金屬的鑄造成形工藝

1、第一篇 金屬的鑄造成形工藝第一章 鑄造成形工藝?yán)碚摶A(chǔ)§1-1 概述金屬液態(tài)成形工藝鑄造、液態(tài)沖壓、液態(tài)模鍛等鑄造（最廣泛）將液態(tài)合金澆注到與零件的形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型空腔中，使其冷卻凝固，得到毛坯或零件的成形工藝（生產(chǎn)方法）。一、特點(diǎn)1能制成形狀復(fù)雜、特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯：如：閥體、泵體、葉輪、螺旋漿等2鑄件的大小幾乎不受限制，重量從幾克到幾百噸3常用的原材料來源廣泛，價(jià)格低廉，成本較低，其應(yīng)用及其廣泛（如：機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)中鑄件7080%，農(nóng)業(yè)機(jī)械4070%）但鑄造生產(chǎn)過程較復(fù)雜，廢品率一般較高，易出現(xiàn)澆不足，縮孔，夾渣、氣孔、裂紋等缺陷。二、分類鑄造砂型鑄造90%以上，成本低

2、特種鑄造熔模、金屬型、壓力、低壓、離心 質(zhì)量、生產(chǎn)率高，成本也高§1-2 鑄造的工藝性能工藝性能符合某種生產(chǎn)工藝要求所需要的性能鑄造性能合金的流動性、收縮性、吸氣性、偏析等一、合金的流動性1概念指液態(tài)合金本身的流動能力，它是合金主要的鑄造性能，流動性愈強(qiáng)，愈便于澆鑄出輪廓清晰、薄而復(fù)雜的鑄件。同時(shí)，有利于非金屬夾雜物和氣體的上浮與排除，還有利于對合金冷凝過程所產(chǎn)生的收縮進(jìn)行補(bǔ)縮。流動性不好澆不足、冷隔注：流動性的測定“螺旋形試樣”（圖1-1）流動性愈好，澆出的試樣愈長灰鑄鐵、硅黃銅最好，鋁合金次之，鑄鋼最差2影響合金流動性的因素化學(xué)成分共晶成分合金的結(jié)晶是在恒溫下進(jìn)行的，此時(shí)，液態(tài)合

3、金從表層逐層向中心凝固，由于已結(jié)晶的固體層內(nèi)表面比較光滑（圖1-3a）對金屬液的阻力較小。同時(shí)，共晶成分合金的凝固溫度最低（鐵碳合金狀態(tài)圖）。相對說來，合金的過熱度（澆注溫度與合金熔點(diǎn)之溫差）大，推遲了合金的凝固，故共晶成分合金的流動性最好。除純金屬外，其它成分合金是在一定溫度范圍的逐步凝固，即經(jīng)過液、固并存的兩相區(qū)。此時(shí)，結(jié)晶是在截面上的一定寬度的凝固區(qū)內(nèi)同時(shí)進(jìn)行的，由于初生的“樹枝狀”晶體，使已結(jié)晶固體層的表面粗糙（圖1-3b）所以，合金的流動性變差。共晶生鐵，流動性好。注：降低金屬液粘度提高流動性如加P鑄鐵凝固溫度、粘度流動性好但引起冷脆性（性能要求不高的小件）SMnS內(nèi)摩擦（粘度）流動

4、性澆注條件澆注溫度溫度粘度過熱度，保持液態(tài)時(shí)間長流動性好，但過高收縮增大，吸氣增多，氧化嚴(yán)重縮孔、縮松、氣孔、粘砂等控制澆注溫度：灰鑄鐵：12001380 鑄銅：15201620鋁合金：680780澆注壓力壓力愈大，流動性愈好增加直澆口高度或采用壓力鑄造、離心鑄造鑄型充填條件鑄型的蓄熱能力鑄型材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱愈大，對液態(tài)合金的“激冷”能力愈強(qiáng)，流動性差。如：金屬型比砂型鑄造更容易產(chǎn)生澆不足等缺陷。鑄型中氣體在金屬液的熱作用下，型腔中氣體膨脹，腔中氣體壓力增大流動性差（阻力大）改善措施：使型砂具有良好的透氣性，遠(yuǎn)離澆口最高部位開設(shè)氣口。二、合金的收縮性1合金收縮的概念合金從澆注、凝固直至冷卻

5、到室溫的過程中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象收縮?？刂撇缓?，易產(chǎn)生縮孔、縮松、應(yīng)力、變形和裂紋收縮過程（圖1-4）P6液態(tài)收縮液從澆注溫度（T澆）到凝固開始溫度（T液）間收縮凝固收縮凝凝固開始到凝固終了溫度間收縮固態(tài)收縮固凝固終了室溫總=液+凝+固體收縮產(chǎn)生縮孔、縮松線收縮產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形、裂紋注：常用鑄造合金中鑄鋼收縮率最高灰鑄鐵最?。ㄊ龀觯w積膨脹）2影響合金收縮的因素化學(xué)成分澆注溫度鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件3鑄件中的縮孔和縮松（1）縮孔和縮松的形成液態(tài)合金在冷凝過程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補(bǔ)足，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞。按照孔洞的大小和分布，可將其分為：縮孔和縮松縮

6、孔集中在鑄件上部或最后凝固的部位容積較大的孔洞。縮孔多呈倒圓錐形，內(nèi)表面粗糙，通常隱藏在鑄件的內(nèi)層，但在某些情況下，可暴露在鑄件的上表面，呈明顯凹坑。（純金屬、共晶成分合金易形成）（圖1-5）縮孔的形成過程縮松分散在鑄件某區(qū)域內(nèi)的細(xì)小縮孔。當(dāng)容積相同時(shí)，縮松的分布面積比縮孔大得多。（圖1-6）縮松的形成過程宏觀縮松肉眼或放大鏡可見顯微縮松顯微鏡觀察到（2）縮孔和縮松的防止縮孔的防止采用冒口和冷鐵，控制鑄件順序凝固即在鑄件上可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位（圖1-7），通過安放冒口等工藝措施，使遠(yuǎn)離冒口部位先凝固，靠近冒口部位次凝固，冒口本身最后凝固。這樣，先凝固部位的收縮，由后凝固部位的金屬液來補(bǔ)充；后

7、凝固部位的收縮，由冒口的金屬液來補(bǔ)充使鑄件各部位收縮均能得到補(bǔ)充，縮孔冒口中（多余部分，清除）注：形狀復(fù)雜有多個(gè)熱節(jié)冒口+冷鐵外冷鐵重復(fù)使用；（圖1-8）內(nèi)冷鐵不重要鑄件（熔合于鑄件）（圖1-9）縮松的防止熱節(jié)處要放冷鐵或在局部砂型表面涂“激冷”涂料，加大冷卻速度，或加大結(jié)晶壓力，破碎枝晶，流動性好4鑄造內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋鑄件在凝固之后的繼續(xù)冷卻過程中，其固態(tài)收縮若受到阻礙，鑄件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，這些內(nèi)應(yīng)力有時(shí)是在冷卻過程中暫存的，有時(shí)則一直保留到室溫，后者稱殘余內(nèi)應(yīng)力。鑄造內(nèi)應(yīng)力是鑄件產(chǎn)生變形和裂紋的基本原因。（1）內(nèi)應(yīng)力的形成按內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因，可分為熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力熱應(yīng)力由于鑄件的壁厚不均

8、勻，各部分冷卻速度不同，以致在同一時(shí)期內(nèi)鑄件各部分收縮不一致而引起的。分析：金屬自高溫室溫（冷卻）時(shí)應(yīng)力狀態(tài)的改變，在再結(jié)晶溫度（鋼、鑄鐵為620650）以上塑性狀態(tài)（在應(yīng)力下）塑性變形（永久變形），變形后應(yīng)力可消除；在再結(jié)晶溫度以下彈性狀態(tài)彈性變形，變形后應(yīng)力繼續(xù)存在。（圖1-10）熱應(yīng)力形成過程三個(gè)階段 （圖1-11）應(yīng)力框的冷卻曲線注a. 熱應(yīng)力的性質(zhì)鑄件緩冷處（厚壁或心部）受拉伸，快冷處（薄壁或表層）受壓縮 b. 鑄件冷卻時(shí)各處的溫差越大，順序凝固愈明顯，合金的固態(tài)收縮率越大，彈性模量愈大熱應(yīng)力大 c. 預(yù)防熱應(yīng)力的基本途徑減少鑄件各部分的溫度差，使其均勻冷卻。如：E小、壁厚均勻、控制

9、各部位同時(shí)凝固（圖1-12）機(jī)械應(yīng)力（收縮應(yīng)力）合金的線收縮受到鑄型或型芯機(jī)械阻礙而形成的應(yīng)力。（圖1-13）使鑄件產(chǎn)生拉伸或剪切應(yīng)力（暫時(shí)的），落砂后，內(nèi)應(yīng)力便消除。在鑄型中可與熱應(yīng)力共同起作用，增大某些各部位的拉伸應(yīng)力，產(chǎn)生裂紋。（2）鑄件的變形與防止殘余內(nèi)應(yīng)力（厚的部分受拉伸，薄的部分壓縮不穩(wěn)定狀態(tài)，自發(fā)地通過變形，減緩內(nèi)應(yīng)力穩(wěn)定狀態(tài)即，原受拉產(chǎn)生壓縮變形 原受壓產(chǎn)生拉伸變形（圖114）、（圖115）、（圖116）注：防止變形壁厚均勻，形狀對稱工藝上：同時(shí)凝固，冷卻均勻 反變形法（長而易變形）“反變形法”統(tǒng)計(jì)鑄件變形規(guī)律基礎(chǔ)上，在模型上預(yù)先作出相當(dāng)于鑄件變形量的反變形量，以抵消鑄件的變形

10、。（3）鑄件的裂紋與防止當(dāng)鑄件的內(nèi)應(yīng)力超過金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便產(chǎn)生裂紋。嚴(yán)重缺陷導(dǎo)致報(bào)廢。熱裂在高溫下產(chǎn)生的裂紋（裂紋短，縫隙寬、形狀曲折、縫內(nèi)呈氧化色）冷裂在低溫下形成的裂紋（裂紋細(xì)小，呈連續(xù)直線狀，縫內(nèi)有金屬光澤或輕微氧化色）防止熱裂選擇凝固溫度范圍小，熱裂傾向小的合金，提高型砂和芯砂的退讓性，控制含S 防熱脆防止冷裂減小內(nèi)應(yīng)力，控制含P量，澆注之后，勿過早打箱。三、合金的吸氣性液態(tài)合金吸入了氣體，若不能逸出氣孔缺陷，破壞了金屬的連續(xù)性，減少了承載的有效面積，應(yīng)力集中，降低機(jī)械性能（沖擊韌性，疲勞強(qiáng)度），彌散性氣孔還可使顯微縮松的形成，降低鑄件的氣密性。按氣體來源，氣孔可分為：侵入氣孔

11、砂型和型芯中氣體侵入金屬液中而形成的氣孔（圖119）析出氣孔雙原子氣體隨溫度降低溶解度下降，呈過飽和狀態(tài)以氣泡形式從金屬液中析出（鋁合金中最多見）；如（圖120）反應(yīng)氣孔液態(tài)金屬與鑄型材料、芯撐、冷鐵或溶渣之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成氣孔。第二章 常用鑄造合金及其熔煉§2-1 鋼鐵的冶煉鐵礦石生鐵鋼水鋼錠（圖2-1）一、煉鐵在高爐中進(jìn)行鐵礦石+焦碳+石灰石 爐料 高爐預(yù)熱9001200 焦碳燃燒，產(chǎn)生CO加熱爐料，發(fā)生反應(yīng)還原反應(yīng)：C、CO將FeO中氧分離還原Fe造渣反應(yīng)：CaO+SiO2=CaSiO3（爐渣）滲碳反應(yīng)：Fe吸收焦碳中C含C高，熔點(diǎn)低的生鐵水注：鐵水中溶解有Si，M

12、n，S，P等（表2-1）煉鋼生鐵用于煉鋼（大多數(shù)）鑄造生鐵熔煉鑄鋼（少量）二、煉鋼鋼與生鐵在化學(xué)成分上主要區(qū)別：鋼含C量低（<1.4%）Si, Mn S, P雜質(zhì)低主要任務(wù)生鐵多余的C、雜質(zhì)氧化物1煉鋼的冶煉反應(yīng)碳、硅、錳的氧化脫碳是最重要過程P、S的脫除脫氧煉鋼后期（FeO中脫氧）2鋼的冶煉分類煉鋼設(shè)備不同，分為轉(zhuǎn)爐煉鋼冶煉普通低碳鋼平爐煉鋼普通優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼電爐煉鋼優(yōu)質(zhì)鋼（成本高）（感應(yīng)電爐或電弧爐）3鎮(zhèn)靜鋼與沸騰鋼鎮(zhèn)靜鋼錳鐵、硅鐵、純鋁、完全脫氧的鋼優(yōu)質(zhì)鋼，合金鋼的鋼錠 沸騰鋼僅用錳鐵部分脫氧的鋼（低碳鋼）沖壓件§2-2 常用鑄造合金及其熔煉鑄造合金用于生產(chǎn)鑄件

13、的那一部分金屬材料常用：鑄鐵、鑄鋼、鑄造有色合金一、鑄鐵及其熔煉鑄鐵含C大于2.11%的鐵碳合金具有良好的鑄造性能、易切削適合形狀復(fù)雜的鑄件應(yīng)用最廣泛（占50%以上）根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式不同，可分為白口鑄鐵C除微量溶于鐵素體外，全部以Fe3C形式存在，斷口銀白色硬脆，難加工?；铱阼T鐵C除微量溶于鐵素體外，全部或大部以石墨形式存在，斷口灰色。麻口鑄鐵即有石墨，又有萊氏體，過渡組織。斷口黑白相間的麻點(diǎn)，硬脆，難加工（少用）灰口鑄鐵（按石墨形態(tài)）普通灰口鑄鐵簡稱灰口鑄鐵（呈片狀） 可鍛鑄鐵石墨呈團(tuán)絮狀 球墨鑄鐵呈球狀 蠕墨鑄鐵蠕蟲狀根據(jù)鑄鐵的化學(xué)成分，分為：普通鑄鐵 合金鑄鐵含Si>4%、M

14、n>2%，或Ti,V, Mo, Cr, Cu等1灰鑄鐵 顯微組織由金屬基體（鐵素體和珠光體）與片狀石墨組成鋼的基體上嵌入大量石墨片。性能特征機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度、彈性模量較低MPa塑性、韌性近于零脆性材料但抗壓強(qiáng)度與鋼相近（600800MPa）石墨愈多、愈粗大機(jī)械性能愈差工藝性能脆性材料，不能鍛造和沖壓，可焊性較差，但鑄造性能優(yōu)良，切削加工性能好（崩碎切屑）減震性減震能力為鋼的510倍機(jī)床床身、機(jī)座耐磨性石墨潤滑作用，比鋼好導(dǎo)軌、襯套，活塞環(huán)等缺口敏感性低，疲勞強(qiáng)度影響小。注：影響鑄鐵組織和性能的因素1）化學(xué)成分C和Si石墨化 （圖2-2）P20 S和Mn阻礙石墨化 P冷脆性2）冷卻速度灰口

15、很慢（石墨順利析出）；白口很快3）孕育處理提高灰鑄鐵機(jī)械性能的有效方法。（向鐵水中沖入孕育劑進(jìn)行孕育處理，然后澆注）孕育鑄鐵（表2-2）灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、特性及應(yīng)用HT100、HT150、HT200普通灰鑄鐵，廣泛用于一般機(jī)件HT250HT350孕育鑄鐵（要求高）2可鍛鑄鐵瑪鋼或瑪鐵，將白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火而成的一種鑄鐵石墨呈團(tuán)絮狀，對基體割裂作用抗拉強(qiáng)度（）相當(dāng)高塑性、韌性（但并不能真的用于鍛造），球鐵問世前，曾是機(jī)械性能最高的鑄鐵（表2-3）特性和用途舉例牌號 KTH黑心可鍛鑄鐵 KTZ珠光體可鍛鑄鐵 KTB白心可鍛鑄鐵（少用）3球墨鑄鐵（簡稱球鐵）上世紀(jì)40年代末發(fā)展起來的一種鑄造合金。

16、向出爐的鐵水中加入球化劑和孕育劑球狀石墨鑄鐵1）球鐵對原鐵水要求控制含S0.07%，P0.1%溫度>1400球化 孕育處理沖入法和型內(nèi)球化法2）球鐵的鑄造工藝比灰鑄鐵易產(chǎn)生縮孔、縮松、皮下氣孔、夾渣等3）牌號性能及應(yīng)用（表2-4）QT400-18400：最低抗拉強(qiáng)度、18：延伸率 （表2-5）熱處理后機(jī)械性能4蠕墨鑄鐵鐵水經(jīng)蠕化處理，石墨呈蠕蟲狀（介于片狀和球狀間）的鑄鐵其鑄造性能接近灰鑄鐵，金屬造工藝簡便，牌號及性能（5個(gè)牌號）RuT420 RuT380 RuT340 RuT300 RnT260應(yīng)用形狀復(fù)雜大鑄件（如重型機(jī)床、大型柴油機(jī)機(jī)體）5合金鑄鐵（特殊要求）耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵、耐

17、蝕鑄鐵6鑄鐵的熔煉應(yīng)滿足的要求熔煉出預(yù)定化學(xué)成分、有足夠溫度的鐵水、生產(chǎn)率高，成本低設(shè)備沖天爐、反射爐、電弧爐、工頻爐等沖天爐應(yīng)用最廣。1）沖天爐的熔煉過程2）鐵水化學(xué)成分的控制Si, Mn, C, S, P二、鑄鋼及其熔鑄1鑄鋼的分類、性能及應(yīng)用接化學(xué)成分： 鑄造碳鋼應(yīng)用廣（80%以上）（表2-6） 鑄造合金鋼重型機(jī)械制造2鑄鋼件的熔鑄工藝1）鑄鋼件熔煉平爐 轉(zhuǎn)爐 電弧爐 （常用三相電弧爐）2）鑄造工藝鋼的澆注溫度高（1500）、收縮大（比鑄鐵大3倍）流動性差，易吸氣和氧化，鑄造困難易產(chǎn)生澆不足、氣孔、縮孔、縮松、熱裂、粘砂等工藝措施：鑄鋼用型砂應(yīng)有高的耐火性、抗粘砂性；高強(qiáng)度、透氣性和退讓

18、性大而均勻石英砂安置冒口和冷鐵順序凝固在壁厚交接處設(shè)防裂筋熱處理正火或退火三、鑄造非鐵合金及熔鑄常用鑄造銅合金、鑄造鋁合金要求：掌握常用的牌號、用途（表2-7）、（表2-8）第三章 金屬的鑄造成形工藝鑄造：制造鑄型型腔澆注冷凝獲得零件§3-1 重力作用下的鑄造成形靠自重充填型腔一、砂型鑄造型腔型砂制作將一個(gè)形狀與鑄件相應(yīng)，并考慮加工余量及收縮余量的模樣，埋入型砂緊實(shí)，打開砂型，撥模型腔模樣分塊，與砂型分型面可不同1各種造型方法（圖3-1）圖a 整體模造型 （砂型分成兩塊）圖b 分模造型 （模樣分兩塊）圖c 挖砂造型 （分型面是階梯面）費(fèi)時(shí)，生產(chǎn)率低 圖d 三箱造型 （兩個(gè)分型面，三砂

19、箱）圖e 活塊造型 （90°旋轉(zhuǎn)，中心線分型、分模）最大截面（外形輪廓）2鑄件內(nèi)腔形狀的影響內(nèi)腔形狀靠型芯來形成（圖3-2）帶空腔鑄件的造型方法型芯的固定靠芯頭（垂直芯頭、水平芯頭）注：外形輪廓相同的實(shí)心鑄件與有空腔的鑄件，造型方法基本相同。3型芯對分型面及造型方法的影響 （圖3-3）、（圖3-4）4機(jī)器造型緊砂、起模主要工序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化大批量生產(chǎn)，機(jī)械化，流水線生產(chǎn)（1）緊砂方式壓實(shí)式、 震實(shí)式、震壓式、拋砂式、射壓式（圖3-5）震壓式（中小型鑄件）（圖3-6）拋砂式（重大件）（2）起模方式頂箱式四根頂桿頂住砂箱四角，徐徐上升（圖3-7）漏模式有筋條或較深凹、凸形狀，起模困難砂型（圖

20、7-8）翻轉(zhuǎn)式180°翻轉(zhuǎn)（圖3-9）（3）工藝特點(diǎn)采用模板造型（圖3-10）a）、b）定位銷精度高不適合三箱造型及活塊造型，（可通過外型芯改善）5機(jī)器造芯震壓式造芯機(jī)（參見圖3-5）射芯機(jī)（圖3-11） 小型芯（不到1秒鐘）注砂型成形的特點(diǎn)應(yīng)用最廣泛、最靈活單件、小批量手工造型、成批大量機(jī)器造型可澆注低熔點(diǎn)非鐵金屬，也可澆注高熔氣鐵水、鋼水成型件尺寸、形狀均可但型只能澆注一次，生產(chǎn)率低冷卻速度慢，鑄件晶粒不細(xì)密影響機(jī)械性能二、殼型鑄造三、金屬型鑄造亦稱“硬模鑄造”可重復(fù)使用，“永久型鑄造”1材料及結(jié)構(gòu)材料金屬型材質(zhì)熔點(diǎn)高于澆入液態(tài)合金的溫度如：澆注Sn、Zn、Mg低溶氣合金灰鑄鐵澆

21、注Al、Cu用合金鑄鐵或鋼 金屬型結(jié)構(gòu)保證鑄件（連同澆、冒口）能從金屬型中順利取出整體式，水平分型式，垂直分型式，復(fù)合分型式（圖3-14）注：澆注系統(tǒng)多采用底注或側(cè)注式型芯金屬型芯 砂芯2鑄造工藝為保護(hù)鑄件質(zhì)量，提高使用壽命，采取下列措施（1）加強(qiáng)排氣（圖3-16）（2）噴刷涂料 耐火材料+粘結(jié)劑（3）預(yù)熱，并控制溫度（120350）（4）及時(shí)開型（無退讓性，內(nèi)應(yīng)力較大開裂）減少內(nèi)應(yīng)力3特點(diǎn)及適用范圍“一型多鑄”，鑄件質(zhì)量好，機(jī)械性能，勞動條件好但成本高，周期長，不適合單件、小批生產(chǎn)，不宜形狀復(fù)雜、薄型、大型鑄件，使用范圍受限制適用于Cu、Al、Mg等非鐵合金大批生產(chǎn)四、熔模鑄造熔模鑄造，或“

22、失蟆鑄造”澆入由蠟?zāi)Ｈ凼Ш笮纬傻闹锌招颓怀尚汀?基本工藝過程（圖3-17）蠟?zāi)Ｖ圃旖Y(jié)殼脫蠟熔化澆注制造壓型壓制裝配蠟?zāi)＝M2特點(diǎn)及適用范圍精密成型工藝五、氣化模鑄造用聚苯乙烯發(fā)泡的氣化模代替木模，用干砂（樹脂砂、水玻璃）代替普通型砂造型，澆注氣化模燃燒、氣化、消失而形成鑄件六、陶瓷型鑄造精密鑄造（砂型、熔?；A(chǔ)）1基本工藝過程（圖3-19）2特點(diǎn)及適用范圍厚大的精密鑄件§3-2 外力作用下的鑄造成形離心力作用壓力作用一、離心鑄造鑄型高速回轉(zhuǎn)，靠離心力充型，凝固1離心鑄造的基本類型立式離心鑄造（圖3-20）臥式離心鑄造（圖3-21）成型件的離心鑄造（圖3-22）2特點(diǎn)及適用范圍二、壓力作

23、用下的鑄造成形壓力鑄造（壓鑄） 高壓作用（300700大氣壓）低壓鑄造介于金屬型與壓力之間（低壓作用0.20.7大氣壓）擠壓鑄造（擠鑄）注：幾種鑄造方法的比較鑄造方法比較項(xiàng)目砂型金屬型熔模壓力低壓陶瓷型適用金屬任意不限制非鐵合金為主不限制以鑄鋼為主鋁、鋅、鎂等低熔合金非鐵合金為主，黑色金屬也可不限制以鑄鋼為主適用鑄件大小任意中、小鑄件為主以小鑄件為主（<25kg）一般<10 kg中型也可中、小鑄件為主大、中鑄件為主批量不限制大批大量一般成批大量小批量也可大批、大量成批大量單件、小批鑄件尺寸公差mm100±1.0100±0.4100±0.3100

24、7;0.3100±0.4100±0.35表面粗糙度粗糙Ra25Ra12.5Ra25Ra3.2Ra6.3Ra1.6Ra256.3Ra25Ra6.3內(nèi)部質(zhì)量結(jié)晶粗結(jié)晶細(xì)結(jié)晶粗表層結(jié)晶細(xì)內(nèi)部多有氣孔結(jié)晶細(xì)結(jié)晶粗加工余量大小小或不加工小或不加工較小小或不加工生產(chǎn)率低、中中、高低、中最高中低最小壁厚3.0鋁合金23鑄鐵4.0通常0.70.51.0一般2.01.0第四章 鑄造工藝設(shè)計(jì)砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)為獲得好的鑄件，減少工作量，降低成本合理制訂鑄造工藝方案，繪制鑄造工藝圖。§4-1 鑄造工藝方案的確定鑄造工藝方案選擇鑄件的澆注位置及分型面型芯的數(shù)量、形狀及其固定方法確定工藝參數(shù)

25、（加工余量、起模斜度、圓角、收縮率）澆冒口、冷鐵形狀、尺寸及其布置鑄造工藝圖在零件圖上用各種工藝符號表示出鑄造工藝方案的圖形它是制造模樣和鑄型，進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備和鑄件檢驗(yàn)的依據(jù)基本工藝文件。（圖4-1） 圓錐齒輪的零件圖，鑄造工藝圖及模樣圖一、工藝符號及其表示方法（表4-1）二、澆注位置及分型面的選擇澆注位置澆注時(shí)鑄件在砂型中所處的空間位置分型面砂箱間的接觸表面影響鑄件質(zhì)量、工藝的難易1澆注位置的選擇原則1）鑄件的重要加工面應(yīng)朝下因?yàn)殍T件的上表面易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣等缺陷，組織不如下表面致密。若難以朝下，則應(yīng)盡力使其位于側(cè)面。若重要加工面有數(shù)個(gè)，則將較大的平面朝下（如圖4-2）c）由于車床床身導(dǎo)

26、軌面是關(guān)鍵表面，將導(dǎo)軌面朝下（選（1）。2）鑄件的大平面應(yīng)朝下型腔的上表面除了易產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷外，大平面還常產(chǎn)生夾砂缺陷，故對平板、圓盤類鑄件，大平面應(yīng)朝下（如圖4-2，a）選方案（1）。3）為防止鑄件薄壁部分產(chǎn)生澆不足或冷隔缺陷，應(yīng)將面積較大的薄壁部分置于鑄型下部，或使其處于垂直或傾斜位置如（圖4-2）b）油盤，選（1）。4）對于容易產(chǎn)生縮孔的鑄件，應(yīng)使厚的部分放在分型面的上部或側(cè)面厚處直接安放冒口，實(shí)現(xiàn)自下而上的順序凝固。如圖（4-2）d，選（1）。2分型面的選擇原則在保證鑄件質(zhì)量的前提下，盡量簡化工藝，節(jié)省人力物力。（1）應(yīng)便于起模，使造型工藝簡化。如盡量使分型面平直、數(shù)量少，避免

27、不必要的活塊和型芯等。如（圖4-3）三通鑄件的分型面選擇，（d）最優(yōu)（2）應(yīng)盡量使鑄件全部或大部置于同一砂箱，以保證鑄件精度，如圖（4-5），搖臂鑄件，選（a）雖分型面為曲面（挖砂或成型底板），但大部分輪廓位于一箱之中，尺寸精度較好。（3）為便于造型、下芯、合箱和檢驗(yàn)鑄件壁厚，應(yīng)盡量使型腔及主要型芯位于下箱。但下箱型腔也不宜過深，盡量避免使用吊芯和大的吊砂。注以上兩種選擇有密切關(guān)系從工藝設(shè)計(jì)步驟先定澆注位置，再選分型面，在定分型面時(shí)，應(yīng)盡可能與澆注位置相一致。三、砂芯形狀，個(gè)數(shù)及分塊砂芯作用形成鑄件內(nèi)腔或便于外形起模。（圖4-6）、（圖4-7）砂芯分塊 （圖4-8），（圖4-9）§4

28、-2 工藝參數(shù)的確定工藝方案確定后工藝參數(shù)一、機(jī)械加工余量和鑄孔機(jī)械加工余量在鑄件上為切削加工而加大的尺寸，稱余量過大切削加工費(fèi)工，且浪費(fèi)材料；余量過小，制品會因殘留黑皮而報(bào)廢，或因鑄件表層過硬而加速刀具磨損。加工余量應(yīng)根據(jù)鑄件生產(chǎn)批量、合金種類、造型方法、加工要求、鑄件的形狀、尺寸及澆注位置等來確定。大量生產(chǎn)機(jī)器造型，精度高，余量小鑄鋼件表面粗糙，余量比鑄鐵大非鐵合金價(jià)貴，表面光滑，余量小（表4-2） （表4-3）說明另：鑄件的孔、槽是否鑄出，不僅取決于工藝上的可能性，還須考慮其必要性。一般，較大的孔、槽應(yīng)鑄出減小加工工時(shí)，減小熱節(jié)，較小的孔、槽不必鑄出留待加工更經(jīng)濟(jì)。不加工的特形孔、價(jià)格較貴的非鐵金屬鑄孔盡量鑄出 （表4-4）鑄件的最小鑄出孔二、起模斜度（拔模斜度）為了使模型樣（或型芯）易于從砂型（或芯盒）中取出，應(yīng)在模樣或芯盒的起模方向帶有一定的斜度，此傾斜度稱拔模斜度或鑄造斜度。（圖4-10）起模斜度的形式（圖4-11）自帶型芯的起模斜度注：標(biāo)注用角度或?qū)挾萢表示 （表4-5）三、鑄造圖角防止在夾角處產(chǎn)生沖砂及裂紋圓角半徑約為相交兩壁平均厚度的1/31/2.四、鑄造收縮率由于合金的線收縮，鑄件冷卻后的尺寸將比型腔的尺寸小