第二章鑄造成形-機(jī)械制造基礎(chǔ)_林江

1、第第2 2章章 鑄造成形鑄造成形 2.12.1 液態(tài)成形理論基礎(chǔ)液態(tài)成形理論基礎(chǔ) 2.2 2.2 砂型鑄造方法砂型鑄造方法2.3 2.3 特種鑄造方法特種鑄造方法 2.4 2.4 鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝設(shè)計(jì) 2.5 2.5 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性鑄件結(jié)構(gòu)工藝性2.6 2.6 鑄造成形新發(fā)展鑄造成形新發(fā)展返回返回 鑄造鑄造：將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)：將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固后，獲得一定形狀的毛坯的鑄型型腔中，待其冷卻凝固后，獲得一定形狀的毛坯或零件的方法。鑄造是生產(chǎn)機(jī)器零件毛坯的主要方法之或零件的方法。鑄造是生產(chǎn)機(jī)器零件毛坯的主要方法之一，其實(shí)質(zhì)是液態(tài)

2、金屬逐步冷卻凝固成形。一，其實(shí)質(zhì)是液態(tài)金屬逐步冷卻凝固成形。 鑄造的優(yōu)點(diǎn)鑄造的優(yōu)點(diǎn)：1）可以鑄出內(nèi)腔、外形很復(fù)雜的毛坯；）可以鑄出內(nèi)腔、外形很復(fù)雜的毛坯；2）工藝靈活性大。幾乎各種合金，各種尺寸、形狀、）工藝靈活性大。幾乎各種合金，各種尺寸、形狀、重量和數(shù)量的鑄件都能生產(chǎn)；重量和數(shù)量的鑄件都能生產(chǎn)；3）成本較低。原材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉。）成本較低。原材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉。 鑄造的缺點(diǎn)：鑄造的缺點(diǎn)： 2 2）鑄件的機(jī)械性能較低。）鑄件的機(jī)械性能較低。 3 3）鑄造工序多，難以精確控制，使鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。）鑄造工序多，難以精確控制，使鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。 4 4）勞動(dòng)條件較差）勞動(dòng)條件較差,

3、,勞動(dòng)強(qiáng)度較大。勞動(dòng)強(qiáng)度較大。 1 1）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷。氣孔等缺陷。 機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、重型機(jī)器機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、重型機(jī)器機(jī)機(jī) 械械 類類 別別風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)拖拉機(jī)拖拉機(jī)農(nóng)業(yè)機(jī)械農(nóng)業(yè)機(jī)械汽車汽車 %709060 8050 70 40 7020 30表表2-1 各類機(jī)械工業(yè)中鑄件重量比各類機(jī)械工業(yè)中鑄件重量比 鑄造在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，在各種類型的鑄造在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，在各種類型的機(jī)器設(shè)備中鑄件占很大比重。如表機(jī)器設(shè)備中鑄件占很大比重。如表2-1所示。所示。第第1節(jié)節(jié) 液態(tài)成形理論基礎(chǔ)液態(tài)

4、成形理論基礎(chǔ)2.1.1 金屬的凝固金屬的凝固2.1.2 金屬與合金的鑄造性能金屬與合金的鑄造性能2.1.3 鑄造性能對(duì)鑄造性能對(duì)鑄件質(zhì)量的影響鑄件質(zhì)量的影響2.1.1 金屬的凝固金屬的凝固1. 液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1）液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)：）液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)：固態(tài)金屬經(jīng)加熱變?yōu)槿廴跔顟B(tài)即得固態(tài)金屬經(jīng)加熱變?yōu)槿廴跔顟B(tài)即得液態(tài)金屬，是由呈有序排列的游動(dòng)原子集團(tuán)組成，其結(jié)液態(tài)金屬，是由呈有序排列的游動(dòng)原子集團(tuán)組成，其結(jié)構(gòu)與原有固體結(jié)構(gòu)相似，但熱運(yùn)動(dòng)劇烈，溫度越高，熱構(gòu)與原有固體結(jié)構(gòu)相似，但熱運(yùn)動(dòng)劇烈，溫度越高，熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，原子集團(tuán)越小，游動(dòng)越快。運(yùn)動(dòng)越劇烈，原子集團(tuán)越小，游動(dòng)越快。2）

5、液態(tài)金屬的性質(zhì)）液態(tài)金屬的性質(zhì)：具有粘度和表面張力。：具有粘度和表面張力。2. 液態(tài)金屬的凝固液態(tài)金屬的凝固 液態(tài)金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程，包括形核和長(zhǎng)液態(tài)金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程，包括形核和長(zhǎng)大兩個(gè)過(guò)程。得到的凝固組織（鑄態(tài)晶粒形態(tài)、大小、大兩個(gè)過(guò)程。得到的凝固組織（鑄態(tài)晶粒形態(tài)、大小、分布、缺陷等）取決于成分、冷卻速度、形核條件等。分布、缺陷等）取決于成分、冷卻速度、形核條件等。3. 鑄件的凝固方式鑄件的凝固方式 在鑄件凝固過(guò)程中，鑄件斷面上存在三個(gè)區(qū)域，即固相在鑄件凝固過(guò)程中，鑄件斷面上存在三個(gè)區(qū)域，即固相區(qū)、凝固區(qū)和液相區(qū)。其中凝固區(qū)對(duì)鑄件質(zhì)量有較大影響。區(qū)、凝固區(qū)和液相區(qū)。其中凝

6、固區(qū)對(duì)鑄件質(zhì)量有較大影響。鑄件的凝固方式也可根據(jù)凝固區(qū)的寬窄來(lái)劃分，如圖鑄件的凝固方式也可根據(jù)凝固區(qū)的寬窄來(lái)劃分，如圖2-1。a)逐層凝固逐層凝固b)中間凝固中間凝固c)糊狀凝固糊狀凝固圖圖2-1 鑄件的凝固方式鑄件的凝固方式1）逐層凝固）逐層凝固：純：純金屬或共晶成分的金屬或共晶成分的合金的凝固，如圖合金的凝固，如圖2-1a；2）糊狀凝固）糊狀凝固：結(jié)：結(jié)晶溫度范圍很寬的晶溫度范圍很寬的合金的凝固，如圖合金的凝固，如圖2-1c；3）中間凝固）中間凝固：介于逐層凝固和糊狀凝固之間，大多數(shù)合：介于逐層凝固和糊狀凝固之間，大多數(shù)合金為此凝固方式，如圖金為此凝固方式，如圖2-1b所示。所示。 鑄件質(zhì)

7、量與凝固方式有關(guān)，逐層凝固時(shí)，合金充型能鑄件質(zhì)量與凝固方式有關(guān)，逐層凝固時(shí)，合金充型能力強(qiáng)（流動(dòng)性好），便于防止縮孔、縮松。而糊狀凝固時(shí)，力強(qiáng)（流動(dòng)性好），便于防止縮孔、縮松。而糊狀凝固時(shí)，充型能力差，易產(chǎn)生縮松。充型能力差，易產(chǎn)生縮松。4. 影響鑄件凝固方式的因素影響鑄件凝固方式的因素1）合金的結(jié)晶溫度范圍）合金的結(jié)晶溫度范圍: 結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越窄，越傾向于逐層凝固。低碳鋼，近共晶成分鑄鐵傾越窄，越傾向于逐層凝固。低碳鋼，近共晶成分鑄鐵傾向于逐層凝固，高碳鋼、遠(yuǎn)共晶成分鑄鐵傾向于糊狀凝向于逐層凝固，高碳鋼、遠(yuǎn)共晶成分鑄鐵傾向于糊狀凝固。固。2）鑄件的溫度

8、梯度：）鑄件的溫度梯度：在合金的結(jié)晶溫度范圍已定時(shí)，若鑄在合金的結(jié)晶溫度范圍已定時(shí)，若鑄件的溫度梯度由小變大，則凝固區(qū)由寬變窄，傾向于逐層凝件的溫度梯度由小變大，則凝固區(qū)由寬變窄，傾向于逐層凝固。如圖固。如圖2-2所示。所示。 圖圖2-2 溫度梯度對(duì)凝固區(qū)域的影響溫度梯度對(duì)凝固區(qū)域的影響鑄件溫度梯度主要取決于：鑄件溫度梯度主要取決于：a)合金的性質(zhì)。合金的性質(zhì)。合金的凝固溫合金的凝固溫度越低、熱導(dǎo)率越高、結(jié)晶潛度越低、熱導(dǎo)率越高、結(jié)晶潛熱越大，溫度梯度越小，如多熱越大，溫度梯度越小，如多數(shù)鋁合金。數(shù)鋁合金。b) 鑄型的蓄熱能力鑄型的蓄熱能力越強(qiáng)，激冷越強(qiáng)，激冷能力越強(qiáng)，溫度梯度越大，如能力越強(qiáng)

9、，溫度梯度越大，如金屬型鑄造易得致密組織。金屬型鑄造易得致密組織。c) 澆注溫度越高，澆注溫度越高，溫度梯度減小。溫度梯度減小。2.1.2 金屬與合金的鑄造性能金屬與合金的鑄造性能 鑄造性能鑄造性能是表示合金鑄造成形獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的能力；是表示合金鑄造成形獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的能力；用用充型能力、收縮性充型能力、收縮性等來(lái)衡量。等來(lái)衡量。2.1.2.1 充型能力充型能力 充型能力：充型能力：熔融金屬或合金充滿鑄型型腔，獲得形熔融金屬或合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。主要影響因素有：狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。主要影響因素有：圖圖2-3 螺旋形標(biāo)準(zhǔn)試樣螺旋形標(biāo)準(zhǔn)試樣1. 金屬或合金的流

10、動(dòng)性金屬或合金的流動(dòng)性 流動(dòng)性是熔融金屬的流動(dòng)能流動(dòng)性是熔融金屬的流動(dòng)能力，合金的流動(dòng)性用澆注流動(dòng)性力，合金的流動(dòng)性用澆注流動(dòng)性試樣的方法來(lái)衡量，一般采用如試樣的方法來(lái)衡量，一般采用如圖圖2-3所示的螺旋形試樣。流動(dòng)所示的螺旋形試樣。流動(dòng)距離越長(zhǎng)，表明流動(dòng)性越好。距離越長(zhǎng)，表明流動(dòng)性越好。決定合金流動(dòng)性的主要因素有決定合金流動(dòng)性的主要因素有：1）合金的種類）合金的種類。2）合金的成分）合金的成分。同種合金，成。同種合金，成分不同，其結(jié)晶特點(diǎn)不同，流分不同，其結(jié)晶特點(diǎn)不同，流動(dòng)性也不同。如圖動(dòng)性也不同。如圖2-4所示鉛錫所示鉛錫合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系；合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系；純金屬和共晶合金

11、在恒溫下結(jié)純金屬和共晶合金在恒溫下結(jié)晶，為逐層凝固方式，如晶，為逐層凝固方式，如圖圖2-5a所示，凝固層表面光滑，阻力所示，凝固層表面光滑，阻力小，故流動(dòng)性好，同時(shí)共晶合小，故流動(dòng)性好，同時(shí)共晶合金熔點(diǎn)最低，故流動(dòng)性最好。金熔點(diǎn)最低，故流動(dòng)性最好。而亞共晶合金，為中間凝固方而亞共晶合金，為中間凝固方式，復(fù)雜枝晶阻礙流動(dòng)，故流式，復(fù)雜枝晶阻礙流動(dòng)，故流動(dòng)性差，如圖動(dòng)性差，如圖2-5b所示。所示。圖圖2-4鉛錫合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系鉛錫合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系3）雜質(zhì)和含氣量）雜質(zhì)和含氣量。固態(tài)夾雜物使粘度增加，流動(dòng)性下降；。固態(tài)夾雜物使粘度增加，流動(dòng)性下降；如灰鐵中的如灰鐵中的MnS；含氣量越

12、少，流動(dòng)性越好。；含氣量越少，流動(dòng)性越好。2. 澆注條件澆注條件1）澆注溫度）澆注溫度越高，保持液態(tài)的時(shí)間越長(zhǎng)，流動(dòng)性越好；越高，保持液態(tài)的時(shí)間越長(zhǎng)，流動(dòng)性越好；溫度越高，合金粘度越低，阻力越小，充型能力越強(qiáng)。溫度越高，合金粘度越低，阻力越小，充型能力越強(qiáng)。故提高澆注溫度能有效提高充型能力；但過(guò)高吸氣量和故提高澆注溫度能有效提高充型能力；但過(guò)高吸氣量和總收縮大，易產(chǎn)生鑄造缺陷。故在保證充型能力的前提總收縮大，易產(chǎn)生鑄造缺陷。故在保證充型能力的前提下溫度應(yīng)盡量低。生產(chǎn)中薄壁件常采用較高溫度，厚壁下溫度應(yīng)盡量低。生產(chǎn)中薄壁件常采用較高溫度，厚壁件采用較低澆注溫度。件采用較低澆注溫度。2）充型壓力。

13、）充型壓力。壓力越大，充型能力越強(qiáng)。壓力越大，充型能力越強(qiáng)。3. 鑄型條件鑄型條件1）鑄型的蓄熱能力越強(qiáng)，充型能力越差；）鑄型的蓄熱能力越強(qiáng)，充型能力越差；2）鑄型溫度越高，充型能力越好；）鑄型溫度越高，充型能力越好；3）鑄型中的氣體阻礙充型；）鑄型中的氣體阻礙充型；4）鑄件結(jié)構(gòu)，壁厚過(guò)小、壁厚變化劇烈、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大）鑄件結(jié)構(gòu)，壁厚過(guò)小、壁厚變化劇烈、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大平面都影響充型。平面都影響充型。2.1.2.2 合金的收縮合金的收縮1、收縮。、收縮。合金從液態(tài)冷卻至常溫的過(guò)程中，體積或尺寸縮合金從液態(tài)冷卻至常溫的過(guò)程中，體積或尺寸縮小的現(xiàn)象。通常用體收縮率或線收縮率來(lái)表示：小的現(xiàn)象。通常用體收縮

14、率或線收縮率來(lái)表示： 體收縮率體收縮率%100%10010010ttVVVVV線收縮率線收縮率%100%10010010ttlllll式中式中 、 合金在合金在 、 時(shí)的體積（時(shí)的體積（ ）；）； 、 合金在合金在 、 時(shí)的長(zhǎng)度（時(shí)的長(zhǎng)度（ ）；）； 、 合金在合金在 至至 溫度范圍內(nèi)的體收縮系數(shù)溫度范圍內(nèi)的體收縮系數(shù)0V1V0t1t3m和線收縮系數(shù)（和線收縮系數(shù)（ ）0l1l0t0t1t1tmlVC01合金的收縮過(guò)程可分為三個(gè)階段：如圖合金的收縮過(guò)程可分為三個(gè)階段：如圖2-6所示。所示。1 1）液態(tài)收縮。）液態(tài)收縮。指合金從澆注溫度冷卻到液相線溫度過(guò)程中指合金從澆注溫度冷卻到液相線溫度過(guò)程中

15、的收縮。的收縮。2 2）凝固收縮。）凝固收縮。指合金在液相線和固相線之間凝固階段的收指合金在液相線和固相線之間凝固階段的收縮。結(jié)晶溫度范圍越大，收縮率越大?？s。結(jié)晶溫度范圍越大，收縮率越大。液態(tài)和凝固收縮時(shí)金液態(tài)和凝固收縮時(shí)金屬液體積縮小，是形成縮孔和縮松的基本原因。屬液體積縮小，是形成縮孔和縮松的基本原因。 3 3）固態(tài)收縮。）固態(tài)收縮。指合金指合金從固相線溫度冷卻到室從固相線溫度冷卻到室溫時(shí)的收縮。用線收縮溫時(shí)的收縮。用線收縮率表示。它對(duì)鑄件形狀率表示。它對(duì)鑄件形狀和尺寸精度影響很大，和尺寸精度影響很大，是鑄造應(yīng)力、變形和裂是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因因

16、。圖圖2-6 鑄造合金收縮過(guò)程示意圖鑄造合金收縮過(guò)程示意圖I液態(tài)收縮液態(tài)收縮 II凝固收縮凝固收縮 III固態(tài)收縮固態(tài)收縮a) 合金狀態(tài)圖合金狀態(tài)圖 b) 一定溫度范圍合金一定溫度范圍合金 c) 共晶合金共晶合金 a) b) c) 2. 影響收縮的因素影響收縮的因素1）化學(xué)成分）化學(xué)成分;2）澆注溫度越高，過(guò)熱度越大，收縮越大）澆注溫度越高，過(guò)熱度越大，收縮越大;3）鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件，鑄件結(jié)構(gòu)造成各部分冷卻速度）鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件，鑄件結(jié)構(gòu)造成各部分冷卻速度不同，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力阻礙收縮；鑄型和型芯產(chǎn)生機(jī)械阻不同，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力阻礙收縮；鑄型和型芯產(chǎn)生機(jī)械阻力。力。 收縮是造成縮孔、縮松、應(yīng)力、變

17、形和裂紋的基本原收縮是造成縮孔、縮松、應(yīng)力、變形和裂紋的基本原因因;充型能力不好，鑄件易產(chǎn)生澆不到、冷隔、氣孔、夾充型能力不好，鑄件易產(chǎn)生澆不到、冷隔、氣孔、夾雜、縮孔、熱裂等缺陷。雜、縮孔、熱裂等缺陷。2.1.32.1.3 鑄造性能對(duì)鑄件質(zhì)量的影響鑄造性能對(duì)鑄件質(zhì)量的影響2.1.3.1 縮孔和縮松縮孔和縮松 凝固結(jié)束后在鑄件某些部位出現(xiàn)的孔洞。大而集中的凝固結(jié)束后在鑄件某些部位出現(xiàn)的孔洞。大而集中的孔洞稱為縮孔，細(xì)小而分散的孔洞稱縮松?？s孔縮松可使孔洞稱為縮孔，細(xì)小而分散的孔洞稱縮松?？s孔縮松可使鑄件力學(xué)性能大大降低，以致成為廢品。鑄件力學(xué)性能大大降低，以致成為廢品。 縮孔產(chǎn)生的基本原因是合

18、金的液態(tài)收縮和凝固收縮值縮孔產(chǎn)生的基本原因是合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值大于固態(tài)收縮值，且得不到補(bǔ)償。縮孔產(chǎn)生的部位在鑄件大于固態(tài)收縮值，且得不到補(bǔ)償?？s孔產(chǎn)生的部位在鑄件最后凝固區(qū)域，此區(qū)域也稱熱節(jié)。最后凝固區(qū)域，此區(qū)域也稱熱節(jié)。 （1）縮孔的形成）縮孔的形成 形成條件，金屬在恒溫或很窄的溫度形成條件，金屬在恒溫或很窄的溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，鑄件壁以逐層凝固方式凝固。范圍內(nèi)結(jié)晶，鑄件壁以逐層凝固方式凝固。形成過(guò)程如形成過(guò)程如圖圖2-72-7所示所示：動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示 1. 縮孔和縮松的形成縮孔和縮松的形成圖圖2-7 縮孔形成過(guò)程示意圖縮孔形成過(guò)程示意圖（2 2）縮松的形成）縮松的形成 其基本原因也是

19、液態(tài)收縮和凝固收縮大其基本原因也是液態(tài)收縮和凝固收縮大于固態(tài)收縮。但主要出現(xiàn)在糊狀凝固的合金中，或斷面較大于固態(tài)收縮。但主要出現(xiàn)在糊狀凝固的合金中，或斷面較大的鑄件壁中。形成過(guò)程如圖的鑄件壁中。形成過(guò)程如圖2-82-8所示。所示。動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示 一般出現(xiàn)在鑄件壁的軸線區(qū)域、熱節(jié)處、冒口根部和內(nèi)一般出現(xiàn)在鑄件壁的軸線區(qū)域、熱節(jié)處、冒口根部和內(nèi)澆口附近，也常分布在集中縮孔的下方。澆口附近，也常分布在集中縮孔的下方。 圖圖2-8 縮松形成過(guò)程示意圖縮松形成過(guò)程示意圖（3）縮孔縮松的形成規(guī)律）縮孔縮松的形成規(guī)律1）合金的液態(tài)收縮和凝固收縮越大（如鑄鋼、白口鐵）合金的液態(tài)收縮和凝固收縮越大（如鑄鋼、白

20、口鐵等），鑄件越易形成縮孔。等），鑄件越易形成縮孔。2）合金的澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大，越易形成縮孔。）合金的澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大，越易形成縮孔。3）結(jié)晶溫度范圍寬的合金，傾向于糊狀凝固，易形成縮）結(jié)晶溫度范圍寬的合金，傾向于糊狀凝固，易形成縮松。純金屬和共晶成分合金傾向于逐層凝固，易形成縮孔。松。純金屬和共晶成分合金傾向于逐層凝固，易形成縮孔。2. 縮孔和縮松的防止縮孔和縮松的防止 一定成分的合金，縮孔、縮松的數(shù)量可以相互轉(zhuǎn)化，但一定成分的合金，縮孔、縮松的數(shù)量可以相互轉(zhuǎn)化，但其總?cè)莘e基本一定，如圖其總?cè)莘e基本一定，如圖2-9所示。所示。圖圖2-9鐵碳合金成分與體積收縮率的關(guān)系鐵碳合

21、金成分與體積收縮率的關(guān)系防止縮孔和縮松的防止縮孔和縮松的基本原則是：基本原則是：采用采用合理的工藝條件，合理的工藝條件，使縮松轉(zhuǎn)化為縮孔，使縮松轉(zhuǎn)化為縮孔，并使縮孔移至冒口并使縮孔移至冒口中。中。（1 1）按照順序凝固原則進(jìn)行凝固）按照順序凝固原則進(jìn)行凝固 是指采用各種工藝措施，使鑄件上從遠(yuǎn)離冒口的部分是指采用各種工藝措施，使鑄件上從遠(yuǎn)離冒口的部分到冒口之間建立一個(gè)逐漸遞增的溫度梯度，從而實(shí)現(xiàn)由遠(yuǎn)到冒口之間建立一個(gè)逐漸遞增的溫度梯度，從而實(shí)現(xiàn)由遠(yuǎn)離冒口的部分向冒口的方向順序地凝固，離冒口的部分向冒口的方向順序地凝固， 如圖如圖2-10所示，所示，使縮孔轉(zhuǎn)移到冒口中。使縮孔轉(zhuǎn)移到冒口中。 （2

22、2）合理確定內(nèi)澆道位置及澆注工藝）合理確定內(nèi)澆道位置及澆注工藝 內(nèi)澆道的引入位置應(yīng)按照順序凝內(nèi)澆道的引入位置應(yīng)按照順序凝固原則確定；澆注溫度和澆注速度應(yīng)固原則確定；澆注溫度和澆注速度應(yīng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)類型確定，根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)類型確定，慢澆有利于順序凝固，有利于補(bǔ)縮，慢澆有利于順序凝固，有利于補(bǔ)縮，消除縮孔。消除縮孔。 適用于收縮大或壁厚差別大，易產(chǎn)生縮孔的合金鑄適用于收縮大或壁厚差別大，易產(chǎn)生縮孔的合金鑄件件，如鑄鋼如鑄鋼、高強(qiáng)度灰鑄鐵高強(qiáng)度灰鑄鐵、可鍛鑄鐵等。、可鍛鑄鐵等。動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示圖圖2-10順序凝固原則示意圖順序凝固原則示意圖（3 3）合理應(yīng)用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措

23、施）合理應(yīng)用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措施 冒口冒口，在鑄件厚壁處和熱節(jié)部位設(shè)置冒口，是防止縮，在鑄件厚壁處和熱節(jié)部位設(shè)置冒口，是防止縮孔、縮松最有效的措施?？?、縮松最有效的措施。 冷鐵冷鐵，用鑄鐵、鋼、銅等材料制成的激冷物。加大冷用鑄鐵、鋼、銅等材料制成的激冷物。加大冷卻速度，調(diào)節(jié)凝固順序。卻速度，調(diào)節(jié)凝固順序。 補(bǔ)貼補(bǔ)貼，在鑄件壁上部靠近冒口處增加一個(gè)楔型厚度，在鑄件壁上部靠近冒口處增加一個(gè)楔型厚度，使鑄件壁厚變成朝冒口逐漸增厚的形狀，即造成一個(gè)向冒使鑄件壁厚變成朝冒口逐漸增厚的形狀，即造成一個(gè)向冒口逐漸遞增的溫度梯度，增大補(bǔ)縮距離?？谥饾u遞增的溫度梯度，增大補(bǔ)縮距離。 三者綜合應(yīng)用是消除縮孔

24、縮松的有三者綜合應(yīng)用是消除縮孔縮松的有效措施效措施，如圖，如圖2-112-11所示。所示。 動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示圖圖2-11 冒口冷鐵的作用冒口冷鐵的作用2.1.3.2 鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力: :鑄件的固態(tài)收縮受到阻礙而引起的內(nèi)應(yīng)力?？设T件的固態(tài)收縮受到阻礙而引起的內(nèi)應(yīng)力?？煞譃闊釕?yīng)力和收縮應(yīng)力；分為熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力；熱阻礙熱阻礙：鑄件各部分由于冷卻速度不同，收縮量不同而鑄件各部分由于冷卻速度不同，收縮量不同而引起的阻礙引起的阻礙, ,由由其引起的應(yīng)力稱其引起的應(yīng)力稱熱應(yīng)力熱應(yīng)力。機(jī)械阻礙機(jī)械阻礙：鑄型、型芯對(duì)鑄件收縮的阻礙：鑄型、型芯對(duì)鑄件收縮的阻礙, ,由由其引起的應(yīng)其引起的應(yīng)力稱

25、力稱機(jī)械應(yīng)力（收縮應(yīng)力）機(jī)械應(yīng)力（收縮應(yīng)力）。 1.1.熱應(yīng)力熱應(yīng)力 第一階段第一階段，兩者都塑性，兩者都塑性變形，無(wú)熱應(yīng)力；變形，無(wú)熱應(yīng)力；第二階段第二階段，一塑性，一，一塑性，一彈性，仍無(wú)熱應(yīng)力；彈性，仍無(wú)熱應(yīng)力；第三階段第三階段，兩者均彈性，兩者均彈性變形，變形，冷卻慢的受拉，冷卻慢的受拉，快的受壓。殘留熱應(yīng)力快的受壓。殘留熱應(yīng)力和合金的彈性模量、線和合金的彈性模量、線收縮系數(shù)、鑄件各部分收縮系數(shù)、鑄件各部分壁厚差別及溫度差成正壁厚差別及溫度差成正比。比。 動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示圖圖2-12 熱應(yīng)力的形成熱應(yīng)力的形成 由熱阻礙引起，由熱阻礙引起，落砂后熱應(yīng)力仍存在于鑄件內(nèi)，是一落砂后熱應(yīng)力仍存

26、在于鑄件內(nèi)，是一種殘留鑄造應(yīng)力，以框架鑄件為例，說(shuō)明殘留熱應(yīng)力的形種殘留鑄造應(yīng)力，以框架鑄件為例，說(shuō)明殘留熱應(yīng)力的形成過(guò)程，如圖成過(guò)程，如圖2-122-12所示，所示，其熱應(yīng)力形成過(guò)程分三階段其熱應(yīng)力形成過(guò)程分三階段。2.2.收縮應(yīng)力收縮應(yīng)力 由機(jī)械阻礙產(chǎn)生，由機(jī)械阻礙產(chǎn)生，一般都是拉應(yīng)力，在形成應(yīng)力的一般都是拉應(yīng)力，在形成應(yīng)力的原因消除時(shí)，應(yīng)力也隨之消除。但如果臨時(shí)拉應(yīng)力和殘?jiān)蛳龝r(shí)，應(yīng)力也隨之消除。但如果臨時(shí)拉應(yīng)力和殘留熱應(yīng)力同時(shí)作用在某瞬間超過(guò)鑄件的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄留熱應(yīng)力同時(shí)作用在某瞬間超過(guò)鑄件的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件將產(chǎn)生裂紋。如圖件將產(chǎn)生裂紋。如圖2-132-13所示。所示。 3.3.減

27、小和消除鑄造應(yīng)力的措施減小和消除鑄造應(yīng)力的措施1 1）合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)。盡量避免牽制收縮的結(jié)構(gòu)，如壁厚）合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)。盡量避免牽制收縮的結(jié)構(gòu)，如壁厚均勻，壁之間連接均勻等。均勻，壁之間連接均勻等。 2 2）盡量選用線收縮率小、彈性模量小的合金。）盡量選用線收縮率小、彈性模量小的合金。3 3）采用同時(shí)凝固的工藝。如圖）采用同時(shí)凝固的工藝。如圖2-142-14所示，各部分溫差小，所示，各部分溫差小，不易產(chǎn)生熱應(yīng)力。主要用于收縮較小的普通灰鑄鐵、結(jié)晶不易產(chǎn)生熱應(yīng)力。主要用于收縮較小的普通灰鑄鐵、結(jié)晶范圍大，不易實(shí)現(xiàn)冒口補(bǔ)縮，對(duì)氣密性要求不高的錫青銅范圍大，不易實(shí)現(xiàn)冒口補(bǔ)縮，對(duì)氣密性要求不高的錫青

28、銅鑄件等。鑄件等。 4 4）設(shè)法改善鑄型、型芯的退讓性，合理設(shè)置澆冒口。）設(shè)法改善鑄型、型芯的退讓性，合理設(shè)置澆冒口。5 5）對(duì)鑄件進(jìn)行時(shí)效處理。自然時(shí)效、熱時(shí)效（去應(yīng)力退）對(duì)鑄件進(jìn)行時(shí)效處理。自然時(shí)效、熱時(shí)效（去應(yīng)力退火）和共振時(shí)效。火）和共振時(shí)效。2.1.3.3 鑄件的變形與裂紋鑄件的變形與裂紋1.1.鑄件的變形鑄件的變形 殘留鑄造應(yīng)力超過(guò)鑄件材料的屈服極限時(shí)產(chǎn)生的翹曲殘留鑄造應(yīng)力超過(guò)鑄件材料的屈服極限時(shí)產(chǎn)生的翹曲變形變形。如圖。如圖2-15所示的框架鑄件，圖所示的框架鑄件，圖2-16的的T形梁，當(dāng)剛度形梁，當(dāng)剛度不夠時(shí)，將產(chǎn)生如圖所示的變形。再如圖不夠時(shí)，將產(chǎn)生如圖所示的變形。再如圖2-

29、17所示的車床所示的車床床身的變形。床身的變形。圖圖2-15 框架鑄件的變形框架鑄件的變形圖圖2-16 T形梁的變形形梁的變形 防止鑄造應(yīng)力的方法也是防止變形的根本方法；防止鑄造應(yīng)力的方法也是防止變形的根本方法；同時(shí)在工藝上還可以采用反變形法，提早落砂去應(yīng)力同時(shí)在工藝上還可以采用反變形法，提早落砂去應(yīng)力退火消除機(jī)械應(yīng)力。退火消除機(jī)械應(yīng)力。 2.2.鑄件的裂紋：鑄件的裂紋： 當(dāng)鑄造應(yīng)力超過(guò)金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便產(chǎn)生裂當(dāng)鑄造應(yīng)力超過(guò)金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便產(chǎn)生裂紋。可分為熱裂和冷裂。紋?？煞譃闊崃押屠淞?。 1）熱裂）熱裂 在凝固末期高溫下形成的裂紋。裂紋表面被氧在凝固末期高溫下形成的裂紋。裂紋表

30、面被氧化而呈氧化色，裂紋沿晶粒邊界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而化而呈氧化色，裂紋沿晶粒邊界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則；裂紋短，縫隙寬。不規(guī)則；裂紋短，縫隙寬。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：凝固末期，合金絕大部分已成固體，但強(qiáng)度和凝固末期，合金絕大部分已成固體，但強(qiáng)度和塑性很低，當(dāng)鑄件受到機(jī)械阻礙產(chǎn)生很小的鑄造應(yīng)力就能塑性很低，當(dāng)鑄件受到機(jī)械阻礙產(chǎn)生很小的鑄造應(yīng)力就能引起熱裂。分布在應(yīng)力集中處或熱節(jié)處。引起熱裂。分布在應(yīng)力集中處或熱節(jié)處。防止熱裂的措施：防止熱裂的措施： 應(yīng)盡量選用凝固溫度范圍小、熱裂傾向小的合金；應(yīng)盡量選用凝固溫度范圍小、熱裂傾向小的合金； 提高鑄型、型芯的退讓性，減小機(jī)械應(yīng)力；提高鑄型、型

31、芯的退讓性，減小機(jī)械應(yīng)力；合理設(shè)計(jì)澆道、冒口；合理設(shè)計(jì)澆道、冒口；對(duì)于鑄鋼、鑄鐵件，嚴(yán)格控制硫含量，防止熱脆性。對(duì)于鑄鋼、鑄鐵件，嚴(yán)格控制硫含量，防止熱脆性。2 2）冷裂）冷裂 是鑄件處于彈性狀態(tài)即在低溫時(shí)形成的裂紋。是鑄件處于彈性狀態(tài)即在低溫時(shí)形成的裂紋。其表面光滑，具有金屬光澤或呈微氧化色，裂紋穿過(guò)晶其表面光滑，具有金屬光澤或呈微氧化色，裂紋穿過(guò)晶粒而發(fā)生，外形規(guī)則，常是圓滑曲線或直線。防止方法粒而發(fā)生，外形規(guī)則，常是圓滑曲線或直線。防止方法是盡量減少鑄造應(yīng)力。是盡量減少鑄造應(yīng)力。 思考題：思考題：1.1.何謂合金的鑄造性能？它可以用哪些性能來(lái)衡量？鑄何謂合金的鑄造性能？它可以用哪些性能來(lái)

32、衡量？鑄造性能不好，會(huì)引起哪些缺陷？造性能不好，會(huì)引起哪些缺陷？2.2.試分析圖試分析圖2-182-18所示鑄件：所示鑄件：1 1）哪些是自由收縮，哪些是）哪些是自由收縮，哪些是受阻收縮？受阻收縮？2 2）受阻收縮的鑄件形成哪一類鑄造應(yīng)力？）受阻收縮的鑄件形成哪一類鑄造應(yīng)力？3 3）圖示各點(diǎn)應(yīng)力屬于什么性質(zhì)（拉應(yīng)力、壓應(yīng)力）？圖示各點(diǎn)應(yīng)力屬于什么性質(zhì)（拉應(yīng)力、壓應(yīng)力）？ 圖圖2-18 鑄件鑄件 砂型鑄造是應(yīng)用最廣的鑄造方法，約占總產(chǎn)量的砂型鑄造是應(yīng)用最廣的鑄造方法，約占總產(chǎn)量的80%以上，其基本工藝過(guò)程如下：以上，其基本工藝過(guò)程如下： 第第2 2節(jié)節(jié) 砂型鑄造方法砂型鑄造方法 零件圖零件圖鑄造

33、工藝圖鑄造工藝圖模樣圖、芯盒圖、鑄型裝配圖模樣圖、芯盒圖、鑄型裝配圖制造模樣及芯盒制造模樣及芯盒混制芯砂混制芯砂預(yù)處理造型材料預(yù)處理造型材料混制型砂混制型砂造型造型制芯制芯準(zhǔn)備準(zhǔn)備爐料爐料熔煉熔煉金屬金屬澆注澆注化驗(yàn)化驗(yàn)落砂、清理落砂、清理檢驗(yàn)檢驗(yàn)熱處理熱處理合格鑄件合格鑄件合型合型烘干鑄型烘干鑄型烘干芯子烘干芯子 造型和制芯是砂型鑄造最基本的工序，按照緊實(shí)型砂造型和制芯是砂型鑄造最基本的工序，按照緊實(shí)型砂和起模的方法，可分為手工造型和機(jī)器造型兩大類。和起模的方法，可分為手工造型和機(jī)器造型兩大類。2.2.12.2.1 手工造型手工造型1.1.手工造型手工造型 全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型。全

34、部用手工或手動(dòng)工具完成的造型。手工造型特點(diǎn)：手工造型特點(diǎn)：操作靈活，工藝裝備（模樣、芯盒、砂箱）簡(jiǎn)單，生產(chǎn)準(zhǔn)操作靈活，工藝裝備（模樣、芯盒、砂箱）簡(jiǎn)單，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短，適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各種大小形狀的鑄件。缺點(diǎn)備時(shí)間短，適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各種大小形狀的鑄件。缺點(diǎn)是對(duì)工人技術(shù)水平要求較高，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，鑄是對(duì)工人技術(shù)水平要求較高，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定，用于單件、小批生產(chǎn)。件質(zhì)量不穩(wěn)定，用于單件、小批生產(chǎn)。2.2.常用手工造型特點(diǎn)及應(yīng)用常用手工造型特點(diǎn)及應(yīng)用 手工造型按模樣特征可分為：整模造型，分模造型、手工造型按模樣特征可分為：整模造型，分模造型、活塊造型、挖砂造型、假箱造型

35、、刮板造型；按砂箱特征活塊造型、挖砂造型、假箱造型、刮板造型；按砂箱特征分：兩箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型。具體特分：兩箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型。具體特點(diǎn)及應(yīng)用見表點(diǎn)及應(yīng)用見表2-22-2 。為省卻挖砂操作，在造型前特制一為省卻挖砂操作，在造型前特制一個(gè)底胎，然后在底胎上造下箱；底個(gè)底胎，然后在底胎上造下箱；底胎可多次使用，不參與澆注胎可多次使用，不參與澆注表表2-2 常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用造型方法造型方法主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)適用范圍適用范圍整模造型整模造型整體模，平面分型面，型腔在一個(gè)整體模，平面分型面，型腔在一個(gè)砂箱內(nèi)；造型簡(jiǎn)單，鑄件精度表

36、面砂箱內(nèi)；造型簡(jiǎn)單，鑄件精度表面質(zhì)量較好質(zhì)量較好分模造型分模造型模樣沿最大截面分為兩半，型腔位模樣沿最大截面分為兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱，造型簡(jiǎn)便于上、下兩個(gè)砂箱，造型簡(jiǎn)便挖砂造型挖砂造型假箱造型假箱造型最大截面位于一端并為平最大截面位于一端并為平面的簡(jiǎn)單鑄件的單件、小面的簡(jiǎn)單鑄件的單件、小批生產(chǎn)批生產(chǎn)最大截面在中部，一般為最大截面在中部，一般為對(duì)稱性鑄件，如套、管、對(duì)稱性鑄件，如套、管、閥類零件單件、小批生產(chǎn)閥類零件單件、小批生產(chǎn)模樣為整體，但分型面不是平面，模樣為整體，但分型面不是平面，造型時(shí)手工挖去阻礙取模的型砂，造型時(shí)手工挖去阻礙取模的型砂，生產(chǎn)率低，技術(shù)水平高生產(chǎn)率低，技術(shù)水平高

37、分型面不是平面的鑄件的分型面不是平面的鑄件的單件、小批生產(chǎn)單件、小批生產(chǎn)分型面不是平面的鑄件的分型面不是平面的鑄件的成批生產(chǎn)成批生產(chǎn)活塊造型活塊造型對(duì)鑄件上妨礙起模的小部分做成活對(duì)鑄件上妨礙起模的小部分做成活動(dòng)部分。起模時(shí)先取出主體部分，動(dòng)部分。起模時(shí)先取出主體部分，再取出活動(dòng)部分再取出活動(dòng)部分用于妨礙起模部分的鑄件用于妨礙起模部分的鑄件的單件、小批生產(chǎn)的單件、小批生產(chǎn)采用活動(dòng)砂箱造型，合型后脫出砂采用活動(dòng)砂箱造型，合型后脫出砂箱箱表表2-2 常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用造型方法造型方法主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)適用范圍適用范圍刮板造型刮板造型用刮板代替模樣造型。節(jié)約木材，用

38、刮板代替模樣造型。節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期，生產(chǎn)率低，技術(shù)水縮短生產(chǎn)周期，生產(chǎn)率低，技術(shù)水平高，精度較差平高，精度較差兩箱造型兩箱造型鑄型由上型和下型構(gòu)成，各類模樣，鑄型由上型和下型構(gòu)成，各類模樣，操作方便操作方便三箱造型三箱造型脫箱造型脫箱造型用于等截面或回轉(zhuǎn)體大中用于等截面或回轉(zhuǎn)體大中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)型鑄件的單件、小批生產(chǎn)最基本的造型方法。各種最基本的造型方法。各種鑄型，各種批量鑄型，各種批量鑄件兩端截面尺寸比中間大，必須鑄件兩端截面尺寸比中間大，必須有兩個(gè)分型面有兩個(gè)分型面主要用于手工造型，具有主要用于手工造型，具有兩個(gè)分型面的鑄件的單件、兩個(gè)分型面的鑄件的單件、小批生產(chǎn)小批生產(chǎn)用于

39、小鑄件的生產(chǎn)。用于小鑄件的生產(chǎn)。地坑造型地坑造型在地面砂床中造型，不用砂箱或只在地面砂床中造型，不用砂箱或只用上箱用上箱用于要求不高的中、大型用于要求不高的中、大型鑄件的單件、小批生產(chǎn)鑄件的單件、小批生產(chǎn)續(xù)續(xù) 機(jī)器造型：用機(jī)器全部或至少完成緊砂操作的造型。機(jī)器造型：用機(jī)器全部或至少完成緊砂操作的造型。生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好，砂型質(zhì)量好（緊實(shí)度高而均勻，生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好，砂型質(zhì)量好（緊實(shí)度高而均勻，型腔輪廓清晰，鑄件質(zhì)量也好。但設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高，型腔輪廓清晰，鑄件質(zhì)量也好。但設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，適于中小鑄件的成批或大量生產(chǎn)。生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，適于中小鑄件的成批或大量

40、生產(chǎn)。 2.2.22.2.2 機(jī)器造型機(jī)器造型1.1. 機(jī)器造型的緊砂方法機(jī)器造型的緊砂方法 機(jī)器造型的緊砂方法主要有壓實(shí)、振實(shí)、振壓、拋砂機(jī)器造型的緊砂方法主要有壓實(shí)、振實(shí)、振壓、拋砂四種基本形式。四種基本形式。1）振壓緊砂）振壓緊砂：以壓縮空氣為動(dòng)力，工作原理：以壓縮空氣為動(dòng)力，工作原理如圖如圖2-19所所示。示。2）拋砂緊實(shí)）拋砂緊實(shí)：工作原理：工作原理如圖如圖2-20所示。所示。2.2. 機(jī)器造型的起模方法機(jī)器造型的起模方法1）頂箱起模）頂箱起模：如圖：如圖2-21a所示。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但易漏砂，用所示。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但易漏砂，用于型腔簡(jiǎn)單、高度小的鑄型，多用于上型，以省卻翻箱。于型腔簡(jiǎn)單、高

41、度小的鑄型，多用于上型，以省卻翻箱。2）漏模起模）漏模起模：如圖：如圖2-21b所示。一般用于形狀復(fù)雜或高度所示。一般用于形狀復(fù)雜或高度較大的鑄型。較大的鑄型。3）翻轉(zhuǎn)起模）翻轉(zhuǎn)起模：如圖：如圖2-21c所示。機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，但不易掉砂，所示。機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，但不易掉砂，適用于型腔較深，形狀復(fù)雜的鑄型，常用于下型。適用于型腔較深，形狀復(fù)雜的鑄型，常用于下型。三、造型生產(chǎn)線三、造型生產(chǎn)線 將造型機(jī)和其它輔機(jī)（翻轉(zhuǎn)機(jī)、下芯機(jī)、合型機(jī)、將造型機(jī)和其它輔機(jī)（翻轉(zhuǎn)機(jī)、下芯機(jī)、合型機(jī)、壓鐵機(jī)、落砂機(jī)等）按照鑄造工藝流程，用運(yùn)輸設(shè)備壓鐵機(jī)、落砂機(jī)等）按照鑄造工藝流程，用運(yùn)輸設(shè)備（鑄型輸送機(jī)或輥道）聯(lián)系起來(lái)，組成一套

42、機(jī)械化、自（鑄型輸送機(jī)或輥道）聯(lián)系起來(lái)，組成一套機(jī)械化、自動(dòng)化鑄造生產(chǎn)系統(tǒng)，如圖動(dòng)化鑄造生產(chǎn)系統(tǒng)，如圖2-222-22所示。所示。 思考題：思考題：1.1.手工造型常用哪幾種造型方法，各適用于何種零件？手工造型常用哪幾種造型方法，各適用于何種零件？2.2. 機(jī)器造型有何優(yōu)缺點(diǎn)，有哪幾種緊砂方法和起模方法？機(jī)器造型有何優(yōu)缺點(diǎn)，有哪幾種緊砂方法和起模方法？第第3 3節(jié)節(jié) 特種鑄造方法特種鑄造方法 與普通砂型鑄造不同的其他鑄造方法統(tǒng)稱為特種鑄造，與普通砂型鑄造不同的其他鑄造方法統(tǒng)稱為特種鑄造，如熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄如熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造、擠壓

43、鑄造、實(shí)型鑄造等。造、擠壓鑄造、實(shí)型鑄造等。2.3.12.3.1 熔模鑄造熔模鑄造 在易熔模樣表面包覆若干層耐火涂料，待其硬化干燥在易熔模樣表面包覆若干層耐火涂料，待其硬化干燥后，將模樣熔去后而制成型殼，經(jīng)澆注而獲得鑄件的一種后，將模樣熔去后而制成型殼，經(jīng)澆注而獲得鑄件的一種方法。模樣材料多為蠟質(zhì)，故又稱失蠟鑄造。方法。模樣材料多為蠟質(zhì)，故又稱失蠟鑄造。 1.1.熔模鑄造的工藝過(guò)程熔模鑄造的工藝過(guò)程 熔模鑄造的工藝過(guò)程如圖熔模鑄造的工藝過(guò)程如圖2-23所示，主要有以下過(guò)所示，主要有以下過(guò)程：制造壓型、制造熔模、制造型殼、脫模、焙燒、澆程：制造壓型、制造熔模、制造型殼、脫模、焙燒、澆注、清理。注

44、、清理。2.2. 熔模鑄造的特點(diǎn)和適用范圍熔模鑄造的特點(diǎn)和適用范圍 熔模鑄造適用于熔模鑄造適用于制造形狀復(fù)雜，難以加工的高熔點(diǎn)合制造形狀復(fù)雜，難以加工的高熔點(diǎn)合金及有特殊要求的精密鑄件；主要用于汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)金及有特殊要求的精密鑄件；主要用于汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)葉片、切削刀具、儀表元件、汽車、拖拉機(jī)及機(jī)床等零件葉片、切削刀具、儀表元件、汽車、拖拉機(jī)及機(jī)床等零件的生產(chǎn)。的生產(chǎn)。主要特點(diǎn)如下：主要特點(diǎn)如下：1 1）鑄件的精度和表面質(zhì)量高）鑄件的精度和表面質(zhì)量高；尺寸公差；尺寸公差I(lǐng)T11IT11 IT14IT14， 12.512.5 1.6 1.6；2 2）可制）可制造造形狀較復(fù)雜的鑄件形狀較復(fù)雜的

45、鑄件；3 3）適用于各種合金鑄件，尤其是高熔點(diǎn)）適用于各種合金鑄件，尤其是高熔點(diǎn)和和難難以以加工的高加工的高合金鋼，如耐熱合金、不銹鋼、磁鋼等。合金鋼，如耐熱合金、不銹鋼、磁鋼等。 4 4）工藝過(guò)程較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，使用費(fèi)和消耗的材料）工藝過(guò)程較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，使用費(fèi)和消耗的材料費(fèi)較貴，多用于小型零件。費(fèi)較貴，多用于小型零件。 aRaR2.3.22.3.2 金屬型鑄造金屬型鑄造1.1.金屬型的構(gòu)造金屬型的構(gòu)造 金屬型的材料一般采用鑄鐵，鑄件內(nèi)腔可用金屬型芯或金屬型的材料一般采用鑄鐵，鑄件內(nèi)腔可用金屬型芯或砂芯得到。結(jié)構(gòu)有整體式、水平分型式如圖砂芯得到。結(jié)構(gòu)有整體式、水平分型式如圖2-24a

46、2-24a 、垂直分、垂直分型式如圖型式如圖2-24b2-24b、復(fù)合分型式如圖、復(fù)合分型式如圖2-24c2-24c等。等。 金屬型鑄造是在重力作用下將金屬液體澆入金屬鑄型金屬型鑄造是在重力作用下將金屬液體澆入金屬鑄型以獲得鑄件的方法。鑄型用金屬制成，可反復(fù)使用，故又以獲得鑄件的方法。鑄型用金屬制成，可反復(fù)使用，故又稱永久型鑄造。稱永久型鑄造。 2.2.金屬型鑄造的工藝特點(diǎn)金屬型鑄造的工藝特點(diǎn) 1 1）金屬型預(yù)熱）金屬型預(yù)熱：未預(yù)熱的金屬型導(dǎo)熱性好，使金屬液冷卻：未預(yù)熱的金屬型導(dǎo)熱性好，使金屬液冷卻過(guò)快，鑄件易出現(xiàn)冷隔、澆不足、夾雜、氣孔等缺陷；鑄過(guò)快，鑄件易出現(xiàn)冷隔、澆不足、夾雜、氣孔等缺陷

47、；鑄型受強(qiáng)烈熱沖擊，應(yīng)力倍增，極易損壞。故在澆注前必須型受強(qiáng)烈熱沖擊，應(yīng)力倍增，極易損壞。故在澆注前必須預(yù)熱。預(yù)熱溫度應(yīng)根據(jù)合金種類和鑄件結(jié)構(gòu)而定。預(yù)熱。預(yù)熱溫度應(yīng)根據(jù)合金種類和鑄件結(jié)構(gòu)而定。 2 2）刷涂料）刷涂料：金屬型表面應(yīng)噴刷一層耐火涂料，以保護(hù)型：金屬型表面應(yīng)噴刷一層耐火涂料，以保護(hù)型壁表面，免受直接沖蝕和熱擊。還可改變冷卻速度，蓄壁表面，免受直接沖蝕和熱擊。還可改變冷卻速度，蓄氣和排氣。不同合金采用不同涂料，鋁合金常用含氧化氣和排氣。不同合金采用不同涂料，鋁合金常用含氧化鋅粉、滑石粉和水玻璃的涂料；灰鑄鐵用石墨、滑石粉、鋅粉、滑石粉和水玻璃的涂料；灰鑄鐵用石墨、滑石粉、耐火粘土、桃

48、膠和水。耐火粘土、桃膠和水。 3 3）澆注）澆注溫度溫度：澆注溫度應(yīng)比砂型鑄造高：澆注溫度應(yīng)比砂型鑄造高2020 30300 0C C。 4 4）開型時(shí)間）開型時(shí)間: :在型內(nèi)停留時(shí)間越長(zhǎng)，溫度越低，收縮量在型內(nèi)停留時(shí)間越長(zhǎng)，溫度越低，收縮量越大，取出鑄件越困難，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂紋的傾向越大越大，取出鑄件越困難，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂紋的傾向越大；同時(shí)金屬型的溫度越高，冷卻時(shí)間越長(zhǎng)，生產(chǎn)率下降。同時(shí)金屬型的溫度越高，冷卻時(shí)間越長(zhǎng)，生產(chǎn)率下降。因此合適的開型時(shí)間十分重要因此合適的開型時(shí)間十分重要。 3 3. .金屬金屬型型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 金屬型鑄造適用于金屬型鑄造適用于大批生產(chǎn)的

49、有色合金鑄件，如鋁合大批生產(chǎn)的有色合金鑄件，如鋁合金的活塞，汽缸體等。金的活塞，汽缸體等。 1 1）金屬型鑄件冷卻快，組織致密，機(jī)械性能較高；）金屬型鑄件冷卻快，組織致密，機(jī)械性能較高；2 2）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高；鑄件的精度和表面質(zhì)量較高；尺寸公差尺寸公差I(lǐng)T13IT13 IT16IT16，12.512.5 6.3 6.3；3 3）實(shí)現(xiàn)了）實(shí)現(xiàn)了“一型多鑄一型多鑄”，提高了生產(chǎn)率，改善了勞動(dòng)條，提高了生產(chǎn)率，改善了勞動(dòng)條件；件；4 4）金屬型不透氣且無(wú)退讓性，鑄件易產(chǎn)生澆不到、裂紋）金屬型不透氣且無(wú)退讓性，鑄件易產(chǎn)生澆不到、裂紋或白口等缺陷?；虬卓诘热毕?。 aRaR2.3.32.3.3

50、壓力鑄造壓力鑄造 壓力鑄造壓力鑄造：將熔融金屬在壓鑄機(jī)中以高速壓射入金屬：將熔融金屬在壓鑄機(jī)中以高速壓射入金屬鑄型內(nèi)，并在壓力下結(jié)晶的鑄造方法。鑄型內(nèi)，并在壓力下結(jié)晶的鑄造方法。 1 1、壓鑄壓鑄設(shè)備設(shè)備和壓鑄工藝過(guò)程和壓鑄工藝過(guò)程 壓鑄過(guò)程主要由壓鑄機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。常用壓鑄機(jī)分為熱壓鑄過(guò)程主要由壓鑄機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。常用壓鑄機(jī)分為熱壓室和冷壓室兩大類。壓室與坩堝相連的為熱壓室，適壓室和冷壓室兩大類。壓室與坩堝相連的為熱壓室，適于低熔點(diǎn)合金；壓室與熔化設(shè)備分開的為冷壓室，廣泛于低熔點(diǎn)合金；壓室與熔化設(shè)備分開的為冷壓室，廣泛用于壓鑄鋁、鎂、銅等合金。如臥式冷壓室壓鑄機(jī)，其用于壓鑄鋁、鎂、銅等合金。如臥式冷壓室

51、壓鑄機(jī)，其工作原理如圖工作原理如圖2-252-25，包括合型、澆注，壓射、開型、頂，包括合型、澆注，壓射、開型、頂出鑄件幾個(gè)過(guò)程。出鑄件幾個(gè)過(guò)程。 2.2.壓力鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍壓力鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1 1）壓鑄時(shí)，高速液流會(huì)包住大量空氣，凝固后在鑄件表皮）壓鑄時(shí)，高速液流會(huì)包住大量空氣，凝固后在鑄件表皮下形成許多氣孔，故不能太多加工和熱處理。下形成許多氣孔，故不能太多加工和熱處理。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1 1）鑄件的尺寸精度高，表面粗糙度小，尺寸公差）鑄件的尺寸精度高，表面粗糙度小，尺寸公差I(lǐng)T11 IT11 IT15IT15， 3.23.2 0.8 0.8； 2）可壓鑄形狀復(fù)雜的薄

52、壁精密鑄件，如可直接鑄出螺紋、）可壓鑄形狀復(fù)雜的薄壁精密鑄件，如可直接鑄出螺紋、齒形；齒形；3 3）壓鑄件在高壓下結(jié)晶，組織致密，力學(xué)性能好，其強(qiáng)）壓鑄件在高壓下結(jié)晶，組織致密，力學(xué)性能好，其強(qiáng)度比砂型鑄件提高度比砂型鑄件提高25%25% 40%40%；4 4）生產(chǎn)率很高，生產(chǎn)過(guò)程易于機(jī)械化和自動(dòng)化。生產(chǎn)率很高，生產(chǎn)過(guò)程易于機(jī)械化和自動(dòng)化。 aRaR 2 2）設(shè)備投資大，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，只適于大量生產(chǎn)。）設(shè)備投資大，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，只適于大量生產(chǎn)。 壓力鑄造壓力鑄造主要用于主要用于生產(chǎn)生產(chǎn)鋁、鋅、鎂等鋁、鋅、鎂等有色合金鑄件有色合金鑄件，如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、箱體、支架等。如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、箱

53、體、支架等。1.1.低壓鑄造的工藝過(guò)程低壓鑄造的工藝過(guò)程 ： 低壓鑄造的工藝過(guò)程低壓鑄造的工藝過(guò)程如圖如圖2-262-26所示，包括如下過(guò)程：所示，包括如下過(guò)程：1 1）準(zhǔn)備合金液和鑄型。合金液倒入保溫坩堝中，裝上密）準(zhǔn)備合金液和鑄型。合金液倒入保溫坩堝中，裝上密封蓋，升液管及鑄型。封蓋，升液管及鑄型。2 2）升液，澆注。合金在較低壓力下從升液管平穩(wěn)上升，）升液，澆注。合金在較低壓力下從升液管平穩(wěn)上升，注入型腔。注入型腔。2.3.42.3.4 低壓鑄造低壓鑄造 低壓鑄造低壓鑄造：用較低壓力將金屬液由鑄型底部注入型腔，用較低壓力將金屬液由鑄型底部注入型腔，并在壓力下凝固以獲得鑄件的方法。并在壓力

54、下凝固以獲得鑄件的方法。 3 3）增壓凝固，型內(nèi)合金在較高壓力下結(jié)晶、凝固。）增壓凝固，型內(nèi)合金在較高壓力下結(jié)晶、凝固。4 4）減壓、降液，坩堝上部與大氣連通，升液管內(nèi)合金液）減壓、降液，坩堝上部與大氣連通，升液管內(nèi)合金液流回坩堝。流回坩堝。5 5）開型取出鑄件。）開型取出鑄件。2.2.低壓鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍低壓鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 1 1）充型平穩(wěn)且易控制，減少了沖擊、飛濺現(xiàn)象，）充型平穩(wěn)且易控制，減少了沖擊、飛濺現(xiàn)象，不易產(chǎn)生不易產(chǎn)生夾渣、砂眼、氣孔等缺陷，夾渣、砂眼、氣孔等缺陷，提高了產(chǎn)品合格率。提高了產(chǎn)品合格率。2 2）金屬液上升速度和結(jié)晶壓力可調(diào)整，低壓鑄造適用于各）金屬液上升速度

55、和結(jié)晶壓力可調(diào)整，低壓鑄造適用于各種鑄型、各種合金和各種大小的鑄件。種鑄型、各種合金和各種大小的鑄件。3 3）澆注系統(tǒng)簡(jiǎn)單，金屬利用率高。）澆注系統(tǒng)簡(jiǎn)單，金屬利用率高。4 4）與重力鑄造（砂型、金屬型）比較，鑄件的輪廓清晰，）與重力鑄造（砂型、金屬型）比較，鑄件的輪廓清晰，力學(xué)力學(xué)性能較高，勞動(dòng)條件改善，易于機(jī)械化和自動(dòng)化。性能較高，勞動(dòng)條件改善，易于機(jī)械化和自動(dòng)化。 低壓鑄造主要用于低壓鑄造主要用于質(zhì)量要求高的鋁、鎂合金鑄件，如質(zhì)量要求高的鋁、鎂合金鑄件，如氣缸體、氣缸蓋、鋁活塞等。氣缸體、氣缸蓋、鋁活塞等。 2.3.52.3.5 離心鑄造離心鑄造離心鑄造：離心鑄造：將金屬液澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄

56、型中，使其在離心將金屬液澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在離心力作用下成形并凝固的鑄造方法。可用金屬型也可用砂型力作用下成形并凝固的鑄造方法?？捎媒饘傩鸵部捎蒙靶?1.1.離心鑄造的類型離心鑄造的類型 根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸的空間位置，離心鑄造可分為立式根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸的空間位置，離心鑄造可分為立式和臥式兩大類。和臥式兩大類。1）立式離心鑄造）立式離心鑄造：鑄型繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，如圖：鑄型繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，如圖2-27a,b所所示。在離心力和重力的共同作用下，內(nèi)表面為回轉(zhuǎn)拋物示。在離心力和重力的共同作用下，內(nèi)表面為回轉(zhuǎn)拋物面，因此用于高度小于直徑的圓環(huán)類或成形鑄件。面，因此用于高度小于直徑的圓環(huán)類或成形鑄件。2）臥式

57、離心鑄造）臥式離心鑄造：鑄型繞水平軸旋轉(zhuǎn)，如圖：鑄型繞水平軸旋轉(zhuǎn)，如圖2-27c所示，所示，鑄件壁厚均勻，適于長(zhǎng)度較大的管、套類零件。鑄件壁厚均勻，適于長(zhǎng)度較大的管、套類零件。2 2、離心、離心鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 1）鑄件組織致密，無(wú)縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，）鑄件組織致密，無(wú)縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，力學(xué)性能好力學(xué)性能好 。2）鑄造中空鑄件時(shí)，可不用型芯和澆注系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化）鑄造中空鑄件時(shí)，可不用型芯和澆注系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過(guò)程，節(jié)約金屬。了生產(chǎn)過(guò)程，節(jié)約金屬。 3）便于制造雙金屬鑄件，如鋼套鑲銅軸承）便于制造雙金屬鑄件，如鋼套鑲銅軸承 。4）離心力作用下，金

58、屬液的充型能力得到提高，可澆注）離心力作用下，金屬液的充型能力得到提高，可澆注流動(dòng)性較差的合金鑄件和薄壁鑄件，如渦輪、葉輪等。流動(dòng)性較差的合金鑄件和薄壁鑄件，如渦輪、葉輪等。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 離心鑄造主要用于離心鑄造主要用于管、套類零件。如鑄鐵管、銅套、管、套類零件。如鑄鐵管、銅套、氣缸套等。氣缸套等。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 鑄件易偏析，內(nèi)孔不準(zhǔn)確，內(nèi)表面較粗糙。鑄件易偏析，內(nèi)孔不準(zhǔn)確，內(nèi)表面較粗糙。 2.3.62.3.6 擠壓鑄造擠壓鑄造 擠壓鑄造擠壓鑄造：用鑄型的一部分直接擠壓金屬液，使金：用鑄型的一部分直接擠壓金屬液，使金屬在壓力作用下成形、凝固而獲得零件或毛坯的方法；屬在壓力作用下成形、凝固而獲

59、得零件或毛坯的方法；又稱液態(tài)模鍛。又稱液態(tài)模鍛。 1.1. 擠壓鑄造的原理及工藝過(guò)程擠壓鑄造的原理及工藝過(guò)程 擠壓鑄造原理如圖擠壓鑄造原理如圖2-28所示，鑄型中澆入金屬液，上所示，鑄型中澆入金屬液，上型向下運(yùn)動(dòng)擠壓金屬液而成形。擠壓鑄造的壓力和速度較型向下運(yùn)動(dòng)擠壓金屬液而成形。擠壓鑄造的壓力和速度較低，無(wú)渦流飛濺現(xiàn)象，成形時(shí)伴有局部塑性變形，鑄件致低，無(wú)渦流飛濺現(xiàn)象，成形時(shí)伴有局部塑性變形，鑄件致密無(wú)氣孔。密無(wú)氣孔。2、擠壓鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍、擠壓鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 擠壓鑄造多采用金屬型，擠壓的工藝過(guò)程包括鑄型擠壓鑄造多采用金屬型，擠壓的工藝過(guò)程包括鑄型準(zhǔn)備、澆注、合型加壓、完成等過(guò)程。

60、如大型薄壁鋁合準(zhǔn)備、澆注、合型加壓、完成等過(guò)程。如大型薄壁鋁合金鑄件的擠壓工藝過(guò)程如圖金鑄件的擠壓工藝過(guò)程如圖2-29所示。所示。 擠壓鑄造與壓力鑄造、低壓鑄造都是利用壓力作用擠壓鑄造與壓力鑄造、低壓鑄造都是利用壓力作用使鑄件成形而獲得致密鑄件。其特點(diǎn)如下：使鑄件成形而獲得致密鑄件。其特點(diǎn)如下：1）擠壓鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量高，）擠壓鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量高，尺寸公差尺寸公差I(lǐng)T11 IT11 IT13IT13， 6.36.3 1.6 1.6；2 2）無(wú)需開設(shè)澆冒口，金屬利用率高；）無(wú)需開設(shè)澆冒口，金屬利用率高；3 3）適應(yīng)性強(qiáng)，大多數(shù)合金都可采用擠壓鑄造；）適應(yīng)性強(qiáng)，大多數(shù)合金都可采用擠