材料成型基礎全析

1、第一篇 金屬的液態(tài)成型（鑄造）緒論1、鑄造：熔煉金屬，制造鑄型，并將液態(tài)金屬澆入到鑄型中，冷卻凝固后獲得一定形狀鑄件的工藝方法，稱為鑄造。2、鑄造的特點；1、可以生產(chǎn)各種形狀，特別是具有復雜內(nèi)腔的鑄件；2、可以用各種金屬，如鑄鐵、鋼、非鐵金屬、難熔合金鑄造鑄件。3、可以生產(chǎn)重量從幾克到幾百噸，壁厚從不到一毫米到幾百毫米的鑄件，如氣缸體、氣缸、曲軸、減速箱體、活塞等。鑄件通常作為毛坯，經(jīng)切削加工后成為零件才能使用，但有時也可作為零件而直接使用。第一章 鑄造工藝基礎1-1 液態(tài)合金的充型液態(tài)合金的充型能力：液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰，薄而復雜的鑄件的能力。合金澆注時，必須要有比較

2、好的充型能力。若合金的充型能力不好，則會產(chǎn)生澆不到或冷隔等鑄造缺陷，如圖所示影響充型能力的主要因素如下：一、合金的流動性：合金的流動性，是合金的鑄造性能之一。合金的流動性越好，充型能力越強，越便于澆注輪廓清晰、形狀完整、薄而復雜的鑄件。合金的流動性取決于合金的化學成分，它與合金相圖中的結晶溫度區(qū)間有關。結晶溫度區(qū)間小，合金的流動性好。共晶成分具有最好的流動性。2、 澆注條件澆注溫度：澆注時，液態(tài)合金所處的溫度為澆注溫度。 合金的充型能力隨著澆注溫度的升高而明顯增強。但澆注溫度如果過高，由于液態(tài)合金吸氣增多（氣孔）、氧化嚴重（氧化夾雜）。選擇澆注溫度原則：在保證合金能充滿鑄型的前提下，澆注溫度越

3、低越好。三、鑄型性質(zhì)（包括有關鑄型的多方面因素）鑄型導熱能力差，散熱慢，則合金保持在液態(tài)的時間長，充型能力好。直澆口高度大，則可提高液態(tài)合金的充型能力。此外，零件壁厚小、復雜程度高充型能力降低。1-2 鑄件的凝固鑄型中的合金從液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)的過程，稱為鑄件的凝固，或稱一次結晶。 一、鑄件的凝固在鑄件凝固過程中，一般存在著固相區(qū)、凝固區(qū)和液相區(qū)三個區(qū)域，其中凝固區(qū)是液相與固相共存的區(qū)域，凝固區(qū)的大小對鑄件質(zhì)量影響較大，按照凝固區(qū)寬窄，分為逐層凝固、中間凝固和體積凝固三種凝固方式，如圖2-2所示1逐層凝固 純金屬和共晶成分合金在恒溫下結晶，凝固過程中鑄件截面上的凝固區(qū)域的寬度為零，截面上固液兩相界

4、面分明，隨著溫度的下降，固相區(qū)不斷增大，逐漸到達鑄件中心，如圖2-2(a)所示。2中間凝固 金屬的結晶溫度范圍較窄，或結晶溫度范圍雖寬，但鑄件截面溫度梯度大，鑄件截面上的凝固區(qū)域寬度介于逐層凝固與體積凝固之間，如圖2-2(b)所示。3體積凝固 當合金的結晶溫度范圍很寬，或因鑄件截面溫度梯度很小，鑄件凝固時，其液固共存凝固區(qū)很寬，甚至貫穿整個鑄件截面，如圖2-2(c)所示。 影響鑄件凝固方式主要因素是合金的結晶溫度范圍（取決于合金化學成分）和鑄件的溫度梯度。合金的結晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越窄，越傾向于逐層凝固。當合金成分一定時，凝固方式取決于鑄件截面上的溫度梯度，溫度梯度越大，對應的凝固區(qū)域越

5、窄，越趨向于逐層凝固。1.1.2鑄件（合金）的收縮收縮是體積和尺寸減小的現(xiàn)象，是合金的鑄造性能之一一、合金收縮的三個階段液態(tài)收縮 從澆注溫度冷卻到液相線溫度產(chǎn)生的收縮；凝固收縮 從液相線溫度冷卻到固相線溫度產(chǎn)生的收縮；固態(tài)收縮 從固相線溫度冷卻到室溫的收縮。合金的液態(tài)收縮和凝固收縮表現(xiàn)為型腔內(nèi)液面的降低，通常用體收縮率來表示，它們是鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷的基本原因。合金的固態(tài)收縮表現(xiàn)為鑄件尺寸的縮小，通常用線收縮率來表示。固態(tài)收縮是鑄件產(chǎn)生應力、裂紋和變形等缺陷的主要原因。不同合金的收縮率不同。鑄鋼的收縮率大于鑄鐵。2、 鑄件中的縮孔與縮松由液態(tài)收縮和凝固收縮造成1縮孔與縮松的形成（1）縮孔縮

6、孔是在鑄件最后凝固部位容積大而集中的孔洞，呈倒圓錐形，內(nèi)表面粗糙。表面形成的凹坑稱為縮凹。（2）縮松細小而分散的縮孔稱為縮松?？s松常分布在鑄件厚大部位、冒口根部和內(nèi)澆口附近?？s松的分布面積比縮孔大得多。合金的收縮率是一定的。結晶溫度范圍小的合金，形成縮孔傾向大，而形成縮松傾向??；反之，結晶溫度范圍大的合金縮孔傾向小，但縮松傾向大?？s孔形成在鑄件最后凝固的部位。2 縮孔與縮松的防止順序凝固：通過采用冒口和冷鐵，使鑄件遠離冒口的部位最先凝固，然后是靠近冒口的部分凝固，最后冒口本身凝固，將收縮的體積轉移到冒口中去。冒口的作用：補縮。冒口為鑄件的多余部份，在鑄件清理時予以切除。順序凝固的特點冷鐵作用：

7、加快鑄件局部的冷卻速度，以控制鑄件的凝固順序。順序凝固的優(yōu)點：可有效地防止縮孔和縮松。缺點：1、耗費許多合金。2、增加造型工時，加大了鑄件成本。3、順序凝固擴大了鑄件各部分的溫度差，促進了鑄件產(chǎn)生應力、變形和裂紋傾向。三、鑄造應力、變形和裂紋1、鑄造應力（1）熱應力：熱應力是由于鑄件壁厚不均勻，各部分冷卻速度不同，致使在同一時期內(nèi)鑄件各部分收縮不一致所引起。熱應力的形成過程：塑性狀態(tài)：應力使金屬產(chǎn)生塑性變形而應力消失彈性狀態(tài)：應力不能使金屬產(chǎn)生塑性變形而保持應力臨界溫度T臨 金屬兩種狀態(tài)的轉變溫度結論：熱應力使鑄件厚壁或心部受拉，薄壁或表層受壓。防止熱應力的方法1、鑄造工藝：采用同時凝固。同時

8、凝固：通過采用冷鐵，使鑄件各部分均勻的冷卻，減少溫度差異。同時凝固的優(yōu)點：防止鑄件產(chǎn)生熱應力。缺點：增大了鑄件產(chǎn)生縮孔的傾向性。2、鑄件設計：力求壁厚均勻。設計適當?shù)募訌娊钤黾予T件的剛性。三、鑄造應力、變形和裂紋（2）機械（收縮）應力它是鑄件固態(tài)收縮時受到鑄型和型芯的阻礙所產(chǎn)生的應力。在砂型鑄造中，通過提高砂型和砂芯的退讓性，可以減小機械應力。機械（收縮）應力是暫時的，鑄件經(jīng)落砂后可自行消除。但它可與熱應力共同起作用，增大某些部位的應力，促進鑄件的裂紋傾向2、鑄件的變形和防止鑄件變形的一般規(guī)律：厚的部位呈內(nèi)凹，簿的部分呈外凸。為防止鑄件變形，除合理設計零件結構外，在工藝上可采用反變形法。3鑄件

9、的裂紋與防止鑄件的內(nèi)部應力超過金屬抗拉強度時，鑄件便產(chǎn)生裂紋熱裂紋是在固相線附近形成的裂紋。其形狀特征是，裂紋短、縫隙寬形狀曲折，縫內(nèi)表面呈氧化顏色，防止熱裂紋的方法：正確設計零件結構外應合理地選用型砂和芯砂的粘結劑，以改善其退讓性。嚴格限制鋼和鑄鐵中硫的含量。冷裂紋是低溫下形成的裂紋。裂紋的形狀特征是：裂紋細小、呈連續(xù)直線，有時縫內(nèi)呈輕微氧化色。冷裂常出現(xiàn)在復雜鑄件受拉應力的部位。鋼中磷含量越高，越容易產(chǎn)生冷裂紋。P7防裂筋等1-4鑄件中的氣孔根據(jù)氣體的來源，分為析出氣孔、侵入氣孔和反應氣孔一、析出氣孔液態(tài)合金在冷卻、凝固過程中，因氣體溶解度下降，析出的氣體來不及排除，而在鑄件中形成的氣孔，

10、稱為析出氣孔。析出氣孔的特征多為分散小圓孔，表面光亮，直徑為0.52.0mm，或者更大，分布較廣，有時遍及整個鑄件截面，均勻分布。防止方法：降低澆注溫度。二、侵入氣孔是由于鑄型表面層聚集的氣體侵入液態(tài)合金而形成的氣孔。侵入氣孔的特征是多位于鑄件局部表面附近，尺寸較大，呈橢圓形或梨形。防止方法：降低型砂、芯砂的發(fā)氣量和提高鑄型的排氣能力。三、反應氣孔液態(tài)合金與鑄型、冷鐵、芯撐或熔渣之間，因化學反應產(chǎn)生氣體而形成的氣孔，稱為反應氣孔。反應氣孔多分布在鑄件表層下1-2毫米處，呈皮下氣孔。2、常用合金鑄件的生產(chǎn)2.1鑄鐵件的生產(chǎn)鑄鐵是碳的含量大于2.11、并含有較多Si.Mn.P.S雜質(zhì)元素的鐵碳合金

11、。根據(jù)碳的存在形式，鑄鐵可分為白口鑄鐵、麻口鑄鐵和灰口鑄鐵。白口鑄鐵中的碳基本以Fe3C形式存在，斷口呈銀白色，這種鑄鐵硬而脆，難以進行切削加工，只能用來制造非強烈沖擊情況下的抗磨鑄件。麻口鑄鐵中的碳基本以Fe3C+G（石墨）形式存在，斷口呈銀白色中有暗灰點，這種鑄鐵性能與白口鑄鐵基本相同?；铱阼T鐵中的碳主要以石墨形式存在，這種鑄鐵的斷口呈暗灰色，用來生產(chǎn)結構件。根據(jù)石墨形態(tài)灰口鑄鐵可分為普通灰口鑄鐵、球墨鑄鐵，可鍛鑄鐵和蠕墨鑄鐵等。一、灰口鑄鐵1灰口鑄鐵的組織與性能灰口鑄鐵的組織 由金屬基體和片狀石墨組成?；铱阼T鐵分類：1、鐵素體灰口鑄鐵（強度低）、2、珠光體-鐵素體灰口鑄鐵（強度中低）、3

12、、和珠光體灰口鑄鐵（強度高）。 灰口鑄鐵的特點：灰口鑄鐵的抗拉強度低，塑性差?；铱阼T鐵抗拉強度200 MPa ，鑄造碳鋼 400 MPa 。原因：1、片狀石墨的強度極低，嚴重割裂了金屬基體，減少了基體有效截面積。2、片狀石墨的尖角造成應力集中，極大地降低了鑄鐵的強度灰口鑄鐵若干優(yōu)良性能但正是石墨的存在，賦于了灰口鑄鐵若干優(yōu)良性能的一面。1、灰口鑄鐵的減振性大大優(yōu)于鋼；片狀石墨對機械振動起緩沖作用，有效地阻止了 動能量傳播所致。2、灰口鑄鐵減磨性比鋼好，摩擦面上的石墨脫落后構成了大量的顯微凹坑，能起儲存潤滑油作用，同時石墨本身也是一種良好的潤滑劑。3、良好的缺口的敏感性，石墨在基體中形成了大量小

13、缺口，因而減少了對外來缺口的敏感性。4、灰口鑄鐵具有優(yōu)良的工藝性能，鑄造性能好。流動性好，收縮率小。5、灰口鑄鐵切削加工性能好，但不能鍛造和沖壓。2影響灰口鑄鐵組織和性能的因素灰口鑄鐵的性能取決于組織。要控制灰口鑄鐵的組織和性能，就必須控制石墨化程度。石墨化是指鑄鐵形成石墨的過程。 （1）化學成份 C.Si-為石墨化元素。碳是形成石墨的元素，硅是強烈促進石墨化的元素，碳硅含量越高，析出石墨越多，越粗大，并且使基體中鐵素體增多，珠光體減少。反之，石墨減少，而細化。S.Mn是反石墨化元素。促進形成白口傾向。硫不僅阻礙石墨化，并使鑄鐵具有熱脆性。錳還可提高滲碳體的穩(wěn)定性，有助于形成珠光體。磷是對石墨

14、化影響不顯著的元素。磷可提高灰口鑄鐵的流動性和耐磨性（2）冷卻速度影響鑄鐵冷卻速度的主要因素是鑄型材料和鑄件壁厚。在同樣的鑄型條件下，鑄件壁厚不同，鑄鐵組織不同。但在生產(chǎn)中，鑄件結構已定，因此不能通過改變鑄件壁厚來調(diào)整鑄鐵組織，而是根據(jù)鑄件的壁厚選擇適當?shù)蔫F水化學成分。圖2-4所示為砂型鑄造時，鑄件壁厚、化學成分對形鑄鐵組織的影響。1、白口鐵（P+FeC）；2、麻口鐵（P+Fe3C+G）；3、珠光體灰口鐵（P+G）；4、珠光體+鐵素體灰口鐵（P+F+G）；5、鐵素體灰口鐵（ F+G）要求掌握的基本規(guī)律在獲得灰口鑄鐵的前提下，降低C.Si含量，有利于獲得珠光體鑄鐵，從而提高鑄鐵強度。在獲得灰口鑄

15、鐵的前提下，提高冷卻速度，有利于獲得珠光體鑄鐵，從而提高鑄鐵強度。3孕育鑄鐵孕育處理：向鐵水中加入將孕育劑（通常為含硅量75的硅鐵合金）。生產(chǎn)孕育鑄鐵件的條件：原鐵水成分C、Si含量較低。這種成分鐵水若不經(jīng)孕育處理直接澆注，鑄件就會出現(xiàn)出口組織。孕育處理的作用：1細化片狀石墨，且均勻分布在基體上。2促進獲得珠光體基體，獲得珠光體鑄鐵。3防止產(chǎn)生白口組織。孕育鑄鐵的優(yōu)點：1、冷卻速度對其組織和性能的影響甚小，因此，鑄件厚大截面的力學性能較為均勻。2、孕育鑄鐵強度高適用于靜載荷要求較高強度、高耐磨性或高氣密性鑄件。3、適用于重要的厚大鑄件。4灰口鑄鐵的牌號灰口鑄鐵的牌號以力學性能來表示。HTl00

16、、鐵素體灰鐵HT150、鐵素體-珠光體灰鐵HT200、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵HT250、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵HT300、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵HT350、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵其中，“HT”代表灰口鑄鐵，后面的數(shù)字表示最低抗拉強度值。如HT250，表示以30mm試棒測出的抗拉強度值b250MPa。二、球墨鑄鐵1、球墨鑄鐵的組織、性能組織：金屬基體上分布著球狀石墨。球墨鑄鐵種類分為珠光體球墨鑄鐵和鐵素體球墨鑄鐵。珠光體球墨鑄鐵強度、硬度高，耐磨性好；鐵素體球墨鑄鐵塑性好，韌性好。2球墨鑄鐵的生產(chǎn)1、球化處理：向鐵水中加入稀土鎂合金（球化劑）。（其中鎂是具有很強球化能力的元素）球化劑的作用是使石墨呈球狀

17、析出。我國應用最廣的球化劑是稀土鎂合金。2、孕育處理：向鐵水中加入硅鐵合金（孕育劑）顆粒。孕育劑的作用是促進鑄鐵石墨化，防止產(chǎn)生白口，細化石墨。常用的孕育劑為硅的質(zhì)量分數(shù)75硅鐵2、球墨鑄鐵的牌號QT400-17 為鐵素體球墨鑄鐵。 “QT”表示“球鐵”，第一組數(shù)字400為最低抗拉強度400MPa，第二組數(shù)字17為最低延伸率17%。QT1200-01 為珠光體球墨鑄鐵球墨鑄鐵的鑄造性能比鋼好，但低于灰鐵，并可通過熱處理進行強化。多數(shù)球墨鑄鐵件要進行熱處理。球墨鑄鐵常用的熱處理有退火和正火。退火的目的是獲得鐵素體基體，以提高其塑性和韌性，QT400-17，QT420-10等牌號球鐵一般都需退火。

18、正火的目的是獲得珠光體基體，以提高其強度和硬度。QT600-02等牌號球鐵一般都需正火。三、可鍛鑄鐵1、組織性能組織：金屬基體上分布著團絮狀石墨性能 與灰口鑄鐵相比，可鍛鑄鐵強度高，塑性好，性能略低于球鐵。但它并不能鍛造。2、可鍛鑄鐵的生產(chǎn)1）、首先生產(chǎn)出白口鑄鐵件，（條件低C.Si含量，冷卻速度要快）2）、進行高溫石墨化退火處理，使組織中的滲碳體轉變?yōu)槭?，呈團絮狀石墨析出?？慑戣T鐵的鑄造性能低于球鐵，由于石墨化退火周期長，耗費能源，目前已基本被球鐵取代?？慑戣T鐵的牌號： KTH300-06，牌號中的符號“KTH”表示黑心可鍛鑄鐵； KTZ700-02，“KTZ”表示珠光體可鍛鑄鐵。字母后面

19、兩組數(shù)字的含意與球墨鑄鐵相同。2-3 鑄鋼的生產(chǎn)一、鑄鋼的類別和性能按照化學成分，鑄鋼分為碳素鑄鋼和合金鑄鋼兩大類。其中，碳素鑄鋼應用最廣，約占鑄鋼總產(chǎn)量的80以上。鑄鋼的性能：強度高，塑性好。因此鑄鋼件常在重載荷或沖擊載荷工況下服役。鑄鋼的牌號：ZG 200-400，牌號中的“ZG”表示“鑄鋼”，第一組數(shù)字200表示最低的屈服強度為200MPa，第二組數(shù)字400表示最低的抗拉強度為400MPa 。二、鑄鋼的生產(chǎn)工藝特點1、鋼的澆注溫度高（1500）、采用電爐熔煉。2、鑄造性能差。3、鑄鋼件用的型砂 透氣性、耐火性、強度和退讓性都要好。為此，原砂要采用顆粒大而均勻的人造石英砂。4、為防止粘砂，

20、鑄型表面還要涂以石英粉或鋯砂粉涂料。5、鑄鋼件都要安置相當數(shù)量的冒口，采用順序凝固，防止產(chǎn)生縮孔，一般出品率為50-60%。6、熱處理是生產(chǎn)鑄鋼件的必需工序。通過熱處理改善鑄鋼的組織和機械性能。第三章 鑄造方法3-1 砂型鑄造一、砂型種類P181.濕型；2.干型；3.表面干型；4.化學硬化干型二、造型用模樣和型砂制造砂型的過程，稱為造型。造型是砂型鑄造的最基本工序，它可分為手工造型和機器造型兩大類。1手工造型 用于單件、小批量生產(chǎn)手工造型方法，根據(jù)鑄件的形狀特點選擇1）整模造型2）分模造型3）活塊造型4）三箱造型5）挖砂造型6）假箱造型7）脫箱造型8）疊箱造型2機器造型機器造型是指緊砂和起?？?/p>

21、造型機來完成的造型方法。機器造型使用模板。模板是鑄件模樣、澆注系統(tǒng)模樣和模底板的組合體，模樣形成型腔，模底板形成分型面。模板通常是單面的，上模板固定在一臺造型機的工作臺上，造上型，下模板固定在另一臺造型機的工作臺上，造下型。機器造型的優(yōu)點：1、鑄件尺寸精度高、表面粗糙度低。2、生產(chǎn)率高。3、勞動條件好。工藝特點：1、機器造型只適于兩箱造型。2、用外砂芯解決鑄件在垂直于分型面方向上有凸臺、耳子、筋條或凹槽妨礙起模的問題。3、機器造型適用于成批和大量生產(chǎn)，它是現(xiàn)代化鑄造生產(chǎn)的基本方式。特種鑄造（砂型鑄造以外的鑄造方法）3-2 熔模鑄造（精密鑄造）一、熔模鑄造的工藝過程制造金屬母模 用于制造蠟模的模

22、型。制造蠟模 向母模中射蠟制造蠟模。蠟模的材料，通常由50的石蠟和50的硬脂酸配制而成，熔點為5457。制成蠟模組 將單個蠟模焊在一個直澆口模棒上，制成蠟模組。制造鑄型 按浸掛涂料-噴石英砂-硬化這個順序重復46次，直到結成510mm厚的硬殼為止。脫模 將附有硬殼的蠟模組浸泡在熱水槽中，如圖2-49g，水溫為8590，蠟模組熔化而脫出，于是得到了型殼，即沒有分型面的鑄型。蠟模組是用熔化法脫出的，所以這種鑄造方法得名為熔模鑄造。焙燒 送進焙燒爐中，焙燒溫度為850950。通過焙燒，去除了型殼中的水分、殘余蠟料和雜質(zhì)，從而提高了型殼強度、凈化了型腔。澆注 為了提高液態(tài)金屬的充型能力，常在焙燒后趁熱

23、（600700）進行澆注，如圖2-49h。通常，液態(tài)金屬在重力作用下充填鑄型。二、熔模鑄造的特點和應用范圍1、鑄型沒有分型面，不需要砂芯，型腔表面極為光潔。2、熔模鑄件的表面質(zhì)量好于砂型鑄件，尺寸精度達IT1114，表面粗糙度達Ra25Ra3.2，加工余量僅為0.20.7mm。3、為保證尺寸精度，熔模鑄件一般不超過25kg。4、熔模鑄造適于鑄造各種合金，尤其在鑄造高熔點合金和難切削加工合金時，可充分發(fā)揮其優(yōu)越性。5、熔模鑄造時，液態(tài)金屬充填熱的鑄型，因此，熔模鑄造可以鑄造薄壁、形狀復雜的鑄件，最小壁厚為0.7mm。6、熔模鑄造適于成批、大量生產(chǎn)，也可用于單件生產(chǎn)。它主要用于制造汽輪機、燃氣輪機

24、、渦輪發(fā)動機葉片和葉輪，切削刀具成型銑刀和大直徑鉆頭以及汽車、拖拉機上的一些小零件等。目前，熔模鑄造的用途正在日益擴大。3-2金屬型鑄造金屬型和金屬芯用鑄鐵或鋼制成。金屬型可反復多次使用（幾百次到幾千次），所以金屬型鑄造又叫永久型鑄造。根據(jù)分型面在空間位置的不同，金屬型可分為整體式、垂直分型式、水平分型式和復合分型式等幾種結構。二、金屬型鑄造的工藝過程1金屬型預熱 目的：延長金屬型和金屬芯的使用壽命。2 噴刷涂料 噴刷涂料的作用，是減弱液態(tài)金屬對金屬型和金屬芯表面的熱沖擊和調(diào)節(jié)鑄件的冷卻速度。目的：延長金屬型和金屬芯的使用壽命。3 合型、澆注、開型 4 清理二、金屬型鑄造的特點和應用范圍金屬型

25、與砂型相比，尺寸精度高、表面粗糙度低、金屬型鑄件的表面質(zhì)量和機械性能好于砂型鑄件。金屬型鑄造實現(xiàn)了“一型多鑄”，便于實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)，從而大大提高了生產(chǎn)率。金屬鑄造的應用，因金屬型制造費用高、使用壽命有限而受到限制。這種鑄造方法主要用于有色合金。適用于中、小型鑄件的成批、大量生產(chǎn)。薄壁鑄件生產(chǎn)有困難。3-4 壓力鑄造液態(tài)金屬在壓力作用下（5150MPa）充填金屬鑄型，并在壓力作用下凝固形成鑄件的方法，稱為壓力鑄造。一、壓力鑄造的工藝過程預熱與噴涂料、閉合壓鑄型（金屬鑄型）和注入金屬 （定量澆注）壓鑄 、取出鑄件、清理檢驗2、 壓力鑄造的特點與應用范圍壓鑄件的表面質(zhì)量高于其他各種鑄造方法生

26、產(chǎn)的鑄件?？梢澡T造形狀復雜的薄壁件或鑲嵌件，可直接鑄出小孔、螺紋等。提高了壓鑄件的強度，如抗拉強度比砂型鑄件高2530。壓力鑄造的生產(chǎn)率比其它鑄造方法都高，最高可達500次小時。液態(tài)金屬充型速度極高，約為0.550ms，型腔內(nèi)的氣體來不及排出，致使鑄件內(nèi)常有氣孔，因此，壓鑄件不能進行熱處理。制造費用很高，使用壽命有限而受到限制。適于在成批、大量生產(chǎn)中制造低熔點有色合金的小型鑄件。3-6 離心鑄造液態(tài)金屬澆入高速旋轉的鑄型中，使其在離心力的作用下充填鑄型和凝固，這種形成鑄件的方法稱為離心鑄造。一、離心鑄造的種類離心鑄造使用的鑄型有砂型和金屬型，其中以金屬型應用最為廣泛。根據(jù)鑄型旋轉軸在空間位置的

27、不同，通常有繞垂直軸旋轉的離心鑄造和繞水平軸旋轉的離心鑄造。二、離心鑄造的特點和應用范圍這種方法適于生產(chǎn)管類鑄件。鑄件外形靠鑄型形成，內(nèi)腔不用型芯。在離心力的作用下，液態(tài)金屬的凝固從外向內(nèi)進行，順序凝固，因而鑄件致密，沒有縮孔、縮松、氣孔、夾雜等缺陷，力學性能好。鑄件的外表面質(zhì)量高于內(nèi)表面。液態(tài)金屬中的氣體、熔渣因比重輕均聚集在內(nèi)表面。鑄件內(nèi)表面若需機械加工，必須增大加工余量。定量澆注，決定鑄件壁厚。適合于成批大量生產(chǎn)各類鑄造合金。第五章 零件的鑄造結構工藝性和鑄造工藝制定零件的鑄造結構工藝性，是指所設計的零件在保證使用性能的前提下，獲得合格鑄件的難易程度。5-1 零件壁的設計一、零件的壁厚最

28、小壁厚 零件非加工表面的最小壁厚，是指液態(tài)合金在一定條件下能夠充滿鑄型型腔的最小厚度。最小壁厚值與鑄造方法、合金種類、零件尺寸等因素有關。壁厚均勻 目的是防止鑄件形成熱應力，或產(chǎn)生裂紋。所設計零件的內(nèi)壁應該比外壁薄一些。壁厚均勻二、零件壁的聯(lián)接結構圓角 零件上的轉角處，都應以結構圓角相聯(lián)。 零件若沒有外圓角，鑄造時柱狀晶在轉角的對角線上形成一個整齊的界面，如圖2-63a。零件有了外圓角，就消除了這個薄弱界面，提高了零件的機械性能。同時，外圓角還可美化零件的外形，避免劃傷人體。零件如果沒有內(nèi)圓角，鑄造過程中由于此處散熱慢而產(chǎn)生縮孔或裂紋。避免銳角聯(lián)接 為減小熱節(jié)和熱應力，應避免零件壁間的銳角聯(lián)接

29、。平滑過渡 零件壁厚不同部分的聯(lián)接，力求平滑過渡，避免截面突變，以減少應力集中，防止鑄造過程中產(chǎn)生裂紋。筋 筋的用途較多，可提高零件的強度和剛度，可使壁厚均勻，防止縮孔的產(chǎn)生，筋厚為壁厚的08倍。輪輻設計其輪輻為直線形、偶數(shù)，如輪緣、輪輻、輪轂間比例不當，常因收縮不一致，熱應力過大，而使鑄件產(chǎn)生裂紋。為防止上述裂紋，應設計為彎曲形輪輻，或直線形奇數(shù)輪輻。它可借輪輻本身的微量變形來減小熱應力，設計時，用有孔的輻板代替輪輻，同樣是正確的。4-2零件外形與內(nèi)腔的設計零件外形和內(nèi)腔設計力求簡化造型、造芯、合箱與清理過程，以保證鑄件質(zhì)量、降低成本和為鑄造生產(chǎn)機械化創(chuàng)造條件。一、零件的外形凸臺與筋 便于起

30、模，簡化造型過程。結構斜度 結構斜度與起模斜度是完全不同的兩個概念。結構斜度是指設計人員在設計零件時在垂直于分型面的非加工表而上給出的斜度。分型面 從造型和清理角度看，平面分型好于曲面分型面或階梯分型面。2、 零件的內(nèi)腔鑄件內(nèi)腔通常是靠砂芯來形成的。內(nèi)腔設計力求不用或節(jié)省砂芯。零件內(nèi)腔在一定條件下也可用砂型來形成。內(nèi)腔靠自帶砂芯來形成。要使用自帶砂芯，內(nèi)腔必須具備二個條件，一是開口式的（沒有內(nèi)凹），二是開口直徑D大于高度H。砂芯的安放、排氣和鑄件清理砂芯在鑄型中的安放要牢固，以防砂芯在液態(tài)金屬浮作用下發(fā)生位移（飄芯或偏芯，造成鑄件壁厚達不到要求）。同時，芯頭應提供足夠的通氣使?jié)沧r砂芯所生的氣體能夠通過芯頭迅速排出，以免使鑄件出現(xiàn)氣孔。此外，還必須便于在鑄件清理時取出芯砂。4-2 鑄造工藝圖的制定鑄造工藝圖是指導模樣、芯盒和鑄型制造，生產(chǎn)準備以及鑄件驗收的基本工藝文件。一、澆注位置與分型面的選擇1澆注位置的選擇澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中