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第一章铸造成型第一章铸造成型第一节第一节 铸造工艺基础铸造工艺基础第二节第二节 砂型铸造详解砂型铸造详解第三节铸造工艺图第三节铸造工艺图第四节金属的铸造性能第四节金属的铸造性能第五节铸件结构工艺性第五节铸件结构工艺性第六节特种铸造第六节特种铸造第一节第一节 铸造工艺基础铸造工艺基础一、铸造成型特点一、铸造成型特点1成本低廉，设备简单、周期短成本低廉，设备简单、周期短2成型方便，工艺灵活性大成型方便，工艺灵活性大 3砂型铸件的力学性能较差，质量不够稳定砂型铸件的力学性能较差，质量不够稳定 4砂型铸造成型生产劳动强度大，生产条件差砂型铸造成型生产劳动强度大，生产条件差 二、铸造成型方法二、铸造成型方法 l特种铸造特种铸造2砂型铸造砂型铸造返回第二节第二节 砂型铸造详解砂型铸造详解一、工艺流程一、工艺流程 砂型铸造的砂型铸造的T艺过程如艺过程如图图1-1所示。所示。图图1-2为齿轮毛坯的砂为齿轮毛坯的砂型铸造型铸造T艺过程简图。铸件的形状与尺寸主要取决于造型和制艺过程简图。铸件的形状与尺寸主要取决于造型和制芯，而铸件材料的化学成分则取决于熔炼。所以，造型、制芯，而铸件材料的化学成分则取决于熔炼。所以，造型、制芯和熔炼是铸造生产中的重要芯和熔炼是铸造生产中的重要T序。序。二、造型材料和工具二、造型材料和工具 1造型材料造型材料 制造铸型用的材料称为造型材料。造型材料主要包括型砂和制造铸型用的材料称为造型材料。造型材料主要包括型砂和芯砂。型砂和芯砂主要由原砂、黏结剂（多用黏土和膨润土，芯砂。型砂和芯砂主要由原砂、黏结剂（多用黏土和膨润土，有时也用水玻璃、植物油、树脂等）、附加物毛坯（煤粉或有时也用水玻璃、植物油、树脂等）、附加物毛坯（煤粉或木屑等）、旧砂和水组成。木屑等）、旧砂和水组成。下一页返回第二节第二节 砂型铸造详解砂型铸造详解为了获得合格的铸件，造型材料应具备一定的强度、可塑性、为了获得合格的铸件，造型材料应具备一定的强度、可塑性、耐火度、透气性、退让性和溃散性等性能。耐火度、透气性、退让性和溃散性等性能。2造型工具造型工具 制造铸型用的制造铸型用的T具称为造型具称为造型T具。造型常用的具。造型常用的T具是砂箱及具是砂箱及底板、砂舂、通气针、起模针、皮老虎、镘刀、秋叶、提钩、底板、砂舂、通气针、起模针、皮老虎、镘刀、秋叶、提钩、半网等，如半网等，如图图1-3和和图图1-4所示。所示。二、砂型组成二、砂型组成 如如图图1-5所示，型砂被舂紧在上砂箱和下砂箱中，连同砂箱所示，型砂被舂紧在上砂箱和下砂箱中，连同砂箱一起，分别称为上砂型和下砂型。从砂型中取一起，分别称为上砂型和下砂型。从砂型中取m模样后形成模样后形成的空腔称为型腔，在浇注后形成铸件的外部轮廓。上砂型和的空腔称为型腔，在浇注后形成铸件的外部轮廓。上砂型和下砂型的分界面称为分型面。图中有阴影线的部分表示型芯，下砂型的分界面称为分型面。图中有阴影线的部分表示型芯，型芯用于形成铸件的孔。型芯用于形成铸件的孔。上一页 下一页返回第二节第二节 砂型铸造详解砂型铸造详解型芯上的延伸部分称为芯头，用于安放和固定型芯。型芯头型芯上的延伸部分称为芯头，用于安放和固定型芯。型芯头位于砂型的型芯座上。型芯中设有通气孔，用于排出型芯在位于砂型的型芯座上。型芯中设有通气孔，用于排出型芯在受热过程中产生的气体。型腔的上方开设出气口，用于排出受热过程中产生的气体。型腔的上方开设出气口，用于排出型腔中的气体。另外，利用通气针在砂型中还扎有多个通气型腔中的气体。另外，利用通气针在砂型中还扎有多个通气孔。金属液从浇口杯中浇入，经直浇道、横浇道、内浇道流孔。金属液从浇口杯中浇入，经直浇道、横浇道、内浇道流入型腔中。入型腔中。四、两种造型方法四、两种造型方法 1手工造型手工造型全部用手或手动工具完成的造型工序称为手工造型。手工造全部用手或手动工具完成的造型工序称为手工造型。手工造型的特点是操作灵活，适应性强，模型制作成本低，生产准型的特点是操作灵活，适应性强，模型制作成本低，生产准备时间短。备时间短。上一页 下一页返回第二节第二节 砂型铸造详解砂型铸造详解但造型效率低，劳动强度大，劳动环境差，主要用于单件小但造型效率低，劳动强度大，劳动环境差，主要用于单件小批量生产。造型时如何将木模顺利地从砂型中取出，而又不批量生产。造型时如何将木模顺利地从砂型中取出，而又不致破坏型腔的形状，是一个很关键的问题。因此，围绕如何致破坏型腔的形状，是一个很关键的问题。因此，围绕如何起模这一问题，就形成了各种不同的造型方法。起模这一问题，就形成了各种不同的造型方法。(1)整体模造型整体模造型(2)分开模造型分开模造型(3)挖砂造型挖砂造型(4)假箱造型假箱造型(5)活块造型活块造型(6)三箱造型三箱造型(7)刮板造型刮板造型上一页 下一页返回第二节第二节 砂型铸造详解砂型铸造详解2.机器造型机器造型 用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型工序称为机用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型工序称为机器造型。机器造型的实质就是机器代替了手工紧砂和起模，器造型。机器造型的实质就是机器代替了手工紧砂和起模，它是现代化铸造车间的基本造型方法。特点是生产率高，铸它是现代化铸造车间的基本造型方法。特点是生产率高，铸件尺寸精度高和表面质量好，改善了劳动条件，很适合于成件尺寸精度高和表面质量好，改善了劳动条件，很适合于成批大量生产铸件。批大量生产铸件。(1)紧砂方法常用的紧砂方法有震实、压实、振压、抛砂、压紧砂方法常用的紧砂方法有震实、压实、振压、抛砂、压射等几种形式。其中以振压式应用最广，射等几种形式。其中以振压式应用最广，图图1-14为振压式紧为振压式紧砂方法。砂方法。上一页 下一页返回第二节第二节 砂型铸造详解砂型铸造详解(2)起模方法常用的起模方法有顶箱、漏模、翻转三种。起模方法常用的起模方法有顶箱、漏模、翻转三种。图图1-15为顶箱起模方法。为顶箱起模方法。随着生产的发展，新的造型设备会不随着生产的发展，新的造型设备会不断出现，从而使整个造型和制芯过程逐步地实现自动化，并断出现，从而使整个造型和制芯过程逐步地实现自动化，并逐步提高生产效率。逐步提高生产效率。三、制芯三、制芯 制造型芯的过程称为制芯。型芯的主要作用是用来获得铸制造型芯的过程称为制芯。型芯的主要作用是用来获得铸件的内腔，但有时也可作为铸件难以起模部分的局部铸型。件的内腔，但有时也可作为铸件难以起模部分的局部铸型。浇注时，由于型芯受金属液的冲击、包围和烘烤，因此，与浇注时，由于型芯受金属液的冲击、包围和烘烤，因此，与砂型相比，型芯必须具有较高的强度、耐火度、透气性、退砂型相比，型芯必须具有较高的强度、耐火度、透气性、退让性和溃散性。满足上述性能主要是依靠合理配制芯砂和正让性和溃散性。满足上述性能主要是依靠合理配制芯砂和正确的制芯工艺来保证的。在制芯过程中，应采取下列一些措确的制芯工艺来保证的。在制芯过程中，应采取下列一些措施施:上一页 下一页返回第二节第二节 砂型铸造详解砂型铸造详解1.在型芯上开设通气孔在型芯上开设通气孔2.在型芯里放置芯骨在型芯里放置芯骨3.刷涂料及烘干刷涂料及烘干四、浇注系统四、浇注系统为了填充型腔和冒口而开设在铸型中的一系列通道，称为浇为了填充型腔和冒口而开设在铸型中的一系列通道，称为浇注系统。通常浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道注系统。通常浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成，如组成，如图图1-20所示。浇注系统的主要作用是保证液态金属所示。浇注系统的主要作用是保证液态金属均匀、平稳地流人并充满型腔，以避免冲坏型腔均匀、平稳地流人并充满型腔，以避免冲坏型腔;防止熔渣、防止熔渣、沙粒或其他杂质进人型腔沙粒或其他杂质进人型腔;调节铸件凝固顺序或补给铸件冷凝调节铸件凝固顺序或补给铸件冷凝收缩时所需的液态金属。若浇注系统设计得不合理，铸件易收缩时所需的液态金属。若浇注系统设计得不合理，铸件易产生冲砂、砂眼、夹渣、浇不足、气孔和缩孔等缺陷。产生冲砂、砂眼、夹渣、浇不足、气孔和缩孔等缺陷。上一页 下一页返回第二节第二节 砂型铸造详解砂型铸造详解五、熔炼五、熔炼 金属熔炼质量的好坏对能否获得优质的铸件有着重要的影金属熔炼质量的好坏对能否获得优质的铸件有着重要的影响。如果金属液的化学成分不合格，会降低铸件的力学性能响。如果金属液的化学成分不合格，会降低铸件的力学性能和物理性能。常用的熔炼设备有冲天炉和物理性能。常用的熔炼设备有冲天炉(适合于熔炼铸铁适合于熔炼铸铁)、电炉电炉(适合于熔炼铸钢适合于熔炼铸钢)、琳竭炉、琳竭炉(适合于熔炼非铁金属适合于熔炼非铁金属)。六、合型六、合型(合箱合箱)将铸型的各个组元如上砂型、下砂型、型芯、浇口杯等组合将铸型的各个组元如上砂型、下砂型、型芯、浇口杯等组合成一个完整铸型的操作过程称为合型。合型后要保证铸型型成一个完整铸型的操作过程称为合型。合型后要保证铸型型腔几何形状、尺寸的准确性和型芯的稳固性。型芯放好并经腔几何形状、尺寸的准确性和型芯的稳固性。型芯放好并经检验后，才能扣上上砂型和放置浇口杯。检验后，才能扣上上砂型和放置浇口杯。上一页 下一页返回第二节第二节 砂型铸造详解砂型铸造详解七、浇注七、浇注将熔融金属从浇包注入铸型的操作称为浇注。在浇注过程中将熔融金属从浇包注入铸型的操作称为浇注。在浇注过程中必须掌握以下两点必须掌握以下两点:(1)浇注温度的高低对铸件的质量影响很大。浇注温度的高低对铸件的质量影响很大。(2)较高的浇注速度，可使金属液更好地充满铸型，铸件各较高的浇注速度，可使金属液更好地充满铸型，铸件各部温差小，冷却均匀，不易产生氧化和吸气。但速度过高，部温差小，冷却均匀，不易产生氧化和吸气。但速度过高，会使铁液强烈冲刷铸型，容易产生冲砂缺陷。实际生产中，会使铁液强烈冲刷铸型，容易产生冲砂缺陷。实际生产中，薄壁件应采取快速浇注薄壁件应采取快速浇注;厚壁件则应按慢一快一慢的原则浇注。厚壁件则应按慢一快一慢的原则浇注。上一页 下一页返回第二节第二节 砂型铸造详解砂型铸造详解八、落砂八、落砂 用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作称为落砂。用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作称为落砂。落砂时铸件的温度不得高于落砂时铸件的温度不得高于500，如果过早取出，则会产，如果过早取出，则会产生表面硬化或发生变形、开裂。生表面硬化或发生变形、开裂。九、清理九、清理 铸件由铸型取出后，还需要进一步清理表面的钻砂。手工铸件由铸型取出后，还需要进一步清理表面的钻砂。手工清除时一般用钢刷或扁铲加工，这种方法劳动强度大，生产清除时一般用钢刷或扁铲加工，这种方法劳动强度大，生产率低，且妨害健康。因此，现代化生产主要是用震动机和喷率低，且妨害健康。因此，现代化生产主要是用震动机和喷砂喷丸设备来清理表面。所谓喷砂和喷丸就是用砂子或铁丸，砂喷丸设备来清理表面。所谓喷砂和喷丸就是用砂子或铁丸，在压缩空气作用下，通过喷嘴射到被清理工件的表面进行清在压缩空气作用下，通过喷嘴射到被清理工件的表面进行清理的方法。理的方法。上一页 下一页返回第二节第二节 砂型铸造详解砂型铸造详解 十、检验十、检验 铸件清理后，应进行质量检验。检验可通过肉眼观察铸件清理后，应进行质量检验。检验可通过肉眼观察(或或借助尖嘴锤借助尖嘴锤)找出铸件的表面缺陷，如气孔、砂眼、黍占砂、找出铸件的表面缺陷，如气孔、砂眼、黍占砂、缩孔、浇不足、冷隔等。对于铸件内部的缺陷可进行耐压试缩孔、浇不足、冷隔等。对于铸件内部的缺陷可进行耐压试验、超声波探伤等。验、超声波探伤等。上一页 返回第三节铸造工艺图第三节铸造工艺图一、浇注位置的选择一、浇注位置的选择 浇注位置是指浇注时铸型分型面所处的位置。可归纳为浇注位置是指浇注时铸型分型面所处的位置。可归纳为“三下一上三下一上”，即，即:(1)铸件的重要加工面或主要工作面应朝下铸件的重要加工面或主要工作面应朝下其确定原则因为气体、渣子、沙粒等易上浮，铸件上部质量其确定原则因为气体、渣子、沙粒等易上浮，铸件上部质量较差。较差。(2)铸件的大平面应朝下这样可以防止大平面上产生气孔、夹铸件的大平面应朝下这样可以防止大平面上产生气孔、夹砂等缺陷，如砂等缺陷，如图图1-23所示。所示。(3)具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型下部这是具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型下部这是为了防止薄壁部分产生浇不足、冷隔等缺陷，如为了防止薄壁部分产生浇不足、冷隔等缺陷，如图图1-24所示。所示。下一页返回第三节铸造工艺图第三节铸造工艺图(4)易形成缩孔的铸件，浇注时应把厚的部分放在分型面附易形成缩孔的铸件，浇注时应把厚的部分放在分型面附近的上部或侧面，这样便于在铸件厚处直接安置冒口，保证近的上部或侧面，这样便于在铸件厚处直接安置冒口，保证铸件自下而上顺序凝固，使冒口充分发挥补缩作用。铸件自下而上顺序凝固，使冒口充分发挥补缩作用。二、工艺参数的选择二、工艺参数的选择 绘制铸造工艺图时应考虑的主要工艺参数是加工余量、起绘制铸造工艺图时应考虑的主要工艺参数是加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率和芯头等。模斜度、铸造圆角、收缩率和芯头等。三、绘制铸造工艺图三、绘制铸造工艺图 在确定了铸件浇注位置、分型面、型芯结构、浇冒口系统在确定了铸件浇注位置、分型面、型芯结构、浇冒口系统及有关参数等内容后，即可用及有关参数等内容后，即可用表表1-1所列的工艺符号及其表所列的工艺符号及其表示方法绘制铸造工艺图。示方法绘制铸造工艺图。上一页返回第四节金属的铸造性能第四节金属的铸造性能一、流动性一、流动性 流动性是指熔融金属的流动能力。它是影响熔融金属充型流动性是指熔融金属的流动能力。它是影响熔融金属充型能力的主要因素之一。能力的主要因素之一。液态金属流动性好，充型能力就强，就容易获得尺寸准确、液态金属流动性好，充型能力就强，就容易获得尺寸准确、外形完整和轮廓清晰的铸件，避免产生冷隔和浇不足等缺陷。外形完整和轮廓清晰的铸件，避免产生冷隔和浇不足等缺陷。也有利于金属液中非金属夹杂物和气体的排出，避免产生夹也有利于金属液中非金属夹杂物和气体的排出，避免产生夹渣和气孔等缺陷。同时，金属的流动性好，也有利于补充在渣和气孔等缺陷。同时，金属的流动性好，也有利于补充在凝固过程中所产生的收缩，避免产生缩孔和缩松等缺陷。凝固过程中所产生的收缩，避免产生缩孔和缩松等缺陷。下一页返回第四节金属的铸造性能第四节金属的铸造性能二、收缩性二、收缩性 金属在液态凝固和冷却至室温过程中，产生体积和尺寸减金属在液态凝固和冷却至室温过程中，产生体积和尺寸减小的现象称为收缩。收缩是铸造金属本身的物理性质，是铸小的现象称为收缩。收缩是铸造金属本身的物理性质，是铸件中产生缩孔、缩松、裂纹、变形、残余内应力的基本因素。件中产生缩孔、缩松、裂纹、变形、残余内应力的基本因素。1.收缩的三个阶段收缩的三个阶段 金属液从浇注温度冷却到室温要经过液态收缩、凝固收缩、金属液从浇注温度冷却到室温要经过液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。固态收缩三个阶段。上一页 下一页返回第四节金属的铸造性能第四节金属的铸造性能 2.缩孔与缩松的形成及防止缩孔与缩松的形成及防止(1)缩孔和缩松的形成液态金属在铸型内凝固过程中，由于补缩孔和缩松的形成液态金属在铸型内凝固过程中，由于补缩不良，在铸件最后凝固的部分将形成孔洞，这种孔洞称为缩不良，在铸件最后凝固的部分将形成孔洞，这种孔洞称为缩孔。缩孔形成的过程如缩孔。缩孔形成的过程如图图1-28所示。缩孔通常隐藏在铸件所示。缩孔通常隐藏在铸件上部或最后凝固部位，有时经机械加工后才可暴露出来。上部或最后凝固部位，有时经机械加工后才可暴露出来。(2)防止缩孔的方法防止缩孔的方法称为补缩。对于形状简单防止缩孔的方法防止缩孔的方法称为补缩。对于形状简单的铸件，可将浇口设置在厚壁处，适当扩大内浇道的截面积，的铸件，可将浇口设置在厚壁处，适当扩大内浇道的截面积，利用浇道直接进行补缩，如利用浇道直接进行补缩，如图图1-30所示所示上一页 下一页返回第四节金属的铸造性能第四节金属的铸造性能(3)铸造应力、变形和裂纹的形成与防止铸件在凝固和冷却铸造应力、变形和裂纹的形成与防止铸件在凝固和冷却过程中由于受阻收缩、热作用和相变等因素而引起的内应力过程中由于受阻收缩、热作用和相变等因素而引起的内应力称为铸造应力。铸造应力分为收缩应力、热应力和相变应力。称为铸造应力。铸造应力分为收缩应力、热应力和相变应力。收缩应力是由于铸型、型芯等阻碍铸件收缩而产生的内应力收缩应力是由于铸型、型芯等阻碍铸件收缩而产生的内应力;热应力是由于铸件各部分冷却、收缩不均匀而引起的热应力是由于铸件各部分冷却、收缩不均匀而引起的;相变应相变应力是由于固态相变，造成各部分体积发生不均衡变化而引起力是由于固态相变，造成各部分体积发生不均衡变化而引起的。的。为了防止铸件产生收缩应力，应提高铸型和型芯的退让性，为了防止铸件产生收缩应力，应提高铸型和型芯的退让性，如在型砂中加入适量的锯末或在芯砂中加入高温强度较低的如在型砂中加入适量的锯末或在芯砂中加入高温强度较低的特殊钻结剂等，都可以减小其对铸件收缩的阻力。特殊钻结剂等，都可以减小其对铸件收缩的阻力。上一页 返回第五节铸件结构工艺性第五节铸件结构工艺性 一、铸造性能对铸件结构的要求一、铸造性能对铸件结构的要求 1.铸件应有合理的壁厚铸件应有合理的壁厚 为保证液态合金充满铸型，铸件壁厚不能小于金属允许的为保证液态合金充满铸型，铸件壁厚不能小于金属允许的最小壁厚。否则，易产生浇不足、冷隔等缺陷。最小壁厚。否则，易产生浇不足、冷隔等缺陷。2.铸件壁厚应力求均匀铸件壁厚应力求均匀 铸件壁厚不均匀，会产生冷却不均匀，引起较大的内应力，铸件壁厚不均匀，会产生冷却不均匀，引起较大的内应力，从而使铸件产生变形和裂纹，同时，还会因金属局部积聚，从而使铸件产生变形和裂纹，同时，还会因金属局部积聚，产生缩孔。产生缩孔。下一页返回第五节铸件结构工艺性第五节铸件结构工艺性3.铸件壁与壁的连接应合理铸件壁与壁的连接应合理 铸件壁的连接应平缓、圆滑，避免直角处产生应力集中和铸件壁的连接应平缓、圆滑，避免直角处产生应力集中和金属积聚，铸件厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡，做到减少金属积聚，铸件厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡，做到减少应力集中，防止裂纹产生。应力集中，防止裂纹产生。4.铸件应避免收缩受阻铸件应避免收缩受阻 铸件收缩受阻是产生内应力、变形和裂纹的根本原因。铸铸件收缩受阻是产生内应力、变形和裂纹的根本原因。铸件结构设计时，应尽量使其能够自由收缩，以减少内应力，件结构设计时，应尽量使其能够自由收缩，以减少内应力，避免变形和裂纹。如避免变形和裂纹。如图图1-32(a)中的轮辐，往往由于内应力中的轮辐，往往由于内应力大使轮辐产生裂纹，改为图大使轮辐产生裂纹，改为图1-32 (b)所示的弯曲轮可借所示的弯曲轮可借助轮辐的微量变形来自行减少内应力。助轮辐的微量变形来自行减少内应力。上一页 下一页返回第五节铸件结构工艺性第五节铸件结构工艺性 5.铸件应尽量避免有过大的水平面铸件应尽量避免有过大的水平面 铸件的大水平面，易产生浇不足等缺陷。同时，平面型腔铸件的大水平面，易产生浇不足等缺陷。同时，平面型腔的上表面，由于受液体金属长时间烘烤，易产生夹砂，而且的上表面，由于受液体金属长时间烘烤，易产生夹砂，而且大水平面也不利于气体和非金属夹杂物的排除。所以，应把大水平面也不利于气体和非金属夹杂物的排除。所以，应把铸件的大水平面设计成倾斜结构形式，如铸件的大水平面设计成倾斜结构形式，如图图1-33所示。所示。二、铸造工艺对铸件结构的要求二、铸造工艺对铸件结构的要求1.铸件外形应力求简单铸件外形应力求简单铸件外形尽可能采用平直轮廓，尽量少用曲面，尤其是非圆铸件外形尽可能采用平直轮廓，尽量少用曲面，尤其是非圆曲面，以便于制造模样。曲面，以便于制造模样。上一页 下一页返回第五节铸件结构工艺性第五节铸件结构工艺性2.铸件应具有最少的分型面，并尽量使分型面呈平面铸件应具有最少的分型面，并尽量使分型面呈平面 图图1-34 （a）所示铸件因侧壁凹入，有两个分型面，需）所示铸件因侧壁凹入，有两个分型面，需采用三箱造型，造型效率低，而且易产生错型缺陷。在不影采用三箱造型，造型效率低，而且易产生错型缺陷。在不影响使用性能的前提下，改为图响使用性能的前提下，改为图1-34 （b）所示结构后，只）所示结构后，只有一个分型面，可采用两箱造型。有一个分型面，可采用两箱造型。3.铸件应有起模斜度铸件应有起模斜度 为了起模方便，在模样或芯盒的出模方向留有一定斜度，为了起模方便，在模样或芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。这个在铸造工艺设计时所规定的斜度以免损坏砂型或砂芯。这个在铸造工艺设计时所规定的斜度称为起模斜度。称为起模斜度。上一页 下一页返回第五节铸件结构工艺性第五节铸件结构工艺性 4.铸件应尽量少使用活块或型芯铸件应尽量少使用活块或型芯 活块或型芯会增加铸造工艺的复杂性，增加工作量，提高成活块或型芯会增加铸造工艺的复杂性，增加工作量，提高成本，容易产生缺陷。本，容易产生缺陷。图图1-35(a)所示铸件的凸台，通常需采所示铸件的凸台，通常需采用活块。图用活块。图1-35 (b)将铸件凸台加长后，可不用活块，使将铸件凸台加长后，可不用活块，使起模方便，从而简化了造型工艺。起模方便，从而简化了造型工艺。5.型芯的设置要稳固并有利于排气与清理型芯的设置要稳固并有利于排气与清理图图1-36为轴承支架铸件，为获得图中的空腔结构需要采用两为轴承支架铸件，为获得图中的空腔结构需要采用两个型芯，如图个型芯，如图1-36 (a)所示。其中大的呈悬臂状，必须增所示。其中大的呈悬臂状，必须增设芯撑，型芯排气不畅，清理也不方便。如果能按图设芯撑，型芯排气不畅，清理也不方便。如果能按图1-36(b)进行改进，使两个空腔连通，则只需一个型芯，而且进行改进，使两个空腔连通，则只需一个型芯，而且结构稳固可靠、装配简便、易于排气和便于清理。结构稳固可靠、装配简便、易于排气和便于清理。上一页 返回第六节特种铸造第六节特种铸造一、金属型铸造一、金属型铸造 金属型铸造是指在重力作用下将熔融金属浇入金属铸型获金属型铸造是指在重力作用下将熔融金属浇入金属铸型获得铸件的方法。得铸件的方法。图图1-37为垂分形式金属型。为垂分形式金属型。二、压力铸造二、压力铸造 压力铸造是将熔融金属在高压下高速充填金属型腔，并在压力铸造是将熔融金属在高压下高速充填金属型腔，并在压力下凝固的铸造方法。压力铸造在压铸机上进行，压力下凝固的铸造方法。压力铸造在压铸机上进行，图图1-38为卧式冷压室压铸机工作原理图。为卧式冷压室压铸机工作原理图。下一页返回第六节特种铸造第六节特种铸造三、离心铸造三、离心铸造 离心铸造是将液态金属浇入绕水平或倾斜主轴旋转着的铸离心铸造是将液态金属浇入绕水平或倾斜主轴旋转着的铸型中，并在离心力的作用下凝固成铸件的铸造方法。型中，并在离心力的作用下凝固成铸件的铸造方法。离心铸造的铸型可以是金属型，也可以是砂型。铸型在离离心铸造的铸型可以是金属型，也可以是砂型。铸型在离心铸造机上根据需要可以绕垂直轴旋转，也可绕水平轴旋转，心铸造机上根据需要可以绕垂直轴旋转，也可绕水平轴旋转，如如图图1-39所示。所示。四、熔模铸造四、熔模铸造 用易熔材料用易熔材料(如蜡料如蜡料)制成模样，在模样上包覆若干层耐火制成模样，在模样上包覆若干层耐火涂料，制成型壳，熔出模样后经高温焙烧即可浇注的铸造方涂料，制成型壳，熔出模样后经高温焙烧即可浇注的铸造方法，称为熔模铸造。熔模铸造的工艺过程如法，称为熔模铸造。熔模铸造的工艺过程如图图1-40所示。所示。上一页 返回图图1-1砂型铸造工艺过程简图砂型铸造工艺过程简图返回图图1-2齿轮毛坯的砂型铸造齿轮毛坯的砂型铸造T艺过程艺过程简图简图返回图图1-3砂箱示意图砂箱示意图返回图图1-4 造型工具造型工具返回 图图1-5砂型组成示意砂型组成示意返回图图1-14振压式紧砂方法振压式紧砂方法返回图图1-15顶箱起模方法顶箱起模方法返回图图1-20浇注系统组成浇注系统组成返回图图1-23平板的浇注位置平板的浇注位置返回图图1-24薄件的浇注位置薄件的浇注位置返回表表1-1铸浩工艺符号及其表示方法铸浩工艺符号及其表示方法（1）返回表表1-1铸浩工艺符号及其表示方法铸浩工艺符号及其表示方法（2）返回图图1-28铸件缩孔形成讨程示竟铸件缩孔形成讨程示竟返回图图1-30浇道直接补缩示竟浇道直接补缩示竟返回图图1-32轮辐的设计轮辐的设计返回图图1-33罩壳铸件罩壳铸件返回图图1-34底座铸件的结构设计底座铸件的结构设计返回图图1-35带有凸台的铸件结构设计带有凸台的铸件结构设计返回图图1-36轴承支架铸件的两种结构分轴承支架铸件的两种结构分析示竟图析示竟图返回图图1-37垂直分形式金属型垂直分形式金属型返回图图1-38卧式冷压室压铸机工作原理卧式冷压室压铸机工作原理返回图图1-39离心铸造示意离心铸造示意返回图图1-40熔模铸造工艺工程示意熔模铸造工艺工程示意返回第二章锻压成型第二章锻压成型第一节锻压工艺基础第一节锻压工艺基础第二节金属锻压常识第二节金属锻压常识第三节金属锻造工艺第三节金属锻造工艺第四节自由锻造工艺过程设计第四节自由锻造工艺过程设计第五节锻造结构工艺性第五节锻造结构工艺性第六节冲压工艺基础第六节冲压工艺基础第一节锻压工艺基础第一节锻压工艺基础 在锻造加工中，坯料整体发生明显的塑性变形，有较大量在锻造加工中，坯料整体发生明显的塑性变形，有较大量的塑性流动的塑性流动;在冲压加工中，坯料主要通过改变各部位面积的在冲压加工中，坯料主要通过改变各部位面积的空间位置而成型，其内部不出现较大距离的塑性流动。空间位置而成型，其内部不出现较大距离的塑性流动。锻压是锻造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、锻压是锻造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而冲头或通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制件的成型加工方法。获得所需形状和尺寸的制件的成型加工方法。锻造是指在加压设备及工锻造是指在加压设备及工(模模)具的作用下，使坯料、铸锭具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件加工方法。质量的锻件加工方法。冲压是指使坯料经分离或成型而得到制件的工艺统称。冲压是指使坯料经分离或成型而得到制件的工艺统称。下一页返回第一节锻压工艺基础第一节锻压工艺基础 挤压是指坯料在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用下，挤压是指坯料在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减少，成为所需制从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减少，成为所需制品的加工方法。品的加工方法。轧制是指金属材料轧制是指金属材料(或非金属材料或非金属材料)在旋转轧辊的压力作用在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得所要求的截面形状并改变其性下，产生连续塑性变形，获得所要求的截面形状并改变其性能的方法，按轧辊轴线与轧制线间和轧辊转向的关系不同可能的方法，按轧辊轴线与轧制线间和轧辊转向的关系不同可分为纵轧、斜轧和横轧三种。分为纵轧、斜轧和横轧三种。拉拔是指坯料在牵引力作用下通过模孔拉出使之产生塑性拉拔是指坯料在牵引力作用下通过模孔拉出使之产生塑性变形而得到截面小、长度增加的工艺。变形而得到截面小、长度增加的工艺。上一页 返回第二节金属锻压常识第二节金属锻压常识一、塑性变形一、塑性变形 金属在外力作用下将产生变形，其变形过程包括弹性变形金属在外力作用下将产生变形，其变形过程包括弹性变形和塑性变形两个阶段。弹性变形在外力去除后能够恢复原状，和塑性变形两个阶段。弹性变形在外力去除后能够恢复原状，不能用于成型加工，只有塑性变形这种永久性的变形，才能不能用于成型加工，只有塑性变形这种永久性的变形，才能用于成型加工。塑性变形会对金属的组织和性能产生很大影用于成型加工。塑性变形会对金属的组织和性能产生很大影响，因此，了解金属的塑性变形对于掌握锻压成型加工的基响，因此，了解金属的塑性变形对于掌握锻压成型加工的基本原理具有重要意义。本原理具有重要意义。下一页返回第二节金属锻压常识第二节金属锻压常识二、塑性变形的基本形式二、塑性变形的基本形式 金属塑性变形是金属在外力的作用下金属晶格先产生晶格金属塑性变形是金属在外力的作用下金属晶格先产生晶格畸变，外力继续加大时，产生晶格错动，而这种错动通常在畸变，外力继续加大时，产生晶格错动，而这种错动通常在晶体中采取滑移和孪动两种形式。晶体中采取滑移和孪动两种形式。1.滑移滑移当作用在晶体上的切应力达到一定数值后，晶体一部分沿一当作用在晶体上的切应力达到一定数值后，晶体一部分沿一定的晶面，向着一定的方与另一部分之间做相对移动，这种定的晶面，向着一定的方与另一部分之间做相对移动，这种现象叫滑移。现象叫滑移。上一页 下一页返回第二节金属锻压常识第二节金属锻压常识2.孪动孪动 孪动也是在一定的切应力作用下，晶体的一部分相对另一孪动也是在一定的切应力作用下，晶体的一部分相对另一部分，沿着一定的晶面和方向发生转动的结果，已变形部分部分，沿着一定的晶面和方向发生转动的结果，已变形部分的晶体位向发生改变，与未变形部分以孪晶面对称。的晶体位向发生改变，与未变形部分以孪晶面对称。3.晶间变形晶间变形 滑移和孪动都是发生在单个晶粒内部的变形，称为晶内变滑移和孪动都是发生在单个晶粒内部的变形，称为晶内变形。形。三、金属的冷变形强化三、金属的冷变形强化 在塑性变形时，随着金属冷变形程度的增加，金属材料的在塑性变形时，随着金属冷变形程度的增加，金属材料的所有强度指标和硬度都有所提高，但塑性有所下降，这种现所有强度指标和硬度都有所提高，但塑性有所下降，这种现象称为冷变形强化象称为冷变形强化(或加工硬化或加工硬化)。上一页 下一页返回第二节金属锻压常识第二节金属锻压常识四、回复与再结晶四、回复与再结晶冷变形强化后的金属组织结构处于不稳定状态，它具有自发冷变形强化后的金属组织结构处于不稳定状态，它具有自发地恢复到稳定状态的倾向。地恢复到稳定状态的倾向。冷变形金属加热时发生的变化过程包括冷变形金属加热时发生的变化过程包括:回复、再结晶和晶粒回复、再结晶和晶粒长大三个阶段，如长大三个阶段，如图图2-6所示。所示。五、冷加工与热加工的界限五、冷加工与热加工的界限 所谓冷加工，通常指金属的切削加工，即用切削工具从金所谓冷加工，通常指金属的切削加工，即用切削工具从金属材料属材料(毛坯毛坯)或工件上切除多余的金属层，从而使工件获得或工件上切除多余的金属层，从而使工件获得具有一定形状、尺寸精度和表面粗糙度的加工方法。具有一定形状、尺寸精度和表面粗糙度的加工方法。上一页 下一页返回第二节金属锻压常识第二节金属锻压常识 热加工是相对于冷加工而言的，一般是在较高的温度下将金热加工是相对于冷加工而言的，一般是在较高的温度下将金属软化或熔化处理后再冷却至常温的成型技术。对金属进行属软化或熔化处理后再冷却至常温的成型技术。对金属进行加热和冷却的过程可人为干预或控制，称为热处理。热加工加热和冷却的过程可人为干预或控制，称为热处理。热加工常见的分类有常见的分类有:凝固成型凝固成型(铸造铸造)、连接技术、连接技术(焊接焊接)、塑性成型、塑性成型(锻造和冲压锻造和冲压)。热加工成型过程中，模具起着极其重要的作。热加工成型过程中，模具起着极其重要的作用，从而又衍生出厂模具设计和加工技术。用，从而又衍生出厂模具设计和加工技术。在金属学中，冷热加工的界限是以再结晶温度来划分的。低在金属学中，冷热加工的界限是以再结晶温度来划分的。低于再结晶温度的加工为冷加工，而高于再结晶温度的加工为于再结晶温度的加工为冷加工，而高于再结晶温度的加工为热加工。热加工。上一页 下一页返回第二节金属锻压常识第二节金属锻压常识六、锻造流线与锻造比六、锻造流线与锻造比1.锻造比锻造比在锻造生产中，金属的变形程度常以锻造比在锻造生产中，金属的变形程度常以锻造比Y来表示，即以变来表示，即以变形前后的截面比、长度比或高度比表示。其中拔长时的锻造形前后的截面比、长度比或高度比表示。其中拔长时的锻造比比 镦粗时的锻造比镦粗时的锻造比 2.锻造流线锻造流线 铸锭内存有不溶于基体金属的非金属化合物，在压力加工铸锭内存有不溶于基体金属的非金属化合物，在压力加工过程中，脆性杂质被破碎，顺着金属主要伸长方向呈碎粒状过程中，脆性杂质被破碎，顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布，塑性杂质随晶粒伸长方向呈带状分布。这种具或链状分布，塑性杂质随晶粒伸长方向呈带状分布。这种具有方向性的组织称为锻造流线有方向性的组织称为锻造流线(也称流纹也称流纹)，它使金属性能呈，它使金属性能呈各向异性。各向异性。上一页 返回第三节金属锻造工艺第三节金属锻造工艺一、坯料加热一、坯料加热 金属加热的目的是提高金属的塑性和降低变形抗力，以改善金属加热的目的是提高金属的塑性和降低变形抗力，以改善金属的可锻性和获得良好的锻后组织。金属的可锻性和获得良好的锻后组织。锻造温度范围是指始锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度间隔。确定锻造温度的基锻温度和终锻温度之间的一段温度间隔。确定锻造温度的基本原则，保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小本原则，保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力，并得到所要求的组织和性能。锻造温度范围应的变形抗力，并得到所要求的组织和性能。锻造温度范围应尽可能宽一些，以减少锻造火次，提高生产率。尽可能宽一些，以减少锻造火次，提高生产率。(1)始锻温度始锻温度是指开始锻造时坯料的温度，也是允始锻温度始锻温度是指开始锻造时坯料的温度，也是允许的最高加热温度。许的最高加热温度。(2)终锻温度终锻温度是指金属坯料经过锻造成型，在停止终锻温度终锻温度是指金属坯料经过锻造成型，在停止锻造时锻件的瞬时温度。锻造时锻件的瞬时温度。下一页返回第三节金属锻造工艺第三节金属锻造工艺如图如图2-8所示。常用金属的锻造温度范围见表所示。常用金属的锻造温度范围见表2-1二、锻造成型二、锻造成型1.自由锻自由锻自由锻是指只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下自由锻是指只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需几何形状及内部质量锻件的砧间直接使坯料变形而获得所需几何形状及内部质量锻件的方法。自由锻分手工自由锻和机器自由锻两种。方法。自由锻分手工自由锻和机器自由锻两种。2.模锻模锻利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法称为模锻。利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法称为模锻。3.胎模锻造胎模锻造胎模锻造胎模锻造(图图2-18)是在自由锻设备上使用胎模的一种锻造是在自由锻设备上使用胎模的一种锻造方法。方法。上一页 下一页返回第三节金属锻造工艺第三节金属锻造工艺三、冷却、检验与热处理三、冷却、检验与热处理 锻造成型的锻件，通常要根据其化学成分、尺寸、形状复锻造成型的锻件，通常要根据其化学成分、尺寸、形状复杂程度等来确定其相应的冷却方法。低碳钢和中碳钢小型锻杂程度等来确定其相应的冷却方法。低碳钢和中碳钢小型锻件锻后常采用单个或成堆放置地上进行空冷件锻后常采用单个或成堆放置地上进行空冷;低合金钢锻件及低合金钢锻件及截面宽大的锻件则需要放入坑中或埋在沙或炉渣等填料中缓截面宽大的锻件则需要放入坑中或埋在沙或炉渣等填料中缓慢冷却慢冷却;高合金钢锻件及大型锻件的冷却速度要缓慢，通常采高合金钢锻件及大型锻件的冷却速度要缓慢，通常采用随炉缓冷。如果冷却方式不当，会使锻件产生内应力、变用随炉缓冷。如果冷却方式不当，会使锻件产生内应力、变形，甚至裂纹。冷却速度过快还会使锻件表面产生硬皮，难形，甚至裂纹。冷却速度过快还会使锻件表面产生硬皮，难以进行切削加工。以进行切削加工。上一页 下一页返回第三节金属锻造工艺第三节金属锻造工艺 锻件冷却后应仔细进行质量检验，合格的锻件应进行去
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