鑄造是將液態(tài)金屬澆注到具有與零件形狀相適應(yīng)的鑄型中

1、第11章 鑄造第一節(jié) 概述 鑄造是將液態(tài)金屬澆注到具有與零件形狀相適應(yīng)的鑄型中，冷卻凝固后，獲得毛坯或零件的方法，稱為鑄造（cast,casting）。 用鑄造方法生產(chǎn)的毛坯與零件統(tǒng)稱鑄件，鑄造后還需加工者稱毛坯，不需加工直接使用者稱零件。 在鑄造生產(chǎn)的各種方法中，最基本的方法是砂型鑄造，其鑄件約占鑄件總量的90%，砂型鑄造的主要工序?yàn)橹圃炷Ｐ汀⑿竞?、制備造型材料、造型、造芯、烘干、合箱、熔化與澆注，鑄件的清理和檢驗(yàn)。 除了砂型鑄造外，還有特種鑄造，其中主要包括熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造以及殼型鑄造等。 鑄造生產(chǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。以重量計(jì)算，鑄件約占一般機(jī)械重量的(459

2、0) %，占切削機(jī)床重量的80%，占汽車重量的(4060) %，占拖拉機(jī)重量的(7080) %，重型機(jī)械、礦山機(jī)械、水力發(fā)電設(shè)備的鑄件重量約占85%以上。鑄造能得到如此廣泛的應(yīng)用， 是因它具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：1.能夠制造各種尺寸和形狀復(fù)雜的零件或毛坯，其輪廓尺寸可小至幾毫米，大至幾十米，重量可小至幾克，大至數(shù)百噸。形狀有最簡單的平板、圓柱體等，也有內(nèi)腔復(fù)雜的鑄件如汽缸體等。2.鑄件與機(jī)器零件的形狀和尺寸都可以做到最為接近( 尤其是精密鑄造)，因而切削加工余量可以減到最小，這就減少了金屬材料的消耗量和節(jié)約了加工工時。3.適應(yīng)性強(qiáng)，鑄造方法可以鑄造各種合金(象銅合金、鋁合金、 鎂合金、鑄鋼和鑄鐵等)

3、，對于脆性金屬，如鑄鐵等，鑄造是唯一的毛坯制造方法。鑄造既適于單件小批生產(chǎn)，又適于大批大量生產(chǎn)。4.設(shè)備投資少，鑄件的成本較低，而且原材料來源廣泛，價格低廉，金屬廢料(澆、冒口、廢鑄件)可以再次直接熔化使用，此外，在大多數(shù)情況下，無須進(jìn)行巨大的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，生產(chǎn)周期短。但鑄件生產(chǎn)目前還存在著不少問題，如用同種金屬材料制成的零件，鑄件的機(jī)械性能不如鍛件高，這主要是因?yàn)殍T件內(nèi)部晶粒粗大，常有縮松、氣孔等，鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品率往往比其它加工方法高。此外，在砂型鑄造中，鑄件表面質(zhì)量不高。工人勞動強(qiáng)度大，勞動條件差等。隨著現(xiàn)代鑄造技術(shù)的發(fā)展，這些缺點(diǎn)將會逐步克服。鑄造在我國有著悠久的歷史，新中國建立

4、的50年來，我國的鑄造業(yè)發(fā)生了巨大的變化，目前我國已成為世界上第二大鑄件生產(chǎn)國. 從產(chǎn)量的比較看，我國的鑄造業(yè)在國際鑄造中占有重要的地位。鑄造在我國的機(jī)械制造業(yè)中具有不可替代的作用，是為機(jī)械制造業(yè)提供毛坯最多的行業(yè). 鑄造行業(yè)是非常典型的勞動密集型產(chǎn)業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，尤其是我國加入WTO后，會給我國鑄造業(yè)提供更大的發(fā)展空間。我國的鑄造業(yè)已具有年產(chǎn)1500萬噸的生產(chǎn)能力，進(jìn)入90年代后期，每年生產(chǎn)鑄件的產(chǎn)量都在1000萬噸以上.第二節(jié) 砂型鑄造(sand casting)一、造型材料 制作鑄型(mold)與型芯(core)的材料分別稱為型砂（molding sand）或芯砂（core s

5、and），統(tǒng)稱為造型材料(molding medium)，一般來說，生產(chǎn)一噸鑄件就需要45噸型砂。 原砂多為天然的石英砂(以SiO2為主，另含少量礦物雜質(zhì))，粘結(jié)劑一般為粘土，還有水玻璃、樹脂等?；旌虾蟮男蜕敖Y(jié)構(gòu)如圖27-3所示。粘土吸水后形成粘土膜，均勻裹在砂粒表面并將各砂粒粘起來，而在砂粒之間形成的空隙可以透氣。 造型材料應(yīng)具備的性能：1.強(qiáng)度 型砂制成砂型后受到外力作用而不破壞的性能稱為強(qiáng)度。也就是指鑄型在制造、搬運(yùn)及澆注時，不致破壞的能力。型砂強(qiáng)度不好，則可能發(fā)生塌箱、掉砂，甚至被液態(tài)金屬沖毀，造成砂眼、夾砂等缺陷。型砂的粒度愈細(xì)、粘土含量愈多、緊實(shí)度愈大則強(qiáng)度愈高。2.透氣性 造型材

6、料具有使氣體通過的性能稱為透氣性。砂型透氣性不良，澆注液體金屬產(chǎn)生的氣體就不能順利排出，使鑄件產(chǎn)生氣孔。型砂的砂粒粗大、均勻、且為圓形，粘土含量少，型砂舂得不過緊，型砂含水量適當(dāng)均可使砂粒間空隙增多，透氣性提高。3.耐火性 型砂在高溫作用下而不軟化、不燒結(jié)的性能稱為耐火性。型砂耐火性差時，砂粒易粘附在鑄件表面，使清理和切削加工困難。型砂中石英(SiO2)含量高而雜質(zhì)少時，其耐火性好。圓形和大顆粒的砂粒耐火性也好。為防止粘砂，可在型砂中混入少量煤粉或在型腔和型芯表面涂上一層涂料。4.退讓性 指鑄件在冷卻、凝固收縮時鑄型能被壓潰而不阻礙收縮的能力。 退讓性不好時，鑄件收縮受阻，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使鑄件變

7、形甚至出現(xiàn)裂紋。型砂中粘土量愈多，高溫時發(fā)生燒結(jié)，退讓性將愈差。在型砂中加入少量木屑，或采用其它粘結(jié)劑如油和樹脂，可改善退讓性。 此外，還需考慮型砂的回用性、發(fā)氣性和出砂性等?；赜眯粤己玫男蜕氨阌谥貜?fù)使用，型砂耗費(fèi)量低；發(fā)氣性低的型砂澆注時自身產(chǎn)生的氣體少，鑄件不易產(chǎn)生氣孔；出砂性好的型砂澆注冷卻后殘留強(qiáng)度低，鑄件易于清理。二、各種造型方法的特點(diǎn)和應(yīng)用(一)各種手工造型（hand molding）方法的特點(diǎn)和應(yīng)用 將型砂塑造成砂型的過程稱為造型（molding）。造型可用手工和機(jī)器進(jìn)行，兩者主要區(qū)別是生產(chǎn)效率和鑄型的尺寸精度有差異，但就其造型工藝而言無本質(zhì)的差別。故本部分以手工造型為主。 一般

8、造型可用手工操作，大批量或大量生產(chǎn)時可用機(jī)器造型。 手工造型方法按砂箱特征區(qū)分有兩箱造型、三箱造型、地坑造型、脫箱造型；按模型特征區(qū)分有整模造型、挖砂造型、假箱造型、分模造型、活塊造型、刮板造型。 1.整(體)模造型當(dāng)零件外形輪廓的最大截面位于其一端時，可將其端面作為分型面進(jìn)行造型，因零件端面以下沒有妨礙起模的部分，故可將模型做成與零件形狀相適應(yīng)的整體結(jié)構(gòu)，稱為整體模。用整體模進(jìn)行的造型方法叫整模造型。特點(diǎn)：采用整體模型，整個模型基本上在一個砂箱內(nèi)形成。分型面是平面，故鑄型簡單，操作方便，不會錯箱。適用于鑄件最大截面靠一端，且為平面的鑄件。2.分開模造型當(dāng)零件外形輪廓上的最大截面不是在零件的端

9、面，而是居于中間時，為了便利起模，必須將模型沿鑄件中間的最大截面分做成兩半，并以此模型分開的面(分模面（die parting face）)作該件造型時砂型的分型面（joint face，mold joint），才能進(jìn)行造型。 分模造型時，模型的分模面與鑄型的分型面重合，起模方便，尤其適合需要用水平型芯形成內(nèi)孔的鑄件，因?yàn)樗鼘⑹瓜滦静僮鞣奖悖瑵沧r型芯產(chǎn)生的氣體很容易由分型面排出，因此分模造型最廣泛地應(yīng)用于鑄造生產(chǎn)中。值得指出的是，分開模的分模面是依鑄件的外形的最大截面而定，模型的兩半并非一定是大小對稱的兩半。特點(diǎn)：當(dāng)鑄件的最大截面不在端面時，為了從鑄件中起出模型，常將模型最大截面處分成兩半，

10、并用銷釘將其定位，以保證兩半模型形成完整的鑄件輪廓，模型被分割的平面稱分模面，分模面常常就是分型面，型腔位于上、下兩個半型內(nèi)。分模造型常用于鑄件最大截面在中部(或圓形)的鑄件。3.活塊造型 當(dāng)零件的外形上有局部妨礙起模的凸臺或筋條時，可將模型上的這部分做成活動的，稱之為活塊(loose piece)。 模型上的活塊部分與模型主體用銷釘或燕尾榫連接，起模時先取出模型主體，然后再從側(cè)面取出活塊。由于取活塊過程較為困難，因而此部分鑄件精度較差。 活塊造型操作困難，生產(chǎn)率低，主要用于單件、小批量生產(chǎn)帶有突出部分，難以起模的鑄件。4.挖砂造型當(dāng)零件的外形輪廓為曲面或階梯面，又不便沿其最大截面將模型做成分

11、開模，只允許采用整體模結(jié)構(gòu)時，則這類零件就須用挖砂造型。挖砂造型適用于單件、小批生產(chǎn)分型面不是平面的鑄件。5.三箱造型 當(dāng)零件的外形上出現(xiàn)兩個大截面之間夾著一小截面時，若只用一個分型面，兩個砂箱造型，則不能起模。必須將砂型沿兩個最大截面分型，即用兩個分型面，三個砂箱造型，同時還應(yīng)將模型分成兩塊或多塊，才能使模型從砂型中取出。三箱造型操作是較復(fù)雜的，它比兩箱造型多了一個分型面，同時就增加了一次錯箱的可能性，從而降低鑄件的尺寸精度。只有在單件和中、小批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜具有兩個分型面的鑄件時才采用。 以上五種圍繞解決不同形狀模型起模而產(chǎn)生的造型方法，是我們應(yīng)掌握的內(nèi)容。這些基本造型方法并非一定是單獨(dú)使

12、用，實(shí)際上往往是在一個鑄件上綜合應(yīng)用多種造型方法。6.刮板造型對于某些回轉(zhuǎn)體型或等截面形狀的大、中型鑄件，如帶輪、簡單汽缸蓋、彎管等，若生產(chǎn)數(shù)量不多，為節(jié)省制造實(shí)體模型所需的材料和工時，可用與鑄件截面形狀相應(yīng)的刮板來造型，縮短生產(chǎn)周期，這種造型方法稱為刮板造型（sweep moulding）。造型時，既可用下砂箱，也可不用下砂箱，直接在砂坑中造型。刮板分為繞軸線旋轉(zhuǎn)及沿導(dǎo)軌往復(fù)移動的兩類。7.地坑造型在車間地面上挖一個地坑代替下砂箱，將模型放入地坑中填砂造型稱為地坑造型。 這種方法不用砂箱或只用上箱，減少了砂箱的投資，但造型費(fèi)工難烘干，勞動量大，且要求工人技術(shù)較高。 在成批、大量生產(chǎn)時，應(yīng)采用

13、機(jī)器造型，就是將造型過程中的兩道基本工序緊砂和起模機(jī)械化。大大提高勞動生產(chǎn)率，提高鑄件的精度和表面質(zhì)量，改善勞動條件。 機(jī)器造型是采用模板進(jìn)行兩箱造型的。模板是將模型、澆注系統(tǒng)沿分型面與底板聯(lián)結(jié)成一整體的專用模具，造型后底板形成分型面，模型形成鑄型型腔。機(jī)器造型時多是由專門造上箱及專門造下箱的兩臺機(jī)器配對生產(chǎn)，因此機(jī)器造型通常只允許兩箱造型。 用機(jī)器造型的零件只能有一個分型面，即只能用兩箱造型，同時還要求盡量少用或不用活塊，因?yàn)槿〕龌顗K費(fèi)時，因此，對于形狀上需要采用三箱造型和活塊造型的零件，當(dāng)進(jìn)行機(jī)器造型時，就必須用下型芯的方法，將三箱變?yōu)閮上洌蛴眯托敬婊顗K。因此，設(shè)計(jì)大批量生產(chǎn)鑄件及確定

14、其造型工藝時，需考慮機(jī)器造型這些工藝要求。機(jī)器造型所用的模型與底板連成一體，稱為模板(或型板)。模板上有定位銷與砂箱精確定位，所以機(jī)器造型生產(chǎn)的鑄件精度較好。三、澆注系統(tǒng)（gating system） 澆注時(pouring)，金屬液注入鑄型型腔內(nèi)所經(jīng)過的通道稱為澆注系統(tǒng)，它包括外澆口、直澆口、橫澆口和內(nèi)澆口。 外澆口（pouring basin）的作用是減少金屬流對鑄型的沖擊并能浮渣。直澆口是通過其高度產(chǎn)生的靜壓力使金屬液迅速充滿型腔，直澆口（sprue hole）的錐度有利于取出澆口棒。橫澆口(cross gate runner)主要起擋渣作用，其截面多為梯形，常做在上砂箱內(nèi)，位于內(nèi)澆口之

15、上。內(nèi)澆口(ingate)直接和型腔相連，主要作用是控制金屬液流入型腔的速度和方向，使之平穩(wěn)地充滿型腔，其截面常為扁平的梯形，在下砂箱的分型面上。 為了保證澆注時金屬液能平穩(wěn)連續(xù)的注入型腔，并把熔渣等雜質(zhì)阻擋在型腔以外，一般應(yīng)使內(nèi)澆口截面積總和小于橫澆口截面積，而橫澆口截面積則小于直澆口截面積。 冒口(riser，rising head)主要是對鑄件最后冷卻部位的收縮提供金屬進(jìn)行補(bǔ)縮，以便使鑄件的縮孔集中在冒口內(nèi)，故冒口尺寸要足夠大，此外，冒口還有排氣和集渣的作用。四、鑄件的常見缺陷 鑄件缺陷（casting defect）產(chǎn)生原因是復(fù)雜的，應(yīng)該根據(jù)具體情況綜合分析，找出原因，再采取相應(yīng)措施加

16、以防止。有缺陷的鑄件則應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下盡力修復(fù)，以免浪費(fèi)。 表27-1為鑄件幾種常見缺陷及其產(chǎn)生的原因。第三節(jié) 合金的鑄造性能一、合金的鑄造性能 合金的鑄造性能（castability ,casting property）是指合金在鑄造時表現(xiàn)出來的工藝性能，主要指合金的流動性及合金的收縮等。這些性能對于是否獲得健全的鑄件是非常重要的。(一)流動性 流動性（fluidity, liquidity）是指液態(tài)合金充填鑄型的能力。 合金液的流動性好，容易澆滿型腔，獲得輪廓清晰、尺寸完整的鑄件，相反合金的流動性不好，則易產(chǎn)生澆不足、冷隔、氣孔和夾渣等缺陷。 在常用的合金中，灰口鑄鐵、硅黃銅的流動性最

17、好，鑄鋼流動性最差。 影響流動性的因素很多，其中主要是合金的化學(xué)成分、澆注溫度和鑄型的填充條件等。 (二)收縮性（contractibility） 液態(tài)合金在冷卻凝固過程中體積和尺寸不斷減小的現(xiàn)象稱為收縮（contraction，shrinkage）。收縮是鑄造合金本身的物理性質(zhì)，是鑄件中許多缺陷(縮孔、 縮松、內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋等)產(chǎn)生的基本原因。 合金液從澆入型腔冷卻到室溫要經(jīng)歷三個階段： 1.液態(tài)收縮（liquid contraction）：從澆注溫度冷卻到開始結(jié)晶的液相線溫度之間的收縮。 2.凝固收縮（solidification contraction）：從開始結(jié)晶溫度冷卻到結(jié)晶完畢

18、的固相線溫度的收縮。 3.固態(tài)收縮（solid contraction）：從結(jié)晶完畢的溫度冷卻到室溫之間的收縮。合金的液態(tài)收縮和凝固收縮表現(xiàn)為合金的體積縮小，通常用體積收縮率來表示，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)收縮雖然也是體積變化，但它只引起鑄件外部尺寸的變化，因此，通常用線收縮率來表示。固態(tài)收縮是鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷的根源。 合金的化學(xué)成分、澆注溫度、鑄型條件及鑄件結(jié)構(gòu)是影響合金收縮的主要因素。鑄件的形狀、尺寸和工藝條件不同，實(shí)際收縮量也有所不同。 另外，合金液在冷卻成鑄件的過程中出現(xiàn)的各部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象即偏析性，吸氣性和氧化性均對鑄造性能有著不利影

19、響。 二、常用合金的鑄造性能 1.鑄鐵鑄鐵是極其重要的鑄造合金，具有良好的鑄造性能。 灰口鑄鐵流動性好，可澆注出形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，并且收縮小，產(chǎn)生縮孔和裂紋的傾向較小，故一般不設(shè)置冒口和冷鐵，使鑄造工藝簡化。而且澆注溫度較低，對型砂的要求不高。一般可用濕型澆注，故使用灰口鑄鐵鑄造時設(shè)備簡單，操作方便，成本低。球墨鑄鐵由于澆注前需要經(jīng)過球化處理，使鐵水溫度降低，流動性有所降低，且球鐵收縮率較大，因此，應(yīng)采取加大澆注面積、快速澆注、順序凝固的工藝措施以防止缺陷產(chǎn)生。 可鍛鑄鐵因熔點(diǎn)高，流動性較差，收縮也較大。因此在鑄造工藝上應(yīng)采取提高澆注溫度，提高砂型的耐火性、退讓性及增設(shè)冒口等措施以減少和防止

20、冷隔、縮孔和裂紋等缺陷。 2.鑄鋼 鑄鋼流動性差，收縮性大，容易產(chǎn)生偏析、氧化、吸氣等現(xiàn)象，并且熔點(diǎn)高。因此應(yīng)選用耐火性高、強(qiáng)度和退讓性好的型砂，并采用干型澆鑄。在厚壁設(shè)冒口和冷鐵，使之實(shí)現(xiàn)順序凝固。 3.有色金屬 銅合金的鑄造性能是熔點(diǎn)較低，流動性好，收縮較大，易于氧化和吸氣。銅合金易氧化應(yīng)采用玻璃屑、食鹽、螢石和硼砂等作熔劑、氧化物和非金屬夾雜物浮于金屬液表面起保護(hù)作用并利于排渣。由于黃銅中的鋅本身就是良好的脫氧劑，所以熔化黃銅時，不需另加溶劑和脫氧劑。 鋁合金的流動性很好，收縮率稍高于鑄鐵，鋁合金在液態(tài)下也極易氧化和吸氣。鋁氧化生成Al2O3熔點(diǎn)很高， 密度比鋁大得不多，作為非金屬夾雜物

21、懸浮于鋁液中很難排出，造成合金機(jī)械性能下降，鋁合金在液態(tài)下還容易吸收氫氣，形成針孔。為了減緩鋁液的氧化和吸氣，可向坩鍋爐中加入KCl、NaCl 作為熔劑將鋁液覆蓋，與爐氣隔離。為了排出鋁液中已吸入的氫氣，在出爐之前要進(jìn)行精煉。 銅、鋁合金熔點(diǎn)較低，流動性好，可以澆注薄壁和形狀復(fù)雜的鑄件。它們一般是在以焦炭為燃料的坩鍋爐中進(jìn)行。它的特點(diǎn)是金屬料不與燃料直接接觸，以減少金屬的損耗并保持潔凈。由于澆注溫度低，對型砂的耐火性要求不高，可以用細(xì)砂造型，以獲得較低的表面粗糙度。銅、鋁合金的凝固收縮率比鑄鐵大，除錫青銅外，一般多需設(shè)置冒口使其順序凝固，以便補(bǔ)縮，防止縮孔產(chǎn)生。為了防止氧化和吸氣應(yīng)使合金液較快

22、而平穩(wěn)地填滿鑄型。第四節(jié) 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性是指鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，既保證使用性能，又要考慮鑄造工藝和合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求。力求簡化鑄造生成工藝過程，減少鑄件產(chǎn)生缺陷的可能性，提高生產(chǎn)率，降低成本。 一、合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求 在設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)時還應(yīng)考慮合金鑄造性能的要求，否則鑄件容易產(chǎn)生縮孔、縮松、澆不足、冷隔、變形及裂紋等缺陷。因此，設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮以下幾方面： 1.鑄件應(yīng)有合理而均勻的壁厚 從考慮合金的流動性來看，鑄件的壁不能太薄，否則易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。在一定的鑄造條件下，鑄造合金能充滿鑄型的最小厚度稱之為該鑄造合金的最小壁厚。各種鑄造合金砂型鑄件的最小壁厚

23、可從有關(guān)的表中查到。但是，鑄件的壁也不能太厚，否則在鑄件中心部位的晶粒粗大，易產(chǎn)生縮孔與縮松等缺陷，反而使強(qiáng)度下降。此外，鑄件各部分的壁厚應(yīng)該力求均勻。由于鑄件各部分冷卻速度差別較大，還將形成熱應(yīng)力，使厚薄聯(lián)接處產(chǎn)生裂紋，而壁厚處形成金屬聚集的熱節(jié)，易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。2.鑄件壁的聯(lián)接 (1)鑄件結(jié)構(gòu)圓角一般情況下，鑄件上各轉(zhuǎn)角處都設(shè)計(jì)成圓角。這對于防止鑄造缺陷，提高鑄件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都有很重要的作用。此外，鑄造圓角還有利于造型，減少取模掉砂，并使鑄件外形美觀。因此，鑄件結(jié)構(gòu)壁轉(zhuǎn)角都采用圓角。鑄件內(nèi)圓角必須與壁厚相適應(yīng)，通常圓角處內(nèi)接圓直徑應(yīng)不超過相鄰壁厚的1.5倍。具體數(shù)值可參閱有關(guān)的表格。

24、另外，在個別情況下，為造型、造芯的方便，在鑄件的個別轉(zhuǎn)角處應(yīng)避免采用圓角。 (2)避免交叉和銳角連接 為了減小熱節(jié)，防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、應(yīng)力等缺陷，鑄件壁的連接應(yīng)盡量避免銳角連接，中、小型鑄件可選用交錯接頭，大件則宜用環(huán)形接頭。 并且鑄件壁間也應(yīng)避免銳角連接，倘若必須為銳角連接，則應(yīng)采用過渡形式。 (3)厚壁與薄壁間的連接要逐步過渡對于互相連接的壁，當(dāng)壁厚不相等時，應(yīng)采取逐漸過渡的方式連接，避免壁厚突變，防止產(chǎn)生應(yīng)力集中和裂紋。3.避免受阻收縮當(dāng)鑄件收縮受到阻礙時，鑄件內(nèi)部就產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力超過合金的強(qiáng)度極限時，鑄件就產(chǎn)生了裂紋。因此，應(yīng)盡量使鑄件結(jié)構(gòu)有利于自由收縮。4.避免過大的水

25、平面 鑄件上大的水平面不利于金屬的填充，且易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。并且，平面型腔的上表面，由于受液體金屬長時間的烘烤，易于產(chǎn)生夾砂。此外，大的水平面也不利于氣體和非金屬夾雜物的排除。二、鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求 為了簡化制模、造型、制芯、合箱和清理等工序，避免浪費(fèi)工時，防止缺陷，并為實(shí)現(xiàn)機(jī)械化創(chuàng)造條件，在進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)時必須從下列幾個方面考慮：1.減少與簡化分型面 分型面就是上下砂型的分界面，平直的分型面以避免操作費(fèi)時的控砂或假箱造型，減少毛邊，清理方便。2.減少型芯的數(shù)量，盡量避免活塊 3.便于型芯的固定、排氣和清理 4.鑄件的結(jié)構(gòu)斜度 凡垂直于分型面不加工表面，最好有結(jié)構(gòu)斜度。可以使起模省

26、力，延長木模壽命，起模時型腔表面不易損壞，同時還由于起?；蛑菩緯r，模型或芯盒的松動量減少，從而提高了鑄件的尺寸精度。另外，結(jié)構(gòu)斜度還往往使鑄件外表美觀。 鑄件結(jié)構(gòu)斜度大小隨鑄件垂直壁的高度而不同，高度愈小，斜度愈大。并且采用金屬?；驒C(jī)器造型時取0.5°1°；用木?；蚴止ぴ煨蜁r取1o3°；此外鑄件內(nèi)側(cè)的斜度應(yīng)大于外側(cè)。 第五節(jié) 特種鑄造(簡介) 砂型鑄造雖然是鑄造生產(chǎn)中使用最廣泛的鑄造方法，同時也可根據(jù)具體情況采用新工藝、新技術(shù)和實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動化生產(chǎn)來進(jìn)一步改善勞動條件，降低勞動強(qiáng)度和提高勞動生產(chǎn)率，并且可在一定程度上提高鑄件質(zhì)量，但是，砂型鑄造由于方法本身的固有特

27、點(diǎn)，鑄型不僅只能使用一次，要消耗較多造型材料，而且工序繁多，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動化生產(chǎn)比較困難，并且由于砂型鑄造中影響質(zhì)量的因素太多，鑄件的尺寸精度、表面粗糙度和內(nèi)部質(zhì)量的提高都受到較多的限制。因此，生產(chǎn)中不得不尋求其它鑄造方法來滿足某些特殊要求，習(xí)慣上將那些普通砂型鑄造以外的鑄造方法都統(tǒng)稱為特種鑄造。 下面僅就幾種較為常用的特種鑄造方法作一些簡單介紹。 一、熔模鑄造 熔模鑄造（investment casting, wax mold casting）是用易熔的蠟料制成的和鑄件形狀相同的蠟?zāi)：蜐沧⑾到y(tǒng)，在蠟?zāi)１砻嫱繏鞄讓幽突鹜苛虾褪⑸埃?jīng)硬火、干燥后將蠟?zāi)＜訜崛刍?，排出蠟液，得到一個中空的型殼，即

28、獲得無分型面的整體鑄型，最后進(jìn)行澆注，故熔模鑄造又稱為失蠟鑄造(lost wax casting)。二、金屬型鑄造 將液體金屬澆入金屬鑄型以獲得鑄件的工藝過程，稱為金屬型鑄造（metal mold casting，chill casting）。由于金屬型可以重復(fù)使用多次，幾百次甚至到幾千次，所以又稱為永久型鑄造。 制造金屬鑄型最常用的材料為鑄鐵和鑄鋼。鑄件的內(nèi)腔可用金屬型芯或砂芯來形成。 金屬型本身不透氣，為了在澆注時能順利地排出型腔中的氣體，在鑄型上部必須開排氣冒口，在分型面上開排氣槽。 由于金屬型導(dǎo)熱快，且沒有退讓性，因此鑄件易于產(chǎn)生澆不足、冷隔、裂紋等缺陷，鑄鐵還容易出現(xiàn)硬脆的白口組織。

29、故在澆注前應(yīng)將金屬型預(yù)熱，以減慢鑄件的冷卻速度，澆注后應(yīng)盡早取出鑄件，以防止產(chǎn)生裂紋甚至卡住鑄型。此外，為延長金屬型使用壽命，其型腔和型芯要涂以耐火涂料，防止高溫金屬液對型腔的直接沖刷，調(diào)節(jié)鑄件各部分的冷卻速度，且每澆注一次，都要噴涂一層煤油，以形成隔熱氣膜。 與砂型鑄造相比，金屬型鑄造的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了“一型多鑄”提高了勞動生產(chǎn)率，且便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，金屬型鑄造的鑄件冷卻速度快，鑄件的晶粒細(xì)密，從而提高了機(jī)械性能，鑄件精度也較高，可達(dá)IT12IT14，表面粗糙度小，為Ra12.5Ra6.3， 從而減少加工余量，節(jié)約材料和工時。 金屬型鑄造的缺點(diǎn)是主要在于制造金屬型的成本高，周期長，鑄造

30、工藝要求嚴(yán)格，由于鑄件冷卻快，易產(chǎn)生難以切削的白口組織，不宜生產(chǎn)大型、復(fù)雜鑄件。故金屬型鑄造主要適用于大批量生產(chǎn)形狀簡單的有色金屬中小型鑄件。如汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的鋁活塞、氣缸體、缸蓋、油泵殼體，以及銅合金軸瓦、軸套等。金屬型鑄造有時也可用于某些鑄鐵和鑄鋼件。三、壓力鑄造 壓力鑄造(簡稱壓鑄，pressure die casting，pressure casting，die casting)是在高壓下，快速地將液態(tài)或半液態(tài)合金壓入金屬鑄型型腔，并在壓力作用下凝固而獲得鑄件的一種工藝方法。 壓鑄常用的壓力從幾兆帕至數(shù)十兆帕，最高可超過200MPa。金屬液的充填速度約在（550）m/s。由于充填速度高，所以充型時間極短，約為（0.0010.2）s。高速、高壓是壓鑄的兩大特點(diǎn)。 壓鑄是將液態(tài)合金快速壓入金屬型，并使其在壓力下凝固，因而兼有金屬型鑄造的特點(diǎn)。必須指出，在所有的鑄造方法中，壓力鑄造的生產(chǎn)率最高，每小時可鑄幾百個鑄件。壓鑄件的尺寸精度可達(dá)IT11IT13，表面粗糙度可達(dá)Ra3.2Ra0.8，可實(shí)現(xiàn)少無切削的加