材料成形工藝1

個(gè)人簡(jiǎn)介李偉重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)博士，主要從事鎂合金加工及鎂合金生物材料研究，現(xiàn)在貴州大學(xué)材料學(xué)院材料科學(xué)與工程系。

聯(lián)系方式E-mail：liweiem@163.com

Tel程目的與任務(wù)了解和掌握材料的各種成形工藝及其特點(diǎn)掌握各成形工藝方案確定原則能進(jìn)行簡(jiǎn)單的工藝分析、工藝方案確定及模具設(shè)計(jì)

金屬焊接成形工藝（6學(xué)時(shí)）金屬塑性成形工藝（12學(xué)時(shí)）金屬鑄造成形工藝（10學(xué)時(shí)）課程主要內(nèi)容緒論材料成形工藝金屬鑄造成形（鑄）金屬塑性成形（鍛）金屬焊接成形（焊）高分子成形（注塑）特點(diǎn)在熱態(tài)下模壓成形

材料利用率高

產(chǎn)品性能好

產(chǎn)品尺寸規(guī)格一致

勞動(dòng)生產(chǎn)率高

尺寸精度低，表面精糙度高

特點(diǎn)

緒論分類

材料成形

緒論實(shí)例

板料成形Sheet-MetalFormingProcesses緒論鑄造Casting焊接Welding實(shí)例

緒論非金屬材料成形鍛造Forging實(shí)例

緒論實(shí)例

發(fā)展趨勢(shì)

緒論精密成形工藝復(fù)合成形工藝材料成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬（CAE）模具、模型及工裝的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）第一篇液態(tài)金屬鑄造成形概述

中國(guó)古代三大鑄造技術(shù)：泥范鑄造、鐵范鑄造、熔模鑄造司母戊鼎，1939年安陽(yáng)武官村出土，高133厘米，重833千克，是中國(guó)目前發(fā)現(xiàn)最重的青銅器。四羊方尊，1938年出土于湖南寧鄉(xiāng)，重34.5公斤，被認(rèn)為是中國(guó)古代泥范鑄制的巔峰之作。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形三峽右岸70萬(wàn)千瓦水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪制造成功2萬(wàn)噸級(jí)船用螺旋槳概述

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形液態(tài)金屬充型鑄件凝固收縮鑄造成形的基本過(guò)程：實(shí)質(zhì)：液態(tài)金屬（或合金）充填鑄型型腔并在其中凝固和冷卻。

注意兩個(gè)過(guò)程：充填型腔——可能出現(xiàn)澆不足、卷氣、夾雜等缺陷

凝固冷卻——可能出現(xiàn)縮孔、縮松等缺陷

概述

液態(tài)金屬成形：即鑄造（casting），是將液態(tài)金屬借助外力充填到型腔中，使其凝固冷卻而獲得所需形狀和尺寸的毛坯或零件的工藝。

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形概述

其主要工序如下圖所示：零件技術(shù)要求原材料造型熔化控制調(diào)整成分澆注凝固出模清理、檢驗(yàn)等第一篇液態(tài)金屬鑄造成形概述

鑄造成形的特點(diǎn)：可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜的零件，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件適應(yīng)性廣成本低鑄件的尺寸和形狀與零件非常接近，可以減少切削加工量缺點(diǎn)：工序多，質(zhì)量不易控制，鑄件內(nèi)部組織缺陷多，力學(xué)性能低。§1.1液態(tài)金屬充型能力§1.2鑄件的凝固與收縮§1.3鑄件的氣孔§1.4鑄件中的偏析§1.5鑄件中的常見(jiàn)缺陷第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.鑄造成形工藝基礎(chǔ)——本章要點(diǎn)第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.1.1液態(tài)金屬的充型能力

液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整，輪廓清晰鑄件的能力，稱為液態(tài)合金的充型能力。影響充型能力的因素金屬的流動(dòng)性澆注條件鑄型填充能力充型能力不強(qiáng)，則易產(chǎn)生澆不足、冷隔等現(xiàn)象。1.1鑄造成形工藝基礎(chǔ)——液態(tài)金屬充型能力1.1.2金屬流動(dòng)性(fluidity)

流動(dòng)性好：充型能力強(qiáng)，有利于氣體和非金屬夾雜物上浮和對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮。流動(dòng)性不好：不能充滿型腔，不能形成符合要求的優(yōu)質(zhì)鑄件。流動(dòng)性測(cè)定：

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.1鑄造成形工藝基礎(chǔ)——液態(tài)金屬充型能力在相同的澆注工藝條件下，將金屬液澆入鑄型中，測(cè)出其實(shí)際螺旋線長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，金屬的流動(dòng)性愈好合金的流動(dòng)性主要取決于它本身的化學(xué)成分第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.1鑄造成形工藝基礎(chǔ)——液態(tài)金屬充型能力a）在恒溫下凝固b）在一定溫度范圍內(nèi)凝固PbSb20406080204060800流動(dòng)性（cm）100200300溫度（℃）0

純金屬和共晶成分的合金，在恒溫下進(jìn)行結(jié)晶，固液界面較光滑，對(duì)液態(tài)合金的流動(dòng)阻力小，且共晶成分合金的凝固溫度最低，推遲了合金的凝固時(shí)間，故流動(dòng)性最好；

其它成分的合金是在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶的，由于初生樹枝狀晶體，固液界面粗糙，合金的流動(dòng)阻力加大，合金的流動(dòng)性大大下降。

合金的結(jié)晶溫度區(qū)間越寬，粘度越大，結(jié)晶潛熱越小，流動(dòng)性越差。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.1鑄造成形工藝基礎(chǔ)——液態(tài)金屬充型能力鑄鐵鑄鋼1.1.3澆注條件（pouring）澆注溫度澆注溫度越高，充型能力越好。但溫度過(guò)高。會(huì)出現(xiàn)粘砂（sandadherence）、縮孔（shrinkagecavity）、氣孔（blowhole）、粗晶（graincoarsening）等鑄造缺陷。充型壓力壓力越大，充型能力越好。澆注系統(tǒng)

澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則流動(dòng)阻力越大，充型能力越差。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.1鑄造成形工藝基礎(chǔ)——液態(tài)金屬充型能力1.1.4鑄型填充條件:鑄型的蓄熱能力散熱越快的鑄型，充型能力越差。鑄型溫度金屬型鑄造和熔模鑄造時(shí)，鑄型溫度越高，充型能力越好。鑄型中氣體鑄型中的氣體壓力增大，液態(tài)合金的流動(dòng)困難，充型能力差。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.1鑄造成形工藝基礎(chǔ)——液態(tài)金屬充型能力1.2.1鑄件的凝固方式逐層凝固

純金屬或共晶成分合金凝固過(guò)程中不存在液、固并存現(xiàn)象，液固界限清楚分開(kāi)，稱為逐層凝固。糊狀凝固中間凝固

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。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.2鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件的凝固與收縮結(jié)晶溫度范圍很寬的合金，從鑄件的表面至心部都是固液兩相混存。球墨鑄鐵、高碳鋼都是糊狀凝固的合金。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.2鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件的凝固與收縮影響鑄件凝固方式的因素：合金的結(jié)晶溫度

結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域愈窄，愈傾向于逐層凝固。鑄件的溫度梯度合金結(jié)晶溫度范圍已定時(shí)，溫度梯度越大，糊狀凝固區(qū)越小?！辖鸬男再|(zhì)—鑄型的蓄熱能力—澆注溫度1.2.2鑄件的收縮第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.2鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件的凝固與收縮合金的收縮：

鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中，其體積或尺寸減少的現(xiàn)象稱為收縮。

①液態(tài)收縮（體收縮率）澆注溫度—液相線②凝固收縮（體收縮率）液相線—固相線③固態(tài)收縮（線收縮率）固相線—室溫縮孔縮松應(yīng)力，變形，裂紋成分(%)

T

①②③第一篇液態(tài)金屬鑄造成形

影響鑄件收縮的主要因素：化學(xué)成分：鑄鋼和白口鑄鐵收縮率大，灰鑄鐵、球鐵?。粷沧囟龋篢↑→收縮率大；鑄件結(jié)構(gòu)：壁厚不均勻→收縮受阻→收縮率??；鑄型條件：鑄型、型芯阻礙收縮→收縮率小1.2鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件的凝固與收縮1.2.3收縮導(dǎo)致的鑄件缺陷

（1）縮孔金屬液在鑄模中冷卻和凝固時(shí)，在鑄件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容積較大的孔洞。產(chǎn)生原因：先凝固區(qū)域堵住液體流動(dòng)的通道，后凝固區(qū)域收縮所縮減的容積得不到補(bǔ)充。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.2鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件的凝固與收縮（2）縮松第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.2鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件的凝固與收縮

金屬液在鑄模中冷卻和凝固時(shí)，在鑄件的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的內(nèi)表面光滑近似球狀的小孔洞。產(chǎn)生原因：凝固過(guò)程中有較寬的糊狀凝固兩相并存的區(qū)域時(shí)，隨著樹枝晶長(zhǎng)大，該區(qū)域被分割成許多孤立的小熔池，各部分熔池內(nèi)剩余液態(tài)合金的收縮得不到補(bǔ)充，最后形成了形狀不一的分散性孔洞即縮松?？s松還可能由凝固時(shí)被截留在鑄件內(nèi)的氣體無(wú)法排除所致。

防止縮孔縮松措施：合理設(shè)計(jì)冒口和安放冷鐵，實(shí)現(xiàn)順序凝固第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.2鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件的凝固與收縮順序凝固原則（定向凝固）：在鑄件上可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位通過(guò)安放冒口等工藝措施，使鑄件上遠(yuǎn)離冒口的部位先凝固，爾后是靠近冒口部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。(3)變形和裂紋

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.2鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件的凝固與收縮鑄件凝固冷卻過(guò)程中，若收縮受阻，則在鑄件內(nèi)會(huì)產(chǎn)生鑄造應(yīng)力，它是鑄件產(chǎn)生變形和裂紋的基本原因。當(dāng)鑄造應(yīng)力超過(guò)鑄件材料的屈服極限時(shí)，產(chǎn)生的翹曲變形。當(dāng)鑄造應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件會(huì)產(chǎn)生裂紋，裂紋有熱裂紋和冷裂紋兩種。鑄造應(yīng)力相變應(yīng)力熱應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力鑄件收縮受到機(jī)械阻礙鑄件因V冷卻、壁厚、溫度不同，各部位收縮不一致產(chǎn)生鑄件組織發(fā)生相變時(shí)，因溫度差異出現(xiàn)體積變化不一致第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.2鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件的凝固與收縮冷裂熱裂第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.2鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件的凝固與收縮防止變形和裂紋措施：

以有利于釋放鑄造應(yīng)力為原則合理設(shè)置澆冒口，緩慢冷卻，以減小鑄件各部分溫差；采用退讓性好的型芯砂。鑄件形狀設(shè)計(jì)要求簡(jiǎn)單、對(duì)稱和厚薄均勻；采用同時(shí)凝固的工藝盡量選用線收縮率小、彈性模量小的合金。若鑄件已存在殘余應(yīng)力，可采用人工時(shí)效、自然時(shí)效或振動(dòng)時(shí)效等方法消除。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.2鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件的凝固與收縮同時(shí)凝固原則：盡量減少鑄件各處的溫度差，使鑄件不同壁厚各處在同一時(shí)間內(nèi)凝固。澆口開(kāi)在薄壁處，在厚壁處安放冷鐵，力求使鑄件各處同時(shí)冷卻。與順序凝固有什么區(qū)別？第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.3鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件的氣孔液態(tài)金屬在熔煉和澆注時(shí)能夠吸收周圍氣體的能力稱為吸氣性。氣孔是鑄件中最常見(jiàn)的缺陷。氣體來(lái)源：

析出性氣孔

溶入金屬液的氣體在鑄件冷凝過(guò)程中解度下降，氣體析出并留在鑄件內(nèi)形成的氣孔稱為析出性氣孔。侵入性氣孔

造型材料中的氣體侵入金屬液內(nèi)所形成的氣孔。反應(yīng)性氣孔金屬液與鑄型之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣孔。

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形析出性氣孔特征：裸眼可見(jiàn)的小圓孔，分布面大，熱節(jié)處密集，多見(jiàn)于鋁合金和鑄鋼件。防止：清理爐料油污，烘干爐料，真空熔煉，除氣處理等。

1.3鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件的氣孔侵入性氣孔特征：體積較大，圓形或橢圓形，分布在鑄件表面。防止：控制型砂中的含水量，提高鑄型排氣能力等。反應(yīng)性氣孔特征：多見(jiàn)于黑色金屬鑄件，分布在表皮下面，又稱皮下氣孔。防止：

型腔表面噴涂料，烘干爐料，減少型砂水分。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.4鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件中的偏析鑄件內(nèi)部化學(xué)成份不均勻的現(xiàn)象，稱為偏析。偏析類型：晶內(nèi)偏析—結(jié)晶溫度寬的合金易產(chǎn)生晶內(nèi)偏析晶界偏析—合金中各成份因熔點(diǎn)的不同，引起不同時(shí)凝固。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形晶粒相碰形成的晶界偏析晶粒平行生長(zhǎng)形成的晶界偏析1.4鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件中的偏析常見(jiàn)鑄造缺陷的特征及產(chǎn)生的原因第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.5鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件中的常見(jiàn)缺陷名稱特征主要原因砂眼鑄件內(nèi)部或表面有充滿砂粒的孔眼1、型砂強(qiáng)度不夠或局部沒(méi)舂緊2、型腔、澆口內(nèi)散砂未吹干凈3、合箱時(shí)砂型局部擠壞，掉砂4、澆注系統(tǒng)不合理，沖壞砂型冷隔鑄件上有未完全融合的縫隙，接頭處邊緣圓滑。1、澆注溫度過(guò)低2、澆注速度太慢3、澆口位置不當(dāng)或澆口太小粘砂鑄件的部分或整個(gè)表面粘附著一層金屬和砂粒的機(jī)械混和物，多發(fā)生在鑄件厚壁和熱節(jié)處。1、未刷涂料或涂料太薄2、澆注溫度過(guò)高3、型砂耐火隆不夠。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1.5鑄造成形工藝基礎(chǔ)——鑄件中的常見(jiàn)缺陷名稱特征主要原因夾砂鑄件表面上有凸起的金屬片狀物，表面粗糙，邊角銳利，有小部分與鑄件本體相連。1、型砂強(qiáng)度太低2、澆注溫度過(guò)高3、內(nèi)澆口過(guò)于集中，使局部型砂烘烤厲害。裂紋

1．熱裂：斷面嚴(yán)重氧化，無(wú)金屬光澤，斷口沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則的裂紋。

2．冷裂：穿過(guò)晶體而不沿晶界斷裂，斷口有金屬光澤或有輕微氧化色。1、鑄件設(shè)計(jì)不合理，壁厚差別太大2、砂型（芯）退讓性差阻礙鑄件收縮3、澆注系統(tǒng)不當(dāng)，使鑄件各部分冷卻收縮不均勻，造成過(guò)大的內(nèi)應(yīng)力§2.1概述§2.2造型（芯）方法§2.3粘土濕型§2.4鈉水玻璃砂§2.5樹脂砂型（芯）§2.6烘干合箱、澆注及落砂清理第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.砂型鑄造（SandCasting）——本章要點(diǎn)砂型鑄造——使用型砂構(gòu)成鑄型并進(jìn)行澆注的方法，通常指在重力作用下的砂型鑄造過(guò)程。

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.1砂型鑄造——概述砂型鑄造的工藝過(guò)程：零件圖鑄造工藝圖鑄型芯型芯盒

芯砂型砂模型熔化合箱落砂、清理檢驗(yàn)鑄件第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.1砂型鑄造——概述砂型鑄造動(dòng)畫演示2.1砂型鑄造——概述第一篇液態(tài)金屬鑄造成形基本術(shù)語(yǔ)型砂——將原砂或再生砂+粘結(jié)劑+其它附加物等所混制成的混合物。鑄型——用型砂、金屬或其他耐火材料制成；包括形成鑄件形狀的空腔、型芯和澆冒系統(tǒng)的組合整體。型腔——鑄型中造型材料所包圍的空腔部分。模樣——由木材、金屬或其他材料制成，用來(lái)形成鑄型型腔的工藝裝備。砂芯——為獲得鑄件的內(nèi)孔或局部外形，用芯砂或其他材料制成的，安放在型腔內(nèi)部的鑄型組元。芯盒——制造砂芯或其他耐火材料所用的裝備。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.1砂型鑄造——概述砂型鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)：不受零件形狀、大小、復(fù)雜程度及合金種類的限制；造型材料來(lái)源廣，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，成本低。勞動(dòng)條件較差；鑄件外觀質(zhì)量欠佳；鑄型只能使用一次，生產(chǎn)率低。

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.1砂型鑄造——概述型（芯）砂的組成：石英砂+粘土+水+附加物型（芯）砂的性能：強(qiáng)度、透氣性、耐火性、退讓性砂型制造方法分類：造型芯方法機(jī)械化程度粘結(jié)機(jī)理手工造型（芯）機(jī)器造型（芯）機(jī)械粘結(jié)化學(xué)粘結(jié)物理粘結(jié)造型——用型砂及模樣等工藝裝備制造鑄型的過(guò)程，造型時(shí)用模樣形成鑄型的型腔，用型腔形成鑄件的外部輪廓。造型方法：手工造型和機(jī)器造型兩大類手工造型：操作靈活，適應(yīng)范圍廣；但勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低，鑄件質(zhì)量不易穩(wěn)定，主要用于單件、小批量生產(chǎn)。機(jī)器造型：

用機(jī)器完成全部或部分造型工序，機(jī)器造型生產(chǎn)率高，質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低，但設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用較高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，主要用于大批量生產(chǎn)。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法2.2.1手工造型第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法按砂箱特征兩箱造型三箱造型地坑造型脫箱造型第一篇液態(tài)金屬鑄造成形按模型特征整模造型分模造型挖砂造型活塊造型刮板造型假箱造型2.2砂型鑄造——造型（芯）方法第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法（1）整模造型特點(diǎn)——模樣是整體的，分型面為平面，鑄型型腔全部在一個(gè)砂箱內(nèi)，造型簡(jiǎn)單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)箱缺陷。應(yīng)用范圍——鑄件最大截面在一端，且為平面。整模第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法動(dòng)畫一：整模造型模擬第一篇液態(tài)金屬鑄造成形（2）分模造型2.2砂型鑄造——造型（芯）方法特點(diǎn)——模樣沿最大截面分為兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)。造型方便，但制作模樣較麻煩。應(yīng)用范圍——最大截面在中部，一般為對(duì)稱性鑄件。上模下模動(dòng)畫二：分模造型模擬第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法（3）挖沙造型特點(diǎn)——模樣為整體模，造型時(shí)需挖去阻礙起模的型砂，故分型面是曲面。造型麻煩，生產(chǎn)率低。應(yīng)用范圍——用于分型面不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。下模挖沙第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法動(dòng)畫三：挖砂造型模擬第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法（4）假箱造型用砂做成的假箱模樣特點(diǎn)——先預(yù)制好一半型，其上放置模樣，用其造下型，然后在此下型上再造上型。開(kāi)始預(yù)制的半型不用來(lái)澆注，故稱假箱。比挖砂造型操作簡(jiǎn)單，且分型面整齊。應(yīng)用范圍——適用于成批生產(chǎn)中需要挖砂的鑄件。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法動(dòng)畫四：假箱造型模擬第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法（5）活塊造型特點(diǎn)——先預(yù)制好一半型，其上放置模樣，用其造下型，然后在此下型上再造上型。開(kāi)始預(yù)制的半型不用來(lái)澆注，故稱假箱。比挖砂造型操作簡(jiǎn)單，且分型面整齊。應(yīng)用范圍——主要用于單件、小批生產(chǎn)帶有突出部分、難以起模的鑄件。

活塊第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法動(dòng)畫五：活塊造型模擬第一篇液態(tài)金屬鑄造成形（6）刮板造型特點(diǎn)——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，工人技術(shù)水平要求高。應(yīng)用范圍——主要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。2.2砂型鑄造——造型（芯）方法刮板木樁第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法動(dòng)畫六：刮板造型模擬第一篇液態(tài)金屬鑄造成形（7）三箱造型特點(diǎn)——鑄件兩端截面尺寸比中間部分大，采用兩箱無(wú)法起模，將鑄型放在三個(gè)砂箱中，組合而成。三箱造型的關(guān)鍵是選配合適的中箱。造型復(fù)雜，易錯(cuò)箱，生產(chǎn)率低。應(yīng)用范圍——單件小批生產(chǎn)具有兩個(gè)分型面的鑄件。2.2砂型鑄造——造型（芯）方法中型上型下型第一篇液態(tài)金屬鑄造成形動(dòng)畫七：三箱造型模擬2.2砂型鑄造——造型（芯）方法第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法2.2.2機(jī)器造型填砂、緊實(shí)、起模等操作由機(jī)器來(lái)完成。

機(jī)器緊實(shí)方法震壓緊實(shí)拋砂緊實(shí)射砂緊實(shí)氣流沖擊緊實(shí)高壓緊實(shí)第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法填砂

輔助壓實(shí)震擊緊砂

起模（1）震壓緊實(shí)第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法（2）拋砂緊實(shí)連續(xù)地將傳送帶運(yùn)來(lái)的型砂在機(jī)頭內(nèi)初步緊實(shí)，并在離心力的作用下，型砂呈團(tuán)狀被高速（30－60m/s）拋到砂箱中，使型砂逐層地緊實(shí)。

拋砂緊實(shí)同時(shí)完成填砂與緊實(shí)兩個(gè)工序，生產(chǎn)效率高、型砂緊實(shí)密度均勻。拋砂機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，可用于任何批量的大、中型鑄型或大型芯的生產(chǎn)。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形（3）射砂緊實(shí)2.2砂型鑄造——造型（芯）方法特點(diǎn)：利用壓縮空氣將型砂從砂筒中射入芯盒并緊實(shí)。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法（4）高壓緊實(shí)特點(diǎn)：壓實(shí)比可達(dá)到0.7MPa（中低壓只有0.4MPa），砂型硬度、緊實(shí)度和強(qiáng)度高。優(yōu)點(diǎn)：鑄件尺寸準(zhǔn)確，加工余量小，表面光潔，鑄件質(zhì)量較好。工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，適應(yīng)性強(qiáng)。2.2砂型鑄造——造型（芯）方法第一篇液態(tài)金屬鑄造成形（5）氣流沖擊緊實(shí)特點(diǎn)：0.4-0.6MPa的壓縮空氣以均勻氣流沖擊型砂表面，使其緊實(shí)。優(yōu)點(diǎn)：砂型緊實(shí)度均勻，型砂硬度高，鑄件精度和光潔度較高。造型機(jī)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，型砂充填性好，適應(yīng)性強(qiáng)。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法2.2.3造芯型芯用來(lái)獲得鑄件的內(nèi)腔，有時(shí)也可作為鑄件難以起模部分的局部鑄型。

制造型芯的過(guò)程稱為造芯，分為手工造芯和機(jī)器造芯。與型砂相比，芯砂必須具有更高的強(qiáng)度、耐火性、透氣性、退讓性和潰散性。手工造芯時(shí)，主要采用芯盒造芯，它可以造出形狀比較復(fù)雜的型芯。單件、小批生產(chǎn)大中型回轉(zhuǎn)體型芯時(shí)，可采用刮板造芯。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形1－型芯，2－芯盒，3－定位銷，4－夾鉗2.2砂型鑄造——造型（芯）方法（1）手工造芯第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法震實(shí)——類似于震實(shí)造型，利用震動(dòng)動(dòng)能，使芯盒內(nèi)的芯砂緊實(shí)。一般芯盒上表面需要手工補(bǔ)加緊實(shí)，并刮去多余芯砂；擠芯——利用柱塞式或螺旋式擠芯機(jī)擠制砂芯，只能制造斷面形狀規(guī)則，簡(jiǎn)單直棒砂芯。射芯——利用壓縮空氣將芯砂從砂筒中射入芯盒并緊實(shí)。吹芯——利用壓縮空氣將芯砂吹入芯盒并緊實(shí)。（2）機(jī)器造芯第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.2砂型鑄造——造型（芯）方法擠芯示意圖射芯緊實(shí)示意圖1-砂斗,2-射砂筒,3-芯盒,4-壓縮空氣入口2.3.1濕型特點(diǎn)：生產(chǎn)靈活性大，適用面廣。生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短，便于流水線生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化及自動(dòng)化。原材料成本低，來(lái)源廣。節(jié)省能源、烘干設(shè)備和車間生產(chǎn)場(chǎng)地面積，砂箱壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)：操作不當(dāng)，易產(chǎn)生一些鑄造缺陷：夾砂結(jié)疤，鼠尾，砂眼，脹砂，粘砂等。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.3砂型鑄造——粘土濕型

2.3.2主要原材料第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.3砂型鑄造——粘土濕型

粘土濕型的配方為：原砂（或舊砂）100，粘土（膨潤(rùn)土）1～5％，煤粉少于8％，水少于6％，以及其它附加物。粘土的粘結(jié)機(jī)理：粘土在水中形成的粘土—水體系是膠體，帶負(fù)電的粘土顆粒將極性水分子吸引在自己的周圍，形成膠團(tuán)的水化膜，依靠粘土顆粒間的公共水化膜，通過(guò)其中的水化陽(yáng)離子所起的“橋”或鍵的作用，使粘土顆粒相互結(jié)合起來(lái)。粘土和水量比例適宜時(shí)，才能獲得最佳的濕態(tài)粘結(jié)力。一般說(shuō)來(lái)，粘土顆粒所帶電荷愈多或粘土顆粒愈細(xì)小，比表面積愈大，則濕粘結(jié)力愈大。粘土顆粒與砂粒之間的粘結(jié)：砂粒因自然破碎及其在混碾過(guò)程中產(chǎn)生新的破碎面而帶微弱負(fù)電，也能使極性水分子在其周圍規(guī)則地定向排列。這樣，粘土顆粒與砂粒之間的公共水化膜，通過(guò)其中水化陽(yáng)離子的“橋’’或鍵的作用，使粘土砂獲得濕態(tài)強(qiáng)度。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.3砂型鑄造——粘土濕型

原料石英砂非石英質(zhì)砂煤粉膨潤(rùn)土主要成分為二氧化硅（SiO2）和少量的雜質(zhì)（Na,k,Ca,Fe等氧化物）。高熔點(diǎn)，高硬度，熱膨脹系數(shù)大（573℃突然膨脹），熱擴(kuò)散率低，易與鐵的氧化物反應(yīng)。

橄欖石砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、石灰石砂、鎂砂、剛玉砂。耐火度、熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率和蓄熱系數(shù)較高，熱膨脹系數(shù)低而且膨脹均勻，與金屬氧化物的反應(yīng)能力低，但價(jià)格高。膨潤(rùn)土是濕型砂的主要粘結(jié)劑，由蒙脫石礦物組成的，被水濕潤(rùn)后具有粘結(jié)性和可塑性；烘干后硬結(jié)，加水后又能恢復(fù)粘結(jié)性和可塑性。有鈉膨潤(rùn)土和鈣膨潤(rùn)土。活化提高粘結(jié)性和可塑性Ca++基蒙脫石+Na2CO3Na++基蒙脫石+CaCO3煤粉的作用是利用煤在高溫的分解及分解后包裹在沙粒表面的炭膜來(lái)防止鑄鐵件產(chǎn)生夾砂和粘砂，提高型砂的潰散性。要控制煤粉的揮發(fā)物。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.3砂型鑄造——粘土濕型

2.3.3緊實(shí)工藝型(芯)砂緊實(shí)度緊實(shí)度越大，鑄型強(qiáng)度越大，透氣性越差。緊實(shí)度高，蓄熱系數(shù)也高，加快了金屬的冷卻速度，鑄件組織更為致密，力學(xué)性能有所提高，鑄件尺寸精確，光潔度高。要求鑄型緊實(shí)度高且均勻。

緊實(shí)工藝主要有震擊緊實(shí)、震壓緊實(shí)、壓實(shí)、微震壓實(shí)和高壓緊實(shí)，氣流沖擊緊實(shí)等。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.4砂型鑄造——鈉水玻璃砂型

2.4.1鈉水玻璃砂型特點(diǎn)型砂流動(dòng)性好，易于緊實(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度低硬化快，強(qiáng)度較高，簡(jiǎn)化造型工藝，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率。型、芯尺寸精度高可取消或縮短烘烤時(shí)間，降低能耗。缺點(diǎn)：潰散性差，表面易粉化，澆注鑄鐵件易粘砂，抗吸濕性差，舊砂回用困難。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.4砂型鑄造——鈉水玻璃砂型

2.4.2鈉水玻璃粘結(jié)劑

鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的無(wú)機(jī)化學(xué)粘結(jié)劑是鈉水玻璃，其次為鉀水玻璃，鋰水玻璃、鉀鈉水玻璃、季銨鹽水玻璃等。鈉水玻璃——Na20·mSi02·nH20，干態(tài)時(shí)為白色或灰白色團(tuán)塊或粉末，溶于水時(shí)為無(wú)色粘稠液體，pH值在11-13。模數(shù)

M——模數(shù)越高，硬化速度也越快，達(dá)到最高強(qiáng)度的時(shí)間也越短。但過(guò)高的模數(shù)，將使芯(型)砂的保存性差，不適于造型和造芯，通常在2-4.

密度、含固量和粘度：密度低，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，含固量少，不宜用作型(芯)砂粘結(jié)劑；反之，密度過(guò)大，粘稠，不利與砂子混合。通常采用密度為1.32-1.68g／cm3

2.4.3鈉水玻璃砂的硬化機(jī)理第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.4砂型鑄造——鈉水玻璃砂型

鈉水玻璃實(shí)際是部分電離的聚硅酸負(fù)離子和鈉離子在水中的分散體系。不同硅酸鹽負(fù)離子的平衡是錯(cuò)綜復(fù)雜的，它取決于pH值、模數(shù)和溫度，在特定反應(yīng)過(guò)程中達(dá)到平衡。固化階段：水玻璃具有一個(gè)濃度—模數(shù)相結(jié)合的臨界值,超過(guò)臨界值的水玻璃便開(kāi)始凝膠化,粘度急劇升高而失去流動(dòng)性,并趨向固化。物理固化：?jiǎn)渭円揽渴脚R界值固化；化學(xué)固化：依靠失水和升高模數(shù)而超越臨界值的固化。強(qiáng)化階段：固化的水玻璃依賴水分的揮發(fā)而逐漸增強(qiáng)的階段。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.4砂型鑄造——鈉水玻璃砂型

2.4.4硬化方法（1）物理硬化

凡是能去除鈉水玻璃中水分的方法，如加熱烘干、吹熱空氣或干燥的壓縮空氣、真空脫水、微波照射以及加入產(chǎn)生放熱反應(yīng)的化合物等都可使鈉水玻璃硬化。（2）化學(xué)硬化

鈉水玻璃在pH值大于10以上很穩(wěn)定，加入適量酸性或具有潛在酸性的物質(zhì)時(shí)，其pH值降低，穩(wěn)定性下降，使水解和縮聚過(guò)程加速進(jìn)行。

A：吹C02硬化

硬化機(jī)理：

①失水CO2是一種脫水能力相當(dāng)強(qiáng)的氣體，從砂粒周圍流過(guò)，CO2與粘結(jié)劑接觸面積大，使鈉水玻璃部分失水。②化學(xué)反應(yīng)CO2與鈉水玻璃中的水作用形成碳酸，從而使表層鈉水玻璃的pH值不斷降低，并達(dá)到迅速硬化。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.4砂型鑄造——鈉水玻璃砂型

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.4砂型鑄造——鈉水玻璃砂型

插管法吹CO2：第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.4砂型鑄造——鈉水玻璃砂型

蓋罩法吹CO2：（a）硬化砂型（b）硬化砂芯（C）硬化掏空型芯第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.4砂型鑄造——鈉水玻璃砂型

B：有機(jī)酯液態(tài)硬化劑

硬化機(jī)理：

酯在鈉水玻璃中進(jìn)行水解生成有機(jī)酸和醇，有機(jī)酸提供氫離子，其反應(yīng)式：RCOOR’+H2ORCOOH+R’OH（提供H+和RCOO-）RCOO-+Na+

RCOONa（脂肪酸鈉）H++OH-H2O有利于酯進(jìn)一步水解和析出硅酸溶液，促使向生成大的凝聚硅酸分子移動(dòng)，形成凝膠，導(dǎo)致硬化。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.4砂型鑄造——鈉水玻璃砂型

混合料配比：

典型的有機(jī)酯硬化水玻璃砂配方：

100%原砂+3%水玻璃（M=2.2-2.8）+0.3%有機(jī)酯（快、中、慢硬化）型砂性能及影響因素：潰散性較普通吹CO2大為改善，其影響因素主要有：水玻璃的模數(shù)、濃度、加入量，原砂的質(zhì)量，環(huán)境溫度和濕度，混砂工藝，澆注溫度等砂型（芯）在真空室內(nèi)經(jīng)真空脫水后再進(jìn)行吹CO2硬化主要特點(diǎn)：水玻璃量少顯著改善砂型潰散性提高鑄件質(zhì)量降低造型材料費(fèi)用缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，適應(yīng)性較差。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.4砂型鑄造——鈉水玻璃砂型

C：真空置換硬化（VRH）-CO2法

鑄造用人工合成樹脂通常用熱塑性樹脂，主要有酚醛樹脂和呋喃樹脂。使用時(shí)另加一定量的化學(xué)固化劑樹脂砂型按制型工藝和硬化方法分為：殼法樹脂砂熱芯盒樹脂砂冷芯盒樹脂砂第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.5砂型鑄造——樹脂砂型（芯）

2.5.1殼法造型（芯）2.5砂型鑄造——樹脂砂型（芯）

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形覆膜砂——在造型前，砂粒表面上已覆有一層固態(tài)樹脂膜的型砂、芯。覆膜砂組成：骨料：天然硅砂，耐火度高，揮發(fā)物少，顆粒圓整，強(qiáng)度高粘結(jié)劑：普遍采用線性熱塑性酚醛樹脂固化劑：使酚醛樹脂由線型轉(zhuǎn)為體型結(jié)構(gòu)，常用六亞甲基四胺潤(rùn)滑劑：防止結(jié)塊，砂型表面致密，改善脫模性，常用硬脂酸鈣添加劑：改善覆膜砂的性能，有耐高溫、易潰散、增強(qiáng)增韌等添加劑常見(jiàn)配方：

100%原砂（或舊砂）+1%-3%樹脂+10%-15%烏洛托品+5%-7%硬脂酸鈣+適量附加物覆膜砂混制工藝：冷法覆膜溫法覆膜熱法覆膜——將原砂加熱到一定溫度，然后分別與樹脂、烏洛托品、硬脂酸鈣混合攪拌，經(jīng)冷卻、破碎、篩分第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.5砂型鑄造——樹脂砂型（芯）

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.5砂型鑄造——樹脂砂型（芯）

（1）翻斗法制殼型預(yù)熱250℃-300℃結(jié)殼15-50s烘烤30-90s第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.5砂型鑄造——樹脂砂型（芯）

（2）頂吹法和底吹法制殼芯

吹沙壓力0.1-0.35MPa，時(shí)間2-6s吹沙壓力0.4-0.5MPa，時(shí)間15-35s殼法造型特點(diǎn)具有適宜的強(qiáng)度性能流動(dòng)性好，砂芯成形性好，輪廓清晰，能造復(fù)雜的砂芯砂芯表面質(zhì)量好，精度和光潔度好潰散性好砂芯不易吸潮，有利于存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)谝黄簯B(tài)金屬鑄造成形2.5砂型鑄造——樹脂砂型（芯）

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.5砂型鑄造——樹脂砂型（芯）

用液態(tài)熱固性樹脂粘結(jié)劑和催化劑配成的芯砂，吹射入加熱到一定溫度（熱芯盒180-250℃，溫芯盒低于175℃；）的芯盒內(nèi)，貼近芯盒表面的砂芯受熱，其粘結(jié)劑在很短時(shí)間內(nèi)即縮聚而凝化。砂芯表層有數(shù)毫米厚結(jié)成硬殼即可自芯盒中取出，中心部分的砂芯利用余熱和硬化反應(yīng)放出的熱量即可自行硬化。與殼法相比：生產(chǎn)率高，價(jià)格低，設(shè)備簡(jiǎn)單，但表面質(zhì)量差。2.5.2熱（溫）芯盒造型（芯）射砂頭芯盒熱芯盒常用粘結(jié)劑呋喃樹脂①糠醇改性的液態(tài)脲醛樹脂－脲呋喃樹脂，如呋喃Ⅰ型②糠醇改性的液態(tài)酚醛樹脂－酚呋喃樹脂，如呋喃Ⅱ型③脲－酚呋喃共聚物。脲醛改善了硬化性能，常用于鑄鐵和鑄鋼件。酚醛樹脂

①熱塑性酚醛樹脂＋烏洛托品用于截面細(xì)薄的小型砂芯②由脲醛改性的以酚醛為基的酚－脲醛樹脂成本低，砂芯脆性改善。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.5砂型鑄造——樹脂砂型（芯）

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.5砂型鑄造——樹脂砂型（芯）

熱芯盒用催化劑

潛伏性催化劑—常溫下呈中性或弱酸性，而在加熱時(shí)釋放出強(qiáng)酸，促使樹脂迅速硬化的酸性鹽。如氯化銨、硝酸銨、磷酸銨的水溶液。

呋喃Ⅰ型樹脂砂最常用的催化劑：

氯化銨：尿素：水＝1：3：3水溶液尿素作用：與甲醛生成羥甲脲，減弱硬化時(shí)的甲醛氣味；穩(wěn)定氯化銨溶液，防止存放期間析出氯化銨結(jié)晶。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.5砂型鑄造——樹脂砂型（芯）

2.5.3自硬冷芯盒法砂型（芯）自硬冷芯盒法：將砂子、合成液態(tài)樹脂及液態(tài)催化劑均勻混合后，填充到芯盒（或砂箱）中，稍加緊實(shí)，即可于室溫下在芯盒（或砂箱）中硬化成型。

酸催化樹脂自硬法

自硬法尿烷樹脂自硬法

酚醛-酯自硬法自硬砂混砂工藝：

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.5砂型鑄造——樹脂砂型（芯）

影響可使用時(shí)間和脫模時(shí)間的因素：原砂樹脂和催化劑的類型、質(zhì)量和加入量混砂工藝環(huán)境溫度濕度

其中影響最大的因素為環(huán)境溫度和催化劑加入量。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.5砂型鑄造——樹脂砂型（芯）

2.5.4氣硬冷芯盒法砂型（芯）氣硬冷芯盒法：將樹脂砂填入芯盒，而后吹氣硬化制成砂芯。氣硬冷芯盒法三乙胺法SO2法無(wú)毒、低毒氣體促硬制芯法（如CO2、甲醛甲酯等）第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.5砂型鑄造——樹脂砂型（芯）

三乙胺法（酚醛尿烷冷芯盒法）粘結(jié)劑：兩部分液體－酚醛樹脂和聚異氰酸酯

催化劑：液態(tài)叔胺，可用三乙胺、二甲基乙胺等。(1)烘干第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.6砂型鑄造——烘干合箱、澆注及落砂清理砂型(芯)烘干

表面烘干體烘干

噴燈火焰烘干移動(dòng)式焦碳爐或煤氣爐烘干紅外線輻射烘干高頻干燥爐烘干微波技術(shù)烘干周期式烘干爐烘干連續(xù)式烘干爐烘干(2)合箱

合箱就是把砂型和砂芯按要求組合為鑄型的過(guò)程。合箱一般按以下步驟進(jìn)行：全面檢查、清掃、修理所有的砂型和砂芯依次將砂芯裝入砂型，嚴(yán)格檢查，保證鑄件壁厚、砂芯固定、芯頭排氣和填補(bǔ)接縫處的間隙。仔細(xì)清除型內(nèi)散砂，全面檢查下芯質(zhì)量，在分型面上沿型腔外圍放上一圈泥條或石棉繩。放上壓鐵或用螺栓、金屬卡子固緊鑄型。放好澆口杯、冒口圈，在分型面四周接縫處抹上砂泥，防止跑火。最后全面清理場(chǎng)地，以便安全方便地澆注。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.6烘干合箱、澆注及落砂清理(3)澆注

澆注系統(tǒng)由澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組成第一篇液態(tài)金屬鑄造成形2.6烘干合箱、澆注及落砂清理1－澆口杯2－直澆道3－橫澆道4－內(nèi)澆道第一篇液態(tài)金屬鑄造成形（4）落砂、清理及后處理落砂機(jī)械落砂人工落砂清除砂芯的方法水力清砂除芯水爆清砂除芯清理澆冒口的切除鑄件的表面清理手工清理滾筒清理噴、拋丸清理鑄件表面處理、質(zhì)量檢驗(yàn)等后處理2.6烘干合箱、澆注及落砂清理第一篇液態(tài)金屬鑄造成形§3.1熔模鑄造§3.2消失模鑄造§3.3壓力鑄造§3.4離心鑄造§3.5低壓與差壓鑄造§3.6金屬型鑄造3.特種鑄造——本章要點(diǎn)第一篇液態(tài)金屬鑄造成形熔模鑄造金屬型鑄造消失模鑄造陶瓷型鑄造壓力鑄造低壓鑄造離心鑄造擠壓鑄造特種鑄造：鑄型用砂較少或不用砂、采用特殊工藝裝備進(jìn)行鑄造的方法。兩類特點(diǎn)：1.充型力變更2.型模革新特點(diǎn)：特種鑄造具有鑄件精度和表面質(zhì)量高、鑄件內(nèi)在性能好、原材料消耗低、工作環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)。但鑄件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、重量、種類往往受到一定限制。3.特種鑄造第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.1特種鑄造——熔模鑄造熔模鑄造—用易熔材料制成模型，然后在模型上涂掛耐火材料，硬化之后，再將模型熔化、排出型外，從而獲得無(wú)分型面的鑄型。熔模廣泛采用蠟質(zhì)材料來(lái)制造，故又常把它稱為“失蠟鑄造”。獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和表面光潔度，故又稱“熔模精密鑄造”。熔模鑄造的工藝過(guò)程包括：蠟?zāi)Ｖ圃煨蜌ぶ圃毂簾蜐沧⒌谝黄簯B(tài)金屬鑄造成形3.1特種鑄造——熔模鑄造第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.1特種鑄造——熔模鑄造第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.1特種鑄造——熔模鑄造動(dòng)畫一

熔模鑄造模擬第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.1特種鑄造——熔模鑄造模料：高溫模料——熔點(diǎn)高于120℃，通常有50%松香+20%地蠟+30%聚苯乙烯中溫模料——熔點(diǎn)在60℃-120℃，分為松香基和蠟基模料低溫模料——熔點(diǎn)低于60℃，通常有50%石蠟+50%硬脂酸性能要求：力學(xué)性能——強(qiáng)度、硬度、塑性、柔韌性等工藝性能——粘度、灰分、涂掛性等熱物理性能——熔化溫度、凝固區(qū)間、高耐熱性、小膨脹收縮、無(wú)相變等第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.1特種鑄造——熔模鑄造制模：（1）壓注成形—注蠟溫度在熔點(diǎn)以下，模料是固液共存的漿狀或糊狀—壓注時(shí)盡量采用最低的模料溫度和壓型工作溫度—壓力適中偏大，既減小熔模收縮率，又不至于產(chǎn)生鼓泡、飛濺（2）擠壓成形—模料處于半固態(tài)或固態(tài)，粘度大，高壓下能流動(dòng)—壓力大小取決與模料粘度和流動(dòng)阻力—凝固時(shí)間短，效率高，適合大厚件生產(chǎn)制殼：（1）涂掛—涂掛前，需脫脂處理—采用浸涂法，均勻掛上涂料（2）撒砂—常用流態(tài)化撒砂和雨淋式撒砂—凝固開(kāi)始時(shí)撒砂，不能過(guò)早或過(guò)晚—每涂掛和撒砂一層，必須干燥和硬化目的：固定涂料層，增加型殼厚度和強(qiáng)度，提高透氣性和退讓性，防止硬化時(shí)產(chǎn)生裂紋。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.1特種鑄造——熔模鑄造型殼干燥：

制殼粘結(jié)劑——硅溶膠、水玻璃、硅酸乙酯等。硅溶膠干燥：實(shí)質(zhì)是硅溶膠的膠凝過(guò)程：游離水蒸發(fā)物理吸附水蒸發(fā)化學(xué)吸附水失去自縮聚脫水水玻璃干燥：實(shí)質(zhì)是脫水和膠凝過(guò)程：自然干燥（脫水濃縮）化學(xué)硬化（膠凝）硬化后干燥硅酸乙酯干燥：實(shí)質(zhì)是硅酸乙酯繼續(xù)水解濃縮，然后發(fā)生膠凝以及溶劑揮發(fā)第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.1特種鑄造——熔模鑄造第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.1特種鑄造——熔模鑄造熔模精密鑄造優(yōu)點(diǎn)：

1.鑄件尺寸精度高，表面粗糙度值低，可以減少切削加工量，甚至無(wú)須切削加工（渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片）。

2.可以鑄造薄壁件及重量很小的鑄件，最小壁厚可達(dá)0.3mm，最小鑄孔直徑0.5mm。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.1特種鑄造——熔模鑄造3.可以制造用砂型鑄造、鍛壓、切削加工等方法難以制造的形狀復(fù)雜、不便分型的零件（如帶有精細(xì)的圖案、文字、細(xì)槽和彎曲細(xì)孔的鑄件）4.可以制造各種合金材質(zhì)的鑄件，尤其適用于高熔點(diǎn)、難切削合金的小型復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.1特種鑄造——熔模鑄造缺點(diǎn)：工序復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。原材料價(jià)格高，鑄件成本高。鑄件不能太大、太長(zhǎng)，否則蠟?zāi)Ｒ鬃冃?，喪失原有精度。?yīng)用:熔模鑄造是一種精密成形工藝，它最適用于25kg以下的高熔點(diǎn)、難以切削加工的合金鑄件的成批、大量生產(chǎn)。目前主要用于航天飛行器、飛機(jī)、汽輪機(jī)、泵、汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床上的小型精密鑄件和復(fù)雜刀具的生產(chǎn)。消失模鑄造—又稱氣化模鑄造或?qū)嵭丸T造。原理：采用泡沫塑料模樣代替普通模樣，造好型后不取出模樣就澆入金屬液，在金屬液的作用下，塑料模樣

燃燒、氣化、消失，金屬液取代原來(lái)塑料模所占據(jù)的空間位置，冷卻凝固后獲得所需鑄件的鑄造方法。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.2特種鑄造——消失模鑄造分類：根據(jù)鑄型材料自硬砂消失模鑄造無(wú)粘結(jié)劑干砂消失模鑄造根據(jù)澆注條件普通消失模鑄造負(fù)壓消失模鑄造消失模鑄造第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.2特種鑄造——消失模鑄造第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.2特種鑄造——消失模鑄造主要工序有：（1）制?！捎蒙唐放菽芰习迩邢骷庸ぁ⒄辰Y(jié)成形或商品泡沫塑料粒預(yù)發(fā)后經(jīng)模具成形?！Ｓ盟芰吓菽瓰榫郾揭蚁?。（2）上涂料—將金屬液與干砂隔離，泡沫模樣的熱解氣體快速導(dǎo)出，提高模樣強(qiáng)度和剛度?！饕赡突鹛盍?、分散介質(zhì)、粘結(jié)劑、懸浮劑和附加物組成（3）加沙造型

—無(wú)粘結(jié)劑硅砂，平均粒度AFS25-45?！嵝怨芗由郴蛴炅苁郊由车谝黄簯B(tài)金屬鑄造成形3.2特種鑄造——消失模鑄造（3）振動(dòng)緊實(shí)—保證沙子足夠緊實(shí)而又不使模樣變形（4）真空澆注—澆注通常在真空狀態(tài)進(jìn)行，真空度：-0.02～-0.08MPa?！椒€(wěn)充型，適宜封閉式和底注式澆注系統(tǒng)?！焖贊沧?，澆注系統(tǒng)尺寸大?！獫沧囟雀?，比砂型鑄造溫度高20～

50℃。（5）型砂冷卻—常用振動(dòng)沸騰冷卻設(shè)備、振動(dòng)提升冷卻設(shè)備和砂溫調(diào)節(jié)器主要特點(diǎn)：無(wú)需起模，無(wú)分型面，無(wú)型芯，因而無(wú)飛邊毛刺，鑄件的尺寸精度接近熔模鑄造，但尺寸可大于熔模鑄造?？缮a(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少材料消耗。泡沫塑料的密度小、強(qiáng)度低，模樣易變形，對(duì)環(huán)境有污染。主要用于不易起模等復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.2特種鑄造——消失模鑄造壓力鑄造（簡(jiǎn)稱壓鑄）—在高壓作用下將液態(tài)或半液態(tài)金屬快速壓入金屬壓鑄型（亦可稱為壓鑄?；驂盒停┲?，并在壓力下凝固而獲得鑄件的液態(tài)成形方法。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.3特種鑄造——壓力鑄造兩個(gè)特點(diǎn)高壓：壓力20～200MPa高速：速度15～70m/s充型時(shí)間0.01～0.2秒第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.3特種鑄造——壓力鑄造壓鑄機(jī)分類：根據(jù)壓室是否浸在熔融金屬液中冷室壓鑄機(jī)熱室壓鑄機(jī)根據(jù)壓室位置臥式壓鑄機(jī)立式壓鑄機(jī)壓鑄機(jī)主要構(gòu)成：

合型機(jī)構(gòu)、壓射機(jī)構(gòu)、機(jī)座、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)等。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.3特種鑄造——壓力鑄造（1）熱壓室壓鑄機(jī)動(dòng)畫二

熱壓室鑄造模擬第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.3特種鑄造——壓力鑄造（2）冷壓室壓鑄機(jī)（目前應(yīng)用最多)

動(dòng)畫三

冷壓室鑄造模擬第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.3特種鑄造——壓力鑄造進(jìn)料口活塞壓室定型動(dòng)型第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.3特種鑄造——壓力鑄造壓鑄模：

壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：易脫模改進(jìn)壁厚，消除縮孔、氣孔改善結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化壓鑄模制造加強(qiáng)肋，防止鑄件變形壓鑄模構(gòu)成：

動(dòng)模和定模，成形零件，模架，澆注和排溢系統(tǒng)，導(dǎo)準(zhǔn)和導(dǎo)向零件，推出和復(fù)位零件等。壓鑄模設(shè)計(jì)原則：合理選擇壓鑄件滿足鑄件的基本要求具有良好的使用效果具有合理的經(jīng)濟(jì)性第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.3特種鑄造——壓力鑄造壓鑄工藝參數(shù)：（1）壓鑄壓力壓射力：壓射比壓：（2）壓鑄速度充填速度：

充填速度過(guò)高：易形成氣泡，形成表面缺陷，產(chǎn)生漩渦，產(chǎn)生氣孔和夾雜缺陷，沖刷壓鑄模壁加劇，減少壽命。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.3特種鑄造——壓力鑄造（3）澆注溫度和壓鑄模溫度

—在保證鑄件質(zhì)量的前提下，選擇較低的澆注溫度，大多

數(shù)略高于液相線溫度。

—壓鑄模預(yù)熱溫度應(yīng)保持在一定范圍，既不過(guò)高也不過(guò)低。

（4）涂料

—減少熱傳導(dǎo)，防止鑄件粘壁，潤(rùn)滑作用。

（5）持壓時(shí)間和開(kāi)模時(shí)間

—持壓時(shí)間根據(jù)鑄件壁厚及合金的結(jié)晶溫度范圍確定

—開(kāi)模時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.3特種鑄造——壓力鑄造優(yōu)點(diǎn)：鑄件的精度及表面質(zhì)量較其它鑄造方法均高。通常，不經(jīng)機(jī)械加工即可使用?？蓧鸿T形狀復(fù)雜的薄壁件，或直接鑄出小孔、螺紋、齒輪等。這是由于壓型精密，在高壓下澆注，極大地提高了合金充型能力所致。鑄件的強(qiáng)度和硬度都較高。因?yàn)殍T件的冷卻速度快，又是在壓力下結(jié)晶，其表層結(jié)晶細(xì)密。壓鑄的生產(chǎn)率較高。如我國(guó)生產(chǎn)的壓鑄機(jī)生產(chǎn)能力為50～150次/h，最高可達(dá)500次/h。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形缺點(diǎn)：壓鑄設(shè)備投資大，制造壓型費(fèi)用高、周期長(zhǎng)。壓鑄高熔點(diǎn)合金（如銅、鋼、鑄鐵）時(shí)，壓型壽命很低，難以適應(yīng)。由于壓鑄的速度極高，型腔內(nèi)氣體很難排除，厚壁處的收縮也很難補(bǔ)縮，致使鑄件內(nèi)部常有氣孔和縮松。由于上述氣孔是在高壓下形成的，熱處理加熱時(shí)孔內(nèi)氣體膨脹將導(dǎo)致鑄件表面起泡，所以壓鑄件不能用熱處理方法來(lái)提高性能，也不能焊接。隨著加氧壓鑄、真空壓鑄和黑色金屬壓鑄等新工藝的出現(xiàn)，使壓鑄的某些缺點(diǎn)有了克服的可能性。

3.3特種鑄造——壓力鑄造第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.4特種鑄造——離心鑄造離心鑄造—將液態(tài)合金澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使金屬液在離心力作用下充填鑄型并結(jié)晶。用于大批量生產(chǎn)管、套類鑄件。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.4特種鑄造——離心鑄造動(dòng)畫四離心鑄造模擬第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.4特種鑄造——離心鑄造離心鑄造原理：重度：相對(duì)重度：

鑄型轉(zhuǎn)速公式：第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.4特種鑄造——離心鑄造—式中r/、G、C根據(jù)所澆注合金的種類、鑄件形狀和離心鑄造工藝確定，也可查閱相關(guān)文獻(xiàn)。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.4特種鑄造——離心鑄造優(yōu)點(diǎn)：（1）液體金屬能在鑄型中形成中空的自由表面，不用型芯即可鑄出中空鑄件，簡(jiǎn)化了套筒、管類鑄件的生產(chǎn)過(guò)程。（2）可提高金屬充填鑄型的能力，一些流動(dòng)性較差的合金和薄壁鑄件都可用離心鑄造法生產(chǎn)。（3）改善了補(bǔ)縮條件，氣體和非金屬夾雜物也易于自金屬液中排出，產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔和夾雜等缺陷幾率較小（4）無(wú)澆注系統(tǒng)和冒口，節(jié)約金屬。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.4特種鑄造——離心鑄造不足：（1）金屬中的氣體、熔渣等夾雜物，因密度較輕而集中在鑄件的內(nèi)表面上，所以內(nèi)孔的尺寸不精確，質(zhì)量也較差；（2）鑄件易產(chǎn)生成分偏析和密度偏析。應(yīng)用：鑄鐵管、汽缸套、銅套、雙金屬軸承、特殊鋼的無(wú)縫管坯、造紙機(jī)滾筒等鑄件的生產(chǎn)。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.5特種鑄造——低壓和差壓鑄造

低壓鑄造—液體金屬在壓力作用下，自下而上充填型腔以形成鑄件的成形工藝。坩堝爐鑄型金屬液通氣充型加壓凝固放氣開(kāi)模壓縮氣體壓縮氣體第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.5特種鑄造——低壓和差壓鑄造動(dòng)畫五低壓鑄造模擬第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.5特種鑄造——低壓和差壓鑄造低壓鑄造工藝：（1）鑄造過(guò)程壓力及增壓速度升液階段充型階段凝固階段

—升液速度要小，以防止噴濺或渦流現(xiàn)象，不超過(guò)0.15m—充型速度要慢，有利于排氣。太慢易產(chǎn)生冷隔、澆不足（2）澆注溫度

—澆注溫度比重力澆注低10℃～

20℃（3）涂料—與重力澆注相同，升液管內(nèi)外表面應(yīng)刷一層較厚的涂料（1～3mm）。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.5特種鑄造——低壓和差壓鑄造差壓鑄造——反壓鑄造，是低壓鑄造和壓力結(jié)晶兩種工藝的結(jié)合，即充填成形在低壓下進(jìn)行，鑄件凝固在較高壓力下進(jìn)行。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.5特種鑄造——低壓和差壓鑄造根據(jù)壓力筒內(nèi)充氣壓力大小中壓差壓(5-10MPa)高壓差壓(>10MPa)根據(jù)壓差產(chǎn)生方式增壓法減壓法差壓鑄造低壓差壓(0.5-0.6MPa)第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.5特種鑄造——低壓和差壓鑄造優(yōu)點(diǎn)：澆注壓力和速度可調(diào)，適應(yīng)各種鑄型、合金和鑄件大?。黄椒€(wěn)充型，無(wú)飛濺、氣體卷入和型壁沖刷等弊病，鑄件合格率提高；壓力下結(jié)晶，組織致密，輪廓清晰，表面光潔，少切削或零切削，機(jī)械性能高，對(duì)薄壁件鑄造尤其有利；節(jié)省補(bǔ)縮冒口，金屬利用率高達(dá)90-98%；勞動(dòng)強(qiáng)度低，勞動(dòng)條件好，容易數(shù)控自動(dòng)化。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.6特種鑄造——金屬型鑄造

金屬型鑄造—將液態(tài)合金澆入金屬鑄型、以獲得鑄件的一種鑄造方法。整體式垂直分型式水平分型式復(fù)合分型式金屬型鑄造第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.6特種鑄造——金屬型鑄造動(dòng)畫六金屬型鑄造第一篇液態(tài)金屬鑄造成形第一篇液態(tài)金屬鑄造成形

1.噴刷涂料金屬型的型腔和金屬型芯表面必須噴刷涂料。涂料分襯料和表面涂料，前者以耐火材料為主，厚度為0.2～1.0mm；后者為可燃物質(zhì)(如燈煙、油類)，每次澆注噴涂一次，以產(chǎn)生隔熱氣膜。

2.金屬型應(yīng)保持一定的工作溫度通常鑄鐵件為250～350℃，非鐵金屬件100～250℃。其目的是減緩鑄型對(duì)澆入金屬的激冷作用，減少鑄件缺陷。同時(shí)，因減小鑄型和澆入金屬的溫差，提高了鑄型壽命。

3.適合的出型時(shí)間應(yīng)使鑄件凝固后盡早出型，通常小型鑄鐵件出型時(shí)間為10～60s，鑄件溫度約為780～950℃。金屬型鑄造工藝：3.6特種鑄造——金屬型鑄造第一篇液態(tài)金屬鑄造成形3.6特種鑄造——金屬型鑄造優(yōu)點(diǎn)：金屬型鑄造可“一型多鑄”，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)，從而可大大提高生產(chǎn)率。鑄件的精度和表面質(zhì)量比砂型鑄造顯著提高。結(jié)晶組織致密，鑄件的力學(xué)性能得到顯著提高。勞動(dòng)條件得到顯著改善。缺點(diǎn)：金屬型的制造成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)。鑄造工藝要求嚴(yán)格，否則容易出現(xiàn)澆不足、冷隔、裂紋 等鑄造缺陷，而灰鑄鐵件又難以避免白口缺陷。金屬型鑄件的形狀和尺寸還有著一定的限制。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形幾種常用鑄造方法的比較第一篇液態(tài)金屬鑄造成形§4.1鑄件結(jié)構(gòu)分析§4.2鑄造工藝方案確定§4.3鑄造工藝參數(shù)確定§4.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)§4.5冒口和冷鐵設(shè)計(jì)§4.6鑄造工藝過(guò)程圖的繪制§4.7鑄造成形實(shí)例分析4.鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——本章要點(diǎn)第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——概述零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)技術(shù)要求生產(chǎn)批量生產(chǎn)條件鑄造工藝方案鑄造工藝參數(shù)繪制鑄造圖編制工藝卡工藝設(shè)計(jì)遵循經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保原則第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——概述鑄造工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容鑄件結(jié)構(gòu)分析工藝方案確定工藝參數(shù)確定澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)冒口冷鐵設(shè)計(jì)繪制工藝圖繪制鑄件圖編制工藝卡第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的要求鑄造方法對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的要求設(shè)計(jì)核心：鑄件結(jié)構(gòu)工藝性當(dāng)采用鑄造來(lái)做零件毛坯或直接成形時(shí)，除形狀和尺寸設(shè)計(jì)以外，還必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

鑄件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)目的，就是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，力求使鑄造，以及后續(xù)的切削加工容易進(jìn)行。

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析4.1.1鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求（1）鑄件外形的設(shè)計(jì)鑄件外形的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮便于起模

好不好避免外部側(cè)凹以便于造型。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析避免外部側(cè)凹以便于造型（減少分型面數(shù)目）簡(jiǎn)化或減少分型面

(a)兩個(gè)分型面的結(jié)構(gòu)(b)一個(gè)分型面的結(jié)構(gòu)第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析分型面要盡量平面

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析凸臺(tái)、筋條的設(shè)計(jì)要方便造型

不好好第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析不好好凸臺(tái)、筋條的設(shè)計(jì)要方便造型

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析（2）鑄件內(nèi)腔的設(shè)計(jì)

良好的內(nèi)腔設(shè)計(jì)，既可減少型芯數(shù)量，又有利于型芯的固定、排氣和清理，因而可防止偏芯、氣孔等缺陷，并降低成本。

應(yīng)盡量減少和避免型芯第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析便于型芯的固定、排氣和清理向上排氣向下排氣不好第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析（3）鑄件的結(jié)構(gòu)斜度鑄件上垂直于分型面的不加工表面最好具有結(jié)構(gòu)斜度，這樣起模省力、鑄件精度高。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析4.1.2合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求（1）合理設(shè)計(jì)鑄件壁厚在一定鑄造條件下，鑄造合金液能充滿鑄型的最小厚度稱為該鑄造合金的最小壁厚。為了避免鑄件的澆不足和冷隔等缺陷，鑄件的設(shè)計(jì)壁厚不應(yīng)小于最小壁厚。最小壁厚主要由合金種類和鑄件尺寸大小決定。由于厚壁鑄件易產(chǎn)生縮孔、縮松、晶粒粗大、偏析等缺陷，鑄件的力學(xué)性能下降。設(shè)計(jì)厚大鑄件時(shí)，要避免以增加壁厚的方式提高強(qiáng)度。砂型鑄造各種鑄造合金鑄件的臨界壁厚可按其最小壁厚的3倍考慮。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形最小壁厚鑄件尺寸鑄鋼灰口鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵鋁合金銅合金<200×2005~83~54~63~53~3.53~5200×200~500×50010~124~108~126~84~66~8>500×50015~2010~1512~204.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析（2）鑄件壁厚要均勻若鑄件各部分的壁厚差別過(guò)大,則厚壁處形成金屬積聚的熱節(jié),致使厚壁處易于產(chǎn)生縮孔、縮松、裂紋等缺陷。第一篇液態(tài)金屬鑄造成形鑄件壁較厚，容易產(chǎn)生縮孔。將壁厚減薄，采用加強(qiáng)筋，可防止以上的缺陷。4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析（3）鑄件壁與壁之間的聯(lián)接應(yīng)合理設(shè)計(jì)鑄件壁的聯(lián)接或轉(zhuǎn)角時(shí)，應(yīng)盡力避免金屬的積聚和內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。熱節(jié)處易產(chǎn)生縮松和縮孔，應(yīng)力集中。產(chǎn)生結(jié)晶分界面，分界面處易積聚雜質(zhì)第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析鑄件壁的聯(lián)接或轉(zhuǎn)角處，應(yīng)有結(jié)構(gòu)圓角。鑄造內(nèi)圓角的大小應(yīng)與鑄件的壁厚相適應(yīng)，圓角直徑約為相鄰壁厚的1.5倍第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析應(yīng)選用L型接頭，減少和分散熱節(jié)點(diǎn)十字型連接形式（a）不合理(b)合理(c)不合理(d)合理所謂“熱節(jié)”就是鑄件上凝固較慢的節(jié)點(diǎn)或區(qū)域第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析K型連接形式(a)不合理(b)合理(c)不合理(d)合理第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析鑄件的壁應(yīng)避免交叉連接和銳角連接。中、小鑄件可采用交錯(cuò)接頭，銳角連接宜采用過(guò)渡形式，大件宜采用環(huán)形接頭。交錯(cuò)接頭環(huán)形接頭第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析不同壁厚間的聯(lián)接應(yīng)逐步過(guò)渡（4）避免變形和裂紋第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求(a)不合理的(b)合理的1、細(xì)長(zhǎng)易撓曲的鑄件應(yīng)設(shè)計(jì)為對(duì)稱截面。由于對(duì)稱截面的相互抵消作用，變形大大減小。2、合理設(shè)置加強(qiáng)肋，提高平板鑄件的剛度，防止變形。3、較大的帶輪、飛輪、齒輪的輪輻可做成彎曲的、奇數(shù)的或帶孔輻板?？山栎嗇椈蜉喚壍奈⒘孔冃巫孕袦p緩鑄造應(yīng)力，防止開(kāi)裂第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析(a)有較大的水平面(易產(chǎn)生夾渣、氣孔，清理困難)(b)傾斜面(不易產(chǎn)生夾渣、氣孔)(c)階梯面(不易產(chǎn)生夾渣、氣孔)（5）避免過(guò)大的水平面第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.1鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件結(jié)構(gòu)分析4.1.3鑄造方法對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的要求

不同的鑄造方法其鑄型的冷卻條件、液態(tài)金屬充滿鑄型的條件和過(guò)程、鑄型的開(kāi)合過(guò)程均各不相同，因而對(duì)鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有不同。普通砂型鑄造與壓力鑄造相比較，砂型鑄件最小壁厚比壓鑄件大得多。

砂型的冷卻速度比金屬型慢，因而能鑄出的鑄件最小壁厚一般比金屬型的小。

砂型鑄造結(jié)構(gòu)形狀很靈活，而壓力鑄造和擠壓鑄造其結(jié)構(gòu)形狀（特別是內(nèi)腔）不能太復(fù)雜。

第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.2鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件工藝方案確定鑄造方法選擇造型及造芯方法選擇澆注位置選擇分型面選擇工藝方案的確定型芯設(shè)計(jì)第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.2.1鑄造方法選擇4.2鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件工藝方案確定鑄造方法壓力鑄造熔模鑄造砂型鑄造金屬型鑄造消失模鑄造低壓鑄造第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.2鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件工藝方案確定第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.2鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件工藝方案確定4.2.2造型（芯）方法選擇—整模、分模、刮板、活塊、假箱等造型方法—芯盒造芯、擠芯、射芯、吹芯等方法造芯選擇原則：造型（芯）與生產(chǎn)批量相適應(yīng)造型（芯）與工廠條件相適應(yīng)要兼顧精度要求和成本第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.2鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件工藝方案確定4.2.3鑄件澆注位置確定1）鑄件的重要加工表面和主要工作面應(yīng)朝下或呈側(cè)立。保證卷筒周圍質(zhì)量均勻第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.2鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件工藝方案確定2）鑄件的大平面應(yīng)朝下。不合理合理第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.2鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件工藝方案確定3)為防止鑄件薄壁部分產(chǎn)生澆不足或冷隔等缺陷，應(yīng)將面積較大的薄壁部分朝下或垂直/傾斜。大平面傾斜第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.2鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件工藝方案確定4)容易形成縮孔的鑄件，應(yīng)將截止面較厚的部分放在分型面附近的上部或側(cè)面，以便安放冒口，實(shí)現(xiàn)順序凝固，進(jìn)行補(bǔ)縮。1-冒口；2、3-砂芯鑄鋼鏈輪的澆注位置第一篇液態(tài)金屬鑄造成形4.2鑄造成形工藝設(shè)計(jì)——鑄件工藝方案確定4.2.4