新教材鑄造 (2)

1、第二章第二章 鑄鑄 造造緒論緒論 1 1、鑄造：、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 2、鑄造的特點(diǎn)；、鑄造的特點(diǎn)； 1）可以生產(chǎn)各種形狀，特別是具有復(fù)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(shí)也可作為零件而直接使用。能使用，但有時(shí)也可作為零件而直接使用。3 3、砂型鑄造工藝流程、砂型鑄造工

2、藝流程第一節(jié)第一節(jié) 鑄造工藝基礎(chǔ)鑄造工藝基礎(chǔ) 1-1 1-1 液態(tài)合金的充型液態(tài)合金的充型 將液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰，薄而復(fù)雜的鑄件的能力，稱為液態(tài)合金的充型能力充型能力。 合金澆注時(shí)，必須要有比較好的充型能力。若合金的充型能力不好，則會(huì)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：影響充型能力的主要因素如下： 1、合金的流動(dòng)性、合金的流動(dòng)性 合金的流動(dòng)性，是合金的鑄造性能之一。 合金的流動(dòng)性越好，充型能力越強(qiáng)，越便于澆注輪廓清晰、形狀完整、薄而復(fù)雜的鑄件。 合金的流動(dòng)性取決于合金的化學(xué)成分，它與合金相圖 中的結(jié)晶溫度區(qū)間有關(guān)。 結(jié)晶溫度區(qū)間小，合金的

3、流動(dòng)性好。 共晶成分具有最好的流動(dòng)性。 合金的熔點(diǎn)越高流動(dòng)性越差。用澆注螺旋形試樣的長度來衡量，如圖所示：合金的流動(dòng)性 2、澆注條件、澆注條件 澆注溫度澆注溫度：澆注時(shí)，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(qiáng)。 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(yán)重（氧化夾雜）。 選擇選擇澆注溫度澆注溫度原則：在保證合金能充滿原則：在保證合金能充滿鑄型的前提下，澆注溫度越低越好。鑄型的前提下，澆注溫度越低越好。 3、鑄型性質(zhì)（、鑄型性質(zhì)（包括有關(guān)鑄型的多方面因素） 鑄型導(dǎo)熱能力差，散熱慢，則合金保持在液態(tài)的時(shí)間長，充型能力好。 直澆口高度大，則可提高液態(tài)

4、合金的充型能力。 此外，零件壁厚小、復(fù)雜程度高充型能力降低。1-2 鑄件的凝固鑄件的凝固 鑄型中的合金從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程，稱為鑄件的凝固，或稱一次結(jié)晶。 鑄件的凝固鑄件的凝固 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(gè)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2-4所示。 1逐層凝固逐層凝固 純金屬和共晶成分合金在恒溫下結(jié)晶，凝固過程中鑄件截面上的凝固區(qū)域的寬度為零，截面上固液兩相界面分明，隨著溫度的下降，固相區(qū)不斷增大，逐漸到達(dá)鑄件中心，如圖2-4(a)所示。 2中間凝固中間凝固

5、金屬的結(jié)晶溫度范圍較窄，或結(jié)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?qū)挾冉橛谥饘幽膛c體積凝固之間，如圖2-4(b)所示。 3體積凝固體積凝固 當(dāng)合金的結(jié)晶溫度范圍很寬，或因鑄件截面溫度梯度很小，鑄件凝固時(shí)，其液固共存凝固區(qū)很寬，甚至貫穿整個(gè)鑄件截面，如圖2-4(c)所示。 影響鑄件凝固方式主要因素是合金的結(jié)晶溫度范圍（取決于合金化學(xué)成分）和鑄件的溫度梯度。合金的結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越窄，越傾向于逐層凝固。當(dāng)合金成分一定時(shí)，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(yīng)的凝固區(qū)域越窄，越趨向于逐層凝固。 1-3 1-3 鑄件的收縮鑄件的收縮收縮是體積和尺寸減小的

6、現(xiàn)象，是合金的鑄造性能之一 1、合金收縮的三個(gè)階段合金收縮的三個(gè)階段 液態(tài)收縮液態(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（體積縮小），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(yīng)力、裂紋和變形等缺陷的主要原因。不同合金的收縮率不同。影響收縮的因素影響收縮的因素1 1）化學(xué)成分影響）化學(xué)成分影響 碳素鑄鋼隨含碳量增加，凝固收縮增加，固態(tài)收

7、縮略減?；诣T鐵中，碳硅含量增多，收縮減少。鑄鋼的鑄鋼的收縮率大于鑄鐵。收縮率大于鑄鐵。2 2）澆注溫度影響）澆注溫度影響 澆注溫度越高過熱度越大，液態(tài)收縮增加。因此在滿足流動(dòng)性前提下，盡量采取低溫澆注措施減少液態(tài)收縮。3 3）鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型影響）鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型影響 自由收縮和限制收縮（鑄件收縮率要小于合金的自由收縮率)2 2、鑄件中的縮孔與縮松、鑄件中的縮孔與縮松由液態(tài)收縮和凝固收縮造成 1)縮孔與縮松的形成縮孔與縮松的形成 （1 1）縮孔）縮孔 縮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。 （2 2）縮松）縮松 細(xì)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

8、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(jié)晶溫度范圍小的合金，形成縮孔傾向大，而形成縮松傾向?。环粗?，結(jié)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)2)縮孔與縮松的防止縮孔與縮松的防止 順序凝固：順序凝固：通過采用冒口和冷鐵，使鑄件遠(yuǎn)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(zhuǎn)移到冒口中去。 冒口的作用：補(bǔ)縮補(bǔ)縮。冒口為鑄件的多余部份，在鑄件清理時(shí)予以切除。 冷鐵作用：加快鑄件局部的冷卻速度，以控制鑄件控制鑄件的凝固順序的凝固順序。但冷鐵本身但冷鐵本身不起補(bǔ)縮作用不起補(bǔ)縮作用。冷鐵通常用鋼或鑄鐵制

9、造。順序凝固的特點(diǎn)順序凝固的特點(diǎn) 順序凝固的優(yōu)點(diǎn)：可有效地防止縮孔和縮松。 缺點(diǎn)：1、耗費(fèi)許多合金。 2、增加造型工時(shí)，加大了鑄件成本。 3、順序凝固擴(kuò)大了鑄件各部分的溫度差，促進(jìn)了鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形和裂紋傾向。3、鑄造應(yīng)力、變形和裂紋、鑄造應(yīng)力、變形和裂紋 1)1)、鑄造應(yīng)力、鑄造應(yīng)力 （1 1）熱應(yīng)力）熱應(yīng)力：熱應(yīng)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(shí)期內(nèi)鑄件各部分收縮不一致所引起。 熱應(yīng)力的形成過程：了解金屬在不同溫度的兩種狀態(tài) 塑性狀態(tài)：應(yīng)力使金屬產(chǎn)生塑性變形而應(yīng)力消失 彈性狀態(tài)：應(yīng)力不能使金屬產(chǎn)生塑性變形而保持應(yīng)力 臨界溫度臨界溫度T臨 金屬兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度溫度T

10、時(shí)間 tt1 t2 t3T臨塑性狀態(tài)彈性狀態(tài)彈性拉伸部分彈性壓縮部分 結(jié)論：熱應(yīng)力使鑄件厚壁或心部受拉，薄壁或表層受結(jié)論：熱應(yīng)力使鑄件厚壁或心部受拉，薄壁或表層受壓壓。 防止熱應(yīng)力的方法， a)鑄造工藝： 采用同時(shí)凝固。 同時(shí)凝固：通過采用冷鐵，使鑄件各部分均勻的冷卻。 同時(shí)凝固的優(yōu)點(diǎn)：防止鑄件產(chǎn)生熱應(yīng)力。 缺點(diǎn)：增大了鑄件產(chǎn)生縮孔的傾向性。 理想溫度分布曲線 b)鑄件設(shè)計(jì)：力求壁厚均勻。 （2）機(jī)械（收縮）應(yīng)力）機(jī)械（收縮）應(yīng)力 它是鑄件固態(tài)收縮時(shí)受到鑄型和型芯的阻礙所產(chǎn)生的應(yīng)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(jī)械應(yīng)力。 機(jī)械（收縮）應(yīng)力是暫時(shí)的，鑄件經(jīng)落機(jī)械（收縮）應(yīng)

11、力是暫時(shí)的，鑄件經(jīng)落砂后可自行消除。砂后可自行消除。但它可與熱應(yīng)力共同起作用，增大某些部位的應(yīng)力，促進(jìn)鑄件的裂紋傾向。2)鑄件的變形和防止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(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)外，在工藝上可采用反變形法。沿高度方向如何變形3)3)鑄件的裂紋與防止鑄件的裂紋與防止 當(dāng)鑄件的內(nèi)部應(yīng)力超過金屬抗拉強(qiáng)度時(shí)，鑄件便產(chǎn)生裂紋。 熱裂紋是在固相線附近形成的裂紋。其其形狀特征是，裂紋短、縫隙寬形狀曲折，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，縫內(nèi)表面呈氧化顏色， 防止熱裂紋的方法：正確設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)外應(yīng)合理地選用型砂和芯砂的粘結(jié)劑，

12、以改善其退讓性。嚴(yán)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(xì)小、呈連續(xù)直線，有裂紋細(xì)小、呈連續(xù)直線，有時(shí)縫內(nèi)呈輕微氧化色時(shí)縫內(nèi)呈輕微氧化色。冷裂常出現(xiàn)在復(fù)雜鑄件受拉應(yīng)力的部位。 鋼中磷含量越高，越容易產(chǎn)生冷裂紋。4 4、 鑄件中的氣孔鑄件中的氣孔 根據(jù)氣體的來源，可分為析出氣孔、侵入氣孔和反應(yīng)氣孔。 1）、析出氣孔）、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，析出的氣體來不及排除，而在鑄件中形成的氣孔而在鑄件中形成的氣孔，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

13、時(shí)遍及整個(gè)鑄件截面，均分布較廣，有時(shí)遍及整個(gè)鑄件截面，均勻分布。勻分布。 防止方法：降低澆注溫度。防止方法：降低澆注溫度。 2）侵入氣孔）侵入氣孔 是由于鑄型表面層聚集的氣體侵入液態(tài)氣體侵入液態(tài)合金而形成的氣孔合金而形成的氣孔。 侵入氣孔的特征是多位于鑄件局部表面附近，尺寸較大，呈橢圓形或梨形尺寸較大，呈橢圓形或梨形。 防止方法：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。3）反應(yīng)氣孔）反應(yīng)氣孔 液態(tài)合金與鑄型、冷鐵、芯撐或熔渣之間，因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的氣孔化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的氣孔，稱為反應(yīng)氣孔。 反應(yīng)氣孔多分布在鑄件表層下反應(yīng)氣孔多分布在鑄件表層下1-2毫米處，毫米處，呈

14、皮下氣孔。呈皮下氣孔。第二節(jié)第二節(jié) 鑄造方法鑄造方法 砂型鑄造工藝流程砂型鑄造工藝流程 2-1 手工造型手工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(jī)器造型兩大類。 1手工造型手工造型 用于單件、小批量生產(chǎn)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(diǎn)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、地坑造型、刮板造型、脫箱造型2-1機(jī)器造型機(jī)器造型 機(jī)器造型是指緊砂和起?？吭煨蜋C(jī)來完機(jī)器造型是指緊砂和起?？吭煨蜋C(jī)來完成的造型方法。成的造型方法。 機(jī)器造型使用模板。模板是鑄件模樣、澆注系統(tǒng)模樣和模

15、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(jī)的工作臺上，造上型，下模板固定在另一臺造型機(jī)的工作臺上，造下型。 機(jī)器造型的優(yōu)點(diǎn)： 1、鑄件尺寸精度高、表面粗糙度低。2、生產(chǎn)率高。3、勞動(dòng)條件好。 工藝特點(diǎn)： 1、機(jī)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(jī)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。第第3節(jié)節(jié) 鑄造工藝圖的制定鑄造工藝圖的制定鑄造工藝圖是指導(dǎo)模樣、芯盒和鑄型制造生產(chǎn)準(zhǔn)備以及鑄件驗(yàn)收的基本工藝文件。 3-1 、澆注位置與分型面的選擇、澆注位置與分型面的選擇

16、1澆注位置的選擇澆注位置的選擇 澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的位置。選擇澆注位置的目的是為了保證鑄件質(zhì)量。 澆注位置的選擇原則如下： （1）重要加工面或主要工作面應(yīng)處于鑄型的底面或側(cè)面。避免出現(xiàn)氣孔、砂眼、夾雜等缺陷； （2）鑄件的大平面應(yīng)處于鑄型的底面。大平面朝上通常容易出現(xiàn)夾砂缺陷； （3） 鑄件薄壁朝下或傾斜，以免產(chǎn)生澆不足或冷隔； （4）易產(chǎn)生縮孔的鑄件，厚的部分放在鑄型的上面或側(cè)面，實(shí)現(xiàn)自下而上的順序凝固。2分型面的選擇分型面的選擇選擇分型面的目的是為了簡化造型工藝選擇分型面的目的是為了簡化造型工藝 分型面是上型和下型的接觸面。分型面的選擇原則如下： （1）盡量將鑄件全部或大部

17、放在同一半鑄型內(nèi)，或加工面和加工基準(zhǔn)面放在同一半鑄型內(nèi)，因?yàn)榉中兔鎿p害了鑄件精度。 （2）盡量使分型面呈平面。 （3）盡量減少分型面的數(shù)目。 上述選擇澆注位置和分型面的諸原則，對于某個(gè)具體鑄件來說，往往難以全面顧及，有時(shí)甚至相互矛盾。因此，需要提出幾種方案，抓住主要矛盾，進(jìn)行分析比較。一般說來，對質(zhì)量要求高的鑄對質(zhì)量要求高的鑄件應(yīng)優(yōu)先滿足澆注位置的要求，對質(zhì)量件應(yīng)優(yōu)先滿足澆注位置的要求，對質(zhì)量要求不高或外形復(fù)雜，生產(chǎn)批量又不大要求不高或外形復(fù)雜，生產(chǎn)批量又不大的鑄件，應(yīng)優(yōu)先考慮分型面。的鑄件，應(yīng)優(yōu)先考慮分型面。 3-2 、工藝參數(shù)的選擇、工藝參數(shù)的選擇 1加工余量加工余量 加工余量是指鑄件上供

18、機(jī)械加工時(shí)切除的金屬層厚度。 2起模斜度起模斜度 起模斜度是指在零件圖上垂直于分型面的加工表面壁上的附加斜度。起模斜度是為易于起模而設(shè)置的，絕非零件結(jié)構(gòu)所需要。起模斜度的大小取決于造型方法、模樣材料、垂直壁的高度等因素，通常為153，機(jī)器造型比手工造型斜度小，金屬模比木模斜度小，垂直壁越高斜度越小。 3鑄孔鑄孔 1）最小鑄孔）最小鑄孔 最小鑄孔孔徑指的是毛坯孔徑。當(dāng)孔徑小于最小鑄孔孔徑時(shí)，這個(gè)孔就不鑄出來，而機(jī)械加工出來?；诣T鐵件的最小鑄孔推薦如下：單件、小批生產(chǎn)3050mm，成批生產(chǎn)1530mm，大量生產(chǎn)1215mm。零件圖上不要求加工的孔，無論大小，均要鑄出。 2）芯頭）芯頭 砂芯是由形成

19、鑄件輪廓的主體芯和芯頭組成的。芯頭是為砂芯在鑄型中定位、安放、排氣和從鑄件中清除砂芯而采取的工藝措施。 芯頭可分為垂直芯頭和水平芯頭兩大類。 垂直芯頭一般有上芯頭、下芯頭，芯頭必須有一定的斜度。以便于合箱。 水平芯頭，為了便于合箱，鑄型上芯座的端部也應(yīng)留出一定的斜度。4收縮率收縮率 鑄件在凝固和冷卻過程中，它的各部分尺寸一般都要縮小，鑄件尺寸縮小的百分率就是收縮率，制造模樣或芯盒時(shí)要按確定的收縮率，將模樣或芯盒放大一些，以保證冷卻后的鑄件尺寸符合要求。收縮率的大小，隨合金種類、鑄件結(jié)構(gòu)而不同，通常，灰鑄鐵為0.71.0，鑄鋼為1.52.0，有色合金為1.01.5。 3-3 、零件的鑄造工藝圖的

20、制定及鑄件圖舉例、零件的鑄造工藝圖的制定及鑄件圖舉例首先應(yīng)綜合考慮澆注位置和分型面的確定，1 加工余量 2 起模斜度 3 砂芯的部位，要畫出砂芯的位置、形狀和芯頭。零件的鑄造工藝圖的制定及鑄件圖舉例零件的鑄造工藝圖的制定及鑄件圖舉例:50全部11015010070M154均布下下上上收縮率1% 120154均布2005080258其余下下上上收縮率1%第四節(jié)第四節(jié) 特種鑄造特種鑄造（砂型鑄造以外的鑄造方法）4-14-1 熔模鑄造熔模鑄造 圖圖 熔模鑄造的工藝過程熔模鑄造的工藝過程1) 1) 制造金屬母模制造金屬母模 2) 2) 制造蠟?zāi)Ｖ瞥上災(zāi)＝M制造蠟?zāi)Ｖ瞥上災(zāi)＝M 3) 3) 制造鑄型制造鑄型

21、 4)脫模脫模5) 5) 焙燒、造型焙燒、造型 6)6)澆注澆注 7)7)落砂和清理落砂和清理 1、熔模鑄造的工藝過程、熔模鑄造的工藝過程 制造金屬母模制造金屬母模 用于制造蠟?zāi)５哪Ｐ汀?制造蠟?zāi)Ｖ圃煜災(zāi)?向母模中射蠟制造蠟?zāi)?。蠟?zāi)５牟牧?，通常?0的石蠟和50的硬脂酸配制而成，熔點(diǎn)為5457。 制成蠟?zāi)＝M制成蠟?zāi)＝M 將單個(gè)蠟?zāi)：冈谝粋€(gè)直澆口模棒上，制成蠟?zāi)＝M。 制造鑄型制造鑄型 按浸掛涂料-噴石英砂-硬化這個(gè)順序重復(fù)46次，直到結(jié)成510mm厚的硬殼為止。 脫模脫模 將附有硬殼的蠟?zāi)＝M浸泡在熱水槽中，如圖2-49g，水溫為8590，蠟?zāi)＝M熔化而脫出，于是得到了型殼，即沒有分型面的鑄型。蠟?zāi)＝M

22、是用熔化法脫出的，所以這種鑄造方法得名為熔模鑄造。 造型造型 將型殼置于鐵箱中，周圍填上干砂。 焙燒焙燒 送進(jìn)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(qiáng)度、凈化了型腔。 澆注澆注 為了提高液態(tài)金屬的充型能力，常在焙燒后趁熱（600700）進(jìn)行澆注，如圖2-49h。通常，液態(tài)金屬在重力作用下充填鑄型。 落砂和清理落砂和清理 落砂和清理凝固冷卻后，破碎型殼，取出鑄件，然后去掉澆口，清理鑄件上殘留的耐火材料。對于鑄鋼件，還需進(jìn)行退火或正火處理，以細(xì)化晶粒獲得所需的力學(xué)性能。2、熔模鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍、熔模鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 1、鑄型沒有分型面

23、，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(dá)IT1114，表面粗糙度達(dá)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(diǎn)合金和難切削加工合金時(shí)，可充分發(fā)揮其優(yōu)越性。 5、熔模鑄造時(shí)，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(fù)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)。但以前者為主。它主要用于制造汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)上的一些小零件等。目前，熔模鑄造

24、的用途正在日益擴(kuò)大。 4-2 4-2 金屬型鑄造金屬型鑄造1、金屬鑄型、金屬鑄型 金屬型和金屬芯用鑄鐵或鋼制成。金屬型可反復(fù)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(fù)合分型式等幾種結(jié)構(gòu)。 2、金屬型鑄造的工藝過程、金屬型鑄造的工藝過程 1） 預(yù)熱預(yù)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 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）合型、澆注、開型 4 ）清理）清理 3、金屬型鑄造

25、的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍、金屬型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 金屬型與砂型相比，尺寸精度高、表面粗糙度低、 金屬型鑄件的表面質(zhì)量和機(jī)械性能好于砂型鑄件。 金屬型鑄造實(shí)現(xiàn)了“一型多鑄”，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)，從而大大提高了生產(chǎn)率。 金屬鑄造的應(yīng)用，因金屬型制造費(fèi)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。 4-3 4-3 壓力鑄造壓力鑄造液態(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。 1、壓力鑄造的工藝過程、壓力鑄造的工藝過程 預(yù)熱與噴涂料、閉合壓鑄型（金屬鑄型）和注入金屬

26、（定量澆注）壓鑄 、取出鑄件、清理檢驗(yàn)2、壓力鑄造的特點(diǎn)與應(yīng)用范圍、壓力鑄造的特點(diǎn)與應(yīng)用范圍1）壓鑄件的表面質(zhì)量高于其他各種鑄造方法生產(chǎn)的鑄件。2）可以鑄造形狀復(fù)雜的薄壁件或鑲嵌件，可直接鑄出小孔、螺紋等。3）提高了壓鑄件的強(qiáng)度，如抗拉強(qiáng)度比砂型鑄件高2530。4）壓力鑄造的生產(chǎn)率比其它鑄造方法都高，最高可達(dá)500次小時(shí)。5）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(jìn)行熱處不能進(jìn)行熱處理理。6）壓鑄型制造費(fèi)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(diǎn)有色合金的小型鑄件。 4-4 4-4 離心鑄造離心鑄造 液態(tài)金屬

27、澆入高速旋轉(zhuǎn)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。 1、離心鑄造的種類、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(yīng)用最為廣泛。根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸在空間位置的不同，通常有繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的離心鑄造和繞水平軸旋轉(zhuǎn)的離心鑄造。2、離心鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍、離心鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)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(jìn)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(xué)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(jī)

28、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。鑄造項(xiàng)目方法砂型鑄造熔模鑄造金屬型鑄造壓力鑄造低壓鑄造離心鑄造適用金屬 任意不限制，以鑄鋼為主不限制，以非鐵合金為主鋁、鋅、鎂等低熔點(diǎn)合金以非鐵合金為主，也可用于鑄鋼和鑄鐵以鑄鐵、鑄鋼為主鑄件質(zhì)量范圍 不限制一般小于25kg以中、小型鑄件為主一般小于10kg，也可用于中型鑄件以中、小型鑄件為主不限制生產(chǎn)批量 不限制成批、大量生產(chǎn)，也可單件、小批量生產(chǎn)成批、大量生產(chǎn)成批、大量生產(chǎn)成批、大量生產(chǎn)成批、大量生產(chǎn)鑄件尺寸公差（mm） 1001.01000.31000.41000.31000.4鑄件表面粗糙度 粗糙Ra

29、25Ra3.2Ra25Ra12.5Ra6.3Ra1.6Ra25Ra6.3內(nèi)表面粗糙鑄件鑄態(tài)晶粒組織 粗晶粒粗晶粒細(xì)晶粒細(xì)晶粒，內(nèi)部多有氣孔細(xì)晶粒加工余量 大小或不加工小小或不加工較小內(nèi)表面加工余量大生產(chǎn)率（一般機(jī)械化程度）低、中低、中 中、高 最高中中、高鑄件最小壁厚（mm） 3.0通常0.7鋁合金230.51.0一般2.0第五節(jié)第五節(jié) 常用合金鑄件的生產(chǎn)常用合金鑄件的生產(chǎn)5-1 5-1 鑄鐵件的生產(chǎn)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。 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

30、銀白色，這種鑄鐵硬而脆，難以進(jìn)行切削加工，只能用來制造非強(qiáng)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(diǎn)，這種鑄鐵性能與白口鑄鐵基本相同。 灰口鑄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(jié)構(gòu)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。1、灰口鑄鐵、灰口鑄鐵 1)1)灰口鑄鐵的組織與性能灰口鑄鐵的組織與性能 灰口鑄鐵的組織灰口鑄鐵的組織 由金屬基體和片狀石墨組成。 灰口鑄鐵分類：1、鐵素體灰口鐵素體灰口鑄鐵鑄鐵（強(qiáng)度低）、2、珠光體珠光體- -鐵鐵素體灰口鑄鐵素體灰口鑄鐵（強(qiáng)度中低）、3、和

31、珠光體灰口鑄鐵珠光體灰口鑄鐵（強(qiáng)度高）。 灰口鑄鐵的特點(diǎn)：灰口鑄鐵的特點(diǎn)： 灰口鑄鐵的抗拉強(qiáng)度低，塑性差。 灰口鑄鐵抗拉強(qiáng)度200 MPa ，鑄造碳鋼 400 MPa 。 原因：原因：1 1、片狀石墨的強(qiáng)度極低，嚴(yán)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(yīng)力集中，極大地降低了鑄鐵的強(qiáng)度?；铱阼T鐵若干優(yōu)良性能灰口鑄鐵若干優(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(jī)械振動(dòng)起緩沖作用，有效地阻止了 動(dòng)能量傳播所致。 2、灰口鑄鐵耐磨性比鋼好，摩擦面上的石墨脫落后構(gòu)成了大量的顯微凹坑，能起儲(chǔ)存潤滑油作用，同時(shí)石墨本

32、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(dòng)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)2)影響灰口鑄鐵組織和性能的因素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(xué)成份）化學(xué)成份 C.Si-為石墨化元素。碳是形成石墨的元素，硅是強(qiáng)烈促進(jìn)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(xì)化。 S.Mn

33、是反石墨化元素。硫不僅阻礙石墨化，并使鑄鐵具有熱脆性。錳也是阻礙石墨化的元素，但它可與硫形成MnS，削弱硫的有害作用。此外錳還可提高滲碳體的穩(wěn)定性，有助于形成珠光體。 磷是對石墨化影響不顯著的元素。磷可提高灰口鑄鐵的流動(dòng)性和耐磨性。（2 2）冷卻速度）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(jié)構(gòu)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(dāng)?shù)蔫F水化學(xué)成分。 圖2-15所示為砂型鑄造時(shí)，鑄件壁厚、化學(xué)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

34、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）圖2-15所示為砂型鑄造時(shí)，鑄件壁厚、化學(xué)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(qiáng)度。 在獲得灰口鑄鐵的前提下，提高冷卻速度，有利于獲得珠光體鑄鐵，從而提高鑄鐵強(qiáng)度。 分析問題：1231233)孕育鑄鐵孕育鑄鐵孕育處理：向鐵水中加入將孕育劑（通常為含硅量75的硅鐵合金）。生

35、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(huì)出現(xiàn)出白口組織。 孕育處理的作用：細(xì)化片狀石墨，且均勻分布在基體上。促進(jìn)獲得珠光體基體，獲得珠光體鑄鐵。防止產(chǎn)生白口。 孕育鑄鐵的優(yōu)點(diǎn)： 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(xué)性能較為均勻。 2、孕育鑄鐵強(qiáng)度高,適用于靜載荷要求較高, 高強(qiáng)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灰口鑄鐵的牌號以力學(xué)性能來表示。 HTl00、鐵素體灰鐵、鐵素體灰鐵 HT150、鐵素體、鐵素體-珠光體灰鐵珠光體灰鐵 HT200、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵、珠

36、光體灰鐵、孕育鑄鐵 HT250、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵 HT300、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵 HT350、珠光體灰鐵、孕育鑄鐵、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(qiáng)度值。如HT250，表示以30mm30mm試棒測出的抗拉強(qiáng)度值b250MPa。 分析問題：用不同成分鐵水分別澆注220mm0mm、 30mm30mm、 40mm40mm試棒，測得它們的抗拉強(qiáng)度均為200MPa ，分析各試棒的牌號和C.Si的定性含量。 問題：灰鐵能否通過熱處理提高性能。問題：灰鐵能否通過熱處理提高性能。表表 不同壁厚灰口鑄鐵件力學(xué)性能參考值及

37、用法舉例不同壁厚灰口鑄鐵件力學(xué)性能參考值及用法舉例牌號 鑄件壁厚(mm)抗拉強(qiáng)度(MPa) 硬 度(HBS) 用 途 舉 例 HT100 2.510102020303050 1301009080 110167931408713182122 低負(fù)荷不重要件或薄件，如蓋、罩、手輪、重錘等。 HT150 2.510102020303050175145130120 136205119179110167105157 承受中等負(fù)荷件，如機(jī)床支架、箱體、帶輪、軸承座、法蘭、泵體、閥體、飛輪、縫紉機(jī)件。 HT2002.510102020303050220195170160 157236148222134200

38、129190 承受中等負(fù)荷重要件，如氣缸、齒輪、底架、飛輪、齒條、刀架、一般機(jī)床床身等。 HT2504.010102020303050270240220200 174262164247157236150225 氣缸、機(jī)體、床身齒輪、凸輪、油缸、軸承座、襯套、聯(lián)軸器、飛輪。 HT300102020303050290250230 182272168251161241 承受高負(fù)荷、耐磨和高氣密性的重要件，如重型機(jī)床床身、壓力機(jī)床身、活塞環(huán)、液壓件、凸輪等。 HT350102020303050340290260 199 298182272171257 2、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵 1)1)、球墨鑄鐵的組織、

39、性能、球墨鑄鐵的組織、性能 組織：金屬基體上分布著組織：金屬基體上分布著球狀石墨球狀石墨。 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(qiáng)度、硬度高，耐磨性好；鐵素體球墨鑄鐵塑性好，韌性好。2)2)球墨鑄鐵的生產(chǎn)球墨鑄鐵的生產(chǎn) (1)、球化處理：球化處理：向含碳3.6-4.0%的鐵水中加入稀土鎂合金（球化劑）。（其中鎂是具有很強(qiáng)球化能力的元素） 球化劑的作用是使石墨呈球狀析出。我國應(yīng)用最廣的球化劑是稀土鎂合金。 (2)、孕育處理：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(jìn)鑄鐵石墨化，防止產(chǎn)生白口，細(xì)化石墨，常用的孕育劑為硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)75硅鐵3)3)、

40、球墨鑄鐵的牌號、球墨鑄鐵的牌號 QT400-17 QT400-17 “QT”表示“球鐵”，第一組數(shù)字400為最低抗拉強(qiáng)度400MPa，第二組數(shù)字17為最低延長率17%。為鐵素體球墨鑄鐵。QT1200-01 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(jìn)行強(qiáng)化。 多數(shù)球墨鑄鐵件要進(jìn)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。 正火的目的是獲得珠光體基體，以提高其強(qiáng)度和硬度。QT600-02等牌號球鐵一般都需正火。3、可鍛鑄鐵、可鍛鑄鐵 1)、組織

41、性能、組織性能 組織：金屬基體上組織：金屬基體上分布著團(tuán)絮狀石墨分布著團(tuán)絮狀石墨 性能性能 與灰口鑄鐵相比，可鍛鑄鐵強(qiáng)度高，塑性好，性能略低于球鐵。但它并不能鍛造。并不能鍛造。2)、可鍛鑄鐵的生產(chǎn)、可鍛鑄鐵的生產(chǎn) (1)、首先生產(chǎn)出白口鑄鐵件，（條件低、首先生產(chǎn)出白口鑄鐵件，（條件低C.Si含含量，冷卻速度要快）量，冷卻速度要快） (2)、進(jìn)行高溫石墨化退火處理，使組織中的滲、進(jìn)行高溫石墨化退火處理，使組織中的滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)槭?，呈團(tuán)絮狀石墨析出。碳體轉(zhuǎn)變?yōu)槭蕡F(tuán)絮狀石墨析出。 可鍛鑄鐵的鑄造性能低于球鐵，由于石墨化退火周期長，耗費(fèi)能源，目前已基本被球鐵取代。 可鍛鑄鐵的牌號： KTH300

42、-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。字母后面兩組數(shù)字的含意與球墨鑄鐵相同。5-2 5-2 鑄鋼件的生產(chǎn)鑄鋼件的生產(chǎn) 1 1、鑄鋼的類別和性能、鑄鋼的類別和性能 按照化學(xué)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(yīng)用最廣，約占鑄鋼總產(chǎn)量的80以上。 鑄鋼的性能：鑄鋼的性能：強(qiáng)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 200-400ZG 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(qiáng)度為200MPa，第二組數(shù)字400表示最低的抗拉強(qiáng)度為400MPa 。2、鑄鋼的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)鑄鋼的生產(chǎn)工藝特點(diǎn) 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(qiáng)度和退