金屬工藝學(xué)第九章講述

1、第九章第九章 鑄造鑄造n引言引言n鑄造成形理論基礎(chǔ)鑄造成形理論基礎(chǔ) 流動(dòng)性和充型能力流動(dòng)性和充型能力 合金的凝固與收縮合金的凝固與收縮 鑄造內(nèi)應(yīng)力及鑄件的變形、裂紋鑄造內(nèi)應(yīng)力及鑄件的變形、裂紋 鑄造合金的偏析和氣孔鑄造合金的偏析和氣孔引言引言1 1、何為鑄造？、何為鑄造？ 熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法，稱為凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法，稱為鑄造。鑄造。 2 2、鑄造優(yōu)缺點(diǎn)、鑄造優(yōu)缺點(diǎn) n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1 1）可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件）可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔

2、的零件毛坯。如各種箱體、床身、機(jī)架等。毛坯。如各種箱體、床身、機(jī)架等。2 2）鑄造生產(chǎn)的適應(yīng)性廣，工藝靈活性大。工業(yè)上常用）鑄造生產(chǎn)的適應(yīng)性廣，工藝靈活性大。工業(yè)上常用的金屬材料均可用來(lái)進(jìn)行鑄造，鑄件的重量可由幾克的金屬材料均可用來(lái)進(jìn)行鑄造，鑄件的重量可由幾克到幾百噸，壁厚可由到幾百噸，壁厚可由0.5mm0.5mm到到1m1m左右。左右。3 3）鑄造用原材料大都來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，并可直接）鑄造用原材料大都來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，并可直接利用廢機(jī)件，故鑄件成本較低。利用廢機(jī)件，故鑄件成本較低。 n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 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)

3、生縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度低于同種材料的鍛件。度低于同種材料的鍛件。2 2）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。鑄造產(chǎn)品鑄造產(chǎn)品4.4.我國(guó)鑄造技術(shù)的歷史我國(guó)鑄造技術(shù)的歷史 鑄造是一種液態(tài)金屬成形的工藝方法，主要用于生產(chǎn)零件毛鑄造是一種液態(tài)金屬成形的工藝方法，主要用于生產(chǎn)零件毛坯。鑄造具有悠久的歷史。根據(jù)文獻(xiàn)記載和出土文物考證，證明坯。鑄造具有悠久的歷史。根據(jù)文獻(xiàn)記載和出土文物考證，證明我國(guó)的鑄造生產(chǎn)技術(shù)至少已有四千多年的歷史。大致可分為兩個(gè)我國(guó)的鑄造生產(chǎn)技術(shù)至少已有四千多年的歷史。大致可分為兩個(gè)大的發(fā)展階段：

4、前兩千年是以青銅鑄造為主，發(fā)展冶鑄技術(shù)，形大的發(fā)展階段：前兩千年是以青銅鑄造為主，發(fā)展冶鑄技術(shù)，形成燦爛的商周青銅文化。如湖北省出土的青銅器總重達(dá)十噸左右、成燦爛的商周青銅文化。如湖北省出土的青銅器總重達(dá)十噸左右、六十四件編鐘，鑄造精巧，音律準(zhǔn)確，音色優(yōu)美。充分證明了該六十四件編鐘，鑄造精巧，音律準(zhǔn)確，音色優(yōu)美。充分證明了該時(shí)期銅合金的冶煉技術(shù)和鑄造技術(shù)達(dá)到了很高的水平。后兩千年時(shí)期銅合金的冶煉技術(shù)和鑄造技術(shù)達(dá)到了很高的水平。后兩千年是以鑄鐵生產(chǎn)為主，如以生鐵鑄造農(nóng)具、手工工具為主的鑄鐵生是以鑄鐵生產(chǎn)為主，如以生鐵鑄造農(nóng)具、手工工具為主的鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)使社會(huì)生產(chǎn)面貌發(fā)生了巨大的變化，推動(dòng)了鑄造技

5、術(shù)的發(fā)產(chǎn)技術(shù)使社會(huì)生產(chǎn)面貌發(fā)生了巨大的變化，推動(dòng)了鑄造技術(shù)的發(fā)展。展。 近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的鑄造近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的鑄造技術(shù)得到了迅速發(fā)展。鑄造生產(chǎn)作為工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在機(jī)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。鑄造生產(chǎn)作為工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在機(jī)械制造業(yè)中占有重要位置。根據(jù)大致估計(jì)，在機(jī)械各行業(yè)中鑄件械制造業(yè)中占有重要位置。根據(jù)大致估計(jì)，在機(jī)械各行業(yè)中鑄件重量所占的比例為：機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、重型機(jī)器約占重量所占的比例為：機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、重型機(jī)器約占70-90；風(fēng)；風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)約占機(jī)、壓縮機(jī)約占60-80；拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械約占；拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械約占40-70；汽車

6、；汽車約占約占20-30。曾侯乙編鐘（戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，曾侯乙編鐘（戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，距今距今2400余年），鐘架長(zhǎng)余年），鐘架長(zhǎng)7.48米，寬米，寬3.35米，高米，高2.73米，米，1978年湖北省年湖北省隨縣擂鼓墩出土，現(xiàn)藏湖隨縣擂鼓墩出土，現(xiàn)藏湖北省博物館。右圖為出土北省博物館。右圖為出土現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)。巧奪天工的曾侯乙尊盤。巧奪天工的曾侯乙尊盤。 是一是一件外形美麗、工藝復(fù)雜的鑄件。件外形美麗、工藝復(fù)雜的鑄件。遠(yuǎn)處望去似象牙雕刻樓空的叢遠(yuǎn)處望去似象牙雕刻樓空的叢花，邊緣許多層次和變化近看花，邊緣許多層次和變化近看又是細(xì)長(zhǎng)的盤龍上下游弋，各又是細(xì)長(zhǎng)的盤龍上下游弋，各不相連，堪稱稀世珍品。不相連，堪稱稀世珍品

7、。戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的“冰冰箱箱”曾侯乙冰鑒曾侯乙冰鑒 明永樂(lè)大鐘，鑄于永樂(lè)明永樂(lè)大鐘，鑄于永樂(lè)18年前后（公元年前后（公元14181422年），中國(guó)現(xiàn)存最大年），中國(guó)現(xiàn)存最大的青銅鐘。的青銅鐘。 銅鐘通高銅鐘通高6.75米，鐘米，鐘壁厚度不等，最厚處壁厚度不等，最厚處185毫米，最薄處毫米，最薄處94毫米，重毫米，重約約46噸。鐘體內(nèi)外遍鑄經(jīng)噸。鐘體內(nèi)外遍鑄經(jīng)文，共文，共22.7萬(wàn)字。銅鐘合萬(wàn)字。銅鐘合金成分為：銅金成分為：銅80.54、錫、錫16.40、鋁、鋁1.12，為，為泥范鑄造。泥范鑄造。 現(xiàn)存北京大鐘寺現(xiàn)存北京大鐘寺。湖北當(dāng)陽(yáng)鐵塔，鑄造湖北當(dāng)陽(yáng)鐵塔，鑄造于北宋嘉佑六年（公于北宋嘉佑

8、六年（公元元10611061年），八面十年），八面十三層三層 ，高，高16.94516.945米米, ,據(jù)銘文記載的鐵塔重?fù)?jù)銘文記載的鐵塔重七萬(wàn)六千六百斤七萬(wàn)六千六百斤, ,當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)是就地設(shè)爐分層鑄造是就地設(shè)爐分層鑄造, ,采用堆土法而建起來(lái)采用堆土法而建起來(lái), ,各層之間重疊擺放各層之間重疊擺放, ,沒(méi)沒(méi)有焊接有焊接 , ,整個(gè)塔身玲整個(gè)塔身玲瓏雋秀瓏雋秀, ,從上到下從上到下, ,自自里而外全生鐵澆鑄里而外全生鐵澆鑄, ,僅僅塔剎在塔剎在 清代以青銅重清代以青銅重鑄鑄. .江蘇吉鑫風(fēng)能科技有限公司的展品是目前最大發(fā)電功率的3MW輪轂鑄件，該產(chǎn)品采用無(wú)冒口鑄造工藝，可耐-40低溫，工藝水平和

9、產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。 三峽700MW水輪機(jī)組配套的大型水輪機(jī)葉片在力學(xué)性能、表面質(zhì)量等方面均達(dá)世界一流水平 第一節(jié)第一節(jié) 鑄造形成理論基礎(chǔ)鑄造形成理論基礎(chǔ)n 流動(dòng)性和充型能力流動(dòng)性和充型能力n 合金的凝固與收縮合金的凝固與收縮n 鑄造內(nèi)應(yīng)力及鑄件的變形、裂紋鑄造內(nèi)應(yīng)力及鑄件的變形、裂紋n 鑄造合金的偏析和吸氣性鑄造合金的偏析和吸氣性一、流動(dòng)性和充型能力一、流動(dòng)性和充型能力（一）合金的流動(dòng)性（一）合金的流動(dòng)性1. 1. 流動(dòng)性流動(dòng)性 流動(dòng)性是指熔融金屬的流動(dòng)能力。流動(dòng)性是指熔融金屬的流動(dòng)能力。 合金流動(dòng)性的好壞，通常以合金流動(dòng)性的好壞，通常以“螺旋形流動(dòng)性試樣螺旋形流動(dòng)性試樣”的長(zhǎng)度來(lái)

10、衡量，將金屬液體澆入螺旋形試樣鑄型中，的長(zhǎng)度來(lái)衡量，將金屬液體澆入螺旋形試樣鑄型中，在相同的澆注條件下，合金的流動(dòng)性愈好，所澆出的在相同的澆注條件下，合金的流動(dòng)性愈好，所澆出的試樣愈長(zhǎng)。試樣愈長(zhǎng)。 2. 2. 流動(dòng)性的影響因素流動(dòng)性的影響因素1 1）合金的種類合金的種類 不同種類的合金，具有不同的螺旋線不同種類的合金，具有不同的螺旋線長(zhǎng)度，即具有不同的流動(dòng)性。其中灰鑄鐵的流動(dòng)性最長(zhǎng)度，即具有不同的流動(dòng)性。其中灰鑄鐵的流動(dòng)性最好，硅黃銅、鋁硅合金次之，而鑄鋼的流動(dòng)性最差。好，硅黃銅、鋁硅合金次之，而鑄鋼的流動(dòng)性最差。 2 2）化學(xué)成分和結(jié)晶特征化學(xué)成分和結(jié)晶特征 純金屬和共晶成分的合金，凝純金屬

11、和共晶成分的合金，凝固是由鑄件壁表面向中心逐漸推進(jìn)，凝固后的表面比固是由鑄件壁表面向中心逐漸推進(jìn)，凝固后的表面比較光滑，對(duì)未凝固液體的流動(dòng)阻力較小，所以流動(dòng)性較光滑，對(duì)未凝固液體的流動(dòng)阻力較小，所以流動(dòng)性好，見(jiàn)下圖好，見(jiàn)下圖a a。 在一定凝固溫度范圍內(nèi)結(jié)晶的亞共晶在一定凝固溫度范圍內(nèi)結(jié)晶的亞共晶合金，凝固時(shí)鑄件內(nèi)存在一個(gè)較寬的既有液體又有樹(shù)合金，凝固時(shí)鑄件內(nèi)存在一個(gè)較寬的既有液體又有樹(shù)枝狀晶體的兩相區(qū)。凝固溫度范圍越寬，則枝狀晶越枝狀晶體的兩相區(qū)。凝固溫度范圍越寬，則枝狀晶越發(fā)達(dá)，對(duì)金屬流動(dòng)的阻力越大，金屬的流動(dòng)性就越差，發(fā)達(dá)，對(duì)金屬流動(dòng)的阻力越大，金屬的流動(dòng)性就越差，見(jiàn)下圖見(jiàn)下圖b b。不

12、同結(jié)晶特征的合金的流動(dòng)性不同結(jié)晶特征的合金的流動(dòng)性 鐵碳合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系見(jiàn)下圖。圖中表鐵碳合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系見(jiàn)下圖。圖中表明，明，純鐵純鐵和和共晶鑄鐵共晶鑄鐵的流動(dòng)性最好，亞共晶鑄鐵和碳的流動(dòng)性最好，亞共晶鑄鐵和碳素鋼隨凝固溫度范圍的增加，其流動(dòng)性變差。素鋼隨凝固溫度范圍的增加，其流動(dòng)性變差。 鐵碳合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系鐵碳合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系3 3）合金的物理性質(zhì)）合金的物理性質(zhì) 與合金有關(guān)的物理性質(zhì)有比熱容、密度、導(dǎo)熱系與合金有關(guān)的物理性質(zhì)有比熱容、密度、導(dǎo)熱系數(shù)、結(jié)晶潛熱和黏度。液態(tài)合金的比熱容和密度越大，數(shù)、結(jié)晶潛熱和黏度。液態(tài)合金的比熱容和密度越大，導(dǎo)熱系數(shù)越小，

13、凝固時(shí)結(jié)晶潛熱釋放得越多，都能使導(dǎo)熱系數(shù)越小，凝固時(shí)結(jié)晶潛熱釋放得越多，都能使合金較長(zhǎng)時(shí)間保持液態(tài)，因而流動(dòng)性越好；液態(tài)合金合金較長(zhǎng)時(shí)間保持液態(tài)，因而流動(dòng)性越好；液態(tài)合金的黏度越小，流動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦力也就越小，流動(dòng)性就的黏度越小，流動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦力也就越小，流動(dòng)性就越好。越好。3 3）液態(tài)合金的溫度）液態(tài)合金的溫度 溫度越高，液態(tài)合金的流動(dòng)性就越好，但如液態(tài)溫度越高，液態(tài)合金的流動(dòng)性就越好，但如液態(tài)合金的溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致合金的氧化、吸氣非常嚴(yán)重，合金的溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致合金的氧化、吸氣非常嚴(yán)重，使鑄件產(chǎn)生氣孔、夾渣、粘砂、縮松、縮孔等缺陷。使鑄件產(chǎn)生氣孔、夾渣、粘砂、縮松、縮孔等缺陷。（二）合金的充

14、型能力（二）合金的充型能力1. 1. 充型能力充型能力 概念：液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、概念：液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力。合金的流動(dòng)性是金屬本身的輪廓清晰的鑄件的能力。合金的流動(dòng)性是金屬本身的屬性，不隨外界條件的改變而變化，而合金的充型能屬性，不隨外界條件的改變而變化，而合金的充型能力不僅和金屬的流動(dòng)性相關(guān)，而且也受外界因素的影力不僅和金屬的流動(dòng)性相關(guān)，而且也受外界因素的影響。響。 2. 2. 充型能力的影響因素充型能力的影響因素1 1）鑄型條件）鑄型條件a a）鑄型的蓄熱能力）鑄型的蓄熱能力 即鑄型從金屬液中吸收和儲(chǔ)存熱即鑄型從金屬液中吸收和儲(chǔ)存熱量的

15、能力。鑄型的熱導(dǎo)率和質(zhì)量熱容越大，對(duì)液態(tài)合量的能力。鑄型的熱導(dǎo)率和質(zhì)量熱容越大，對(duì)液態(tài)合金的激冷作用越強(qiáng)，合金的充型能力就越差。金的激冷作用越強(qiáng)，合金的充型能力就越差。2 2）澆注條件）澆注條件a）澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；）澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；b）充型壓力；）充型壓力；c）澆注溫度。）澆注溫度。b b）鑄型溫度鑄型溫度 提高鑄型溫度，可以降低鑄型和金屬提高鑄型溫度，可以降低鑄型和金屬液之間的溫差，進(jìn)而減緩了冷卻速度，可提高合金液之間的溫差，進(jìn)而減緩了冷卻速度，可提高合金液的充型能力。液的充型能力。c c）鑄型中的氣體鑄型中的氣體 鑄型中氣體越多，合金的充型能鑄型中氣體越多，合金的充型能力就越差。力就越差。

16、d) d) 鑄件結(jié)構(gòu)鑄件結(jié)構(gòu) 鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，鑄件壁厚越薄，液鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，鑄件壁厚越薄，液態(tài)金屬充型越困難。態(tài)金屬充型越困難。二二 合金的凝固與收縮合金的凝固與收縮 （一）鑄件的凝固方式及影響因素（一）鑄件的凝固方式及影響因素 1. 1. 鑄件的凝固方式鑄件的凝固方式 （1 1）逐層凝固方式）逐層凝固方式 合金在凝固過(guò)程中其斷面上固相和液相由一條界合金在凝固過(guò)程中其斷面上固相和液相由一條界線清楚地分開(kāi)，這種凝固方式稱為逐層凝固。常見(jiàn)合線清楚地分開(kāi)，這種凝固方式稱為逐層凝固。常見(jiàn)合金如灰鑄鐵、低碳鋼、工業(yè)純銅、工業(yè)純鋁、共晶鋁金如灰鑄鐵、低碳鋼、工業(yè)純銅、工業(yè)純鋁、共晶鋁硅合金及某些黃銅都屬

17、于逐層凝固的合金。硅合金及某些黃銅都屬于逐層凝固的合金。 （2 2）糊狀凝固方式）糊狀凝固方式 合金在凝固過(guò)程中先呈糊狀而后凝固，這種凝固合金在凝固過(guò)程中先呈糊狀而后凝固，這種凝固方式稱為糊狀凝固。球墨鑄鐵、高碳鋼、錫青銅和某方式稱為糊狀凝固。球墨鑄鐵、高碳鋼、錫青銅和某些黃銅等都是糊狀凝固的合金。些黃銅等都是糊狀凝固的合金。 （3 3）中間凝固方式）中間凝固方式 大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間，大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間，稱為中間凝固方式。中碳鋼、高錳鋼、白口鑄鐵等具稱為中間凝固方式。中碳鋼、高錳鋼、白口鑄鐵等具有中間凝固方式。有中間凝固方式。鑄件的凝固方式鑄件的

18、凝固方式2. 2. 凝固方式的影響因素凝固方式的影響因素（1 1）合金凝固溫度范圍的影響）合金凝固溫度范圍的影響 合金的液相線和固相交叉在一起，或間距很小，合金的液相線和固相交叉在一起，或間距很小，則金屬趨于逐層凝固；如兩條相線之間的距離很大，則金屬趨于逐層凝固；如兩條相線之間的距離很大，則趨于糊狀凝固；如兩條相線間距離較小，則趨于中則趨于糊狀凝固；如兩條相線間距離較小，則趨于中間凝固方式。間凝固方式。（2 2）鑄件溫度梯度的影響）鑄件溫度梯度的影響 增大溫度梯度，可以使合金的凝固方式向逐層凝增大溫度梯度，可以使合金的凝固方式向逐層凝固轉(zhuǎn)化；反之，鑄件的凝固方式向糊狀凝固轉(zhuǎn)化。固轉(zhuǎn)化；反之，鑄

19、件的凝固方式向糊狀凝固轉(zhuǎn)化。 二）二） 鑄造合金的收縮鑄造合金的收縮 鑄造合金從液態(tài)冷卻到室溫的過(guò)程中，其體積和鑄造合金從液態(tài)冷卻到室溫的過(guò)程中，其體積和尺寸縮減的現(xiàn)象稱為收縮。它主要包括以下三個(gè)階段：尺寸縮減的現(xiàn)象稱為收縮。它主要包括以下三個(gè)階段：1.1.液態(tài)收縮液態(tài)收縮 金屬在液態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生的體積金屬在液態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。收縮。2.2.凝固收縮凝固收縮 熔融金屬在凝固階段的體積收縮。熔融金屬在凝固階段的體積收縮。液態(tài)收液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因縮和凝固收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因。3.3.固態(tài)收縮固態(tài)收縮 金屬在固態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生

20、的體積金屬在固態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。固態(tài)收縮對(duì)鑄件的形狀和尺寸精度影響很大，收縮。固態(tài)收縮對(duì)鑄件的形狀和尺寸精度影響很大，是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因。（三）（三） 影響合金收縮的因素影響合金收縮的因素1. 1. 化學(xué)成分化學(xué)成分 不同成分的合金其收縮率一般也不相同。在常用不同成分的合金其收縮率一般也不相同。在常用鑄造合金中鑄鋼的收縮最大，灰鑄鐵最小。鑄造合金中鑄鋼的收縮最大，灰鑄鐵最小。2. 2. 澆注溫度澆注溫度 合金澆注溫度越高，過(guò)熱度越大，液體收縮越大。合金澆注溫度越高，過(guò)熱度越大，液體收縮越大。3. 3. 鑄件結(jié)構(gòu)與

21、鑄型條件鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件 鑄件冷卻收縮時(shí)，因其形狀、尺寸的不同，各部鑄件冷卻收縮時(shí)，因其形狀、尺寸的不同，各部分的冷卻速度不同，導(dǎo)致收縮不一致，且互相阻礙，分的冷卻速度不同，導(dǎo)致收縮不一致，且互相阻礙，又加之鑄型和型芯對(duì)鑄件收縮的阻力，故鑄件的實(shí)際又加之鑄型和型芯對(duì)鑄件收縮的阻力，故鑄件的實(shí)際收縮率總是小于其自由收縮率。這種阻力越大，鑄件收縮率總是小于其自由收縮率。這種阻力越大，鑄件的實(shí)際收縮率就越小。的實(shí)際收縮率就越小。（四）收縮對(duì)鑄件質(zhì)量的影響（四）收縮對(duì)鑄件質(zhì)量的影響1. 1. 縮孔和縮松縮孔和縮松 （1 1）縮孔的形成）縮孔的形成 縮孔總是出現(xiàn)在鑄件上部或最后凝固的部位，其縮孔總是出

22、現(xiàn)在鑄件上部或最后凝固的部位，其外形特征是：內(nèi)表面粗糙，形狀不規(guī)則，多近于倒圓外形特征是：內(nèi)表面粗糙，形狀不規(guī)則，多近于倒圓錐形。通?？s孔隱藏于鑄件的內(nèi)部，有時(shí)經(jīng)切削加工錐形。通?？s孔隱藏于鑄件的內(nèi)部，有時(shí)經(jīng)切削加工才能暴露出來(lái)?？s孔形成的主要原因是液態(tài)收縮和凝才能暴露出來(lái)。縮孔形成的主要原因是液態(tài)收縮和凝固收縮。縮孔形成過(guò)程見(jiàn)下圖。固收縮?？s孔形成過(guò)程見(jiàn)下圖?？s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 宏觀縮松多分布在鑄件最后凝固的部位，顯微縮宏觀縮松多分布在鑄件最后凝固的部位，顯微縮松則是存在于在晶粒之間的微小孔洞，形成縮松的主松則是存在于在晶粒之間的微小孔洞，形

23、成縮松的主要原因也是液態(tài)收縮和凝固收縮所致?？s松形成過(guò)程要原因也是液態(tài)收縮和凝固收縮所致?？s松形成過(guò)程見(jiàn)下圖。見(jiàn)下圖。 縮松形成過(guò)程示意圖縮松形成過(guò)程示意圖（3 3）縮孔、縮松的防止措施）縮孔、縮松的防止措施a a）采用定向凝固的原則）采用定向凝固的原則 所謂定向凝固或順序凝固，所謂定向凝固或順序凝固，是使鑄件按規(guī)定方向從一部分到另一部分逐漸凝固的是使鑄件按規(guī)定方向從一部分到另一部分逐漸凝固的過(guò)程。冒口和冷鐵的合理使用，可造成鑄件的定向凝過(guò)程。冒口和冷鐵的合理使用，可造成鑄件的定向凝固，有效地消除縮孔、縮松。定向凝固原則見(jiàn)下圖。固，有效地消除縮孔、縮松。定向凝固原則見(jiàn)下圖。 定向凝固原則：定向

24、凝固原則： b b）合理確定鑄件的澆注位置、內(nèi)澆道位置及澆注工藝）合理確定鑄件的澆注位置、內(nèi)澆道位置及澆注工藝 澆注位置的選擇應(yīng)服從定向凝固原則；內(nèi)澆道應(yīng)澆注位置的選擇應(yīng)服從定向凝固原則；內(nèi)澆道應(yīng) 開(kāi)設(shè)在鑄件的厚壁處或靠近冒口；要合理選擇澆注溫開(kāi)設(shè)在鑄件的厚壁處或靠近冒口；要合理選擇澆注溫 度和澆注速度，在不增加其它缺陷的前提下，應(yīng)盡量度和澆注速度，在不增加其它缺陷的前提下，應(yīng)盡量 降低澆注溫度和澆注速度。降低澆注溫度和澆注速度。 2.2. 鑄造應(yīng)力、變形和裂紋鑄造應(yīng)力、變形和裂紋 在鑄件的凝固以及以后的冷卻過(guò)程中，隨溫度的在鑄件的凝固以及以后的冷卻過(guò)程中，隨溫度的不斷降低，收縮不斷發(fā)生，如果

25、這種收縮受到阻礙，不斷降低，收縮不斷發(fā)生，如果這種收縮受到阻礙，就會(huì)在鑄件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，引起變形或開(kāi)裂，這種缺陷就會(huì)在鑄件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，引起變形或開(kāi)裂，這種缺陷的產(chǎn)生，將嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量。的產(chǎn)生，將嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量。 （1 1） 鑄造應(yīng)力的產(chǎn)生鑄造應(yīng)力的產(chǎn)生 鑄造應(yīng)力按其產(chǎn)生的原因可分為三種：鑄造應(yīng)力按其產(chǎn)生的原因可分為三種：a a）熱應(yīng)力）熱應(yīng)力 鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中，不同部位由于鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中，不同部位由于不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。b b）固態(tài)相變應(yīng)力）固態(tài)相變應(yīng)力 鑄件由于固態(tài)相變，各部分體積發(fā)鑄件由于固態(tài)相變，各部分體積發(fā)生不均衡變化而引起的應(yīng)力。生

26、不均衡變化而引起的應(yīng)力。c c）機(jī)械應(yīng)力）機(jī)械應(yīng)力 鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受到鑄型、型芯、鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受到鑄型、型芯、澆冒口、箱擋澆冒口、箱擋( (箱帶）等外力的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。箱帶）等外力的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。 鑄件鑄出后存在于鑄件不同部位的內(nèi)應(yīng)力稱為殘留鑄件鑄出后存在于鑄件不同部位的內(nèi)應(yīng)力稱為殘留應(yīng)力。應(yīng)力。（2 2）鑄造應(yīng)力的防止和消除措施）鑄造應(yīng)力的防止和消除措施a a）采用同時(shí)凝固的原則）采用同時(shí)凝固的原則 同時(shí)凝固是指通過(guò)設(shè)置冷鐵、同時(shí)凝固是指通過(guò)設(shè)置冷鐵、布置澆口位置等工藝措施，使鑄件溫差盡量變小，基布置澆口位置等工藝措施，使鑄件溫差盡量變小，基本實(shí)現(xiàn)鑄件各部分在同一時(shí)間凝

27、固。如下圖所示。本實(shí)現(xiàn)鑄件各部分在同一時(shí)間凝固。如下圖所示。b b）提高鑄型溫度）提高鑄型溫度 c c）改善鑄型和型芯的退讓性）改善鑄型和型芯的退讓性 d d）進(jìn)行去應(yīng)力退火）進(jìn)行去應(yīng)力退火 同時(shí)凝固原則：同時(shí)凝固原則：（3 3）鑄件的變形和防止）鑄件的變形和防止 鑄件的變形包括鑄件凝固后所發(fā)生的變形以及隨鑄件的變形包括鑄件凝固后所發(fā)生的變形以及隨后的切削加工變形。防止鑄件變形有以下幾種方法：后的切削加工變形。防止鑄件變形有以下幾種方法：a) a) 采用反變形法采用反變形法 可在模樣上做出與鑄件變形量相等可在模樣上做出與鑄件變形量相等而方向相反的預(yù)變形量來(lái)抵消鑄件的變形，此種方法而方向相反的預(yù)

28、變形量來(lái)抵消鑄件的變形，此種方法稱為反變形法。稱為反變形法。b) b) 進(jìn)行去應(yīng)力退火進(jìn)行去應(yīng)力退火 鑄件機(jī)加工之前應(yīng)先進(jìn)行去應(yīng)力鑄件機(jī)加工之前應(yīng)先進(jìn)行去應(yīng)力退火，以穩(wěn)定鑄件尺寸，降低切削加工變形程度。退火，以穩(wěn)定鑄件尺寸，降低切削加工變形程度。c) c) 設(shè)置工藝?yán)咴O(shè)置工藝?yán)?為了防止鑄件的鑄態(tài)變形，可在容易為了防止鑄件的鑄態(tài)變形，可在容易變形的部位設(shè)置工藝?yán)摺Ｗ冃蔚牟课辉O(shè)置工藝?yán)摺?d d）采用同時(shí)凝固原則。）采用同時(shí)凝固原則。（4 4）鑄件的裂紋及防止）鑄件的裂紋及防止a) a) 鑄件裂紋的分類及其形貌鑄件裂紋的分類及其形貌 鑄件一般有鑄件一般有熱裂熱裂和和冷裂冷裂兩種開(kāi)裂方式。熱裂是在

29、凝兩種開(kāi)裂方式。熱裂是在凝固后期高溫下形成的，主要是受到機(jī)械阻礙作用而產(chǎn)生固后期高溫下形成的，主要是受到機(jī)械阻礙作用而產(chǎn)生的，熱裂裂紋一般沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展，其外形曲折短小，的，熱裂裂紋一般沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展，其外形曲折短小，裂紋縫內(nèi)表面呈氧化色；冷裂是在較低溫度下形成的，裂紋縫內(nèi)表面呈氧化色；冷裂是在較低溫度下形成的，常出現(xiàn)在鑄件受拉伸部位，特別是有應(yīng)力集中的地方，常出現(xiàn)在鑄件受拉伸部位，特別是有應(yīng)力集中的地方，冷裂常常是穿晶斷裂，裂紋細(xì)小，外形呈連續(xù)直線狀或冷裂常常是穿晶斷裂，裂紋細(xì)小，外形呈連續(xù)直線狀或圓滑曲線狀，裂紋縫內(nèi)干凈，有時(shí)呈輕微氧化色。圓滑曲線狀，裂紋縫內(nèi)干凈，有時(shí)呈輕微氧化色。

30、b b）鑄件裂紋的防止）鑄件裂紋的防止 應(yīng)盡可能采取措施減小鑄造應(yīng)力；同時(shí)金屬在熔煉應(yīng)盡可能采取措施減小鑄造應(yīng)力；同時(shí)金屬在熔煉過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制有可能擴(kuò)大金屬凝固溫度范圍元素過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制有可能擴(kuò)大金屬凝固溫度范圍元素的加入量及鋼鐵中的硫、磷含量，選用收縮率小的合金，的加入量及鋼鐵中的硫、磷含量，選用收縮率小的合金，改善合金的退讓性。改善合金的退讓性。三、鑄造合金的偏析和吸氣性三、鑄造合金的偏析和吸氣性 1. 1.偏析偏析 鑄件中出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。鑄件的偏析可鑄件中出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。鑄件的偏析可分為晶內(nèi)偏析、區(qū)域偏析和比重偏析三類。分為晶內(nèi)偏析、區(qū)域偏析和

31、比重偏析三類。 (1)(1)晶內(nèi)偏析（又稱枝晶偏析）晶內(nèi)偏析（又稱枝晶偏析）是指晶粒內(nèi)各部分化學(xué)成分不均勻是指晶粒內(nèi)各部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象，這種偏析出現(xiàn)在具有一定凝固溫度范圍的合金鑄件中。的現(xiàn)象，這種偏析出現(xiàn)在具有一定凝固溫度范圍的合金鑄件中。為防止和減少晶內(nèi)偏析的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中常采取緩慢冷卻或孕育為防止和減少晶內(nèi)偏析的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中常采取緩慢冷卻或孕育處理的方法。處理的方法。 (2)(2)區(qū)域偏析區(qū)域偏析 是指鑄件截面的整體上化學(xué)成分的不均勻。避免區(qū)是指鑄件截面的整體上化學(xué)成分的不均勻。避免區(qū)域偏析的發(fā)生，主要應(yīng)該采取預(yù)防措施，如控制澆注溫度不要太域偏析的發(fā)生，主要應(yīng)該采取預(yù)防措施，如控

32、制澆注溫度不要太高高 ，采取快速冷卻使偏析來(lái)不及發(fā)生，或采取工藝措施造成鑄，采取快速冷卻使偏析來(lái)不及發(fā)生，或采取工藝措施造成鑄件斷面較低的溫度梯度，使表層和中心部分接近同時(shí)凝固。件斷面較低的溫度梯度，使表層和中心部分接近同時(shí)凝固。 (3)(3)比重偏析比重偏析 鑄件上、下部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為比重偏鑄件上、下部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為比重偏析。為防止比重偏析，在澆注時(shí)應(yīng)充分?jǐn)嚢杞饘僖夯蚣铀俸辖鹨何觥榉乐贡戎仄?，在澆注時(shí)應(yīng)充分?jǐn)嚢杞饘僖夯蚣铀俸辖鹨旱睦鋮s，的冷卻， 使液相和固相來(lái)不及分離，凝固即告結(jié)束。使液相和固相來(lái)不及分離，凝固即告結(jié)束。 2. 2. 鑄件中的氣孔和合金的氣孔鑄件中

33、的氣孔和合金的氣孔 （1 1）侵入性氣孔）侵入性氣孔 侵入性氣孔是由于鑄型表面聚集的侵入性氣孔是由于鑄型表面聚集的氣體侵入金屬液中而形成的孔洞。多位于鑄件的上表氣體侵入金屬液中而形成的孔洞。多位于鑄件的上表面附近，尺寸較大，呈橢圓形或梨形，孔壁光滑，表面附近，尺寸較大，呈橢圓形或梨形，孔壁光滑，表面有光澤或有輕微氧化色。面有光澤或有輕微氧化色。（2 2）析出性氣孔）析出性氣孔 析出性氣孔是溶解在金屬液中的氣析出性氣孔是溶解在金屬液中的氣體，在凝固時(shí)由金屬液中析出而未能逸出鑄件所產(chǎn)生體，在凝固時(shí)由金屬液中析出而未能逸出鑄件所產(chǎn)生的氣孔。其特征是尺寸細(xì)小，多而分散，形狀多為圓的氣孔。其特征是尺寸細(xì)

34、小，多而分散，形狀多為圓形、橢圓形或針狀，往往分布于整個(gè)鑄件斷面內(nèi)。形、橢圓形或針狀，往往分布于整個(gè)鑄件斷面內(nèi)。（3 3）反應(yīng)性氣孔）反應(yīng)性氣孔 澆入鑄型中的金屬液與鑄型材料、澆入鑄型中的金屬液與鑄型材料、型芯撐、冷鐵或溶渣之間，因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形型芯撐、冷鐵或溶渣之間，因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的氣孔，統(tǒng)稱反應(yīng)性氣孔。這種氣孔經(jīng)常出現(xiàn)在鑄成的氣孔，統(tǒng)稱反應(yīng)性氣孔。這種氣孔經(jīng)常出現(xiàn)在鑄件表面層下件表面層下1mm-2mm1mm-2mm處，孔內(nèi)表面光滑，孔徑處，孔內(nèi)表面光滑，孔徑1mm-3mm1mm-3mm。小結(jié)小結(jié)n重點(diǎn)要求重點(diǎn)要求 合金的流動(dòng)性和充型能力；鑄造合金的收縮；鑄合金的流動(dòng)性和充型

35、能力；鑄造合金的收縮；鑄造內(nèi)應(yīng)力及鑄件的變形、裂紋。造內(nèi)應(yīng)力及鑄件的變形、裂紋。n一般要求一般要求 影響合金流動(dòng)性的因素；影響收縮的因素；縮孔影響合金流動(dòng)性的因素；影響收縮的因素；縮孔和縮松的形成過(guò)程；縮孔位置的確定；鑄件裂紋的防和縮松的形成過(guò)程；縮孔位置的確定；鑄件裂紋的防止，鑄造合金的偏析和氣孔。止，鑄造合金的偏析和氣孔。本次課的內(nèi)容本次課的內(nèi)容n砂型鑄造砂型鑄造n造型方法的選擇造型方法的選擇n鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝設(shè)計(jì)一、砂型鑄造一、砂型鑄造n用型砂緊實(shí)成型的鑄造方法稱為砂型鑄造。砂型鑄造用型砂緊實(shí)成型的鑄造方法稱為砂型鑄造。砂型鑄造是應(yīng)用最廣泛的一種鑄造方法，其主要工序包括：是應(yīng)用最廣泛

36、的一種鑄造方法，其主要工序包括：制制造模樣，制備造型材料、造型、造芯、合型、熔煉、造模樣，制備造型材料、造型、造芯、合型、熔煉、澆注、落砂、清理與檢驗(yàn)澆注、落砂、清理與檢驗(yàn)等。等。砂型鑄造的生產(chǎn)工藝流程砂型鑄造的生產(chǎn)工藝流程二、造型方法的選擇二、造型方法的選擇 用造型材料及模樣等工藝裝備制造鑄型的過(guò)程稱用造型材料及模樣等工藝裝備制造鑄型的過(guò)程稱為造型。造型是砂型鑄造的最基本工序，通常分為手為造型。造型是砂型鑄造的最基本工序，通常分為手工造型和機(jī)器造型兩大類。工造型和機(jī)器造型兩大類。（一）手工造型（一）手工造型 手工造型是全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型工手工造型是全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型工

37、序。手工造型操作靈活、適應(yīng)性廣、工藝裝備簡(jiǎn)單、序。手工造型操作靈活、適應(yīng)性廣、工藝裝備簡(jiǎn)單、成本低，但其鑄件質(zhì)量差、生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本低，但其鑄件質(zhì)量差、生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、技術(shù)水平要求高，所以技術(shù)水平要求高，所以手工造型主要用于單件小批生手工造型主要用于單件小批生產(chǎn)，特別是重型和形狀復(fù)雜的鑄件。產(chǎn)，特別是重型和形狀復(fù)雜的鑄件。 1. 1. 手工造型方法分類手工造型方法分類 根據(jù)砂型的不同特征，手工造型方法可分為：兩根據(jù)砂型的不同特征，手工造型方法可分為：兩箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型、組芯造型；箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型、組芯造型；根據(jù)模樣的不同特征，手工造型方法

38、可分為：整模造根據(jù)模樣的不同特征，手工造型方法可分為：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活塊造型、刮型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活塊造型、刮板造型。板造型。 2. 2. 各種手工造型方法的主要特征及其適用范圍各種手工造型方法的主要特征及其適用范圍 兩箱造型兩箱造型 兩箱造型是造型的最基本方法，鑄型由成對(duì)的上兩箱造型是造型的最基本方法，鑄型由成對(duì)的上型和下型構(gòu)成，操作簡(jiǎn)單。適用于各種生產(chǎn)批量和各型和下型構(gòu)成，操作簡(jiǎn)單。適用于各種生產(chǎn)批量和各種大小的鑄件。種大小的鑄件。三箱造型三箱造型 三箱造型的鑄型由上、中、下三型構(gòu)成。中型高三箱造型的鑄型由上、中、下三型構(gòu)成。中型高度需與鑄件兩個(gè)分

39、型面的間距相適應(yīng)。三箱造型操作度需與鑄件兩個(gè)分型面的間距相適應(yīng)。三箱造型操作費(fèi)工。主要適用于具有兩個(gè)分型面的單件、小批生產(chǎn)費(fèi)工。主要適用于具有兩個(gè)分型面的單件、小批生產(chǎn)的鑄件。的鑄件。脫箱造型和地坑造型脫箱造型和地坑造型 脫箱造型脫箱造型主要采用活動(dòng)砂箱來(lái)造型，在鑄型合型主要采用活動(dòng)砂箱來(lái)造型，在鑄型合型后，將砂箱脫出，重新用于造型。后，將砂箱脫出，重新用于造型。 一個(gè)砂箱可制出許一個(gè)砂箱可制出許多鑄型。金屬澆注時(shí)為防止錯(cuò)型，需用型砂將鑄型周多鑄型。金屬澆注時(shí)為防止錯(cuò)型，需用型砂將鑄型周圍填緊，也可在鑄型上套箱。常用于生產(chǎn)小鑄件，因圍填緊，也可在鑄型上套箱。常用于生產(chǎn)小鑄件，因砂箱無(wú)箱帶，故砂

40、箱一般小于砂箱無(wú)箱帶，故砂箱一般小于400mm400mm。 地抗造型地抗造型是利是利用車間地面砂床作為鑄型的下箱。大鑄件需在砂床下用車間地面砂床作為鑄型的下箱。大鑄件需在砂床下面鋪以焦炭，埋上出氣管，以便澆注時(shí)引氣。地坑造面鋪以焦炭，埋上出氣管，以便澆注時(shí)引氣。地坑造型僅用或不用上箱即可造型，因而減少了造砂箱的費(fèi)型僅用或不用上箱即可造型，因而減少了造砂箱的費(fèi)用和時(shí)間，但造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，要求工人技術(shù)水用和時(shí)間，但造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，要求工人技術(shù)水平高。適用于砂箱不足，或生產(chǎn)要求不高的中、大型平高。適用于砂箱不足，或生產(chǎn)要求不高的中、大型鑄件，如砂箱、壓鐵、爐柵、芯骨等。鑄件，如砂箱、壓鐵、爐

41、柵、芯骨等。 地坑造型地坑造型整模造型整模造型 整模造型的模樣是整體的，分型面是平面，鑄型整模造型的模樣是整體的，分型面是平面，鑄型型腔全部在半個(gè)鑄型內(nèi)，其造型簡(jiǎn)單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生型腔全部在半個(gè)鑄型內(nèi)，其造型簡(jiǎn)單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)型缺陷。適用于鑄件最大截面在一端，且為平面的錯(cuò)型缺陷。適用于鑄件最大截面在一端，且為平面的鑄件。鑄件。挖砂造型挖砂造型 挖砂造型的模樣是整體的，但鑄件分型面為曲面。挖砂造型的模樣是整體的，但鑄件分型面為曲面。為便于起模，造型時(shí)用手工挖去阻礙起模的型砂、其為便于起模，造型時(shí)用手工挖去阻礙起模的型砂、其造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于分造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，工人技術(shù)

42、水平要求高。用于分型面不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。型面不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。 假箱造型假箱造型 假箱造型是為克服挖砂造型的挖砂缺點(diǎn)，在造型假箱造型是為克服挖砂造型的挖砂缺點(diǎn)，在造型前預(yù)先做個(gè)底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，前預(yù)先做個(gè)底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不參予澆注，故稱假箱。比挖砂造型操作簡(jiǎn)單，因底胎不參予澆注，故稱假箱。比挖砂造型操作簡(jiǎn)單，且分型面整齊。適用于成批生產(chǎn)中需要挖砂的鑄件。且分型面整齊。適用于成批生產(chǎn)中需要挖砂的鑄件。分模造型分模造型 分模造型是將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔分模造型是將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)，造型簡(jiǎn)

43、單省工。常用于最大位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)，造型簡(jiǎn)單省工。常用于最大截面在中部的鑄件。截面在中部的鑄件?；顗K造型活塊造型 活塊造型是在制模時(shí)將鑄件上的妨礙起模的小凸活塊造型是在制模時(shí)將鑄件上的妨礙起模的小凸臺(tái)，肋條等這些部分作成活動(dòng)的（即活塊）。起模時(shí)，臺(tái)，肋條等這些部分作成活動(dòng)的（即活塊）。起模時(shí)，先起出主體模樣，然后再?gòu)膫?cè)面取出活塊。其造型費(fèi)先起出主體模樣，然后再?gòu)膫?cè)面取出活塊。其造型費(fèi)時(shí)，工人技術(shù)水平要求高。主要用于單件、小批生產(chǎn)時(shí)，工人技術(shù)水平要求高。主要用于單件、小批生產(chǎn)帶有突出部分、難以起模的鑄件。帶有突出部分、難以起模的鑄件。 刮板造型刮板造型 刮板造型是用刮板代替實(shí)體模樣造型，它可

44、降低刮板造型是用刮板代替實(shí)體模樣造型，它可降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于有等載面或回轉(zhuǎn)體的大、工人技術(shù)水平要求高。用于有等載面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)、如帶輪、鑄管、彎頭等。中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)、如帶輪、鑄管、彎頭等。（二）機(jī)器造型（二）機(jī)器造型 機(jī)器造型是指用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操機(jī)器造型是指用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序。機(jī)器造型鑄件尺寸精確、表面質(zhì)量好、作的造型工序。機(jī)器造型鑄件尺寸精確、表面質(zhì)量好、加工余量小，但需要專用設(shè)備，投資較大，適合大批加工余量小，但需要

45、專用設(shè)備，投資較大，適合大批量生產(chǎn)。量生產(chǎn)。 機(jī)器造型方法分類：機(jī)器造型方法分類： 常用的機(jī)器造型方法有：壓實(shí)緊實(shí)、高壓緊實(shí)、常用的機(jī)器造型方法有：壓實(shí)緊實(shí)、高壓緊實(shí)、震擊緊實(shí)、震壓緊實(shí)、微震緊實(shí)、拋砂緊實(shí)、射壓緊震擊緊實(shí)、震壓緊實(shí)、微震緊實(shí)、拋砂緊實(shí)、射壓緊實(shí)、射砂緊實(shí)。實(shí)、射砂緊實(shí)。三、鑄造工藝設(shè)計(jì)三、鑄造工藝設(shè)計(jì) 鑄造工藝圖是表示鑄型分型面、澆冒口系統(tǒng)、澆鑄造工藝圖是表示鑄型分型面、澆冒口系統(tǒng)、澆注位置、型芯結(jié)構(gòu)尺寸、控制凝固措施（冷鐵、保溫注位置、型芯結(jié)構(gòu)尺寸、控制凝固措施（冷鐵、保溫襯板）等的圖樣。圖中應(yīng)表示出：鑄件的澆注位置、襯板）等的圖樣。圖中應(yīng)表示出：鑄件的澆注位置、分型面、型

46、芯的數(shù)量、形狀、尺寸及固定方法、加工分型面、型芯的數(shù)量、形狀、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、澆口、冒口、冷鐵的尺寸和位置。余量、起模斜度、澆口、冒口、冷鐵的尺寸和位置。1. 1. 鑄造方案的確定鑄造方案的確定（1 1）澆注位置的選擇）澆注位置的選擇 澆注位置的選擇應(yīng)考慮以下原則：澆注位置的選擇應(yīng)考慮以下原則： a a）體積收縮大的合金及壁厚差較大的鑄件，應(yīng)按）體積收縮大的合金及壁厚差較大的鑄件，應(yīng)按定向凝固的原則，將壁厚較大的部位和鑄件的熱節(jié)部定向凝固的原則，將壁厚較大的部位和鑄件的熱節(jié)部置于上部或側(cè)部，以便設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。置于上部或側(cè)部，以便設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。b b）重要加工面、耐磨

47、表面等質(zhì)量要求較高部位應(yīng)置于下）重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高部位應(yīng)置于下面或側(cè)面。面或側(cè)面。汽缸澆注時(shí)的位置汽缸澆注時(shí)的位置c c）具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的下）具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的下部，同時(shí)要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置。部，同時(shí)要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置。箱蓋澆注時(shí)的位置箱蓋澆注時(shí)的位置d d）具有大平面的鑄件，應(yīng)將鑄件的大平面朝下。）具有大平面的鑄件，應(yīng)將鑄件的大平面朝下。e e）盡量減少型芯的數(shù)目，最好使型芯位于下型以便下芯）盡量減少型芯的數(shù)目，最好使型芯位于下型以便下芯和檢查，同時(shí)應(yīng)保證型芯在鑄型中安放牢靠、排氣通暢

48、。和檢查，同時(shí)應(yīng)保證型芯在鑄型中安放牢靠、排氣通暢。（2 2）分型面的選擇）分型面的選擇 分型面為鑄型組元間的接合面，選擇分型面應(yīng)考分型面為鑄型組元間的接合面，選擇分型面應(yīng)考慮以下原則：慮以下原則： a a）分型面應(yīng)盡量采用平面分型，避免曲面分型，）分型面應(yīng)盡量采用平面分型，避免曲面分型，并應(yīng)盡量選在最大截面上，以簡(jiǎn)化模具制造和造型工并應(yīng)盡量選在最大截面上，以簡(jiǎn)化模具制造和造型工藝。藝。a) a) 不正確不正確 b) b) 正確正確分型面應(yīng)選在最大截面處分型面應(yīng)選在最大截面處b b）盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯(cuò)型、飛）盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯(cuò)型、飛邊、毛刺等缺陷，保

49、證鑄件尺寸的精確。邊、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。 a) a) 不合理不合理 b) b) 合理合理分型面的位置應(yīng)能減少錯(cuò)型、飛邊分型面的位置應(yīng)能減少錯(cuò)型、飛邊c c）應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂箱中。）應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂箱中。 a) a) 不合理不合理 b) b) 合理合理螺栓塞頭的分型面螺栓塞頭的分型面d d）若鑄件的加工面很多，又不可能全部與基準(zhǔn)面放在分）若鑄件的加工面很多，又不可能全部與基準(zhǔn)面放在分型面的同一側(cè)時(shí)，則應(yīng)使加工基準(zhǔn)面與大部分加工面型面的同一側(cè)時(shí)，則應(yīng)使加工基準(zhǔn)面與大部分加工面處于分型面的同一側(cè)。處于分型面的同一側(cè)。 e e）盡量減少分型面的

50、數(shù)目，最好只有一個(gè)分型面。）盡量減少分型面的數(shù)目，最好只有一個(gè)分型面。 a) a) 不合理不合理 b) b) 合理合理 分型面數(shù)目的確定分型面數(shù)目的確定f f）鑄件的非加工表面上，盡量避免有披縫。）鑄件的非加工表面上，盡量避免有披縫。 a) a) 不正確不正確 b) b) 正確正確分型面的位置應(yīng)能避免披縫分型面的位置應(yīng)能避免披縫g g）分型面的選擇應(yīng)盡量與鑄型澆注時(shí)位置一致。）分型面的選擇應(yīng)盡量與鑄型澆注時(shí)位置一致。鑄造工藝參數(shù)的選擇鑄造工藝參數(shù)的選擇（1 1）加工余量加工余量 指為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，指為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加而在機(jī)械加工時(shí)切去的金在

51、鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加而在機(jī)械加工時(shí)切去的金屬層厚度。零件上需要加工的表面，應(yīng)需有適當(dāng)?shù)募訉賹雍穸?。零件上需要加工的表面，?yīng)需有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。鑄件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄工余量。鑄件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等?；诣T鐵件較鑄鋼件線收縮率小、熔點(diǎn)低，鑄件求等。灰鑄鐵件較鑄鋼件線收縮率小、熔點(diǎn)低，鑄件表面較光潔、平整，故其加工余量小，鑄鋼件因澆注表面較光潔、平整，故其加工余量小，鑄鋼件因澆注溫度

52、高、表面粗糙、變形大、其加工余量應(yīng)比鑄鐵件溫度高、表面粗糙、變形大、其加工余量應(yīng)比鑄鐵件大；非鐵合金鑄件表面光潔、且材料昂貴、加工余量大；非鐵合金鑄件表面光潔、且材料昂貴、加工余量應(yīng)比鑄鐵件小；鑄件的尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面的應(yīng)比鑄鐵件??；鑄件的尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面的距離愈大，鐵件的尺寸誤差也愈大，故余量也應(yīng)隨之距離愈大，鐵件的尺寸誤差也愈大，故余量也應(yīng)隨之加大；加大； 大量生產(chǎn)時(shí)，因采用機(jī)器造型，鑄件精度高，故余量大量生產(chǎn)時(shí)，因采用機(jī)器造型，鑄件精度高，故余量可減小；反之，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大；此外，可減??；反之，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大；此外，澆注時(shí)朝上的表面，因產(chǎn)生缺陷的機(jī)率

53、大，其加工余澆注時(shí)朝上的表面，因產(chǎn)生缺陷的機(jī)率大，其加工余量應(yīng)比底面和側(cè)面大。加工余量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)加量應(yīng)比底面和側(cè)面大。加工余量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)加工余量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)配套使用選取。工余量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)配套使用選取。（2 2）起模斜度（拔模斜度）起模斜度（拔模斜度） 為使模樣容易從鑄型中為使模樣容易從鑄型中取出或型芯自芯盒中脫出，平行于起模方向在模樣或取出或型芯自芯盒中脫出，平行于起模方向在模樣或芯盒壁上的斜度稱為起模斜度。凡垂直于分型面（分芯盒壁上的斜度稱為起模斜度。凡垂直于分型面（分盒面）的沒(méi)有結(jié)構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè)起模斜度。起模斜盒面）的沒(méi)有結(jié)構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè)起模斜

54、度。起模斜度的大小，應(yīng)根據(jù)模壁測(cè)量面高度、模樣材料及造型度的大小，應(yīng)根據(jù)模壁測(cè)量面高度、模樣材料及造型方法確定。方法確定。（3 3）最小鑄出孔及槽最小鑄出孔及槽 零件上的孔、槽、臺(tái)階等應(yīng)從鑄零件上的孔、槽、臺(tái)階等應(yīng)從鑄件質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)方面考慮。較大的孔、槽等應(yīng)鑄出來(lái)，件質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)方面考慮。較大的孔、槽等應(yīng)鑄出來(lái)，以便節(jié)約金屬和機(jī)構(gòu)加工工時(shí)，同時(shí)還避免鑄件局部以便節(jié)約金屬和機(jī)構(gòu)加工工時(shí)，同時(shí)還避免鑄件局部過(guò)厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件的質(zhì)量，較小的孔槽，過(guò)厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件的質(zhì)量，較小的孔槽，則不宜鑄出，直接加工反而方便；如有特殊要求，且則不宜鑄出，直接加工反而方便；如有特殊要求，且無(wú)法實(shí)行機(jī)加工

55、的孔如彎曲孔，則一定要鑄出。無(wú)法實(shí)行機(jī)加工的孔如彎曲孔，則一定要鑄出。 （4 4）收縮余量收縮余量 指為了補(bǔ)償件收縮，模樣比鑄件圖樣尺指為了補(bǔ)償件收縮，模樣比鑄件圖樣尺寸增大的數(shù)值。寸增大的數(shù)值。（5 5）工藝補(bǔ)正量工藝補(bǔ)正量 由于工藝上的原因，在鑄件相應(yīng)部位由于工藝上的原因，在鑄件相應(yīng)部位非加工面上增加的金屬厚度稱為工藝補(bǔ)正量。工藝補(bǔ)非加工面上增加的金屬厚度稱為工藝補(bǔ)正量。工藝補(bǔ)正量可粗略地按下述經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定，正量可粗略地按下述經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定， e0.002Le0.002L， 式中式中e e為工藝補(bǔ)正量（為工藝補(bǔ)正量（mmmm）；）； L L為加工面到加工基準(zhǔn)面為加工面到加工基準(zhǔn)面間的距離

56、（間的距離（mmmm）（6 6）分型負(fù)數(shù)分型負(fù)數(shù) 指為抵消鑄件在分型部位的增厚，在模指為抵消鑄件在分型部位的增厚，在模樣上相應(yīng)減去的尺寸。砂型的分型面一般不可能很平樣上相應(yīng)減去的尺寸。砂型的分型面一般不可能很平整，因此干型或表面烘干型合型后，上下型不能密合，整，因此干型或表面烘干型合型后，上下型不能密合，金屬液就有可能從分型面處溢出，即金屬液就有可能從分型面處溢出，即“跑火跑火”。為了。為了防止跑火，就要在下型的分型面上鋪設(shè)泥條、油泥條防止跑火，就要在下型的分型面上鋪設(shè)泥條、油泥條或石棉繩等，使上、下型接觸面密封，這樣就使上箱或石棉繩等，使上、下型接觸面密封，這樣就使上箱抬高，增加了鑄件的高度

57、或鑄件頂面的厚度。制做模抬高，增加了鑄件的高度或鑄件頂面的厚度。制做模樣時(shí)，為了使模樣符合零件圖上尺寸的要求，在模樣樣時(shí)，為了使模樣符合零件圖上尺寸的要求，在模樣上相應(yīng)減去這個(gè)抬高的尺寸，即為分型負(fù)數(shù)。上相應(yīng)減去這個(gè)抬高的尺寸，即為分型負(fù)數(shù)。（7 7）芯頭芯頭 指模樣上的突出部分，在型內(nèi)形成芯座并放指模樣上的突出部分，在型內(nèi)形成芯座并放置芯頭。或指型芯的外伸部分，不形成鑄件輪廓，只置芯頭?；蛑感托镜耐馍觳糠郑恍纬设T件輪廓，只是落入芯座內(nèi)，用以定位和支承型芯。是落入芯座內(nèi)，用以定位和支承型芯。小結(jié)小結(jié)n重點(diǎn)要求重點(diǎn)要求 鑄造工藝設(shè)計(jì)（澆注位置和分型面的選擇）。鑄造工藝設(shè)計(jì)（澆注位置和分型面的選

58、擇）。n一般要求一般要求 砂型鑄造及造型方法的選擇。砂型鑄造及造型方法的選擇。本次課的內(nèi)容本次課的內(nèi)容n鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)n 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、鑄件結(jié)構(gòu)的合理性一、鑄件結(jié)構(gòu)的合理性二、鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性二、鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性 三、鑄造方法對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的特殊要求三、鑄造方法對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的特殊要求一、鑄件結(jié)構(gòu)的合理性一、鑄件結(jié)構(gòu)的合理性（一）鑄件應(yīng)有合理的壁厚（一）鑄件應(yīng)有合理的壁厚 每一種鑄造合金都有其每一種鑄造合金都有其適宜的鑄件壁厚范圍，鑄件適宜的鑄件壁厚范圍，鑄件壁厚過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)鑄件壁厚過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)鑄件產(chǎn)生不良影響。若選定合金產(chǎn)生不良影響。若選定合金的適宜壁厚不能滿足零件力

59、的適宜壁厚不能滿足零件力學(xué)性能的要求，則應(yīng)改選高學(xué)性能的要求，則應(yīng)改選高強(qiáng)度的材料或選擇合理的截強(qiáng)度的材料或選擇合理的截面形狀以及增設(shè)加強(qiáng)肋等措面形狀以及增設(shè)加強(qiáng)肋等措施，見(jiàn)右圖。施，見(jiàn)右圖。鑄件的壁厚應(yīng)合理鑄件的壁厚應(yīng)合理（二）鑄件壁厚應(yīng)力（二）鑄件壁厚應(yīng)力求均勻。求均勻。所謂壁厚均所謂壁厚均勻，是指鑄件的各部勻，是指鑄件的各部分具有冷卻速度相近分具有冷卻速度相近的壁厚，見(jiàn)右圖。鑄的壁厚，見(jiàn)右圖。鑄件的內(nèi)壁厚度應(yīng)略小件的內(nèi)壁厚度應(yīng)略小于外壁厚度。于外壁厚度。鑄件的壁厚應(yīng)均勻鑄件的壁厚應(yīng)均勻（三）鑄件壁的聯(lián)接形式要合理（三）鑄件壁的聯(lián)接形式要合理1. 1. 鑄件如果因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)需要不能做到壁厚均勻

60、，則鑄件如果因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)需要不能做到壁厚均勻，則不同壁厚的聯(lián)接應(yīng)采用逐漸過(guò)渡的形式，見(jiàn)下圖。不同壁厚的聯(lián)接應(yīng)采用逐漸過(guò)渡的形式，見(jiàn)下圖。鑄件壁厚的過(guò)渡形式鑄件壁厚的過(guò)渡形式2. 2. 對(duì)于鑄件結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)或三個(gè)甚至更多個(gè)壁對(duì)于鑄件結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)或三個(gè)甚至更多個(gè)壁相連的情況，可采用交錯(cuò)接頭或環(huán)形接頭的形式，相連的情況，可采用交錯(cuò)接頭或環(huán)形接頭的形式，見(jiàn)下圖。見(jiàn)下圖。 鑄件壁聯(lián)結(jié)應(yīng)盡量避免金屬積聚鑄件壁聯(lián)結(jié)應(yīng)盡量避免金屬積聚（四）鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)避免冷卻收縮受阻和有利于減小變形（四）鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)避免冷卻收縮受阻和有利于減小變形鑄件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使其能自由收縮，以減小應(yīng)鑄件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使其能自由收縮