还难以控制液态成形零件内部组织的均匀性、致密性一般较差液态成形零件易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等缺陷，产品质量不够稳定由于铸件内部晶粒粗大，组织不均匀，且常伴有缺陷，其力学性能比同类材料的塑性成形低铸造成型缺点铸造成型的优点工艺过程比较复杂，一些工艺液态成形零件内部组织铸造工艺基础合金的铸造性能液态合金的充型能力铸件的凝固与收缩铸造缺陷气孔铸造内应力变形和裂纹缩孔和缩松第一节：金属的铸造性能铸造工艺基础合金的铸造性能液态合金的充型能力铸件的凝固与收砂型铸造过程砂型铸造过程合金的铸造性能铸造性能：金属在铸造成形过程中获得形状准确、内部健全铸件的能力。通常是指合金的流动性、收缩性吸气性、氧化性、凝固温度范围、热裂纹倾向性等来衡量。合金铸造性能是选择铸造金属材料，确定铸件的铸造工艺方案及进行铸件结构设计的依据.合金的铸造性能铸造性能：金属在铸造成形过程中获得形状准确、内一、合金的流动性液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成型件的能力流动性：金属液本身的流动能力充型能力的概念:充型能力不足浇不足冷隔夹砂气孔夹渣充型能力的决定因数合金的流动性铸型性质浇注条件铸件结构等一、合金的流动性液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰合金的充型能力测试合金充型能力的方法:

如右图,将合金液浇入铸型中，冷凝后测出充满型腔的式样长度。浇出的试样越长，合金的流动性越好,合金充型能力越好.合金的充型能力测试合金充型能力的方法:几种不同合金流动性的比较*铸铁的流动性*铸钢的流动性实验证明铸铁的流动性好，铸钢的流动性差。比较下面几种合金流动性能几种不同合金流动性的比较*铸铁的流动性*铸钢的流动性实验证明合金流动性对充型能力的影响合金流动性的决定因数合金的种类:合金不同，流动性不同.

化学成分：同种合金中成分不同的合金具有不同的结晶特点，流动也不同。结晶特性:恒温下结晶，流动性较好；两相区内结晶，流动性较差.合金流动性对充型能力的影响合金流动性的决定因数浇注条件对充型能力的影响浇注条件浇注温度充型压力浇注系统浇注温度越高，液态金属的粘度越小，过热度高，金属液内含热量多，保持液态的时间长，充型能力强。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,充型能力越强。浇注系统的结构越复杂，则流动阻力越大，充型能力越差。浇注条件对充型能力的影响浇注浇注温度充型压力浇注系统浇注温度铸型特点对充型能力的影响铸型材料

铸型结构

铸件的结构凡能增加金属流动阻力和冷却速度，降低流速的因素，均能降低金属的流动性。如型腔过窄，浇注系统结构复杂，直浇道过低，内浇道截面太小，型砂水分过多或透气性不好，铸型材料热导性过大等，都会降低金属的流动性。铸型特点对充型能力的影响铸型材料铸型结构铸件结构对充型能力的影响

折算厚度：

折算厚度也叫当量厚度或模数,是铸件体积与铸件表面积之比。折算厚度越大，热量散失越慢，充型能力就越好。复杂程度：铸件结构越复杂，流动阻力就越大，铸型的充填就越困难。铸件结构对充型能力的影响折算厚度：复杂程度：二、合金的收缩与凝固

合金的收缩的过程:

合金从液态冷却至室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。合金的收缩给液态成形工艺带来许多困难，会造成许多铸造缺陷。（如：缩孔、缩松、裂纹、变形等）。合金收缩的三个阶段二、合金的收缩与凝固合金的收缩的过程:合金收缩的三个合金的收缩合金收缩固态合金冷却液态合金冷却液态收缩凝固收缩缩孔缩松固态收缩裂纹变形应力合金的收缩合金收缩固态合金冷却液态合金冷却液态收缩凝固收缩缩影响收缩的因素铸型条件铸件结构浇注温度化学成分(c含量)合金收缩影响收缩的因素铸型条件铸件结构浇注温度化学成分(c含量)合金化学成分对收缩的影响

不同种类的金属，其收缩率不同。例如碳素钢和灰铸铁，灰铸铁的收缩率明显小于碳素钢，这是因为铸铁中的碳大部分以石墨存在，石墨的析出使铸铁的体积膨胀，补偿了部分凝固收缩。化学成分对收缩的影响不同种类的金属，其收缩率不同。例如碳素铸件结构及铸型条件对收缩的影响

铸件在铸型中各部分冷却速度不同，彼此相互制约，对其收缩会产生阻力，同时铸型和型芯对铸件收缩产生机械阻力。铸件结构及铸型条件对收缩的影响铸件在铸型中各部分冷却速度不浇注温度对收缩的影响

浇注温度越高，液态收缩越大。一般浇注温度每提高100℃，体积收缩量增加1.6%左右。浇注温度对收缩的影响浇注温度越高，液态收缩越大。一般浇注温缩孔与缩松的形成缩孔的形成:

定义：

金属液在铸型内冷凝过程中，若其体积收缩得不到补充，将在铸件最后凝固的部位形成孔洞，这种孔称为缩孔。缩孔分为集中缩孔和分散缩孔两类。通常所说的缩孔指的是集中缩孔，而分散缩孔一般称为缩松。

纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金,浇注后在型腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程中，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔.缩孔与缩松的形成缩孔的形成: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。缩松的形成原因:消除缩孔和缩松的方法定向凝固原则是铸件让远离冒口的地方先凝固，靠近冒口的地方次凝固，最后才是冒口本身凝固。实现以厚补薄，将缩孔转移到冒口中去。原理方法2.选择顺序凝固的原则，在铸件可能出现缩孔的位置增设冒口或冷铁，实现依次凝固；1.合理选择铸造合金,尽量采用接近共晶成分的合金；消除缩孔和缩松的方法定向凝固原则是铸件让远离冒口的地方先凝固解决缩孔的方法演示：冒口和冷铁解决缩孔的方法演示：冒口和冷铁定向凝固原则解决缩孔的方法演示定向凝固原则解决缩孔的方法演示铸造成形内应力、变形与裂纹内应力热应力机械应力变形裂纹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、型芯、浇冒口、砂箱等外力阻碍而产生的应力。残余热应力的存在，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。当热应力大到一定程度会导致出现裂纹。铸造成形内应力、变形与裂纹内应力热应力机械应力变形裂纹铸件在热应力的形成过程演示热应力的形成过程演示热应力的消除方法铸件的结构：铸件各部分能自由收缩

工艺方面：采用同时凝固原则时效处理：人工时效；自然时效铸件的结构尽可能对称铸件的壁厚尽可能均匀热应力的消除方法铸件的结构：铸件各部分能自由收缩铸件的结构尽铸件的变形原因结论：厚部、心部受拉应力，出现内凹变形。

薄部、表面受压应力，出现外凸变形。铸件的变形原因结论：铸件的变形的消除方法

防止变形的方法：与防止应力的方法基本相同。带有残余应力的铸件，变形使残余应力减小而趋于稳定。问题铸造时所受的应力与变形情况。

分析有长、短不一的两根弹簧，将其固定，使其达到同等长度，即其中一弹簧被拉长，另一弹簧被压缩，此时所受的应力状态？然后将其固定约束去掉，试分析其变形趋势？铸件的变形的消除方法防止变形的方法：与防止应力的方法小结合金工艺性能充型能力凝固方式应力与变形流动性浇注条件铸型条件逐层凝固糊状凝固中间凝固收缩性能液态收缩凝固收缩固态收缩小结合金工艺性能充型能力凝固方式应力与变形流动第三节:常用合金铸件生产一、铸铁件生产：占机械总重量的40~90%。

根据铸铁中石墨形态的不同，铸铁可以分为：普通灰铸铁：石墨呈粗大片状可锻铸铁：石墨呈团絮状蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状球墨铸铁：石墨呈球状孕育铸铁：石墨呈细小片状灰铸铁第三节:常用合金铸件生产一、铸铁件生产：占机械总重量的40~石墨形态对铸铁性能的影响

石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体割裂作用越小。石墨形态对铸铁性能的影响石墨片越圆整、越细小、分布（一）普通灰铸铁件生产：铁水熔炼好后不经过任何处理直接浇铸，也叫低强度灰铸铁。含碳量较高，约3.0~3.7%牌号：HTXXXHT:

表示灰口铸铁中文拼音的代号XXX:

三位数字表示最抵抗拉强度(MPa)常用牌号：HT150石墨形态：片状应用：受力较小、形状复杂的中小铸件，如机座、箱体、支架、阀体等（一）普通灰铸铁件HT:表示灰口铸铁中文拼音的代号石墨形态（二）孕育铸铁提高和改善普通灰铸铁的力学性能的途径改善基体组织改变石墨形态、数量、大小和分布孕育处理：在浇注前往铁液中加入孕育剂，以产生大量人工晶核和改善铁液的结晶条件，得到分布均匀的细小片状石墨和细珠光体基体。常用的孕育剂是含Si量为75%的硅铁。灰口铸铁的孕育处理方法即将熔炼出的铁水在浇铸前加入质量分数为0.25%~0.60%的孕育剂，孕育剂在铁水中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化作用显著提高，从而得到在细珠光体上均匀分布着细片状石墨的组织。（二）孕育铸铁提高和改善普通灰铸铁改善基体组织改变石墨形态、灰口铸铁的孕育处理选用碳、硅量低的铁水：一般C含量为2.7~3.3%,SI含量为1.0~2.0%;原铁水含碳量越低，石墨越细小，铸铁

的强度、硬度就越高。孕育铸铁应用：一般用于动载荷较小、静载荷较大，对强度、硬度、和耐磨性要求较高的重要铸件，尤其是厚大铸件，如床身、凸轮轴、汽缸体等灰口铸铁的孕育处理选用碳、硅量低的铁水：一般C含量为2.7~灰铸铁的铸造性能：流动性好、收缩小，铸造性能好，具有自身补缩的能力。铸造工艺特点：冲天炉熔炼（金属炉料、燃料、熔剂）砂型铸造常采用同时凝固原则，高强度采用顺序凝固灰铸铁的铸造性能：流动性好、铸造工艺特点：冲天炉熔炼（金属炉（三）球墨铸铁

向高温灰铸铁水中加入一定量的球化剂和孕育剂，直接得到球状石墨的铸造合金。球化剂：金属镁或稀土镁

孕育剂：含Si量为75%或95%的硅铁要求含碳要高：3.6~4%铸造性能：介于灰铸铁与铸钢之间凝固原则：顺序凝固，并增设冒口进行补缩（三）球墨铸铁向高温灰铸铁水中加入一定量球墨铸铁件主要特点：石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低，力学性能比灰铸铁有显著提高。可通过热处理改善金属基体，进一步提高性能。这一点与灰铸铁不同。球墨铸铁较灰铸铁易产生缩孔、缩松、皮下气孔、夹渣等缺陷。石墨析出时，发生膨胀，应适当提高铸型刚度。球墨铸铁件生产中应注意的问题：控制原铁液的化学成分，与一般灰铸铁基本相同；具有高C高Si,中Mn,低S、P特点。较高的铁液温度，以防止球化处理、孕育处理后铁液温度过低，产生浇不足等缺陷球化处理、孕育处理。球墨铸铁件主要特点：石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低，球墨铸铁的牌号、性能及用途球墨铸铁的牌号、性能及用途(三)可锻铸铁可锻铸铁生产：将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸铁中的渗碳体分解，获得在铁素体或珠光体的基体分布着团絮状石墨的铸铁。含碳量比较低，流动性差，凝固收缩大工艺上采用顺序凝固，增设冒口和冷铁，提高铁水出炉和浇注温度，提高砂型耐火度、退让性等，在浇注系统加过滤网。(三)可锻铸铁可锻铸铁生产：将白口铸铁件经长时间的高温黑心可锻铸铁(KTH,铁素体基体)珠光体可锻铸铁(KTZ)

白心可锻铸铁(KTB，很少用)种类特点：强度高σb=300-400Mpa，塑性（δ≤12%）和韧性（αk≤30J/Cm2)好。石墨化退火周期长，40-70h,铸件成本高。适用于制造承受震动和冲击、形状复杂的薄壁小件。黑心可锻铸铁(KTH,铁素体基体)珠光体可锻铸铁(KTZ)铸造课件论述二、铸钢按化学成分铸造碳钢：以铸造中碳钢用的最多；而铸造低碳钢和铸造高碳钢用的少。铸造合金钢低合金铸钢（合金含量＜5%）高合金铸钢（合金含量＞10%）1、概述2、熔炼方法：电弧炉和感应电炉铸造方法：砂型铸造、壳型铸造、熔模铸造、离心铸造、金属型铸造等二、铸钢按化学成分铸造碳钢：以铸造中碳钢用的最多；铸造合3、铸钢的铸造性能和工艺特点

铸钢的熔点高（约1500度），钢液易氧化，吸气，流动性差，收缩大。因此，铸造困难，易产生浇不足、气孔、缩松缩孔、夹渣和粘砂等缺陷。*要求型（芯）砂的透气性、耐火度、强度要高，有良好的退让性。*应严格控制浇注温度，一般在1550~1650度。*铸钢件须设置冒口，并采用顺序凝固的原则。3、铸钢的铸造性能和工艺特点铸钢的熔点高三、有色合金常用的铸造有色合金：铜合金、铝合金、镁合金、轴承合金，其中铝合金和铜合金应用最多。1、铸造铝合金：铝硅、铝镁、铝铜和铝锌，其中铝硅由于流动性好、收缩率较小，不易产生裂纹，致密性好，而应用最广。（1）熔炼用坩埚炉或电炉，且对溶液还应进行孕育处理，以细化晶粒。（2）铸造工艺：熔点低，对砂型耐火度要求不高，用细砂造型，采用开放式浇注系统，而且要有很强的挡渣能力，采取顺序凝固原则，在最后凝固位置加冒口。三、有色合金常用的铸造有色合金：铜合金、铝合金、镁合金、轴承2、铸造铜合金：铸造黄铜和铸造青铜两类。（1）熔炼：坩埚炉和有芯工频感应电炉，其中坩埚炉成本低，方便，应用比较广。熔炼铜合金时要注意铜及合金的氧化和烧损，和去氢气的问题。（2）铸造性能与工艺特点黄铜：熔点低，结晶温度范围窄，流动性好，对砂型耐火要求不高，用细砂造型，但易产生集中缩孔，要配置较大的冒口。2、铸造铜合金：铸造黄铜和铸造青铜两类。锡青铜：结晶温度范围宽，流动性不好，但收缩小，不易产

生缩孔，却产生偏析，降低了致密性，但却有储存

润滑油，适用于制造滑动轴承。

铝青铜：