材料與加工技術(shù)-鑄造(1)

1、材料與加工技術(shù)（研2011） 尤芳怡 副教授 2華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 鑄造前言鑄造前言 鑄造是人類掌握較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷 史。公元前3200年，美索不達(dá)米亞出現(xiàn)銅青蛙鑄件。 公元前13前10世紀(jì)之間，中國(guó)已進(jìn)入青銅鑄件的全盛時(shí)期，工 藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平，如商代的重875Kg的司母戊方鼎、戰(zhàn)國(guó)的 曾侯乙尊盤和西漢的透光鏡等都是古代鑄造的代表產(chǎn)品。 司母戊方鼎司母戊方鼎 西漢透光鏡西漢透光鏡 3華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 前言前言 18世紀(jì)的工業(yè)革命后，鑄件進(jìn)入為大工業(yè)服務(wù)的新時(shí)期。 進(jìn)入20世紀(jì)，鑄造的

2、發(fā)展速度很快，先后開發(fā)出球墨鑄鐵，可鍛 鑄鐵，超低碳不銹鋼以及鋁銅、鋁硅、鋁鎂合金，鈦基、鎳基合金等 鑄造金屬材料，并發(fā)明了對(duì)灰鑄鐵進(jìn)行孕育處理的新工藝。 50年代以后，出現(xiàn)了濕砂高壓造型，化學(xué)硬化砂造型和造芯、負(fù)壓 造型以及其他特種鑄造、拋丸清理等新工藝。 4華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 1.鑄造的定義 鑄造是一種生產(chǎn)零件毛坯的傳統(tǒng)型行業(yè)。它是將金屬熔煉成符合 一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定 形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。它具有適用性強(qiáng)、成本低等優(yōu) 點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 5華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011

3、） 2.鑄造的優(yōu)點(diǎn) 1)鑄件不受零件大小，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的限制；幾乎所有的合金都能澆 鑄成鑄件；既適用于單件、小批量生產(chǎn)，又適用于成批、大量生產(chǎn)。 2)鑄件形狀和尺寸與零件相近(某些精密鑄造產(chǎn)品甚至無(wú)需加工)，節(jié) 省金屬材料和切削加工工時(shí)，且廢件和廢料可以回爐重熔，生產(chǎn)周期 短。 因此，與機(jī)械加工等工藝相比，鑄造以其特有的優(yōu)點(diǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起 著舉足輕重的作用。 6華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 7華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.鑄造的分類 按照造型方法和成型方式，鑄造可以分為砂型鑄造和特種鑄造兩類。按照造型方法和成型方式，鑄造可以分為砂型鑄造和

4、特種鑄造兩類。 8華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1 砂型鑄造 以型砂和芯砂為造型材料制成鑄型，液態(tài)金屬在重力下充填鑄型來(lái)生 產(chǎn)鑄件的鑄造方法。 鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。 由于砂型鑄造所用的造型材料價(jià)廉易得，鑄型制造簡(jiǎn)便，對(duì)鑄件的單 件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)，長(zhǎng)期以來(lái)，一直是鑄造生產(chǎn) 中的基本工藝。 9華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1 砂型鑄造 10華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.1粘土砂鑄造 粘土砂鑄造是以原砂為造型材料，以粘土和水為粘接劑生產(chǎn)鑄型， 液態(tài)金屬在重力下

5、充填鑄型來(lái)生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。按照鑄型澆注時(shí)的 不同狀態(tài)可以分為粘土砂濕型(潮模)、粘土砂干型和粘土砂表干型鑄造。 11華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 12華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.2消失模鑄造 消失模鑄造（又稱實(shí)型鑄造）是將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模 型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng) 造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷 卻后形成鑄件的新型鑄造方法。 與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)相比，消失模鑄造技術(shù)具有與無(wú)倫比的優(yōu)勢(shì)，被 國(guó)內(nèi)外鑄造界譽(yù)為“二十一世紀(jì)的鑄造技術(shù)”、“鑄造工業(yè)的綠色革 命”。 1

6、3華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.2消失模鑄造 消失模鑄造有下列特點(diǎn)： 1)鑄件質(zhì)量好，成本低。材質(zhì)不限，大小皆宜；尺寸精度高，表面光 潔，減少清理，節(jié)省機(jī)加；內(nèi)部缺陷大大減少，組織致密。 2)可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、大批量生產(chǎn)。自動(dòng)化流水線生環(huán)保?？梢源蟠蟾纳?作業(yè)環(huán)境、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、減少能源消耗。 14華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.2消失模鑄造 15華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.2消失模鑄造 16華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.2消失模鑄造 17華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院

7、 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.2消失模鑄造 18華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.3 V 法造型 真空密封造型鑄造方法，又稱負(fù)壓造型 國(guó)外取英文Vacuum（真空）一詞的字頭，而簡(jiǎn)稱之為V法。 V法造型有下列特點(diǎn)： 1)V法造型不采用粘接劑，因而可使造型和鑄件落砂清理勞動(dòng)量大大 減輕，舊砂回用率可達(dá)95%。 2)V法造型的材料利用率高，鑄件廢品率低，內(nèi)外質(zhì)量好，從而降低 鑄件成本。 19華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.3 V 法造型 a. 將預(yù)先加熱好的塑料薄膜在負(fù) 壓作用下，吸貼到模樣，模板的整 個(gè)表面上，然后在薄膜上均

8、勻地噴 上快干涂料。 b.將帶有抽氣室的沙箱放上。 c.充填不加粘結(jié)劑，水分及附加物 的干沙，邊加砂邊微微振動(dòng)，以保 證干沙填滿砂箱。刮平，并在砂箱 頂部再覆蓋料膜，通過(guò)砂箱箱壁抽 真空。 d.翻箱、起模，由于大氣壓力的作 用，塑料薄膜均勻地貼在砂型上， 而使型砂處于緊實(shí)狀態(tài)，取出模樣， 達(dá)到硬度為90度左右的砂型。 e. 合型，鑄型的負(fù)壓狀態(tài)一直維 持到澆注，鑄件凝固完成后。 f. 負(fù)壓解除后，鑄型自行潰散， 可方便地從鑄型干砂中取出鑄件。 20華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.3 V 法造型 21華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.

9、3 V 法造型 22華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.4水玻璃砂造型 以水玻璃（硅酸鈉）為粘接劑制造鑄型的鑄造方法稱為水玻璃砂鑄造。 水玻璃砂潰散性差，舊砂再生困難，但也有許多優(yōu)點(diǎn)： 1)水玻璃砂成本低； 2) 生產(chǎn)過(guò)程中沒有刺激性或有毒氣體溢出、污染小、有利于環(huán)保等等; 3)水玻璃砂高溫退讓性好，鑄件尺寸精度及表面質(zhì)量好。 23華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.4水玻璃砂造型 目前常用的硬化方法主要有以下兩種： 1.普通CO2氣硬法； 優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，使用靈活，成本低廉 硬化速度快，強(qiáng)度高，鑄件精度高 ； 缺點(diǎn)： 水玻璃

10、加入量大(7-8)；含水量大，易吸潮；冬季硬透性差； 潰散性差，舊砂再生困難，大量舊砂被廢棄，造成環(huán)境的堿性污染。 24華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.4水玻璃砂造型 2.有機(jī)酯自硬法 優(yōu)點(diǎn)： 型(芯)砂具有較高的強(qiáng)度，水玻璃加入量可降至3.5%以下； 型(芯)砂潰散性好，清砂容易，舊砂易干法再生，回用率80， 可減少水玻璃砂排放 ； 鑄件質(zhì)量和尺寸精度可與樹脂砂相媲美，生產(chǎn)成本低，勞動(dòng)條件好。 缺點(diǎn)： 型芯砂硬化速度較慢； 流動(dòng)性較差。 因此，目前生產(chǎn)中有時(shí)采用復(fù)合硬化工藝，如：短時(shí)吹CO2達(dá)到起 模強(qiáng)度后先起模，再吹熱空氣、或烘干、或利用有機(jī)酯固化。 25華

11、僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 水玻璃主要參數(shù)： 1)1)模數(shù)模數(shù) 模數(shù)是指水玻璃中模數(shù)是指水玻璃中SiOSiO2 2和和NaNa2 2O O的摩爾數(shù)比的摩爾數(shù)比 ： M=MM=MSiOSiO2 2/M/MNaNa2 2O O=1.033(SiO=1.033(SiO2 2)/(Na)/(Na2 2O)O) 式中，式中，(SiO(SiO2 2) )、(Na(Na2 2O)O)分別為硅酸鈉中分別為硅酸鈉中SiOSiO2 2和和NaNa2 2O O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)(%) 鑄造生產(chǎn)中吹鑄造生產(chǎn)中吹COCO2 2硬化時(shí)小型芯采用較高模數(shù)硬化時(shí)小型芯采用較高模數(shù)(M=2.7

12、-3.2),(M=2.7-3.2),中等型芯中等型芯 采用中等模數(shù)采用中等模數(shù)(M=2.3-2.6)(M=2.3-2.6)；生產(chǎn)周期長(zhǎng)的大型；生產(chǎn)周期長(zhǎng)的大型( (芯芯) )采用低模數(shù)采用低模數(shù) (M=2.0-2.2)(M=2.0-2.2)。采用有機(jī)脂作為固化劑的水玻璃模數(shù)一般為。采用有機(jī)脂作為固化劑的水玻璃模數(shù)一般為(M=2.2-(M=2.2- 2.5),2.5),冬季取上限。冬季取上限。 26華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 水玻璃主要參數(shù)： 2)2)波美度波美度 鑄造上習(xí)慣于用波美度鑄造上習(xí)慣于用波美度( (Be)Be)來(lái)表示水玻璃的密度，波美度來(lái)表示水玻璃的密度，

13、波美度 ( (Be)Be)與密度與密度的換算關(guān)系如下：的換算關(guān)系如下： =144.3/(144.3-=144.3/(144.3-波美度波美度) ) 常用水玻璃的波美度為常用水玻璃的波美度為41-4941-49BeBe 波美度越小水玻璃密度越低，含固量越少，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高；波美度越小水玻璃密度越低，含固量越少，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高； 反之亦然。反之亦然。 27華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 水玻璃的改性 水玻璃在存放過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生縮聚，形成凝膠，即老化現(xiàn)象。水玻璃的存 放時(shí)間越長(zhǎng)、模數(shù)越高、濃度越大則”老化”越嚴(yán)重。 1)物理改性 利用磁場(chǎng)、超聲波、高頻或加熱向水玻璃體系 提

14、供能量。但其效果不持久。 2)化學(xué)改性 往水玻璃中加入少量含有極性基團(tuán)的化合物，提高聚硅酸的穩(wěn)定性， 阻止老化進(jìn)行。如加入：丙烯酰胺、改性淀粉、聚磷酸鹽等。 3)物理-化學(xué)改性 實(shí)際生產(chǎn)中通常采用物理改性與化學(xué)改性相結(jié)合的方法使水玻璃具 有持久的改性效果。如高壓釜中加聚丙烯酰胺來(lái)改性“老化”的水玻璃。 28華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 水玻璃砂的再生 水玻璃砂的再生目前主要有以下三種方法：干法再生、濕法再生、干熱聯(lián)水玻璃砂的再生目前主要有以下三種方法：干法再生、濕法再生、干熱聯(lián) 合再生。合再生。 1)1)干法再生干法再生 工作過(guò)程分為預(yù)再生、再生、除塵三個(gè)階段，工作過(guò)

15、程分為預(yù)再生、再生、除塵三個(gè)階段，NaNa2 2O O去除率達(dá)去除率達(dá)40-50%40-50%，且除，且除 塵階段至關(guān)重要。塵階段至關(guān)重要。 2)2)濕法再生濕法再生 Na Na2 2O O去除率可達(dá)去除率可達(dá)80%80%以上，甚至超過(guò)以上，甚至超過(guò)90%90%； 再生砂回用率高，可達(dá)再生砂回用率高，可達(dá)95%95%以上；以上； 再生砂可作為造型的面砂和單一砂使用；再生砂可作為造型的面砂和單一砂使用； 對(duì)酯硬化水玻璃舊砂，能有效去除殘留酯，延長(zhǎng)再生砂混后的可使用時(shí)對(duì)酯硬化水玻璃舊砂，能有效去除殘留酯，延長(zhǎng)再生砂混后的可使用時(shí) 間。間。 3)3)干熱聯(lián)合再生干熱聯(lián)合再生 為提高砂粒表面水玻璃模的

16、脫模效率，將舊砂加熱到為提高砂粒表面水玻璃模的脫模效率，將舊砂加熱到180-200(180-200(酯硬酯硬 化加熱到化加熱到300-350 )300-350 )，使水玻璃失水脆化，然后再進(jìn)行撞擊、摩擦，可提，使水玻璃失水脆化，然后再進(jìn)行撞擊、摩擦，可提 高高NaNa2 2O O去除率，可達(dá)去除率，可達(dá)50%50%以上。以上。 29華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） CO2-有機(jī)酯復(fù)合硬化水玻璃工藝 用用COCO2 2吹使型硬化到脫模強(qiáng)度，脫模后有機(jī)酯繼續(xù)硬化，吹完吹使型硬化到脫模強(qiáng)度，脫模后有機(jī)酯繼續(xù)硬化，吹完COCO2 2再放再放 置置3-63-6小時(shí)即可進(jìn)行合箱澆注。

17、小時(shí)即可進(jìn)行合箱澆注。 單獨(dú)使用有機(jī)酯，酯加入量為水玻璃的單獨(dú)使用有機(jī)酯，酯加入量為水玻璃的8-15%8-15%，此方法有機(jī)酯加入量，此方法有機(jī)酯加入量 只需只需4-6%4-6%，但水玻璃加入量相應(yīng)提高，但水玻璃加入量相應(yīng)提高0.5-1%0.5-1% 30華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.5 樹脂砂鑄造 樹脂砂鑄造是以樹脂為粘接劑制備型(芯)砂的鑄造方法。樹脂砂造型 可分為：熱法覆膜樹脂砂、熱芯盒樹脂砂、冷芯盒樹脂砂、呋喃樹脂 自硬砂等。 樹脂砂鑄造具有如下特點(diǎn)： 1.樹脂砂硬化后強(qiáng)度高，特別適合于機(jī)器造型，能造出復(fù)雜、薄壁的 鑄件 ； 2.鑄件組織致密，力學(xué)性能

18、好。 3.粘接劑價(jià)格昂貴，對(duì)空氣有污染，工作環(huán)境差。 31華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.1.5樹脂砂鑄造 32華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2特種鑄造 特種鑄造，按造型材料又可分為以天然礦產(chǎn)砂石為主要造型材料的特 種鑄造(如熔模鑄造、水泥砂鑄造、陶瓷型鑄造等)和以金屬為主要鑄 型材料的特種鑄造(如金屬型鑄造、壓力鑄造、連續(xù)鑄造、低壓鑄造、 離心鑄造等)兩類。 33華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.1金屬型鑄造 金屬型鑄造又稱硬模鑄造，它是將液體金屬澆入金屬鑄型，以獲得鑄件 的一種鑄造方法。 (1)金屬型生

19、產(chǎn)的鑄件，其機(jī)械性能比砂型鑄件高。同樣的合金，其抗 拉強(qiáng)度平均可提高約25，屈服強(qiáng)度平均提高約20，其抗蝕性能和硬 度亦顯著提高； (2)鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件高，而且質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定; (3)鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約1530； 34華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.1金屬型鑄造 金屬型鑄造的生產(chǎn)效率高，工序簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 但 金屬型也具有如下缺點(diǎn)： 1)金屬型制造成本高； 2)金屬型不透氣，而且無(wú)退讓性，易造成鑄件澆不足、開裂或鑄鐵件 白口等缺陷； 3)金屬型鑄造時(shí)，鑄型的工作溫度、合金的澆注溫度和澆注速度，鑄 件在

20、鑄型中停留的時(shí)間，以及所用的涂料等，對(duì)鑄件質(zhì)量的影響甚為 敏感，需要嚴(yán)格控制。 35華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.2熔模精密鑄造 熔模精密鑄造又稱失蠟法鑄造，是鑄造行業(yè)中的一項(xiàng)優(yōu)異的工藝技術(shù)， 其應(yīng)用非常廣泛。它不僅適用于各種類型、各種合金的鑄造，而且生 產(chǎn)出的鑄件尺寸精度、表面質(zhì)量比其它鑄造方法要高，甚至其它鑄造 方法難于鑄得的復(fù)雜、耐高溫、不易于加工的鑄件，均可采用熔模精 密鑄造鑄得。 36華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.2熔模精密鑄造應(yīng)用 如航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片、葉輪、噴嘴等形狀復(fù)雜，尺寸精確以及表 面光潔的耐熱合金零件，

21、采用傳統(tǒng)方法很難加工制得。 37華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.2熔模精密鑄造應(yīng)用 38華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.2熔模精密鑄造過(guò)程 39華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.3陶瓷型鑄造 陶瓷型鑄造是在砂型熔模鑄造的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新工藝。 陶瓷型是利用質(zhì)地較純、熱穩(wěn)定性較高的耐火材料作造型材料；用硅 酸乙酯水解液作粘結(jié)劑，在催化劑的作用下，經(jīng)灌漿、結(jié)膠、起模、 焙燒等工序而制成的。采用這種鑄造方法澆出的鑄件，具有較高的尺 寸精度和表面光潔度，所以這種方法又叫陶瓷型精密鑄造。 40華僑大學(xué)機(jī)電

22、及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.3陶瓷型鑄造 41華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.3陶瓷型鑄造 42華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.3陶瓷型鑄造 43華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.4壓力鑄造 將熔融合金在高壓、高速條件下充型并在高壓下冷卻凝固成型的 一種精密鑄造方法，簡(jiǎn)稱壓鑄，其最終產(chǎn)品是壓鑄件。 高壓、高速充填壓型是壓鑄的兩大特點(diǎn)。它常用的壓射比壓是從幾 千至幾萬(wàn)KPa，甚至高達(dá)2105kPa。充填速度約在1050m/s，有些時(shí) 候甚至可達(dá)100m/s以上。充填時(shí)間很短，一般

23、在0.010.010.2s0.2s范圍內(nèi)。 44華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.4壓力鑄造 45華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.4壓力鑄造模具模具 46華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.4壓力鑄造產(chǎn)品產(chǎn)品 47華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.5低壓鑄造 低壓鑄造是使液體金屬在壓力作用下充填型腔，以形成鑄件的一種 方法。由于所用的壓力較低，所以叫做低壓鑄造。 48華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.6連續(xù)鑄造 利用貫通的結(jié)晶器在一端利用貫通的結(jié)

24、晶器在一端 連續(xù)地澆入液態(tài)金屬，從另連續(xù)地澆入液態(tài)金屬，從另 一端連續(xù)地拔出成型材料的一端連續(xù)地拔出成型材料的 鑄造方法稱為連續(xù)鑄造。鑄造方法稱為連續(xù)鑄造。 結(jié)晶器一般用導(dǎo)熱性較好，結(jié)晶器一般用導(dǎo)熱性較好， 具有一定強(qiáng)度的材料，如銅、具有一定強(qiáng)度的材料，如銅、 鑄鐵、石墨等制成，壁中空，鑄鐵、石墨等制成，壁中空， 空隙中間通冷卻水以增強(qiáng)其空隙中間通冷卻水以增強(qiáng)其 冷卻作用。鑄出的成型材料冷卻作用。鑄出的成型材料 有方形、長(zhǎng)方形、圓形、平有方形、長(zhǎng)方形、圓形、平 板型、管形或各種異形截面。板型、管形或各種異形截面。 49華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.6連續(xù)鑄造示

25、意圖 50華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.6連續(xù)鑄造生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng) 51華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.7離心鑄造 離心鑄造是將金屬液澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使液體金屬在離心力的離心鑄造是將金屬液澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使液體金屬在離心力的 作用下充填鑄型和凝固成型的一種鑄造方法。作用下充填鑄型和凝固成型的一種鑄造方法。 目前離心鑄造主要用于生產(chǎn)離心鑄管、缸蓋、軋輥、軸套瓦蓋及目前離心鑄造主要用于生產(chǎn)離心鑄管、缸蓋、軋輥、軸套瓦蓋及 其他各種輪類鑄件。其他各種輪類鑄件。 52華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.7離心鑄造

26、 離心鑄造的特點(diǎn)如下： 1)金屬液能在鑄型中形成中空的圓柱形自由表面，這樣便可不用型芯 就能鑄出中空的鑄件，大大簡(jiǎn)化了套筒，管類鑄件的生產(chǎn)過(guò)程； 2)離心鑄造工藝可提高金屬充填鑄型的能力，一些流動(dòng)性較差的合金 和薄壁鑄件都可用離心鑄造法生產(chǎn)； 3)由于離心力的作用，改善了補(bǔ)縮條件，離心鑄件的組織較致密，縮 孔（縮松）、氣孔、夾雜等缺陷也較少； 4)消除或大大節(jié)省澆注系統(tǒng)和冒口方面的金屬消耗； 5)鑄件易產(chǎn)生偏析，鑄件內(nèi)表面較粗糙,內(nèi)表面尺寸不易控制。 53華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.2.7離心鑄造 54華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 3.

27、2.7離心鑄造 55華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 4.1鑄鐵 鑄鐵是含碳大于2.1%的鐵碳合金，它是將鑄造生鐵(部分煉鋼生 鐵)在爐中重新熔化，并加進(jìn)鐵合金、廢鋼、回爐鐵調(diào)整成分而得到。 與生鐵區(qū)別是鑄鐵是二次加工，大都加工成鑄鐵件。鑄鐵件具有優(yōu)良 的鑄造性可制成復(fù)雜零件，一般有良好的切削加工性。另外具有耐磨 性和消震性良好，價(jià)格低等特點(diǎn)。 56華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 4.1鑄鐵 鑄鐵名稱代號(hào)牌號(hào)表示方法示例 灰鑄鐵HTHT100 蠕墨鑄鐵RuTRuT420 球墨鑄鐵QTQT400-18 黑心可鍛鑄鐵 白心可鍛鑄鐵 珠光體可鍛鑄鐵 KT

28、H KTB KTZ KTH300-6 KTB350-04 KTZ450-06 耐磨鑄鐵MTMTCu1PTi-200 抗磨白口鑄鐵 抗磨球墨鑄鐵 KmTB KmTQ KmTBMn5Mo2Cu KmTQMn6 冷硬鑄鐵LTLTCrMoR 耐蝕鑄鐵 耐蝕球墨鑄鐵 ST STQ STSi15R STQA15Si5 耐熱鑄鐵 耐熱球墨鑄鐵 RT RTQ RTCr2 RTQA16 奧氏體鑄鐵AT 57華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 4.1鑄鐵 白口鑄鐵：白口鑄鐵中的碳全部以滲碳體（Fe3C）形式存在，因 斷口呈亮白色。故稱白口鑄鐵，由于有大量硬而脆的Fe3C，白口鑄鐵 硬度高、脆性

29、大、很難加工。因此，在工業(yè)應(yīng)用方面很少直接使用， 只用于少數(shù)要求耐磨而不受沖擊的制件，如拔絲模、球磨機(jī)鐵球等。 大多用作煉鋼和可鍛鑄鐵的坯料。 58華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 4.1鑄鐵 灰口鑄鐵；鑄鐵中的碳大部或全部以自由狀態(tài)片狀石墨存在。斷口 呈灰色。它具有良好鑄造性能、切削加工性好，減磨性，耐磨性好、加 上它熔化配料簡(jiǎn)單，成本低、廣泛用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件和耐磨件。 59華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 4.1鑄鐵 可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵是用碳、硅含量較低的鐵碳合金鑄成白口鑄 鐵坯件，再經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間高溫退火處理，使?jié)B碳體分解出團(tuán)絮狀石墨而 成，即

30、可鍛鐵是一種經(jīng)過(guò)石墨化處理的白口鑄鐵。 60華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 4.1鑄鐵 球墨鑄鐵：在鐵水澆注前加一定量的球化劑，使鑄鐵中石墨球化。 由于碳(石墨)以球狀存在于鑄鐵基體中，改善其對(duì)基體的割裂作用， 球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性大大提高。并具有 耐磨、減震、工藝性能好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛替代可鍛鑄鐵及 部分鑄鋼、鍛鋼件、如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等。 61華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 4.1鑄鐵 沖天爐熔煉 62華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 4.1鑄鐵 63華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材

31、料與加工技術(shù)（研2011） 4.1鑄鐵電爐 64華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 4.1鑄鐵產(chǎn)品 65華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 4.2鑄鋼 鑄鋼可以分為鑄造碳鋼、鑄造低合金鋼和鑄造 特種鋼3類。 1)鑄造碳鋼。以碳為主要合金元素并含有少量其他元素 的鑄鋼。 含碳0.6 鑄造高碳鋼 2)鑄造低合金鋼，含有錳 、鉻、銅等合金元素的鑄鋼。 合金元素總量一般小于5，具有較大的沖擊韌性，并能通過(guò)熱處理獲 得更好的機(jī)械性能。鑄造低合金鋼比碳鋼具有較優(yōu)的使用性能，能減小零 件質(zhì)量，提高使用壽命。 3)鑄造特種鋼 為適應(yīng)特殊需要而煉制的合金鑄鋼稱為鑄造特種鋼

32、。它的品種繁多，通 常含有一種或多種的高量合金元素，用以獲得某種特殊性能。 如含錳1114的高錳鋼能耐沖擊磨損；以鉻或鉻鎳為主要合金元素 的各種不銹鋼，具有耐蝕或耐高溫性能。 66華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 4.2鑄鋼表示方法 1)按力學(xué)性能驗(yàn)收： 如ZG200-400； 其中200為屈服強(qiáng)度，400為抗拉強(qiáng)度 2)按化學(xué)成分驗(yàn)收： 碳鋼：如ZG25 其中25為碳的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)(萬(wàn)分比)； 合金鋼：如ZG15Cr1Mo1V 15為碳以萬(wàn)分表示的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)，1為Cr和Mo的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)，V的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.9%故只標(biāo)元素符號(hào)。 1)Mn含量為0.9-1.4%只標(biāo)符

33、號(hào)不標(biāo)含量，0.9%不標(biāo)符號(hào)； 2)Mo含量為0.15-0.9%只標(biāo)符號(hào)不標(biāo)含量，0.15%不標(biāo)符號(hào)； 3)其他元素含量為0.5-0.9%時(shí)只標(biāo)符號(hào)不標(biāo)含量，95(6h)95，有機(jī)，有機(jī)(2h)90(2h)90 二級(jí)二級(jí): :水基水基(6h)90-95(6h)90-95，有機(jī)，有機(jī)(2h) 85-90(2h) 85-90 條件黏度條件黏度(6(6 流杯流杯)/s)/s 水基水基:10-30(:10-30(根據(jù)牌號(hào)不同，要求不同根據(jù)牌號(hào)不同，要求不同) ) 有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑:6-12:6-12 97華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 5.2.2涂料的性能 性能性能指指 標(biāo)標(biāo)

34、工工 藝藝 性性 能能 涂刷性涂刷性 滑爽，不把砂型滑爽，不把砂型( (表面表面) )砂粒帶起砂粒帶起 不流淌性不流淌性 垂直表面涂刷，涂料不往下流淌，不形成滴痕，不堆積垂直表面涂刷，涂料不往下流淌，不形成滴痕，不堆積 滲透性滲透性 滲入砂層深度滲入砂層深度2-32-3倍砂粒直徑倍砂粒直徑 流平性流平性 涂覆后砂型涂覆后砂型( (芯芯) )涂層表面能自動(dòng)清除刷痕涂層表面能自動(dòng)清除刷痕 工作性工作性 能能 涂層耐磨性涂層耐磨性 一級(jí)一級(jí):0.50g(64r/min):0.50g(64r/min) 二級(jí)二級(jí):0.50-1.00g(64r/min):0.50-1.00g(64r/min) 抗裂紋性抗

35、裂紋性 涂層在烘干和澆注時(shí)都不產(chǎn)生裂紋涂層在烘干和澆注時(shí)都不產(chǎn)生裂紋 發(fā)氣性發(fā)氣性 一般一般20mL/g20mL/g，個(gè)別，個(gè)別30mL/g30mL/g 抗粘砂性抗粘砂性 能防止鑄件產(chǎn)生機(jī)械粘砂和化學(xué)粘砂能防止鑄件產(chǎn)生機(jī)械粘砂和化學(xué)粘砂 98華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 5.2.3涂料的組成 涂料由五類原輔材料配制而成，包括：耐火材料、載體、懸浮劑、粘涂料由五類原輔材料配制而成，包括：耐火材料、載體、懸浮劑、粘 接劑、添加劑等。接劑、添加劑等。 1.1.耐火材料耐火材料 耐火材料又稱耐火填料其主要作用是防止鑄件粘砂，使鑄件表面耐火材料又稱耐火填料其主要作用是防止鑄件粘

36、砂，使鑄件表面 得到較低的表面粗糙度。得到較低的表面粗糙度。 耐火材料需具有高的耐火度，適度的燒結(jié)點(diǎn)和細(xì)度，不被金屬液耐火材料需具有高的耐火度，適度的燒結(jié)點(diǎn)和細(xì)度，不被金屬液 及金屬氧化物所潤(rùn)濕，不與型砂起化學(xué)反應(yīng)，熱膨脹系數(shù)小，資源豐及金屬氧化物所潤(rùn)濕，不與型砂起化學(xué)反應(yīng)，熱膨脹系數(shù)小，資源豐 富，價(jià)格便宜等特點(diǎn)。富，價(jià)格便宜等特點(diǎn)。 99華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 5.2.3涂料的組成 耐火材料的種類及主要物化性能：耐火材料的種類及主要物化性能： 種類種類礦物組成礦物組成耐火度耐火度/高溫化學(xué)性質(zhì)高溫化學(xué)性質(zhì)燒結(jié)型燒結(jié)型 石英粉石英粉SiOSiO2 217101

37、710酸性酸性較好較好 鎂砂粉鎂砂粉MgOMgO28002800堿性堿性差差 橄欖石粉橄欖石粉(Mg,Fe)(Mg,Fe)2 2SOSO4 41750-18001750-1800堿性堿性較差較差 鉻鐵礦粉鉻鐵礦粉FeOCrFeOCr2 2O O3 321802180中性中性好好 鋯英粉鋯英粉ZrSOZrSO4 421902190弱酸性弱酸性好好 電熔剛玉粉電熔剛玉粉AlAl2 2O O3 32000-25002000-2500中性中性差差 鋁礬土粉鋁礬土粉3Al3Al2 2O O3 32SiO2SiO2 217701770中性中性較差較差 石墨粉石墨粉C C2100-30002100-3000

38、中性中性差差 100華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 5.2.3涂料的組成 針對(duì)不同的合金種類耐火粉料的選擇：針對(duì)不同的合金種類耐火粉料的選擇： 鑄造合金鑄造合金推薦用涂料耐火粉料的種類推薦用涂料耐火粉料的種類 厚大型鑄鋼件厚大型鑄鋼件鋯英粉鋯英粉 中型鑄鋼件中型鑄鋼件鋯英粉、剛玉粉、鉻鐵礦粉、高鋁礬土粉鋯英粉、剛玉粉、鉻鐵礦粉、高鋁礬土粉 薄小型鑄鋼件薄小型鑄鋼件高鋁礬土粉、石英粉高鋁礬土粉、石英粉 堿性合金鋼鑄件堿性合金鋼鑄件鎂砂粉、橄欖石粉鎂砂粉、橄欖石粉 厚大型鑄鐵件厚大型鑄鐵件鋯英粉、土狀石墨粉、鱗片石墨粉鋯英粉、土狀石墨粉、鱗片石墨粉 中型鑄鐵件中型鑄鐵件土狀

39、石墨粉、鱗片石墨粉、高鋁礬土粉、石英粉土狀石墨粉、鱗片石墨粉、高鋁礬土粉、石英粉 薄小型鑄鐵件、有色薄小型鑄鐵件、有色 金屬鑄件金屬鑄件 土狀石墨粉、滑石粉土狀石墨粉、滑石粉 101華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 5.2.3涂料的組成 2.載體 載體又稱載液、溶劑或分散介質(zhì) 。 1)載體的作用：使耐火粉料分散在其中，形成便于涂覆膏狀或漿狀涂料。 2)常用載體種類：有水和有機(jī)溶劑兩種。以水為載體的稱為水基涂料， 以有機(jī)溶劑為載體的稱為有機(jī)溶劑涂料。其中以醇類做載體的涂料稱為 醇基涂料。 102華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 5.2.3涂料的組成 3

40、.3.懸浮劑懸浮劑 1)1)懸浮劑的作用懸浮劑的作用: :促進(jìn)涂料中的固體耐火材料在水中呈懸浮狀態(tài)，使促進(jìn)涂料中的固體耐火材料在水中呈懸浮狀態(tài)，使 涂料成為均勻的懸濁液，防止沉淀，并易于涂刷。涂料成為均勻的懸濁液，防止沉淀，并易于涂刷。 2)2)懸浮劑的選擇懸浮劑的選擇: :水基涂料常用的懸浮劑有：鈉膨潤(rùn)土、活化膨潤(rùn)土、水基涂料常用的懸浮劑有：鈉膨潤(rùn)土、活化膨潤(rùn)土、 羧甲基纖維素鈉羧甲基纖維素鈉(CMC)(CMC)、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺 (PAM)(PAM)等。醇基涂料常用的懸浮等。醇基涂料常用的懸浮 劑有：有機(jī)膨潤(rùn)土、鋰膨潤(rùn)土、聚乙烯醇縮丁醛劑有：有機(jī)膨潤(rùn)土、鋰膨潤(rùn)土、聚乙烯醇縮丁醛(PV

41、B)(PVB)等。等。 103華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 5.2.3涂料的組成 4. 4.粘接劑粘接劑 粘接劑的作用是將涂料中的耐火粉料等組分粘接起粘接劑的作用是將涂料中的耐火粉料等組分粘接起 來(lái)，使涂料層具有一定的強(qiáng)度和耐磨性，并將涂層和來(lái)，使涂料層具有一定的強(qiáng)度和耐磨性，并將涂層和 基體粘接在一起。粘接劑的分類如下基體粘接在一起。粘接劑的分類如下 ： 分分 類類粘粘 接接 劑劑 無(wú)機(jī)粘接劑無(wú)機(jī)粘接劑 ( (高溫粘接劑高溫粘接劑) ) 親水型親水型水玻璃、硅溶膠、磷酸鹽、硫酸鹽、聚合氯化鋁水玻璃、硅溶膠、磷酸鹽、硫酸鹽、聚合氯化鋁 憎水型憎水型有機(jī)膨潤(rùn)土有機(jī)膨潤(rùn)土

42、 有機(jī)粘接劑有機(jī)粘接劑 ( (低溫粘接劑低溫粘接劑) ) 親水型親水型 糖漿、紙漿廢液、糊精、淀粉、聚乙烯醇糖漿、紙漿廢液、糊精、淀粉、聚乙烯醇(PVA)(PVA)、 聚醋酸乙烯乳液聚醋酸乙烯乳液( (白乳膠白乳膠) )、水溶性酚醛樹脂、天、水溶性酚醛樹脂、天 然樹脂然樹脂 憎水型憎水型 瀝青、煤焦油、松香、酚醛樹脂、干性植物油、瀝青、煤焦油、松香、酚醛樹脂、干性植物油、 合脂、硅酸乙酯、聚乙烯醇縮丁醛合脂、硅酸乙酯、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)(PVB) 104華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 5.2.3涂料的組成 5.5.添加劑添加劑 為了改善涂料的某些性能添加的少量附加

43、物稱為添加劑。如：為了改善涂料的某些性能添加的少量附加物稱為添加劑。如： 1) 1) 防腐劑防腐劑 防止水基涂料發(fā)酵、腐敗、變質(zhì)的添加劑。防止水基涂料發(fā)酵、腐敗、變質(zhì)的添加劑。 2) 2) 消泡劑消泡劑 消除涂料中氣泡的添加劑。消除涂料中氣泡的添加劑。 3) 3) 活化劑活化劑 提高涂料對(duì)型芯滲透能力的添加劑。提高涂料對(duì)型芯滲透能力的添加劑。 105華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 6.鑄件缺陷 鑄件缺陷是鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，由于種種原因，在鑄件表面和內(nèi)部鑄件缺陷是鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，由于種種原因，在鑄件表面和內(nèi)部 產(chǎn)生的各種缺陷的總稱。產(chǎn)生的各種缺陷的總稱。 鑄件缺陷是導(dǎo)致鑄件

44、性能低下，使用壽命短，失效和報(bào)廢的主要鑄件缺陷是導(dǎo)致鑄件性能低下，使用壽命短，失效和報(bào)廢的主要 原因。原因。 分析鑄件缺陷的形貌特點(diǎn)、產(chǎn)生原因及其形成過(guò)程，目的是防止、分析鑄件缺陷的形貌特點(diǎn)、產(chǎn)生原因及其形成過(guò)程，目的是防止、 減少和消除鑄件缺陷。減少和消除鑄件缺陷。 106華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 6.鑄件缺陷 鑄件缺陷可以分為如下鑄件缺陷可以分為如下8 8類：類： 缺陷類型缺陷類型名名 稱稱特特 征征 多多 肉肉 類類 缺缺 陷陷 飛翅飛翅 ( (飛邊飛邊) ) 垂直于鑄件表面上厚薄不均勻的薄片狀金屬突起物。常出垂直于鑄件表面上厚薄不均勻的薄片狀金屬突起物。常

45、出 現(xiàn)在鑄件分型面和芯頭部位現(xiàn)在鑄件分型面和芯頭部位 毛刺毛刺 鑄件表面上刺狀金屬凸起薄片。常出現(xiàn)在分型面、鑄型和鑄件表面上刺狀金屬凸起薄片。常出現(xiàn)在分型面、鑄型和 型芯的裂縫處，形狀不規(guī)則型芯的裂縫處，形狀不規(guī)則 抬型抬型 ( (抬箱抬箱) ) 由于金屬液的浮力使上型或砂芯局部或全部抬起、使鑄件由于金屬液的浮力使上型或砂芯局部或全部抬起、使鑄件 高度增加高度增加 脹砂脹砂鑄件內(nèi)外表面局部脹大，重量增加鑄件內(nèi)外表面局部脹大，重量增加 沖砂沖砂 砂型或砂芯表面局部砂子被金屬液沖刷掉，在鑄件表面的砂型或砂芯表面局部砂子被金屬液沖刷掉，在鑄件表面的 相應(yīng)部位上形成粗糙、不規(guī)則的金屬瘤狀物。常位于澆口

46、相應(yīng)部位上形成粗糙、不規(guī)則的金屬瘤狀物。常位于澆口 附近，被沖刷掉的砂子，往往在鑄件的其他部位形成砂眼附近，被沖刷掉的砂子，往往在鑄件的其他部位形成砂眼 107華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 6.鑄件缺陷 缺陷類型缺陷類型 名名 稱稱 特特 征征 多多 肉肉 類類 缺缺 陷陷 掉砂掉砂 砂型或砂芯的局部砂塊在機(jī)械力的作用下掉落，使砂型或砂芯的局部砂塊在機(jī)械力的作用下掉落，使 鑄件表鑄件表 面相應(yīng)部位形成的塊狀金屬物面相應(yīng)部位形成的塊狀金屬物 外滲物外滲物 鑄件表面滲出來(lái)的金屬物。多成顆粒狀，一般出現(xiàn)鑄件表面滲出來(lái)的金屬物。多成顆粒狀，一般出現(xiàn) 在鑄件在鑄件 的自由表面上

47、。的自由表面上。 108華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 6.鑄件缺陷 孔孔 洞洞 類類 缺缺 陷陷 針孔針孔 出現(xiàn)在鑄件表層或內(nèi)部的成群小孔，一般為針對(duì)形出現(xiàn)在鑄件表層或內(nèi)部的成群小孔，一般為針對(duì)形 狀。鑄件表面在機(jī)械加工狀。鑄件表面在機(jī)械加工12mm后可以去掉的圓孔后可以去掉的圓孔 稱表面針孔。在機(jī)械加工或熱處理以后才能發(fā)現(xiàn)的稱表面針孔。在機(jī)械加工或熱處理以后才能發(fā)現(xiàn)的 長(zhǎng)孔稱皮下氣孔長(zhǎng)孔稱皮下氣孔 氣孔氣孔 孔的表面一般較光滑，主要為梨形、橢圓形和圓形孔的表面一般較光滑，主要為梨形、橢圓形和圓形 大孔。一般大孔常孤立存在，小孔成群或分散分布大孔。一般大孔常孤立存在，

48、小孔成群或分散分布 縮孔縮孔 鑄件在凝固的過(guò)程中，由于補(bǔ)縮不良而產(chǎn)生的孔洞。鑄件在凝固的過(guò)程中，由于補(bǔ)縮不良而產(chǎn)生的孔洞。 常出現(xiàn)在鑄件最后凝固的部位或壁厚急劇變化處。常出現(xiàn)在鑄件最后凝固的部位或壁厚急劇變化處。 孔的形狀極極不規(guī)則、孔壁粗糙并帶有枝狀晶孔的形狀極極不規(guī)則、孔壁粗糙并帶有枝狀晶 縮松縮松 鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細(xì)小的縮孔，常出現(xiàn)在厚鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細(xì)小的縮孔，常出現(xiàn)在厚 壁處。有時(shí)借助放大鏡才能發(fā)現(xiàn)。鑄件有縮松缺陷壁處。有時(shí)借助放大鏡才能發(fā)現(xiàn)。鑄件有縮松缺陷 的部位，在氣密性試驗(yàn)時(shí)可能滲漏的部位，在氣密性試驗(yàn)時(shí)可能滲漏 疏松疏松 (顯微縮松顯微縮松) 鑄件緩慢凝固區(qū)出現(xiàn)的

49、很細(xì)小的孔洞鑄件緩慢凝固區(qū)出現(xiàn)的很細(xì)小的孔洞 109華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 6.鑄件缺陷 裂裂 紋紋 、 冷冷 隔隔 類類 缺缺 陷陷 冷裂冷裂 鑄件表面出現(xiàn)的寬度均勻的裂紋。斷面有金屬光澤鑄件表面出現(xiàn)的寬度均勻的裂紋。斷面有金屬光澤 或有輕微氧化色，斷口常穿過(guò)晶粒延伸到整個(gè)斷面或有輕微氧化色，斷口常穿過(guò)晶粒延伸到整個(gè)斷面 熱裂熱裂 裂紋有氧化色，無(wú)金屬光澤，裂口沿晶粒邊界產(chǎn)生裂紋有氧化色，無(wú)金屬光澤，裂口沿晶粒邊界產(chǎn)生 和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則 白點(diǎn)白點(diǎn) ( (發(fā)裂發(fā)裂) ) 鋼中主要因氫的析出而引起的缺陷。在縱向斷面上，鋼中主要因氫的

50、析出而引起的缺陷。在縱向斷面上， 它呈現(xiàn)近似圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn)；在橫斷面它呈現(xiàn)近似圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn)；在橫斷面 宏觀磨片上，腐蝕后則呈現(xiàn)為毛細(xì)裂紋，故又稱發(fā)宏觀磨片上，腐蝕后則呈現(xiàn)為毛細(xì)裂紋，故又稱發(fā) 裂裂 冷隔冷隔 在鑄件上穿透或不穿透，邊緣成圓角狀的縫隙。多在鑄件上穿透或不穿透，邊緣成圓角狀的縫隙。多 出現(xiàn)在鑄件薄壁處、金屬流匯合處、激冷部位等出現(xiàn)在鑄件薄壁處、金屬流匯合處、激冷部位等 澆注斷流澆注斷流 鑄件表面某一高度可見的接縫。接縫的某些部分粘鑄件表面某一高度可見的接縫。接縫的某些部分粘 接在一起接在一起 熱處理裂紋熱處理裂紋 鑄件在熱處理過(guò)程中，出現(xiàn)的穿透或不穿透的裂紋。

51、鑄件在熱處理過(guò)程中，出現(xiàn)的穿透或不穿透的裂紋。 其斷面有氧化現(xiàn)象其斷面有氧化現(xiàn)象 110華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 6.鑄件缺陷 表表 面面 類類 缺缺 陷陷 溝槽溝槽 鑄件表面產(chǎn)生較深鑄件表面產(chǎn)生較深( (大于大于5mm)V5mm)V型凹痕。多發(fā)生在鑄件的上、型凹痕。多發(fā)生在鑄件的上、 下表面下表面 鼠尾鼠尾鑄件表面出現(xiàn)較淺鑄件表面出現(xiàn)較淺( (小于小于5mm)5mm)的帶有銳角的凹坑的帶有銳角的凹坑 夾沙結(jié)疤夾沙結(jié)疤 ( (夾沙夾沙) ) 鑄件表面產(chǎn)生的疤片狀金屬突起物。其表面粗糙，疤片狀鑄件表面產(chǎn)生的疤片狀金屬突起物。其表面粗糙，疤片狀 凸起物與鑄件之間夾有一

52、層砂凸起物與鑄件之間夾有一層砂 機(jī)械粘沙機(jī)械粘沙 滲透粘沙滲透粘沙 鑄件的部分或整個(gè)表面上，粘附著一層砂粒和金屬的機(jī)械鑄件的部分或整個(gè)表面上，粘附著一層砂粒和金屬的機(jī)械 混合物。去除粘砂層時(shí)可以看到金屬光澤混合物。去除粘砂層時(shí)可以看到金屬光澤 化學(xué)粘沙化學(xué)粘沙 ( (燒結(jié)粘沙燒結(jié)粘沙) ) 鑄件的部分或整個(gè)表面上，牢固地粘附一層由金屬氧化物、鑄件的部分或整個(gè)表面上，牢固地粘附一層由金屬氧化物、 砂子和粘土相互作用而生產(chǎn)的低熔點(diǎn)化合物，硬度高。只砂子和粘土相互作用而生產(chǎn)的低熔點(diǎn)化合物，硬度高。只 能用砂輪磨去能用砂輪磨去 表面粗糙表面粗糙鑄件表面粗糙、凹凸不平。但未與砂結(jié)合或化合鑄件表面粗糙、凹

53、凸不平。但未與砂結(jié)合或化合 縮陷縮陷 鑄件的厚斷面或斷面交接處上平面的塌陷現(xiàn)象，縮陷的下鑄件的厚斷面或斷面交接處上平面的塌陷現(xiàn)象，縮陷的下 面，有時(shí)有縮孔?？s陷有時(shí)也出現(xiàn)在鑄件孔的內(nèi)表面上面，有時(shí)有縮孔。縮陷有時(shí)也出現(xiàn)在鑄件孔的內(nèi)表面上 皺皮皺皮鑄件上不規(guī)則的皺褶狀的表皮。一般帶有較深的網(wǎng)狀溝槽鑄件上不規(guī)則的皺褶狀的表皮。一般帶有較深的網(wǎng)狀溝槽 111華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 6.鑄件缺陷 殘殘 缺缺 類類 缺缺 陷陷 澆不到澆不到 鑄件上部產(chǎn)生缺肉，其邊角略呈圓形，澆注口未澆滿，頂鑄件上部產(chǎn)生缺肉，其邊角略呈圓形，澆注口未澆滿，頂 面與鑄件平齊面與鑄件平齊 未澆

54、滿未澆滿 鑄件殘缺或輪廓不完整。常出現(xiàn)在遠(yuǎn)離澆口的部位及薄壁鑄件殘缺或輪廓不完整。常出現(xiàn)在遠(yuǎn)離澆口的部位及薄壁 處。其澆注系統(tǒng)是充滿的處。其澆注系統(tǒng)是充滿的 跑火跑火 鑄件分裂面以上的部分產(chǎn)生的嚴(yán)重凹陷。有時(shí)會(huì)沿未充滿鑄件分裂面以上的部分產(chǎn)生的嚴(yán)重凹陷。有時(shí)會(huì)沿未充滿 的型腔表面產(chǎn)生飛翅的殘片的型腔表面產(chǎn)生飛翅的殘片 型漏型漏 ( (漏箱漏箱) ) 鑄件內(nèi)有嚴(yán)重的空殼狀殘缺。鑄件完全呈殼狀，鑄內(nèi)部已鑄件內(nèi)有嚴(yán)重的空殼狀殘缺。鑄件完全呈殼狀，鑄內(nèi)部已 無(wú)金屬，鑄型底部有殘留的多余金屬無(wú)金屬，鑄型底部有殘留的多余金屬 損傷損傷 ( (機(jī)械損傷機(jī)械損傷) ) 鑄件受機(jī)械磕碰或擠壓而破損、殘缺鑄件受機(jī)

55、械磕碰或擠壓而破損、殘缺 112華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 6.鑄件缺陷 形形 狀狀 及及 重重 量量 差差 錯(cuò)錯(cuò) 類類 缺缺 陷陷 超重超重鑄件的重量超出重量誤差的上限鑄件的重量超出重量誤差的上限 拉長(zhǎng)拉長(zhǎng)由于凝固時(shí)鑄件收縮阻力大而造成鑄件的部分尺寸比圖樣尺寸大由于凝固時(shí)鑄件收縮阻力大而造成鑄件的部分尺寸比圖樣尺寸大 變形變形 鑄件由于鑄造或熱處理冷卻速度不一，收縮不均，發(fā)生翹曲造成鑄鑄件由于鑄造或熱處理冷卻速度不一，收縮不均，發(fā)生翹曲造成鑄 件幾何尺寸與圖樣不符件幾何尺寸與圖樣不符 錯(cuò)芯錯(cuò)芯由于砂芯在分芯面處錯(cuò)開，鑄件孔腔出現(xiàn)與圖樣不符的形狀由于砂芯在分芯面處錯(cuò)

56、開，鑄件孔腔出現(xiàn)與圖樣不符的形狀 錯(cuò)型錯(cuò)型 ( (錯(cuò)箱錯(cuò)箱) ) 鑄件的一部分與另一部分在分型面處相互錯(cuò)開鑄件的一部分與另一部分在分型面處相互錯(cuò)開 偏芯偏芯 ( (漂芯漂芯) ) 由于型芯在金屬液作用下飄浮移動(dòng)，鑄件內(nèi)孔位置偏離圖樣要求的由于型芯在金屬液作用下飄浮移動(dòng)，鑄件內(nèi)孔位置偏離圖樣要求的 位置，使形狀、尺寸不符合位置，使形狀、尺寸不符合 113華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 7.粘砂缺陷 粘砂模式：粘砂模式： (1)(1)機(jī)械粘砂：金屬液由表層向砂型的砂粒間滲透，形機(jī)械粘砂：金屬液由表層向砂型的砂粒間滲透，形 成砂粒與浸入金屬成為一體的滲透粘砂；成砂粒與浸入金屬

57、成為一體的滲透粘砂； (2)(2)化學(xué)粘砂：砂型與金屬液化學(xué)反應(yīng)較強(qiáng)時(shí)，形成低化學(xué)粘砂：砂型與金屬液化學(xué)反應(yīng)較強(qiáng)時(shí)，形成低 熔點(diǎn)化合物；熔點(diǎn)化合物； (3)(3)熱粘砂：砂型耐火度低時(shí)，鑄型表面層的砂粒彼此熱粘砂：砂型耐火度低時(shí)，鑄型表面層的砂粒彼此 嚴(yán)重熔接在一起，形成熱粘砂。嚴(yán)重熔接在一起，形成熱粘砂。 114華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 液態(tài)金屬成型件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液態(tài)金屬成型件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一一 、砂型鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求、砂型鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求 二、二、 合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求 三、不同成形工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求三、不同成

58、形工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求 115華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 一、砂型鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求一、砂型鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求 1.1.鑄件的外形設(shè)計(jì)鑄件的外形設(shè)計(jì) 原則：外形設(shè)計(jì)應(yīng)便于起模，簡(jiǎn)化造型工藝原則：外形設(shè)計(jì)應(yīng)便于起模，簡(jiǎn)化造型工藝 實(shí)例分析：實(shí)例分析： 116華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 實(shí)例分析 117華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 實(shí)例分析 118華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 2.鑄件的內(nèi)腔設(shè)計(jì)鑄件的內(nèi)腔設(shè)計(jì) 原則：減少形芯數(shù)量，利于型芯的固定、排氣和清理。原則：減少形芯數(shù)量，利

59、于型芯的固定、排氣和清理。 作用：防止偏芯、氣孔等缺陷的產(chǎn)生；作用：防止偏芯、氣孔等缺陷的產(chǎn)生； 簡(jiǎn)化造型工藝，降低成本。簡(jiǎn)化造型工藝，降低成本。 鑄件內(nèi)腔設(shè)計(jì)鑄件內(nèi)腔設(shè)計(jì) 減少型芯的數(shù)量，避免不必要的型芯；減少型芯的數(shù)量，避免不必要的型芯； 便于型芯的穩(wěn)定、排氣和鑄件的清理。便于型芯的穩(wěn)定、排氣和鑄件的清理。 119華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 少型芯的數(shù)量，避免不必要的型芯 實(shí)例分析：實(shí)例分析： 120華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 實(shí)例分析 121華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 便于型芯的穩(wěn)定、排氣和鑄件的清理 實(shí)

60、例分析：實(shí)例分析： 122華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 實(shí)例分析 123華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 材料與加工技術(shù)（研2011） 二、合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求二、合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求 1.鑄件壁厚的設(shè)計(jì)鑄件壁厚的設(shè)計(jì) 缺陷分析： 結(jié)論：鑄件壁厚介于臨界壁厚和最小壁厚之間結(jié)論：鑄件壁厚介于臨界壁厚和最小壁厚之間 概念： 原則1：合理設(shè)計(jì)鑄件壁厚 最小壁厚：在各種工藝條下，鑄造合金能充滿型腔的最小厚度。 主要取決于合金的種類、鑄件的大小及形狀等因素。 臨界壁厚：各種鑄造合金都存在一個(gè)臨界壁厚，在砂型鑄造條 件下，各種鑄造合金臨界壁厚約等于其最小壁厚的3倍。 如果