金屬液態(tài)成形(鑄造)

第二章金屬液態(tài)成形（鑄造）§1金屬液態(tài)成形（鑄造）工藝基礎(chǔ)§2常用鑄造合金及其熔煉

§3砂型鑄造

§4特種鑄造

§5鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第二篇鑄造（金屬液態(tài)成形）一、什么是鑄造生產(chǎn)（液態(tài)成形）

將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法。零件圖鑄造工藝圖鑄型型芯芯盒芯砂型砂模型熔化合箱落砂、清理檢驗(yàn)鑄件二、砂型鑄造的工藝過程澆注冷卻凝固三、鑄造生產(chǎn)的特點(diǎn)1．可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜的制件。如汽缸體、汽缸蓋、蝸輪葉片、床身件等。（1）材料來源廣；（2）廢品可重熔；（3）設(shè)備投資低。（1）合金種類不受限制；（2）鑄件大小幾乎不受限制。2．適應(yīng)性強(qiáng)：

3．成本低：

4．廢品率高、表面質(zhì)量較低、勞動條件差。四羊方尊（公元前13~11世紀(jì)）青銅高58.3CM曾侯乙尊盤公元前476年~公元前4世紀(jì)上半葉§1金屬液態(tài)成形（鑄造）工藝基礎(chǔ)充型能力不足時，會產(chǎn)生澆不足、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷。

一、液態(tài)合金的流動性合金的流動性是：液態(tài)合金本身的流動能力。充型——液態(tài)合金填充鑄型的過程。充型能力——液體金屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的鑄件（成形件）的能力?！?-1液態(tài)金屬的充型能力與流動性0.45%C鑄鋼：200出氣口澆口杯4.3%C鑄鐵：1800合金流動性主要取決于合金化學(xué)成分所決定的結(jié)晶特點(diǎn)

影響流動性的因素：a）在恒溫下凝固b）在一定溫度范圍內(nèi)凝固PbSb20406080204060800流動性（cm）100200300溫度（℃）01.合金的化學(xué)成分（3）澆注系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)

澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動阻力越大，充型能力越差。

二、澆注條件（1）澆注溫度

一般T澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強(qiáng)。（2）充型壓力

液態(tài)金屬在流動方向上所受的壓力越大，充型能力越強(qiáng)。2.合金的物理性質(zhì)合金的黏度、導(dǎo)熱系數(shù)、結(jié)晶潛熱、熱容、密度等（2）鑄型溫度

鑄型溫度越高，液態(tài)金屬與鑄型的溫差越小，充型能力越強(qiáng)。（3）鑄型中的氣體三、鑄型充填條件（1）鑄型的蓄熱系數(shù)

鑄型的蓄熱系數(shù)表示鑄型從其中的金屬吸取熱量并儲存在本身的能力。

§1-2鑄造合金的凝固與收縮一、鑄件的凝固方式

1.逐層凝固

2.糊狀凝固

3.中間凝固

影響鑄件凝固方式的主要因素：（1）合金的結(jié)晶溫度范圍合金的結(jié)晶溫度范圍愈小，凝固區(qū)域愈窄，愈傾向于逐層凝固

。表層中心t鑄件固相線液相線成分溫度表層中心t鑄件液固液表層中心St鑄件溫度液相線固凝固區(qū)（2）鑄件的溫度梯度

在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝固區(qū)域的寬窄取決與鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大，則其對應(yīng)的凝固區(qū)由寬變窄。表層中心St鑄件溫度成分溫度S1T1T2二、合金的收縮1.收縮的概念T澆T液T固T室合金的收縮經(jīng)歷如下三個階段：（1）液態(tài)收縮

從澆注溫度到凝固開始溫度之間的收縮。T澆

—T液體收縮率是鑄件產(chǎn)生縮孔或縮松的根本原因。體收縮率：線收縮率：線收縮率是鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形、裂紋的根本原因。（3）

固態(tài)收縮

從凝固終止溫度到室溫間的收縮。

T固

—T室（2）

凝固收縮

從凝固開始到凝固終止溫度間的收縮。

T液

—T固2.縮孔與縮松

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)充，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的稱為縮孔，細(xì)小而分散的稱為縮松。1)縮孔和縮松的形成2)縮孔和縮松的防止

防止縮孔和縮松常用的工藝措施就是控制鑄件的凝固次序，使鑄件實(shí)現(xiàn)“順序凝固”。暗冒口冒口—儲存補(bǔ)縮用金屬液的空腔。順序凝固—鑄件按照一定的次序逐漸凝固。冷鐵熱節(jié)尋找熱節(jié)的方法等溫線法內(nèi)切圓法冷鐵同時凝固—整個鑄件幾乎同時凝固。§1-3鑄造內(nèi)應(yīng)力及鑄件的變形、裂紋

一、鑄造內(nèi)應(yīng)力

鑄件在凝固以后的繼續(xù)冷卻過程中，其固態(tài)收縮受到阻礙，鑄件內(nèi)部即將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。

1.機(jī)械應(yīng)力（收縮應(yīng)力）

合金的線收縮受到鑄型、型芯、澆冒系統(tǒng)的機(jī)械阻礙而形成的內(nèi)應(yīng)力。機(jī)械應(yīng)力是暫時應(yīng)力。上型下型2．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，以致在同一時期內(nèi)鑄件各部分收縮不一致而引起的應(yīng)力。tT12t0t1t2t3THT臨T室t0~t1:塑性狀態(tài)彈性狀態(tài)12+-12t1~t2：t2~t3：+-1212-+12

熱應(yīng)力使鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮。

熱應(yīng)力是永久應(yīng)力。二、鑄件的變形與防止

+-反變形法防止變形的方法：1）使鑄件壁厚盡可能均勻；2）采用同時凝固的原則；3）采用反變形法。三、鑄件的裂紋與防止

1．熱裂

熱裂的形狀特征是：裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、縫內(nèi)呈氧化色。熱裂的防止：①應(yīng)盡量選擇凝固溫度范圍小，熱裂傾向小的合金。②應(yīng)提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機(jī)械應(yīng)力。③對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制硫的含量，防止熱脆性。

2．冷裂

冷裂的特征是：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。

冷裂的防止：1）使鑄件壁厚盡可能均勻；2）采用同時凝固的原則；3）對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制磷的含量，防止冷脆性。

§2

常用鑄造合金及其熔煉

§2-1鑄鐵件生產(chǎn)

鑄鐵是含碳量大于2.11%（通常為2.5%-4.0%）的鐵碳合金。3．麻口鑄鐵：

組織中既存在石墨、又有萊氏體，是白口和灰口之間的過渡組織，因斷口處有黑白相間的麻點(diǎn)，故而得名。根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式的不同，鑄鐵可分為：1.白口鑄鐵：碳全部以Fe3C的形式存在，斷口呈銀色。由于白口鑄鐵具有良好的耐磨性，所以有時也用來制造一些耐磨件，如軋輥、粉碎機(jī)錘頭、襯板、球磨機(jī)磨球和犁鏵等。2．灰口鑄鐵：碳大部或全部以石墨形式存在，斷口呈暗灰色。4．蠕墨鑄鐵：

其石墨呈蠕蟲狀。如圖d所示。

abcd根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，灰口鑄鐵又可分為：1．普通灰口鑄鐵：

簡稱灰口鑄鐵，其石墨呈片狀。如圖a所示。2．可鍛鑄鐵：

其石墨呈團(tuán)絮狀。如圖b所示。3．球墨鑄鐵：

其石墨呈球狀。如圖c所示。一、影響鑄鐵組織和性能的因素

1、化學(xué)成分

碳是形成石墨的元素，也是促進(jìn)石墨化的素。含碳愈高，析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。

硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，隨著含硅量的增加，石墨顯著增多。所以：當(dāng)鑄鐵中碳、硅含量均高

時，析出的石墨就愈多、愈粗大，而金屬基體中鐵素體增多，珠光體減少。鑄鐵中的碳可以以化合態(tài)滲碳體和游離態(tài)石墨兩種形式存在。碳以石墨形式析出的現(xiàn)象稱為石墨化。1）碳和硅3）錳所以：硫含量限制在0.1-0.15%以下，高強(qiáng)度鑄鐵則應(yīng)更低。

使鑄鐵鑄造性能惡化（如降低流動性，增大收率）。錳是弱阻礙石墨化元素，具有穩(wěn)定珠光體，提高鑄鐵強(qiáng)度和硬度的作用。MnS一般控制在0.6~1.2%之間4）磷磷對鑄鐵的石墨化影響不顯著。含磷過高將增加鑄鐵的冷脆性。限制在0.5%以下，高強(qiáng)度鑄鐵則限制在0.2~0.3%以下。2）硫硫是強(qiáng)烈阻礙石墨化元素。硫量高易促使碳以Fe3C

白口組織；硫量高

熱脆性；2．冷卻速度在實(shí)際生產(chǎn)中，一般是根據(jù)鑄件的壁厚（主要部位的壁厚），選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分（主要指碳、硅），以獲得所需要的組織。由此可知：隨著壁厚的增加，石墨片的數(shù)量和尺寸都增大，鑄鐵強(qiáng)度、硬度反而下降。這一現(xiàn)象稱為壁厚（對力學(xué)性能的）敏感性。1）鑄型材料2）鑄件壁厚

鑄件壁愈厚，冷卻速度愈慢，則石墨化傾向愈大，愈易得到粗大的石墨片和鐵素體基體。鑄鐵壁厚（mm）102030405060704.05.06.07.0（wC+wSi）%白口鑄鐵麻口鑄鐵灰口鑄鐵白口鑄鐵：灰口鑄鐵：麻口鑄鐵：珠光體灰口鑄鐵珠光體+鐵素體灰口鑄鐵鐵素體灰口鑄鐵P+Fe3C+LeP+Fe3C+G+Le珠光體灰口鑄鐵：鐵素體灰口鑄鐵：珠光體+鐵素體灰口鑄鐵：P+G片P+F+G片F(xiàn)+G片二、灰口鑄鐵

（一）灰口鑄鐵的化學(xué)成分、組織和性能

1．灰口鑄鐵的化學(xué)成分與組織

灰口鑄鐵的化學(xué)成分一般為：2.6~3.6%C，1.2~3.0%Si，0.4~1.2Mn，S≤0.15%，P≤0.3%。

1)鐵素體灰口鑄鐵（F+G片）：這種鑄鐵抗拉強(qiáng)度和硬度低，易加工，鑄造性能好。常用來制造性能要求不高的鑄件和一些薄壁件。2)鐵素體-珠光體灰口鑄鐵（F+P+G片）：此種鑄鐵強(qiáng)度亦較低，但可滿足一般機(jī)件要求，且其鑄造性能、切削加工性能和減振性較好，因此應(yīng)用較廣。3)珠光體灰口鑄鐵（P+G片）：這種鑄鐵強(qiáng)度和硬度較高，主要用來制造較為重要的機(jī)件。2．灰口鑄鐵的性能

2）良好的減振性3）良好的耐磨性4）低的缺口敏感性1）力學(xué)性能：σb=120-250Mpa，僅為鋼件的20-30%，

δ≈0（二）灰口鑄鐵的孕育處理

灰口鑄鐵的組織和性能，很大程度上取決于石墨的數(shù)量、大小和形態(tài)。

差05015050100100150150表面表面中心160140170180硬度HB孕育處理—熔煉出相當(dāng)于白口或麻口組織的低碳、低硅的高溫鐵水，向鐵水中沖入細(xì)顆粒的孕育劑，孕育劑在鐵水中形成大量彌散的石墨結(jié)晶核心，使石墨化作用驟然提高，從而得到在細(xì)晶粒珠光體上均勻的分布著細(xì)片狀石墨的組織。

孕育鑄鐵：P細(xì)+G細(xì)片σb=250-400Mpa，HB=170-270，δ≈0冷卻速度對其組織和性能的影響很小。常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵，加入量為鐵水重量的0.25-0.6%。孕育鑄鐵適用于靜載荷下，要求較高強(qiáng)度、硬度、耐磨性或氣密性的鑄件，特別是厚大截面鑄件。如重型機(jī)床床身，汽缸體、缸套及液壓件等。必須指出：①孕育鑄鐵原鐵水的碳、硅含量不能太高；②原鐵水出爐溫度不應(yīng)低于1400℃；③經(jīng)孕育處理后的鐵水必須盡快澆注，以防止孕育作用衰退。（三）灰口鑄鐵的工藝性能3．鍛造性和焊接性差。1．良好的鑄造性能。良好的流動性、小的收縮率。2．良好的切削加工性能。2．灰口鑄鐵的牌號選用灰口鑄鐵的牌號用漢語拼音“HT”和一組數(shù)字表示，數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度σb

（Mpa）。1．灰口鑄鐵件的生產(chǎn)特點(diǎn)1）灰口鑄鐵一般在沖天爐中熔煉，成本低廉；2）具有良好的鑄造性能。3）灰口鑄鐵一般不通過熱處理來提高其性能。（四）灰口鑄鐵生產(chǎn)特點(diǎn)及牌號選用灰鐵

牌號組織用途舉例HT100F+G片蓋、外罩、油盤、手輪、支架、底板、鑲導(dǎo)軌的機(jī)床底座等對強(qiáng)度無要求的零件HT150F+P+G片底座、床身、與HT200相配的溜板、工作臺；泵殼、容器、法蘭盤;工作壓力不太大的管件HT200F+P+G片要求高的強(qiáng)度和一定耐蝕能力的泵殼、容器、塔器、法蘭、硝化塔機(jī)床床身、立柱、平尺、劃線平板、汽缸、齒輪、活塞、剎車輪、聯(lián)軸器盤、水平儀框架壓力為80Mpa以下的油缸、泵體、閥門HT250P+G片HT300P細(xì)+G細(xì)片床身導(dǎo)軌、車床、沖床等受力較大的床身、機(jī)座、主軸箱、卡盤、齒輪、高壓油缸、水缸、泵體、閥門、襯套、凸輪、大型發(fā)動機(jī)曲軸、氣缸體、氣缸蓋；冷鐓模、冷沖模HT350P細(xì)+G細(xì)片三、可鍛鑄鐵

（一）可鍛鑄鐵的組織、性能、牌號及選用

1．可鍛鑄鐵的組織、性能、牌號及選用具有良好的塑性和韌性，耐蝕性較高，適于制造承受振動和沖擊、形狀復(fù)雜的薄壁小件，如汽車拖拉機(jī)的底盤類零件、各種水管接頭、農(nóng)機(jī)件等。其強(qiáng)度、硬度、耐磨性優(yōu)良，并可通過淬火、調(diào)質(zhì)等熱處理強(qiáng)化?？扇〈戜撝圃煨⌒瓦B桿、曲軸等重要件。1）鐵素體（黑心）可鍛鑄鐵（F+G團(tuán)）：2）珠光體（P+G團(tuán)）：2．可鍛鑄鐵的牌號

可鍛鑄鐵的牌號用漢語拼音和兩組數(shù)字表示，第一組數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度σb

（Mpa），第二組數(shù)字表示其最低伸長率δ。KTH300—06

KTZ450—06

可鐵黑可鐵珠σbδσbδ牌號組織用途舉例KTH300—06F+G團(tuán)三通、管件、中壓閥門KTH330—08F+G團(tuán)輸電線路件、汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼、差速器殼、轉(zhuǎn)向節(jié)殼、制動器；農(nóng)機(jī)件及冷暖器接頭等。KTH350—10F+G團(tuán)KTH370—12F+G團(tuán)KTZ450—06P+G團(tuán)曲軸、凸輪軸、連桿、齒輪、搖臂、活塞環(huán)、軸套、犁片、耙片、閘、萬向接頭、棘輪、扳手、傳動鏈條、礦車輪KTZ550—04P+G團(tuán)KTZ650—02P+G團(tuán)KTZ700—02P+G團(tuán)（二）可鍛鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)

1.鑄出白口坯料

1）碳、硅含量要低。通常為2.4~2.8%C，0.4~1.4%Si。2）冷卻速度要快。2.石墨化退火

920℃-980℃720℃650℃Fe3C

A+G團(tuán)PF+G團(tuán)P+G團(tuán)F+G團(tuán)℃t石墨化退火的總周期一般為40~70小時高溫階段的石墨化退火時間需10-20小時四、球墨鑄鐵

1．球墨鑄鐵的組織、性能、牌號及用途1）珠光體球墨鑄鐵（P+F少+G球）

正火其性能特點(diǎn)是：a）強(qiáng)度高。特別是屈服強(qiáng)度高，屈、強(qiáng)比（σ0.2/σb≈0.7～0.8）高于45號鋼（σ0.2/σb≈0.6)。b）疲勞強(qiáng)度較高c）硬度和耐磨性遠(yuǎn)比高強(qiáng)度灰鑄鐵高因此，珠光體球墨鑄鐵可代替碳鋼制造某些受較大交變負(fù)荷的重要件，如曲軸、連桿、凸輪、蝸桿等。σb=600~800MPa;δ=2%我國主要用于代替可鍛鑄鐵制造汽車、拖拉機(jī)底盤類零件，如后橋殼等。國外則大量用于鑄管，如上、下水管道及輸氣管道等。2）鐵素體球墨鑄鐵（F+P少+G球）退火其性能特點(diǎn)：σb=450~500MPa;δ=17%球墨鑄鐵的牌號用漢語拼音“QT”和兩組數(shù)字表示，兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和伸長率。球鐵牌號組織用途舉例QT400—17F+G球汽車、拖拉機(jī)底盤類零件，輪轂、驅(qū)動橋殼、差速器殼、撥叉、中低壓閥門、管道。QT420—10F+G球QT500—05F+P+G球機(jī)座、傳動軸、機(jī)車護(hù)瓦等。QT600—02P+G球曲軸、凸輪軸、連桿、齒輪、搖臂、活塞環(huán)、軸套、汽缸套、機(jī)床蝸輪、蝸桿等QT700—02P+G球QT800—02P+G球QT1200—01B下+G球汽車后橋螺旋錐齒輪、大減速器齒輪、曲軸、凸輪等2．球墨鑄鐵的生產(chǎn)

1）控制原鐵水化學(xué)成分

2）較高的鐵水溫度

3）球化處理和孕育處理

出爐溫度應(yīng)高于1400℃。

a）應(yīng)嚴(yán)格控制S≤0.07%、P≤0.1%。b）適當(dāng)提高含碳量（3.6～4.0%C），以改善鑄造性能。稀土鎂合金球化劑加入量一般為鐵水重量的1.0-1.6%。球化劑的作用：促使石墨在結(jié)晶時呈球狀析出。

a）球化處理常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵，加入量為鐵水重量的0.4-1.0%。b）孕育處理孕育劑的作用：促進(jìn)鑄鐵石墨化，防止球化元素所造成的白口傾向。球化處理工藝有沖入法和型內(nèi)球化法。鐵水合金球化劑硅鐵粉鐵水包出鐵槽草木灰反應(yīng)室鑄件冒口積渣包4）球墨鑄鐵的熱處理退火、正火及其它熱處理（淬火、回火等）。五、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵的性能特點(diǎn)：（1）力學(xué)性能（強(qiáng)度和韌性）比灰鑄鐵高，與鐵素體球墨鑄鐵相近。（2）壁厚敏感性比灰鑄鐵小得多。（3）導(dǎo)熱性和耐疲勞性比球墨鑄鐵高得多，與灰口鑄鐵相近。（4）耐磨性比灰口鑄鐵好，為HT300的2.2倍以上。蠕墨鑄鐵主要用來代替高強(qiáng)度灰鑄鐵、合金鑄鐵、鐵素體球墨鑄鐵和鐵素體可鍛鑄鐵生產(chǎn)復(fù)雜的大型鑄件。如大型柴油機(jī)機(jī)體、大型機(jī)床立柱等，更適合制造在熱循環(huán)作用下工作的零件，如大型柴油機(jī)汽缸蓋、排汽管、制動盤、鋼錠模及金屬型等（6）工藝性能良好，鑄造性能近于灰口鑄鐵，切削加工性能近于球墨鑄鐵。（5）減振性比球墨鑄鐵高，但比灰口鑄鐵低。牌號組織用途舉例RT260F+G蠕汽車、拖拉機(jī)底盤類零件、驅(qū)動橋殼、閥體等RT300F+P+G蠕排氣管、變速箱體、汽缸蓋、紡織零件、液壓件等RT340F+P+G蠕重型機(jī)床件、大型齒輪箱體、蓋、剎車鼓、玻璃模具、飛輪等RT380P+G蠕活塞環(huán)、氣缸套、制動盤、玻璃模具、剎車鼓、鋼珠研磨盤吸泥泵體等RT420P+G蠕§2-2鑄鋼件生產(chǎn)

一、鑄鋼的分類、性能、牌號及應(yīng)用1．碳素鋼2．合金鋼1）低碳鋼2）中碳鋼3）高碳鋼C<0.25%C=0.25~0.45%C=0.50~0.601）低合金鋼2）高合金鋼Me<5%Me>5%Mn13鑄造性能差、應(yīng)用較少。鑄造性能較好、應(yīng)用廣泛。鑄造性能差、應(yīng)用較少。鋼號舊鋼號化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）用途舉例CSiMnP、S≤ZG200~400ZG150.200.500.800.04用于受力不大、要求韌性高的各種機(jī)械零件，如機(jī)座、箱體等ZG230~450ZG250.300.500.900.04用于受力不大、要求韌性較高的各種機(jī)械零件，如外殼、軸承蓋、閥體、砧座等ZG270~500ZG350.400.500.900.04用于軋鋼機(jī)機(jī)架、軸承座、連桿、曲軸、缸體、箱體等ZG310~570ZG450.500.600.900.04用于負(fù)荷較高的零件，如大齒輪、缸體、制動輪、棍子等ZG340~640ZG550.600.600.900.04用于齒輪、棘輪、聯(lián)接器、叉頭等二、鑄鋼的熔鑄工藝特點(diǎn)

1.鑄鋼的鑄造性能差流動性差、收縮大。1）鑄件要安放冒口和冷鐵；2）必須嚴(yán)格控制澆注溫度；3）鑄件的壁不能太薄；2.鑄鋼的熱處理退火：C0.35%正火：C0.35%3.鑄鋼的熔煉電爐§2-3鑄造有色合金一、鑄造銅合金1．鑄造黃銅

2．鑄造青銅

(Cu-Zn)鑄造黃銅有相當(dāng)高的力學(xué)性能，如σb=250~450Mpa，δ=7~30%，HBS=60~120。因其含銅量低，價格低于鑄造青銅，而且它的凝固溫度范圍小，有優(yōu)良的鑄造性能。所以鑄造黃銅常用于生產(chǎn)重載低速下或一般用途下的軸承、襯套、齒輪等耐磨件和閥門及大型螺旋槳等耐蝕件等。青銅是指除了銅鋅合金以外的其它銅合金。鑄造錫青銅的力學(xué)性能雖低于黃銅，但其耐磨、耐蝕性優(yōu)于黃銅，錫青銅特別適合制造高速滑動軸承和襯套。除錫青銅外，還有鋁青銅、鉛青銅、鈹青銅等，其中鋁青銅有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐磨、耐蝕性，但鑄造性能較差，僅用于重要用途的耐磨、耐蝕件。二、鑄造鋁合金1．鋁硅合金（Al-Si）鋁硅合金流動性好、線收縮率低、熱裂傾向小、氣密性好，又有足夠的強(qiáng)度，所以應(yīng)用最廣。常用于制造形狀復(fù)雜的薄壁件或氣密性要求較高的鑄件，如內(nèi)燃機(jī)缸體、化油器、儀表外殼等。2．鋁銅合金（Al-Cu）3．鋁鎂合金（Al-Mg）4．鋁鋅合金（Al-Zn）鋁銅合金的鑄造性能差，熱裂傾向大、氣密性和耐蝕性較差，但耐熱性較好，主要用于制造活塞、汽缸頭等。鋁鎂合金是所有鋁合金中比強(qiáng)度最高的，主要用于航天、航空或長期在大氣、海水中工作的零件等。

§3

砂型鑄造§3-1砂型鑄造生產(chǎn)過程及特點(diǎn)一、手工造型適用于單件、小批量生產(chǎn)鑄件零件模樣型（芯）砂鑄型型芯合箱、澆注芯盒型砂落砂捅箱機(jī)壓鐵傳送機(jī)鑄件輸送機(jī)下箱造型機(jī)鑄型輸送機(jī)下箱翻箱、落箱機(jī)下芯合箱機(jī)合箱冷卻箱冷卻澆注壓鐵加砂機(jī)加砂機(jī)上箱造型機(jī)二、機(jī)器造型

1)生產(chǎn)效率高;2)鑄型質(zhì)量好（緊實(shí)度高而均勻、型腔輪廓清晰）;3)設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時間較長。適用于中、小型鑄件的成批、大批量生產(chǎn)。1．機(jī)器造型的造型方法：1）振擊壓實(shí)2）汽動微振壓實(shí)3）高壓造型4）拋砂緊實(shí)1）射芯機(jī)2）殼芯機(jī)2．機(jī)器造型的造芯方法：§3-2鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝圖—將工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容（工藝方案）用工藝符號或文字在零件圖上表示出來所形成的圖樣。一、澆注位置的選擇澆注時鑄件在鑄型中所處的空間位置。1.鑄件的重要加工面和受力面應(yīng)朝下或位于側(cè)面②上下②①下上3.鑄件的大平面應(yīng)朝下

2.應(yīng)將面積較大的薄壁部位置于鑄型下部，或使其傾斜位置上下上下下上①②4.為防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松的缺陷，應(yīng)使鑄件的厚大部位朝上或側(cè)放

二、分型面的選擇

1.分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面處。2.應(yīng)盡量使鑄件的全部或大部置于同一砂箱，以保證鑄件的尺寸精度。3.應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量，并盡可能選擇平面分型。

①②①②上下中4.為便于造型、下芯、合箱及檢驗(yàn)鑄件壁厚，應(yīng)盡量使型腔及主要型芯位于下箱。下上上下①②三、工藝參數(shù)的確定

生產(chǎn)批量最小鑄出孔直徑灰口鑄鐵件鑄鋼件大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件、小批生產(chǎn)12～1515～3030～5030～50501．機(jī)械加工余量和鑄孔

2．起模斜度3．鑄造圓角

4．鑄造收縮率5．型芯及芯頭圓角半徑一般約為相交兩壁平均厚度的1/3~1/2。通常灰鑄鐵為0.7~1.0%，鑄造碳鋼為1.3~2.0%，鋁硅合金為0.8~1.2%，錫青銅為1.2~1.4%。型芯的功用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔洞和形狀復(fù)雜阻礙起模部分的外形。

芯頭的作用：1）定位作用；2）固定作用；3）排氣作用。四、澆、冒口系統(tǒng)

1.澆注系統(tǒng)1）澆注系統(tǒng)的組成及作用2）澆注系統(tǒng)的常見類型

①封閉式澆注系統(tǒng)

ΣF直>ΣF橫>ΣF內(nèi)

ΣF直∶ΣF橫∶ΣF內(nèi)=1.15∶1.1∶1

②開放式澆注系統(tǒng)

ΣF直<ΣF橫<ΣF內(nèi)

ΣF直∶ΣF橫：ΣF內(nèi)=1∶2∶42.冒口冒口是在鑄型中設(shè)置的一個儲存金屬液的空腔。

冒口普通冒口特種冒口明冒口暗冒口保溫冒口發(fā)熱冒口大氣壓力冒口易割冒口五、鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例

①②③上下材料：HT200收縮率：1.0%上下Ⅰ下Ⅱ上§4-1熔模鑄造成形工藝在易熔模樣表面包覆若干層耐火材料，待其硬化干燥后，將模樣熔去制成中空型殼，經(jīng)澆注而獲得鑄件的一種成形工藝方法。一、熔模鑄造的工藝過程

§4特種鑄造母模壓型蠟?zāi)＝M結(jié)殼脫蠟單個蠟?zāi)１簾?、澆注二、熔模鑄造的特點(diǎn)和適用范圍1．鑄件的精度和表面質(zhì)量較高，公差等級可達(dá)IT11~IT13，表面粗糙度Ra值達(dá)1.6~12.5μm。2．合金種類不受限制，尤其適用于高熔點(diǎn)及難加工的高合金鋼，如耐熱合金、不銹鋼、磁鋼等。

3．可鑄出形狀較復(fù)雜的鑄件，如鑄件上寬度大于3mm的凹槽、直徑大于2mm的小孔均可直接鑄出。

4．生產(chǎn)批量不受限制，單件、成批、大量生產(chǎn)均可適用。

5．工藝過程較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長；原材料價格貴，鑄件成本高；鑄件不能太大、太長，否則熔模易變形，喪失原有精度。應(yīng)用：它最適合25kg以下的高熔點(diǎn)、難以切削加工合金鑄件的成批大量生產(chǎn)。

§4-2金屬型鑄造成形工藝

液態(tài)金屬澆入金屬型鑄件獲得一、金屬型的材料及結(jié)構(gòu)材料一般采用鑄鐵，要求較高時，可選用碳鋼或低合金鋼。金屬型的結(jié)構(gòu)有水平分型式、垂直分型式和復(fù)合分型式等。二、金屬型的鑄造工藝

1．加強(qiáng)金屬型的排氣2．在金屬型的工作表面上噴刷涂料3．預(yù)熱金屬型并控制其溫度4．及時開型三、金屬型鑄造的特點(diǎn)及適用范圍1．金屬型鑄件冷卻速度快，組織致密，力學(xué)性能高。

2．鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量均優(yōu)于砂型鑄造件。尺寸精度達(dá)IT12~IT14，Ra值平均可達(dá)6.3~12.5μm。3．生產(chǎn)率高，勞動條件得到改善。4．金屬型不透氣、無退讓性、鑄件冷卻速度快，易產(chǎn)生

氣孔、應(yīng)力、裂紋、澆不到、冷隔、白口等鑄造缺陷。

應(yīng)用：主要用于銅、鋁、鎂等有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)。§4-3壓力鑄造成形工藝液態(tài)金屬在高壓作用下快速壓入金屬鑄型中，并在壓力下結(jié)晶，以獲得鑄件的成形工藝方法。一、壓鑄機(jī)和壓鑄工藝過程二、壓力鑄造的特點(diǎn)和適用范圍

1．鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量最高。公差等級一般為

IT11~IT13級，Ra為3.2~0.8μm。2．鑄件的強(qiáng)度和表面硬度高?？估瓘?qiáng)度可比砂型鑄造提高25~30%，但伸長率有所下降。

3．可壓鑄出形狀復(fù)雜的薄壁件。

4．生產(chǎn)率高。國產(chǎn)壓鑄機(jī)每小時可鑄

50~150次，最高可達(dá)500次。

5．便于采用鑲嵌法。

6．壓鑄設(shè)備投資大，壓鑄型制造成本高，工藝準(zhǔn)備時間長，不適宜單件、小批生產(chǎn)。7．由于壓鑄型壽命的原因，目前壓鑄尚不適宜鑄鐵、鋼等高熔點(diǎn)合金的鑄造。8．壓鑄件內(nèi)部存在縮孔和縮松，表皮下形成許多氣孔。三、在壓鑄件的設(shè)計(jì)和使用中，應(yīng)注意的問題應(yīng)使鑄件壁厚均勻，并以3~4mm壁厚為宜，最大壁厚應(yīng)小于6~8mm，以防止縮孔、縮松等缺陷。2.壓鑄件不能進(jìn)行熱處理或在高溫下工作，以免壓鑄件內(nèi)氣孔中的氣體膨脹，導(dǎo)致鑄件表面鼓泡或變形。3.壓鑄件應(yīng)盡量避免切削加工，