金属的凝固成形.ppt

第二章第二章 金属的凝固成形金属的凝固成形1.一、什么是液一、什么是液态成型（成型（铸造生造生产）将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。2.零零件件图铸造造工工艺图铸型型型型芯芯芯盒芯盒 芯砂芯砂型砂型砂模型模型熔化熔化合合 箱箱落落砂砂、清清理理检 验铸 件件二、砂型二、砂型铸造的工造的工艺过程程浇注注冷却冷却凝固凝固3.（1 1）材料来源广；）材料来源广；（2 2）废品可品可 重熔；重熔；（3 3）设备投投资低。低。三、三、铸造生造生产的特点的特点1可生可生产形状任意复形状任意复杂的制件，特的制件，特别是内腔形状复是内腔形状复杂的的制件。制件。如汽缸体、汽缸盖、如汽缸体、汽缸盖、蜗轮叶片、床身件等。叶片、床身件等。（1 1）合金种）合金种类不受限制；不受限制；（2 2）铸件大小几乎不受限制。件大小几乎不受限制。2 2适适应性性强：3 3成本低：成本低：4 4废品率高、表面品率高、表面质量量较低、低、劳动条件差。条件差。4.第一第一节 金属的凝固特点金属的凝固特点充型能力不足充型能力不足时，会，会产生生浇不足、冷隔、不足、冷隔、夹渣、气孔渣、气孔等缺陷。等缺陷。（一）液一）液态合金的流合金的流动性性合金的流合金的流动性是：性是：液液态合金本身的流合金本身的流动能力能力。充型充型 液液态合金填充合金填充铸型的型的过程。程。充型能力充型能力液体金属充液体金属充满铸型型腔，型型腔，获得尺寸精确、得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力。廓清晰的成形件的能力。一一 液液态金属的充型能力与流金属的充型能力与流动性性5.0.45%C 0.45%C 铸钢：200mm200mm出气口出气口浇口杯口杯4.3%C 4.3%C 铸铁：1800mm1800mm6.出气口出气口浇口杯口杯PbSb20406080204060800流流动性（性（cm）100200300温度（温度（）07.合金流合金流动性主要取决于合金化学成分所决定的性主要取决于合金化学成分所决定的结晶特点晶特点 a）在恒温下凝固）在恒温下凝固b）在一定温度范）在一定温度范围内凝固内凝固PbSb20406080204060800流动性（cm）100200300温度（）08.3 3.浇注系注系统的的的的结构构 浇注系注系统的的结构越复构越复杂，流，流动阻力阻力 越大，充型能力越差。越大，充型能力越差。（二）（二）浇注条件注条件（三）（三）铸型充填条件型充填条件1 1.铸型的蓄型的蓄热系数系数 铸型的蓄型的蓄热系数表示系数表示铸型从其中的型从其中的 金属吸取金属吸取热量并量并储存在本身的能力。存在本身的能力。1 1.浇注温度注温度 一般一般T T浇越高，液越高，液态金属的充型能力越金属的充型能力越强。2 2.充型充型压力力 液液态金属在流金属在流动方向上所受的方向上所受的压力越大，力越大，充型能力越充型能力越强。9.2 2.铸型温度型温度 铸型温度越高，液型温度越高，液态金属与金属与铸型的温差型的温差 越小，充型能力越越小，充型能力越强。3 3.铸型中的气体型中的气体（2 2）铸件复件复杂程度程度 铸件件结构复构复杂，流，流动阻力大，阻力大，铸型的型的 充填就困充填就困难。（四）（四）铸件件结构构（1 1）折折算算厚厚度度 折折算算厚厚度度也也叫叫当当量量厚厚度度或或模模数数，为铸件件体体积与与表表面面积之之比比。折折算算厚厚度度大大，热量量散散失失慢慢，充充型型能能力力就就 好。好。铸件壁厚相同件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填。，垂直壁比水平壁更容易充填。10.二、液二、液态金属的凝固与收金属的凝固与收缩（一）（一）铸件的凝固方式件的凝固方式 1.1.逐逐层凝固凝固 2.2.糊状凝固糊状凝固 3.3.中中间凝固凝固 影响影响铸件凝固方件凝固方式的主要因素式的主要因素 ：（1 1）合金的）合金的结晶温度范晶温度范围 合金的合金的结晶温度范晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈小，凝固区域愈窄，愈愈倾向于逐向于逐层凝固凝固。表层中心t铸件固相线液相线成分温度表层中心t铸件液固液表层中心St铸件温度液相线固凝固区11.（2 2）铸件的温度梯度件的温度梯度 在合金在合金结晶温度范晶温度范围已定的前已定的前提下，凝固区域的提下，凝固区域的宽窄取决与窄取决与铸件内外件内外层之之间的温度差。若的温度差。若铸件件内外内外层之之间的温度差由小的温度差由小变，则其其对应的凝固区由的凝固区由宽变窄。窄。表层中心St铸件温度成分温度S1T1T2（二）合金的收（二）合金的收缩1.1.收收缩的概念的概念T浇T液T固T室合金的收合金的收缩经历如下三个如下三个阶段：段：（1 1）液）液态收收缩 从从浇注温度到凝固开始温度注温度到凝固开始温度 之之间的收的收缩。T T浇 T T液液12.体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本原因。体收缩率：线收缩率：线收缩率是铸件产生应力、变形、裂纹的根本原因。（3）固态收缩 从凝固终止温度到室温间的收缩。T固 T室（2）凝固收缩 从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。T液 T固13.2.2.缩孔与孔与缩松松 液液态合金在冷凝合金在冷凝过程中，若其液程中，若其液态收收缩和凝固收和凝固收缩所所缩减的容减的容积得不到得不到补充，充，则在在铸件最后凝固的部位形成一些件最后凝固的部位形成一些孔洞孔洞 。大而集中大而集中的称的称为缩孔孔，细小而分散小而分散的称的称为缩松松。1)1)缩孔和孔和缩松的形成松的形成14.2)2)缩孔和孔和缩松的防止松的防止 防止防止缩孔和孔和缩松常用的工松常用的工艺措施就是控制措施就是控制铸件的凝固件的凝固次序，使次序，使铸件件实现“顺序凝固序凝固”。15.暗冒口冒口 储存补缩用金属液的空腔。顺序凝固 铸件按照一定的次序逐渐凝固。冷铁热节16.确定热节的方法等温线法内切圆法冷铁同时凝固 整个铸件几乎同时凝固。17.三、三、铸造内造内应力、力、变形与裂形与裂纹（一）（一）铸造内造内应力力 铸件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产生内应力。1.1.机械机械应力（收力（收缩应力）力）合金的线收缩受到铸型、型芯、浇冒系统的机械阻碍而形成的内应力。机械应力是暂时应力。上型下型18.2 2热应力力 热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。tT12t0t1t2t3THT临T室t0t1:塑性状态弹性状态12+-12t1t2：t2t3：+-1212-+1219.热应力：由于形状复力：由于形状复杂，厚薄不均，各部分，厚薄不均，各部分的冷却速度不同，以至在同一的冷却速度不同，以至在同一时刻，刻，铸件各部件各部位收位收缩不一致而引起的内不一致而引起的内应力称力称为热应力。力。热应力的形成力的形成过程如下程如下图框形梁框形梁铸件所示。件所示。20.热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。热应力是永久力是永久应力。力。（二）（二）铸件的件的变形与防止形与防止+-反变形法21.防止变形的方法：1）使铸件壁厚尽可能均匀；2）采用同时凝固的原则；3）采用反变形法。（三）（三）铸件的裂件的裂纹与防止与防止 1 1 热裂裂 热裂的形状特征是：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色。热裂的防止：应尽量选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制硫的含量，防止热脆性。22.2 2 冷裂冷裂 冷裂的特征是：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。冷裂的防止：1）使铸件壁厚尽可能均匀；2）采用同时凝固的原则；3）对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷的 含量，防止冷脆性。23.四、液四、液态成形件的成形件的质量与控制量与控制 常常见铸件缺陷及特征件缺陷及特征 名称名称 特特 征征名称名称 特特 征征气气 孔孔主要主要为梨形、梨形、圆形、形、椭圆形的孔洞，形的孔洞，表面表面较光滑，一般不在光滑，一般不在铸件表面露件表面露出，大孔独立存在，小孔出，大孔独立存在，小孔则成群出成群出现。缩孔孔缩松松 1 1缩孔孔：形形状状为不不规则的的封封闭或或敞敞露露的的空空洞洞，孔孔壁壁粗粗糙糙并并带有有枝枝状状晶晶，常常出出现在在铸件件最最后后凝凝固部位。固部位。2 2缩松：松：铸件断面上出件断面上出现的分散而的分散而细小的小的缩孔。孔。粘粘 砂砂铸件的部分或整个表面粘附着一件的部分或整个表面粘附着一层金属和砂粒的机械混和物，多金属和砂粒的机械混和物，多发生生在在铸件厚壁和件厚壁和热节处。裂裂纹 1 1热裂裂：断断面面严重重氧氧化化，无无金金属属光光泽，断断口口沿晶界沿晶界产生和生和发展，外形曲折而不展，外形曲折而不规则的裂的裂纹。2 2冷裂：穿冷裂：穿过晶体而不沿晶界断裂，断口有晶体而不沿晶界断裂，断口有金属光金属光泽或有或有轻微氧化色。微氧化色。夹 砂砂 铸件表面上有凸起的金属片状物，件表面上有凸起的金属片状物，表面粗糙，表面粗糙，边角角锐利，有小部分与利，有小部分与铸件本体相件本体相连。化学化学成分成分及力及力学性学性能不能不合格合格 铸件的化学成分和硬度、件的化学成分和硬度、强度、伸度、伸长率、冲率、冲击韧度、耐度、耐热、耐、耐蚀及耐磨等性能不符合技及耐磨等性能不符合技术条条件要求。件要求。白白 口口灰灰铸铁件断面全部或表面出件断面全部或表面出现亮白亮白色色组织，常在，常在铸件薄的断面，棱角件薄的断面，棱角及及边缘部分。部分。24.铸件缺陷的产生与铸造工艺、造型材料、模具、合金的熔炼与浇注、铸造合金的选择、铸件结构设计、技术要求的设计是否合理等各个环节密切相关。因此，应从以下几个方面控制铸件质量：1合理选定铸造合金和铸件结构2合理制定铸件的技术要求 具有缺陷的铸件并不都是废品，在合格铸件中，允许存在那些缺陷及其存在的程度，应在零件图或有关的技术文件中做出具体规定，作为铸件质量要求的依据。3铸件质量检验 铸件质量检验是控制铸件质量的重要措施。铸件检验的项目有：铸件外观质量，包括铸件表面缺陷、表面粗糙度、重量公差和尺寸公差等；铸件内在质量，包括铸件内部缺陷、化学成分、金相组织和材质性能等；铸件使用性能，包括铸件在强力、高速、耐蚀、耐热、耐低温等不同条件下的工作能力。铸件质量检验最常用的是宏观法。它是通过肉眼观察（或借助尖咀锤）找出铸件的表面缺陷和皮下缺陷，如气孔、砂眼、夹渣、粘砂、缩孔、浇不到、冷隔、尺寸误差等。对于内部缺陷则要用仪器检验，如着色渗透检验、超声波探伤、射线探伤、磁粉探伤、荧光探伤、耐压试验等。此外，若有必要还应对铸件进行解剖检验、金相检验、力学性能检验和化学成分分析等。25.用型砂用型砂紧实成型的成型的铸造方法称造方法称为砂型砂型铸造。造。砂型砂型铸造是造是应用最广泛的一种用最广泛的一种铸造方法，其主要造方法，其主要工序包括：制造模工序包括：制造模样，制，制备造型材料、造型、造造型材料、造型、造芯、合型、熔芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理与注、落砂、清理与检验等。等。一、造型方法的一、造型方法的选择二、二、铸造工造工艺设计第二第二节 砂型砂型铸造造26.用造型混合料及模用造型混合料及模样等工等工艺装装备制造制造铸型的型的过程称程称为造型。造型是砂型造型。造型是砂型铸造的最基本工序，通常分造的最基本工序，通常分为手工手工造型和机器造型两大造型和机器造型两大类。（一）手工造型（一）手工造型 手工造型主要用于手工造型主要用于单件小批生件小批生产，特，特别是重型和形是重型和形状复状复杂的的铸件。件。1.1.手工造型方法分手工造型方法分类 根据砂型的不同特征，手工造型方法可分根据砂型的不同特征，手工造型方法可分为：两箱：两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型、造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型、组芯造型；根芯造型；根据模据模样的不同特征，手工造型方法可分的不同特征，手工造型方法可分为：整模造型、：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型。造型、刮板造型。各种手工造型方法的示意各种手工造型方法的示意图如如图1-151-15所示。所示。2.2.各种手工造型方法的主要特征及其适用范各种手工造型方法的主要特征及其适用范围一、造型方法的一、造型方法的选择27.两箱造型两箱造型是造型的最基本方法，是造型的最基本方法，铸型由成型由成对的的上型和下型构成，操作上型和下型构成，操作简单。适用于各种生。适用于各种生产批批量和各种大小的量和各种大小的铸件。件。a)a)两箱造型两箱造型28.三箱造型三箱造型的的铸型由上、中、下三型构成。中型高度型由上、中、下三型构成。中型高度需与需与铸件两个分型面的件两个分型面的间距相适距相适应。三箱造型操作。三箱造型操作费工。工。主要适用于具有两个分型面的主要适用于具有两个分型面的单件、小批生件、小批生产的的铸件。件。b)b)三箱造型三箱造型29.c)c)地坑造型地坑造型30.组芯造型芯造型是用若干是用若干块砂芯砂芯组合成合成铸型，而无需型，而无需砂箱。它可提高砂箱。它可提高铸件的精度，但成本高。适用于大件的精度，但成本高。适用于大批量生批量生产形状复形状复杂的的铸件。件。d)d)组芯造型芯造型31.整模造型整模造型的模的模样是整体的，分型面是平面，是整体的，分型面是平面，铸型型型腔全部在半个型腔全部在半个铸型内，其造型型内，其造型简单，铸件不会件不会产生生错型缺陷。适用于型缺陷。适用于铸件最大截面在一端，且件最大截面在一端，且为平面的平面的铸件。件。e)e)整模造型整模造型32.挖砂造型挖砂造型的模的模样是整体的，但是整体的，但铸件分型面件分型面为曲面。曲面。为便于起模，造型便于起模，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂、其造用手工挖去阻碍起模的型砂、其造型型费工、生工、生产率低，工人技率低，工人技术水平要求高。用于分型面水平要求高。用于分型面不是平面的不是平面的单件、小批生件、小批生产铸件。件。f)f)挖砂造型挖砂造型33.假箱造型假箱造型是是为克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型前前预先做个底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，先做个底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不参予因底胎不参予浇注，故称假箱。比挖砂造型操作注，故称假箱。比挖砂造型操作简单，且分型面整且分型面整齐。适用于成批生。适用于成批生产中需要挖砂的中需要挖砂的铸件。件。j)j)假箱造型假箱造型34.分模造型分模造型是将模是将模样沿最大截面沿最大截面处分成两半，型腔位分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内，造型于上、下两个砂箱内，造型简单省工。常用于最大截面省工。常用于最大截面在中部的在中部的铸件。件。g)g)分模造型分模造型35.活活块造型造型是在制模是在制模时将将铸件上的妨碍起模的小凸台，件上的妨碍起模的小凸台，肋条等肋条等这些部分作成活些部分作成活动的（即活的（即活块）。起模）。起模时，先起，先起出主体模出主体模样，然后再从，然后再从侧面取出活面取出活块。其造型。其造型费时，工，工人技人技术水平要求高。主要用于水平要求高。主要用于单件、小批生件、小批生产带有突出有突出部分、部分、难以起模的以起模的铸件。件。h)h)活活块造型造型36.刮板造型刮板造型是用刮板代替是用刮板代替实体模体模样造型，它可降低造型，它可降低模模样成本，成本，节约木材，木材，缩短生短生产周期。但生周期。但生产率低，率低，工人技工人技术水平要求高。用于有等水平要求高。用于有等载面或回面或回转体的大、体的大、中型中型铸件的件的单件、小批生件、小批生产、如、如带轮、铸管、弯管、弯头等。等。i)i)刮板造型刮板造型37.（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。机器造型砂操作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、件尺寸精确、表面表面质量好、加工余量小，但需要量好、加工余量小，但需要专用用设备，投投资较大，适合大批量生大，适合大批量生产。1.机器造型方法分机器造型方法分类常用的机器造型方法有：常用的机器造型方法有：压实紧实、高、高压紧实、震震击紧实、震、震压紧实、微震、微震紧实、抛砂、抛砂紧实、射射压紧实、射砂、射砂紧实。2.各种机器造型方法的主要特征及其适用范各种机器造型方法的主要特征及其适用范围38.压实紧实方法方法单纯借助借助压力力紧实砂型，机器砂型，机器结构构简单、噪声小，生、噪声小，生产率高，消率高，消耗耗动力少，型砂的力少，型砂的紧实度沿度沿砂箱高度方向分布不均匀，砂箱高度方向分布不均匀，上下上下紧实度相差很大。主要度相差很大。主要适用于成批生适用于成批生产高度小于高度小于200mm200mm薄薄而小的而小的铸件。件。a)压实紧实 39.高高压紧实主要是用主要是用较高高压实比比压（一般在（一般在0.7MPa-1.5MPa0.7MPa-1.5MPa）压实砂砂型。砂型型。砂型紧实度高，度高，铸件件尺寸精度高，表面粗糙度尺寸精度高，表面粗糙度RaRa值小，小，废品率低，生品率低，生产率高、噪声低、灰率高、噪声低、灰尘小、小、易于机械化、自易于机械化、自动化、但化、但机器机器结构复构复杂、制造成本、制造成本高。主要适用于需大量生高。主要适用于需大量生产的中、小型的中、小型铸件，如汽件，如汽车、机械、机械车辆、缝纫机等机等产品品较为单一的制造一的制造业。b)高压紧实40.震震击紧实主要依靠主要依靠震震击力力坚实砂型。砂型。该方方法机器法机器结构构简单，制造，制造成本低，但噪声大、生成本低，但噪声大、生产率低、要求厂房基率低、要求厂房基础好。砂型好。砂型坚实度沿砂箱度沿砂箱高度方向愈往下愈大。高度方向愈往下愈大。主要适用于需成批生主要适用于需成批生产的中，小型的中，小型铸件。件。c)c)震震击紧实41.震震压紧实是是经过多次震多次震击后再后再压实砂砂型。型。该方法生方法生产率高，率高，能量消耗少，机械磨能量消耗少，机械磨损少，砂型少，砂型坚实度度较均匀，但噪声大。广均匀，但噪声大。广泛用于成批生泛用于成批生产中、中、小型小型铸件。件。c)震压紧实42.微震微震紧实是在加压坚实型砂的同时，砂箱和模板作高频率、小振幅震动。此方法生产率较高、紧实度均匀、噪声小。广泛用于成批生产中、小型铸件。e)e)微震微震紧实43.抛砂抛砂紧实是利是利用离心力抛出型砂，用离心力抛出型砂，使型砂在使型砂在惯性力下性力下完成填砂和完成填砂和坚实。该方法生方法生产率高，率高，能量消耗少、噪声能量消耗少、噪声低、型砂低、型砂坚实度均度均匀、适用性广。主匀、适用性广。主要适用于要适用于单件、小件、小批、成批、大量生批、成批、大量生产中、大型中、大型铸件或件或大型芯。大型芯。f)f)抛砂抛砂紧实44.射射压紧实是使是使压缩空气空气骤然膨然膨胀，将，将型砂射人砂箱型砂射人砂箱进行填行填砂和砂和坚实，再，再进行行压实。该方法生方法生产率高，率高，坚实度均匀，砂型型度均匀，砂型型腔尺寸精确、表面光腔尺寸精确、表面光滑、工人滑、工人劳动强度低、度低、易于自易于自动化、但造型化、但造型机机调整整维修复修复杂。主。主要适用于大批、大量要适用于大批、大量生生产的形状的形状简单的中、的中、小型小型铸件。件。g)g)射射压紧实射砂紧实是是用用压缩空气将空气将型（芯）砂高速射入砂箱或芯型（芯）砂高速射入砂箱或芯盒而盒而进行行紧实。因其将填砂、。因其将填砂、紧实两个工序同两个工序同时完成，故生完成，故生产率高，但用于造型，其率高，但用于造型，其坚实度不高、需度不高、需进行行辅助助压实。广。广泛用于制芯、并开始用于造型。泛用于制芯、并开始用于造型。45.一、熔模铸造 二、金属型铸造 三、压力铸造第三节 特种铸造46.一一 金属型金属型铸造造液液态金属金属浇入入金属型金属型铸件件获得得（一（一)金属型的材料及金属型的材料及结构构材料一般采用铸铁，要求较高时，可选用碳碳钢或低合金或低合金钢。金属型的结构有水平分型式、垂直分型式和复合分型式等。47.（二）金属型的（二）金属型的铸造工造工艺 1 1 加加强金属型的排气金属型的排气2 2 在金属型的工作表面上在金属型的工作表面上喷刷涂料刷涂料3 3 预热金属型并控制其温度金属型并控制其温度4 4 及及时开型开型（三）金属型（三）金属型铸造的特点及适用范造的特点及适用范围1金属型金属型铸件冷却速度快，件冷却速度快，组织致密，力学性能高。致密，力学性能高。2铸件的尺寸精度和表面件的尺寸精度和表面质量均量均优于砂型于砂型铸造件。尺寸精造件。尺寸精 度达度达IT12IT14IT12IT14，RaRa值平均可达平均可达6.312.5m6.312.5m。3 生生产率高，率高，劳动条件得到改善。条件得到改善。48.4 金属型不透气、无退金属型不透气、无退让性、性、铸件冷却速度快，易件冷却速度快，易产生生 气孔、气孔、应力、裂力、裂纹、浇不到、冷隔、白口不到、冷隔、白口等等铸造缺陷。造缺陷。应用用：主要用于主要用于铜、铝、镁等有色合金等有色合金铸件的大批量生件的大批量生产。二、熔模二、熔模铸造成形工造成形工艺 在易熔模在易熔模样表面包覆若干表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥耐火材料，待其硬化干燥后，将模后，将模样熔去制成中空型壳，熔去制成中空型壳，经浇注而注而获得得铸件的一种成件的一种成形工形工艺方法。方法。（一）熔模（一）熔模铸造的工造的工艺过程程49.压型型蜡蜡模模组结壳壳脱脱蜡蜡单个个蜡模蜡模焙焙烧、浇注注50.（二）熔模（二）熔模铸造的特点和适用范造的特点和适用范围1铸件的精度和表面件的精度和表面质量量较高，公差等高，公差等级可达可达IT11IT13IT11IT13，表面粗糙度表面粗糙度RaRa值达达1.612.5m1.612.5m。2合金种合金种类不受限制，尤其适用于高熔点及不受限制，尤其适用于高熔点及难加工的高合加工的高合 金金钢，如耐，如耐热合金、不合金、不锈钢、磁、磁钢等。等。3可可铸出形状出形状较复复杂的的铸件，如件，如铸件上件上宽度大于度大于3mm3mm的的 凹槽、直径大于凹槽、直径大于2mm2mm的小孔均可直接的小孔均可直接铸出。出。4生生产批量不受限制，批量不受限制，单件、成批、大量生件、成批、大量生产均可适用。均可适用。5工工艺过程程较复复杂，生，生产周期周期长；原材料价格；原材料价格贵，铸件成件成 本高；本高；铸件不能太大、太件不能太大、太长，否，否则熔模易熔模易变形，形，丧失原有失原有 精度。精度。51.应用：用：它最适合它最适合25kg25kg以下的高熔点、以下的高熔点、难以切削加工合金以切削加工合金 铸件的成批大量生件的成批大量生产。三、三、压力力铸造成形工造成形工艺 液液态金属在金属在高高压作用作用下下快速快速压入入金属金属铸型型中，并中，并在在压力力下下结晶晶，以，以获得得铸件的成形工件的成形工艺方法。方法。（一）（一）压铸机和机和压铸工工艺过程程52.（二）（二）压力力铸造的特点和适用范造的特点和适用范围 1铸件的尺寸精度和表面件的尺寸精度和表面质量最高。公差等量最高。公差等级一般一般为 IT11IT13IT11IT13级，RaRa为3.20.83.20.8mm。2铸件的件的强度和表面硬度高。抗拉度和表面硬度高。抗拉强度可比砂型度可比砂型铸造造 提高提高2530%2530%，但伸但伸长率有所下降。率有所下降。3可可压铸出形状复出形状复杂的薄壁件。的薄壁件。4生生产率高。国率高。国产压铸机每小机每小时可可铸5015050150次，最次，最高高 可达可达500500次。次。53.5压铸设备投投资大，大，压铸型制造成本高，工型制造成本高，工艺准准备时间 长，不适宜不适宜单件、小批生件、小批生产。6由于由于压铸型寿命的原因，目前型寿命的原因，目前压铸尚不适宜尚不适宜铸铁、钢 等高熔点合金的等高熔点合金的铸造。造。7压铸件内部存在件内部存在缩孔和孔和缩松，表皮下形成松，表皮下形成许多气孔。多气孔。（三）在（三）在压铸件的件的设计和使用中，和使用中，应注意的注意的问题1.1.应使使铸件壁厚均匀，并以件壁厚均匀，并以34mm34mm壁厚壁厚为宜，最大壁厚宜，最大壁厚 应小于小于68mm68mm，以防止，以防止缩孔、孔、缩松等缺陷。松等缺陷。2.压铸件不能件不能进行行热处理或在高温下工作，以免理或在高温下工作，以免压铸件件 内气孔中的气体膨内气孔中的气体膨胀，导致致铸件表面鼓泡或件表面鼓泡或变形。形。54.3.压铸件件应尽量避免切削加工，以防止内部孔洞外露。尽量避免切削加工，以防止内部孔洞外露。4.4.由于由于压铸件内部疏松，塑性、件内部疏松，塑性、韧性相性相对较差，因此不差，因此不 适宜制造承受冲适宜制造承受冲击的制件。的制件。应用用：有色薄壁小件的大批量生有色薄壁小件的大批量生产。四、低四、低压铸造成形工造成形工艺 低低压铸造是在造是在0.20.70.20.7大气大气压的低的低压下将金属液注入下将金属液注入 型腔，并在型腔，并在压力下凝固成形，以力下凝固成形，以获得得铸件的方法。件的方法。（一）低（一）低压铸造的工造的工艺过程程55.56.（二）低（二）低压铸造的特点及造的特点及应用范用范围应用：用：目前广泛目前广泛应用于用于铸造造铝合金合金铸件，件，如汽如汽车发动机缸机缸体、缸盖、活塞、叶体、缸盖、活塞、叶轮等，等，也可用于球墨也可用于球墨铸铁、铜合金等合金等浇注注较大的大的铸件，如球件，如球铁曲曲轴、铜合金螺旋合金螺旋桨等。等。1 1浇注注压力和速度便于力和速度便于调节，可适，可适应不同材料的不同材料的铸型。型。2 2铸件的气孔、件的气孔、夹渣等缺陷渣等缺陷较少。少。3 3便于便于实现顺序凝固，使序凝固，使铸件件组织致密、力学性能高。致密、力学性能高。4 4由于省去了由于省去了补缩冒口，使金属的利用率提高到冒口，使金属的利用率提高到9098%9098%。57.第四第四节 铸造工造工艺分析分析一、一、铸件件结构构设计（一）（一）铸件壁厚的件壁厚的设计1 1 合理合理设计铸件壁厚件壁厚 1 1）铸件的最小壁厚件的最小壁厚铸造造方方法法铸件尺寸件尺寸（mmmm）合金种合金种类铸钢灰口灰口铸铁球墨球墨铸铁可可锻铸铁铝合金合金铜合金合金砂砂型型铸造造2002050050500500 0151520201515202015152020101012126 61010121258.2 2）铸件的件的临界壁厚界壁厚在最小壁厚和临界壁厚之间就是适宜的铸件壁厚。在砂型铸造条件下，临界壁厚界壁厚33最小壁厚最小壁厚 3 3）铸件截面形状件截面形状在一定铸造工艺条件下，所能浇注出的铸件最小壁厚。2 2 铸件壁厚件壁厚应均匀、避免厚大截面均匀、避免厚大截面59.（二）（二）铸件壁的件壁的连接接1 1 铸件的件的结构构圆角角2 2 避免避免锐角角连接接3 3 厚壁与薄壁厚壁与薄壁间的的联接要逐步接要逐步过渡渡4 4 减减缓筋、筋、辐收收缩的阻碍的阻碍60.（三）（三）铸件外形的件外形的设计 1 1 避免外部避免外部侧凹、凸起；凹、凸起；2 2 分型面分型面应尽量尽量为平直面；平直面；上上中中中中下下上上下下3 3 凸台、筋条的凸台、筋条的设计应便于起模。便于起模。61.（四）（四）铸件内腔的件内腔的设计1 应尽量减少型芯的数量，避免不必要的型芯。尽量减少型芯的数量，避免不必要的型芯。芯撑芯撑2 便于型芯的固定、排气和清理。便于型芯的固定、排气和清理。62.（五）（五）铸件件结构构设计应考考虑的其它的其它问题1 1 铸造方法造方法2 2 组合合铸件的件的设计63.二、砂型二、砂型铸造工造工艺设计铸造工艺图将工艺设计的内容（工艺方案）用工艺符号或文字在零件图上表示出来 所形成的图样。64.（一）（一）浇注位置的注位置的选择浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。1.铸件的重要加工面和受力面应朝下或位于侧面 上上下下下下上上上上下下3.铸件的大平面应朝下 2.应将面积较大的薄壁部位置于铸型下部，或使其倾斜位置上上下下4.为防止铸件产生缩孔、缩松的缺陷，应使铸件的厚大部位朝上或侧放 上上下下下下上上65.（二）分型面的（二）分型面的选择 1.1.分型面分型面应选在在铸件的最大截面件的最大截面处。2.2.应尽量使尽量使铸件的全部或大部置于同一砂箱，以保件的全部或大部置于同一砂箱，以保证铸件件 的尺寸精度。的尺寸精度。3.3.应尽量减少分型面的数量，并尽可能尽量减少分型面的数量，并尽可能选择平面分型。平面分型。上下中66.4.4.为便于造型、下芯、合箱及便于造型、下芯、合箱及检验铸件壁厚，件壁厚，应尽量使型尽量使型 腔及主要型芯位于下箱。腔及主要型芯位于下箱。上下上下上下上下67.（三）工（三）工艺参数的确定参数的确定 生产批量最小铸出孔直径灰口铸铁件铸钢件大量生产成批生产单件、小批生产1215153030503050501 1机械加工余量和机械加工余量和铸孔孔 2 2起模斜度起模斜度68.3 3铸造造圆角角 4 4铸造收造收缩率率5 5 型芯及芯型芯及芯头圆角半径一般约为相交两壁平均厚度的1/31/2。通常灰铸铁为0.71.0%，铸造碳钢为1.32.0%，铝硅合金为0.81.2%，锡青铜为1.21.4%。型芯的功用是形成铸件的内腔、孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形。芯头的作用：1）定位作用；2）固定作用；3）排气作用。69.70.（四）（四）浇、冒口系、冒口系统 1.1.浇注系注系统 1 1）浇注系注系统的的组成及作用成及作用2 2）浇注系注系统的常的常见类型型 封封闭式式浇注系注系统 F直直F横横F内内 F直直 F横横 F内内=1.15 1.1 1 开放式开放式浇注系注系统 F直直F横横F内内 F直直 F横横：F内内=1 2 471.72.2.2.冒口冒口冒口是在铸型中设置的一个储存金属液的空腔。冒口普通冒口特种冒口明冒口暗冒口保温冒口发热冒口大气压力冒口易割冒口73.三、液三、液态成形工成形工艺设计实例例 上上下下材料：材料：HT200HT200收收缩率：率：1.0%1.0%74.上下下上75.76.77.1有一测试铸造应力用的应力框铸件，如图1-1所示，凝固冷却后，用钢锯沿A-A线锯断，此时断口间隙的大小会发生什么变化？为什么？练习题78.IIIIIIIVA AIII2.比较分型方案练习题79.III2.比较分型方案练习题80.III2.比较分型方案练习题81.3铸件结构工艺性：判断下列铸件的结构工艺性，若不合理，请在原图上进行修改。练习题82.3铸件结构工艺性：判断下列铸件的结构工艺性，若不合理，请在原图上进行修改。练习题83.(1).(1).铸造造时铸件的重要工作面或主要加工面件的重要工作面或主要加工面应 。(2).(2).机器造型主要使机器造型主要使 、过程程实现机械化。机械化。(3).(3).金属流金属流动性不好，性不好，铸件容易件容易产生生 、铸造缺陷。造缺陷。5 5、判断、判断题：正确的打：正确的打“”，错误的打的打“”。(1).(1).金属型金属型铸造适合于大批大量生造适合于大批大量生产形状复形状复杂的黑色金属的黑色金属铸件。件。(2).(2).特种特种铸造主要用于生造主要用于生产大型大型铸件。件。(3).(3).铸件的形状与件的形状与结构构应与零件相同。与零件相同。(4).(4).用离心用离心铸造法生造法生产空心旋空心旋转体体铸件件时，不需用型芯。，不需用型芯。(5).(5).为了保了保证直直齿圆柱柱齿轮的的质量，量，浇注注时其其轴线应处于于竖直直位置。位置。练习题4 4、填空、填空题84.1.1.下列下列铸造方法造方法 ，使用无分型面，使用无分型面铸型的是：型的是：砂砂型型铸造造；金金属属型型铸造造；压力力铸造造；熔熔模模铸造。造。2.2.在在设计铸造零件造零件时，应尽可能尽可能设置置结构斜度的表面是：构斜度的表面是：平行于分型面的非加工表面；平行于分型面的非加工表面；平行于分型面的加工表面；平行于分型面的加工表面；垂直于分型面的非加工表面；垂直于分型面的非加工表面；垂直于分型面的加工表面。垂直于分型面的加工表面。6 6、选择题练习题85.b)修改方案原设计铸件各部分壁厚相差过大，厚壁处会形成热节，凝固收缩时在热节处形成缩孔、缩松等缺陷。练习题86.分型面上圆角起模时需要挖砂习题参考答案87.在零件设计中所确定的非加工表面斜度为结构斜度。而在绘制铸造工艺图中加在垂直分型面的侧面所具有的斜度称为拔模斜度，以使工艺简化和保证铸件质量。图中铸件之孔和外圆面应具有斜度才合理。如果外表面加工则在加上加工余量后再加上部分金属使其具有斜度。练习题88.