演示文稿金屬的液態(tài)成型

（優(yōu)選）第一章金屬的液態(tài)成型ppt講解現(xiàn)在是1頁\一共有111頁\編輯于星期三優(yōu)點(diǎn)：

1）可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛坯，如各種箱體、床身、機(jī)架等。

2）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進(jìn)行鑄造，鑄件的重量可由幾克到幾百噸，壁厚可由0.5mm到1m左右

3）鑄造用原材料大都來源廣泛，價(jià)格低廉，并可直接利用廢機(jī)件，故鑄件成本較低。缺點(diǎn)：

1）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度低于同種材料的鍛件。

2）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)：現(xiàn)在是2頁\一共有111頁\編輯于星期三鑄造的分類

鑄造（造型方法）砂型鑄造特種鑄造（造型材料）化學(xué)硬化砂型濕砂型干砂型以天然礦產(chǎn)砂石為主要造型材料熔模鑄造、殼型鑄造、負(fù)壓鑄造、泥型鑄造、實(shí)型鑄造、陶瓷型鑄造等以金屬作為主要造型材料金屬型鑄造、離心鑄造、連續(xù)鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造等現(xiàn)在是3頁\一共有111頁\編輯于星期三砂型鑄造工藝過程制造模樣、芯盒→配制型砂、芯砂→造型和造芯→烘干、合箱→熔煉金屬、澆注→落砂、清理與檢驗(yàn)等第一節(jié)砂型鑄造工藝現(xiàn)在是4頁\一共有111頁\編輯于星期三一、造型材料

制做鑄型和型芯所用的材料成為造型材料。主要分型砂與芯砂，由原砂、粘接劑、水和附加物配制而成。（一）型（芯）砂的性能1、強(qiáng)度：應(yīng)保證鑄型（或型芯）受外力作用時(shí)，不易被損壞。型砂強(qiáng)度不足會(huì)造成塌箱、沖砂與砂眼等缺陷。2、透氣性：鑄型（或型芯）能允許氣體通過，因?yàn)闈沧r(shí)，型腔內(nèi)的空氣及鑄型產(chǎn)生的揮發(fā)氣體要通過砂型逸出。3、可塑性：型砂受力易成型且獲得清晰輪廓?？伤苄院茫髋d方便，造型的輪廓清晰，可鑄出形狀尺寸精確的鑄件。4、耐火性：型（芯）砂在高溫液態(tài)金屬作用下，不軟化、不熔融和不粘結(jié)的能力、耐火性差的型（芯）砂，砂粒易粘附在鑄件表面，使清砂和切削加工困難。5、退讓性：鑄件凝固收縮時(shí)，型（芯）砂不阻礙鑄件收縮。退讓性差的型芯砂，將阻礙鑄件的收縮，會(huì)使鑄件產(chǎn)生應(yīng)力，引起變形，甚至開裂。

型芯在澆注時(shí)，四周被液態(tài)金屬包圍，故要求芯砂性能比型砂高?，F(xiàn)在是5頁\一共有111頁\編輯于星期三(二)型（芯）砂的組成及配制過程1、型（芯）砂的組成原砂是型砂和砂芯的主要組成部分，其主要成分是由SiO2及其他氧化物。砂粒均勻且呈圓形的好，一般采自山地、沙漠、河灘和海濱。粘結(jié)劑其作用是江砂?；ハ嗾辰Y(jié)在一起，使型（芯）砂具有一定的強(qiáng)度和可塑性。種類很多，常用的有陶（高嶺）土、膨潤(rùn)土、油類、合脂、樹脂與水玻璃等。附加物為了改善型（芯）砂某些性能而附加的物質(zhì)。例如，加入煤粉可提高耐火性，加入水玻璃可提高強(qiáng)度，加入木屑可改善透氣性和退讓性等。型砂和芯砂的組成物決定于鑄造合金的種類，鑄件的大小及結(jié)構(gòu)特征等。2、型（芯）砂的制備過程烘干---篩分---混砂（先干混后濕混）---松砂---停放（悶砂）。現(xiàn)在是6頁\一共有111頁\編輯于星期三二、模樣與芯盒的制造模樣與芯盒是鑄造生產(chǎn)的工藝裝備之一，

模樣是用來形成鑄型型腔的工藝裝備,按組合形式，可分為整體模和分開模。芯盒是制造砂芯或其他種類耐火材料芯所用的裝備。模樣和芯盒由木材、金屬或其他材料制成?，F(xiàn)在是7頁\一共有111頁\編輯于星期三（一）模樣的制造一般情況，模樣的外形與鑄件的外形相似，其尺寸要大于鑄件，這是因?yàn)榻饘儆欣鋮s收縮。模樣應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以及與逐漸向適應(yīng)的表面粗糙度和尺寸精度。根據(jù)制造模樣所用的材料不同，分為木模樣、金屬模樣和塑料模樣等，可根據(jù)鑄件的要求、造型方法和生產(chǎn)批量等，經(jīng)濟(jì)合理的選用。木模樣

——是模樣中應(yīng)用最廣泛的一種，具有質(zhì)輕、價(jià)廉和容易加工等優(yōu)點(diǎn)。但強(qiáng)度低，容易變形和損壞，一班用于單件和中小批量生產(chǎn)。常用木材有，紅木、杉木、銀杏等。金屬模樣——用鑄鐵、銅合金和鋁合金等金屬材料制造的模樣。鋁模最為多見。金屬模樣的強(qiáng)度高，尺寸精確，表面光潔，壽命長(zhǎng)。但制造時(shí)生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高，用于大批量生產(chǎn)。（二）芯盒的制造芯盒的型腔與鑄件的內(nèi)腔孔洞相似。其尺寸應(yīng)考慮鑄件內(nèi)腔的加工余量和收縮量。根據(jù)制造芯盒的材質(zhì)不同，也可以分為木芯盒和金屬芯盒，金屬芯盒的材料一般是鑄造鋁合金?，F(xiàn)在是8頁\一共有111頁\編輯于星期三三、造型與制芯工藝

造型是指用型砂、模樣、砂箱等工藝裝備制造砂型的過程。制芯是將芯砂制成符合芯盒形狀的砂芯的過程。

（一）手工造型手工造型是全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型工序。1、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)生錯(cuò)型缺陷。適用于鑄件最大截面在一端，且為平面的鑄件?，F(xiàn)在是9頁\一共有111頁\編輯于星期三整模造型現(xiàn)在是10頁\一共有111頁\編輯于星期三2、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)單省工。常用于最大截面在中部的鑄件?，F(xiàn)在是11頁\一共有111頁\編輯于星期三三箱造型現(xiàn)在是12頁\一共有111頁\編輯于星期三3、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、其造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于分型面不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。

現(xiàn)在是13頁\一共有111頁\編輯于星期三挖砂造型現(xiàn)在是14頁\一共有111頁\編輯于星期三4、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)，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)帶有突出部分、難以起模的鑄件。

現(xiàn)在是15頁\一共有111頁\編輯于星期三活塊造型現(xiàn)在是16頁\一共有111頁\編輯于星期三5、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，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?，F(xiàn)在是17頁\一共有111頁\編輯于星期三刮板造型現(xiàn)在是18頁\一共有111頁\編輯于星期三6、組芯造型是用若干塊砂芯組合成鑄型，而無需砂箱。它可提高鑄件的精度，但成本高。適用于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件?，F(xiàn)在是19頁\一共有111頁\編輯于星期三7、地坑造型在地平面以下的沙坑中或特制的地坑中制造下型的造型方法，特點(diǎn)是省掉了下砂箱，但造型操作麻煩。用于中型、大型鑄件單件或小批量生產(chǎn)?，F(xiàn)在是20頁\一共有111頁\編輯于星期三8、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，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。現(xiàn)在是21頁\一共有111頁\編輯于星期三假箱造型現(xiàn)在是22頁\一共有111頁\編輯于星期三（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，適合大批量生產(chǎn)。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)、射壓緊實(shí)、射砂緊實(shí)。現(xiàn)在是23頁\一共有111頁\編輯于星期三（三）造芯芯的主要作用是形成鑄件的內(nèi)腔或局部外形。單件、小批生產(chǎn)時(shí)采用手工制芯，大批生產(chǎn)時(shí)采用機(jī)器制芯。手工制芯常采用芯盒制芯。現(xiàn)在是24頁\一共有111頁\編輯于星期三（四）澆鑄系統(tǒng)與冒孔

在造型過程中，開設(shè)澆鑄系統(tǒng)與冒口是非常重要的操作。澆鑄系統(tǒng)——將液態(tài)金屬平穩(wěn)的導(dǎo)入、填充型腔與冒口的通道，稱為澆注系統(tǒng)。通常由澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組成。除導(dǎo)入液態(tài)金屬外，澆注系統(tǒng)還起到擋渣、補(bǔ)縮與調(diào)節(jié)鑄件的冷卻順序等作用。冒口——在鑄型中，儲(chǔ)存和供補(bǔ)縮鑄件用熔融金屬的空腔，也指該空腔中充填的金屬。其作用是補(bǔ)縮、排氣和除渣。冒口設(shè)置于鑄件的頂部或“熱節(jié)”處。現(xiàn)在是25頁\一共有111頁\編輯于星期三（五）鑄型、型芯的烘干及合箱鑄型、型芯的烘干——目的是提高鑄型與型芯的強(qiáng)度、透氣性，以及減少其揮發(fā)性氣體。通常，型芯都要進(jìn)行烘干，而鑄型實(shí)在不能保證鑄件質(zhì)量時(shí)，才進(jìn)行烘干。合箱——把鑄型的各部分以及型芯裝配在一起的操作，稱為合箱。其工藝要點(diǎn)是要保證鑄型型腔的尺寸與形狀，以及型芯相對(duì)位置的穩(wěn)固。現(xiàn)在是26頁\一共有111頁\編輯于星期三四、鑄造工藝圖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、保溫襯板）等的圖樣。圖中應(yīng)表示出：鑄件的澆注位置、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。

現(xiàn)在是27頁\一共有111頁\編輯于星期三（一）澆注位置及分型面的選擇

澆注位置是指澆注時(shí)鑄件所處的位置。分型面是指兩半個(gè)鑄型相互接觸的表面。一般先從保證鑄件的質(zhì)量出發(fā)來確定澆注位置，然后從工藝操作方便出發(fā)確定分型面。1、澆注位置的選擇

澆注位置的選擇應(yīng)考慮以下原則：

1）一般情況，鑄件澆注位置的上面比下面鑄造缺陷多，所以重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高部位應(yīng)置于下面或側(cè)面?，F(xiàn)在是28頁\一共有111頁\編輯于星期三圖11-17機(jī)床床身澆注時(shí)的位置現(xiàn)在是29頁\一共有111頁\編輯于星期三2）澆注位置的選擇應(yīng)有利于鑄型的充填和型腔中氣體的排出，所以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，以防止出現(xiàn)澆不足和冷隔等缺陷。見圖11-20箱蓋澆注時(shí)的位置平板澆注時(shí)的位置現(xiàn)在是30頁\一共有111頁\編輯于星期三3）體積收縮大的合金及壁厚差較大的鑄件，應(yīng)按順序凝固的原則，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。4）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?，F(xiàn)在是31頁\一共有111頁\編輯于星期三2、分型面的確定選擇

1）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藝。不正確分型面應(yīng)選在最大截面處正確現(xiàn)在是32頁\一共有111頁\編輯于星期三動(dòng)畫：分型面選擇原則520目錄2）應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂型中，而且盡可能放在下型，以便保證鑄件尺寸的精確。現(xiàn)在是33頁\一共有111頁\編輯于星期三3）盡量減少分型面的數(shù)目，最好只有一個(gè)分型面，減少活塊的數(shù)目。不合理合理圖11-24繩輪采用砂芯使三箱造型變?yōu)閮上湓煨同F(xiàn)在是34頁\一共有111頁\編輯于星期三4）盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯(cuò)型、飛翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。見圖9－5。不合理合理分型面的位置應(yīng)能減少錯(cuò)型、飛翅現(xiàn)在是35頁\一共有111頁\編輯于星期三5）應(yīng)盡量減少砂芯的數(shù)目6）分型面的選擇應(yīng)盡量與鑄型澆注時(shí)位置一致?，F(xiàn)在是36頁\一共有111頁\編輯于星期三（二）鑄造工藝參數(shù)的選擇

鑄造工藝參數(shù)通常是指鑄型工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要確定的某些工藝數(shù)據(jù)。（1）收縮余量——為了補(bǔ)償件收縮，模樣比鑄件圖樣尺寸增大的數(shù)值。（2）起模斜度（拔模斜度）——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）的沒有結(jié)構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè)起模斜度。起模斜度的大小，應(yīng)根據(jù)模壁測(cè)量面高度、模樣材料及造型方法確定?，F(xiàn)在是37頁\一共有111頁\編輯于星期三（3）

加工余量——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)切去的金屬層厚度。零件上需要加工的表面，應(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?。环氰F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)面的距離愈大，鐵件的尺寸誤差也愈大，故余量也應(yīng)隨之加大；大量生產(chǎn)時(shí)，因采用機(jī)器造型，鑄件精度高，故余量可減??；反之，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大；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?，F(xiàn)在是38頁\一共有111頁\編輯于星期三（4）最小鑄出孔及槽——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，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，且無法實(shí)行機(jī)加工的孔如彎曲孔，則一定要鑄出?，F(xiàn)在是39頁\一共有111頁\編輯于星期三（5）型芯頭——芯頭是指伸出鑄件以外不與金屬液接觸的砂芯部分，其功用是定位、支撐和排氣。為了承受砂芯本身重力及澆注時(shí)液體金屬對(duì)砂芯的浮力，芯頭的尺寸應(yīng)足夠大才不致破壞；澆注后，砂芯所產(chǎn)生的氣體，應(yīng)能通過芯頭排至鑄型以外，在設(shè)計(jì)芯頭時(shí)，處理要滿足上面的要求，還應(yīng)做到下芯、合型方便，應(yīng)留有適當(dāng)斜度，芯頭與芯座之間要留有間隙現(xiàn)在是40頁\一共有111頁\編輯于星期三鑄造工藝圖實(shí)例現(xiàn)在是41頁\一共有111頁\編輯于星期三第二節(jié)鑄造工藝基礎(chǔ)（一）合金的流動(dòng)性及影響因素

1、流動(dòng)性——是指液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力。

合金流動(dòng)性的好壞，通常以“螺旋形流動(dòng)性試樣”的長(zhǎng)度來衡量，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，所澆出的試樣愈長(zhǎng)?，F(xiàn)在是42頁\一共有111頁\編輯于星期三澆不足缺陷現(xiàn)在是43頁\一共有111頁\編輯于星期三2、流動(dòng)性的影響因素

（1）合金的成分

1）合金的種類

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)性最好，硅黃銅、鋁硅合金次之，而鑄鋼的流動(dòng)性最差。2）化學(xué)成分和結(jié)晶特征純金屬和共晶成分的合金是在恒溫下結(jié)晶，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)性好。其它成分的合金是在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶，凝固時(shí)鑄件內(nèi)存在一個(gè)較寬的既有液體又有樹枝狀晶體的兩相區(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?，F(xiàn)在是44頁\一共有111頁\編輯于星期三現(xiàn)在是45頁\一共有111頁\編輯于星期三純鐵和共晶鑄鐵的流動(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。

現(xiàn)在是46頁\一共有111頁\編輯于星期三（2）澆注條件

澆注條件澆注溫度充型壓力澆注系統(tǒng)澆注溫度越高，液態(tài)金屬的粘度越小，合金液的流動(dòng)性越好。但溫度過高，氧化嚴(yán)重，流動(dòng)性降低液態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受的壓力稱為充型壓力。充型壓力越大,流動(dòng)性越好。澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則流動(dòng)阻力越大，流動(dòng)性越低?，F(xiàn)在是47頁\一共有111頁\編輯于星期三（3）鑄型鑄型鑄型的蓄熱能力鑄型溫度鑄型中的氣體鑄型從金屬液中吸收和儲(chǔ)存熱量的能力。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)，合金液的流動(dòng)性就越差。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，可提高合金液的流動(dòng)能力。鑄型中氣體越多，合金液的流動(dòng)能力就越差?，F(xiàn)在是48頁\一共有111頁\編輯于星期三（4）鑄件結(jié)構(gòu)1）折算厚度——鑄件體積與鑄件表面積之比。折算厚度越大，熱量散失越慢，流動(dòng)性就越好。鑄件壁厚相同時(shí)，垂直壁比水平壁更容易充填。(大平面鑄件不易成形)

2）復(fù)雜程度鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動(dòng)阻力就越大，流動(dòng)性就越差?，F(xiàn)在是49頁\一共有111頁\編輯于星期三鑄件的凝固過程：

在鑄件的凝固過程中，其截面一般存在三個(gè)區(qū)域，即液相區(qū)、凝固區(qū)、固相區(qū)。對(duì)鑄件質(zhì)量影響較大的主要是液相和固相并存的凝固區(qū)的寬窄。鑄件的凝固方式就是依據(jù)凝固區(qū)的寬窄來劃分的。

凝固方式有：

逐層凝固,糊狀凝固,中間凝固.鑄件的凝固方式及影響因素

鑄件的凝固方式現(xiàn)在是50頁\一共有111頁\編輯于星期三（1）逐層凝固方式

合金在凝固過程中其斷面上固相和液相由一條界線清楚地分開，這種凝固方式稱為逐層凝固。常見合金如灰鑄鐵、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于逐層凝固的合金。

（2）糊狀凝固方式

合金在凝固過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、錫青銅和某些黃銅等都是糊狀凝固的合金。（3）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，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?，F(xiàn)在是51頁\一共有111頁\編輯于星期三影響凝固的主要因素*合金的結(jié)晶溫度范圍：合金的結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越窄，越趨向于逐層凝固。在鐵碳合金中普通灰鑄鐵為逐層凝固，高碳鋼為糊狀凝固。*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)的寬窄取決于鑄件內(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，則其凝固區(qū)相應(yīng)由寬變窄?，F(xiàn)在是52頁\一共有111頁\編輯于星期三合金收縮的三個(gè)階段（二）合金的收縮——合金從液態(tài)冷卻至室溫的過程中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象，稱為收縮。1.液態(tài)收縮金屬在液態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。

2.凝固收縮熔融金屬在凝固階段的體積收縮。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。

3.固態(tài)收縮金屬在固態(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，是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因。現(xiàn)在是53頁\一共有111頁\編輯于星期三合金收縮固態(tài)收縮液態(tài)收縮凝固收縮縮孔:恒溫下結(jié)晶縮松:兩相區(qū)結(jié)晶裂紋變形應(yīng)力線形收縮現(xiàn)在是54頁\一共有111頁\編輯于星期三影響合金收縮的因素

化學(xué)成分不同成分的合金其收縮率一般也不相同。在常用鑄造合金中鑄剛的收縮最大，灰鑄鐵最小。

澆注溫度合金澆注溫度越高，過熱度越大，液體收縮越大。

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?，F(xiàn)在是55頁\一共有111頁\編輯于星期三二、鑄造缺陷分析與鑄件質(zhì)量控制

（一）縮孔和縮松

鑄件在凝固過程中，由于合金的液態(tài)收縮和凝固收縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)空洞，容積大而集中的孔洞為縮孔，細(xì)小而分散的孔洞為縮松。

現(xiàn)在是56頁\一共有111頁\編輯于星期三1、縮孔的形成:純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金，澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝固。在凝固過程中，如得不到合金液的補(bǔ)充，在鑄件最后凝固的地方就會(huì)產(chǎn)生縮孔.現(xiàn)在是57頁\一共有111頁\編輯于星期三2、縮松的形成原因:鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)足，或者結(jié)晶溫度范圍寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達(dá)，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所致?，F(xiàn)在是58頁\一共有111頁\編輯于星期三現(xiàn)在是59頁\一共有111頁\編輯于星期三3、影響縮孔、縮松形成的因素（1）合金的成分縮孔:結(jié)晶溫度范圍越小的合金，產(chǎn)生縮孔的傾向越大縮松:結(jié)晶溫度范圍越大的合金，產(chǎn)生縮松的傾向越大（2）澆注過程澆注溫度、澆注速度等均影響合金的總體積收縮。澆注溫度高，形成縮孔的傾向大；澆注慢，縮孔的容積小。

（3）鑄型條件

表現(xiàn)在鑄型對(duì)鑄件冷卻速度的影響。鑄型的激冷能力大，縮孔的容積越小。濕型比干型的冷卻能力強(qiáng)，金屬型比砂型的冷卻能力強(qiáng)。（4）鑄件結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在是60頁\一共有111頁\編輯于星期三1、原理——順序凝固原則即遠(yuǎn)離冒口處的金屬先凝固，靠近冒口處的金屬后凝固，冒口處的金屬最后凝固，形成一條暢通的補(bǔ)縮通道，如下圖所示。動(dòng)畫：定向凝固184、消除縮孔和縮松的方法現(xiàn)在是61頁\一共有111頁\編輯于星期三2、方法1）合理布置內(nèi)澆道及確定澆鑄工藝。澆注系統(tǒng)的不同引入位置即內(nèi)澆道，與鑄件各部分的溫度分布有直接關(guān)系。澆注位置的選擇應(yīng)服從順序凝固原則；內(nèi)澆道應(yīng)開設(shè)在鑄件的厚壁處或靠近冒口；要應(yīng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)類型來選擇澆注溫度和澆注速度。用高的澆注溫度緩慢地澆注，有利于“順序凝固”；通過多個(gè)內(nèi)澆到低溫快澆，有利于實(shí)現(xiàn)同時(shí)凝固原則?，F(xiàn)在是62頁\一共有111頁\編輯于星期三現(xiàn)在是63頁\一共有111頁\編輯于星期三2）合理應(yīng)用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措施。冒口：在鑄件厚壁處和熱節(jié)部位設(shè)置冒口，是防止縮孔、縮松最有效的措施。冒口的尺寸應(yīng)保證冒口比鑄件被補(bǔ)縮部位凝固的晚，并有足夠的金屬液供給。冷鐵：由金屬材料制成的激冷物稱激鐵，包括鑄鐵、鋼材、銅等金屬材料。將冷鐵放入鑄型某一特定部位，用以加速鑄件某局部熱節(jié)的冷卻，是消除鑄件中縮孔和縮松的有效措施?，F(xiàn)在是64頁\一共有111頁\編輯于星期三補(bǔ)貼：對(duì)于板件和壁后均勻的薄壁件，由于冒口的有效補(bǔ)縮距離所限，往往在鑄鐵的內(nèi)部仍產(chǎn)生縮孔和縮松。若在鑄件壁上部靠近冒口處增加一個(gè)楔形厚度，使鑄件壁厚變成朝冒口鑄件增厚的形狀，即造成一個(gè)向冒口逐漸遞增的溫度梯度。所增加的楔形部分，稱為“補(bǔ)貼”?，F(xiàn)在是65頁\一共有111頁\編輯于星期三（二）鑄造應(yīng)力、變形和裂紋

鑄件在凝固之后的繼續(xù)冷卻過程中，隨溫度的不斷降低，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，稱為鑄造應(yīng)力，引起變形或開裂，這種缺陷的產(chǎn)生，將嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量。鑄造應(yīng)力熱應(yīng)力收縮應(yīng)力鑄件在凝固和冷卻的過程中，由于鑄件的壁厚不均勻，導(dǎo)致不同部位不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受到鑄型、型芯、澆冒口、砂箱等外力阻礙而產(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)力稱為殘留應(yīng)力。

相變應(yīng)力鑄件在冷卻過程中會(huì)產(chǎn)生固態(tài)相變，由于鑄件各部分冷卻速度不同，導(dǎo)致相變不同時(shí)發(fā)生，則會(huì)產(chǎn)生相變應(yīng)力?，F(xiàn)在是66頁\一共有111頁\編輯于星期三熱應(yīng)力的形成過程熱應(yīng)力是鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮。鑄件的壁厚差別越大，合金的線收縮率越高，熱應(yīng)力越大。熱應(yīng)力的預(yù)防是盡量減少鑄件各部位間的溫度差，使其均勻地冷卻，如在厚大處防止冷鐵、提高澆注溫度、鑄件的壁厚均勻等。現(xiàn)在是67頁\一共有111頁\編輯于星期三收縮應(yīng)力的形成過程現(xiàn)在是68頁\一共有111頁\編輯于星期三2、鑄件的變形與防止

變形——?dú)堄鄳?yīng)力的存在，使鑄件處在一種非穩(wěn)定狀態(tài)，將自發(fā)地通過鑄件的變形來緩解其應(yīng)力，以回到穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。

結(jié)論：厚部、心部受拉應(yīng)力，出現(xiàn)內(nèi)凹變形。

薄部、表面受壓應(yīng)力，出現(xiàn)外凸變形?，F(xiàn)在是69頁\一共有111頁\編輯于星期三鑄件的結(jié)構(gòu)：鑄件各部分能自由收縮

工藝方面：采用同時(shí)凝固原則（同時(shí)凝固是指通過設(shè)置冷鐵、布置澆口位置等工藝措施，使鑄件溫差盡量變小，基本實(shí)現(xiàn)鑄件各部分在同一時(shí)間凝固）時(shí)效處理：人工時(shí)效；自然時(shí)效鑄件的結(jié)構(gòu)盡可能對(duì)稱鑄件的壁厚盡可能均勻鑄件變形的消除方法現(xiàn)在是70頁\一共有111頁\編輯于星期三3、鑄件的裂紋與防止

裂紋——當(dāng)鑄造應(yīng)力大到一定程度，超過金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便將產(chǎn)生裂紋。是嚴(yán)重的鑄造缺陷，必須防止。按裂紋形成的溫度范圍分為熱裂和冷裂。

（1）熱裂——鑄件在合金凝固末期的高溫下形成的。外觀形狀曲折而不規(guī)則，裂口表面呈氧化色，裂口沿晶粒邊界通過。防止：鑄件結(jié)構(gòu)合理，改善鑄型和型芯的退讓性，減小澆冒口對(duì)鑄件收縮的機(jī)械阻礙，內(nèi)澆道設(shè)置應(yīng)符合同時(shí)凝固原則；此外，減少合金中有害雜質(zhì)硫、磷含量，可提高合金高溫強(qiáng)度，特別是硫是合金的熱脆性增加，導(dǎo)致熱裂傾向增大?，F(xiàn)在是71頁\一共有111頁\編輯于星期三防止：鑄件結(jié)構(gòu)合理，改善鑄型和型芯的退讓性，減小澆冒口對(duì)鑄件收縮的機(jī)械阻礙，內(nèi)澆道設(shè)置應(yīng)符合同時(shí)凝固原則；此外，減少合金中有害雜質(zhì)硫、磷含量，可提高合金高溫強(qiáng)度，特別是硫是合金的熱脆性增加，導(dǎo)致熱裂傾向增大。現(xiàn)在是72頁\一共有111頁\編輯于星期三（2）冷裂——鑄件在低溫下形成的裂紋。外觀形狀呈連續(xù)直線狀或圓滑曲線，而且常是穿過晶粒；裂口干靜，具有金屬的光澤或呈輕微氧化色。

冷裂常出現(xiàn)在形狀復(fù)雜大工件的受拉伸部位，特別是具有應(yīng)力集中處（如尖角、縮孔、氣孔、夾渣等附近）。有些冷裂紋實(shí)在鑄件清理、搬運(yùn)或機(jī)械加工時(shí)，受到震擊才出現(xiàn)。脆性大、塑性差的合金，如白口鑄鐵、高碳鋼及某些合金鋼最易產(chǎn)生冷裂紋。帶輪的輪緣、輪輻比輪轂薄，因此冷卻速度快，比輪轂先收縮，輪輻中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使輪輻發(fā)生斷裂。同樣的原因，飛輪的輪緣中產(chǎn)生的拉應(yīng)力也易使輪緣發(fā)生斷裂?，F(xiàn)在是73頁\一共有111頁\編輯于星期三一、偏析鑄件中出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。鑄件的偏析可分為晶內(nèi)偏析、區(qū)域偏析和體積質(zhì)量偏析三類。(1)晶內(nèi)偏析（又稱枝晶偏析）——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。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。(2)區(qū)域偏析——鑄件截面的整體上化學(xué)成分和組織的不均勻。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高，采取快速冷卻使偏析來不及發(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。(3)比重偏析——鑄件上、下部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。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旱睦鋮s，使液相和固相來不及分離，凝固即告結(jié)束。鑄造合金的偏析和吸氣性現(xiàn)在是74頁\一共有111頁\編輯于星期三二、鑄件中的氣孔和合金的吸氣

（1）侵入性氣孔——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。

（2）析出性氣孔——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)生的氣孔。其特征是尺寸細(xì)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)。

（3）反應(yīng)性氣孔——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1mm-2mm處，孔內(nèi)表面光滑，孔徑1mm-3mm?，F(xiàn)在是75頁\一共有111頁\編輯于星期三現(xiàn)在是76頁\一共有111頁\編輯于星期三現(xiàn)在是77頁\一共有111頁\編輯于星期三現(xiàn)在是78頁\一共有111頁\編輯于星期三現(xiàn)在是79頁\一共有111頁\編輯于星期三現(xiàn)在是80頁\一共有111頁\編輯于星期三一、鑄件質(zhì)量對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求1、鑄件應(yīng)有合理的壁厚（鑄件壁厚介于臨界壁厚和最小壁厚之間）第三節(jié)鑄造的結(jié)構(gòu)工藝性最小壁厚：在各種工藝條下，鑄造合金能充滿型腔的最小厚度。主要取決于合金的種類、鑄件的大小及形狀等因素。臨界壁厚：各種鑄造合金都存在一個(gè)臨界壁厚，在砂型鑄造條件下，各種鑄造合金臨界壁厚約等于其最小壁厚的3倍。現(xiàn)在是81頁\一共有111頁\編輯于星期三缺陷：如果所設(shè)計(jì)鑄件的壁厚小于允許的“最小壁厚”，鑄件就易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。在鑄造厚壁鑄件時(shí)，容易產(chǎn)生縮孔、縮松、結(jié)晶組織粗大等缺陷，從而使鑄件的力學(xué)性能下降?，F(xiàn)在是82頁\一共有111頁\編輯于星期三2、鑄件壁的聯(lián)接形式要合理

1）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)采用逐漸過渡的形式?，F(xiàn)在是83頁\一共有111頁\編輯于星期三2）對(duì)于鑄件結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)或三個(gè)甚至更多個(gè)壁相連的情況，可采用交錯(cuò)接頭或環(huán)形接頭的形式。鑄件壁聯(lián)結(jié)應(yīng)盡量避免金屬積聚現(xiàn)在是84頁\一共有111頁\編輯于星期三3、鑄件壁厚應(yīng)力求均勻

壁厚均勻，是指鑄件的各部分具有冷卻速度相近的壁厚，。鑄件的內(nèi)壁厚度應(yīng)略小于外壁厚度。鑄件的壁厚應(yīng)均勻現(xiàn)在是85頁\一共有111頁\編輯于星期三4、防止產(chǎn)生變形

某些壁厚均勻的細(xì)長(zhǎng)鑄件，較大面積的平板鑄件，以及壁厚不均勻的長(zhǎng)形箱體都會(huì)由于應(yīng)力而產(chǎn)生翹曲變形，采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)予以解決?，F(xiàn)在是86頁\一共有111頁\編輯于星期三5、盡量避免過大的水平面

過大的平面不利于金屬液的填充，容易產(chǎn)生澆不到等缺陷，在進(jìn)行鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量將水平面設(shè)計(jì)成傾斜形狀。避免大水平壁的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是87頁\一共有111頁\編輯于星期三6、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)力，避免裂紋。如圖所示的彎曲輪輻和奇數(shù)輪輻的設(shè)計(jì)，可使鑄件能較好地自由收縮。輪輻的設(shè)計(jì)現(xiàn)在是88頁\一共有111頁\編輯于星期三二、鑄件工藝對(duì)零件結(jié)構(gòu)的要求（一）鑄件的外形設(shè)計(jì)1、

改進(jìn)妨礙起模的凸臺(tái)、凸緣和肋條的結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)鑄件上的凸臺(tái)、凸緣和肋條結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮便于造型起模，盡量避免使用活塊或外壁型芯?，F(xiàn)在是89頁\一共有111頁\編輯于星期三2、避免外部側(cè)凹

鑄件在起模方向上若有側(cè)凹，見圖a，就必須再造型時(shí)增加較大的外壁型芯才能起模，若將其改成圖b所示結(jié)構(gòu)，則可省去外壁型芯，顯然后一種結(jié)構(gòu)是合理的。鑄件兩種結(jié)構(gòu)比較現(xiàn)在是90頁\一共有111頁\編輯于星期三現(xiàn)在是91頁\一共有111頁\編輯于星期三3、應(yīng)使鑄件具有最少的分型面

減少鑄件分型面的數(shù)量，不僅可以減少砂箱的用量，降低造型工時(shí)，而且可以減少錯(cuò)箱、偏芯等缺陷，從而提高鑄件的精度。端蓋的設(shè)計(jì)a存在法蘭凸緣，不能采用簡(jiǎn)單的兩箱造型。b所示的結(jié)構(gòu)，取消上部的凸緣，使鑄件僅有一個(gè)分型面，則將大大簡(jiǎn)化造型操作?，F(xiàn)在是92頁\一共有111頁\編輯于星期三4應(yīng)盡量使分型面平直

平直的分型面可避免操作費(fèi)時(shí)的挖砂造型或假箱造型；同時(shí)，鑄件的毛邊少，便于清理?，F(xiàn)在是93頁\一共有111頁\編輯于星期三5.鑄件要有結(jié)構(gòu)斜度

鑄件上垂直于分型面的不加工表面應(yīng)設(shè)計(jì)出一定的斜度，稱為結(jié)構(gòu)斜度。結(jié)構(gòu)斜度便于起模，并可延長(zhǎng)模具的使用壽命。鑄件結(jié)構(gòu)斜度的大小和許多因素有關(guān)，如鑄件的高度、造型的方法等，高度越低，斜度應(yīng)越大。凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)斜度可達(dá)30°-50°。鑄件結(jié)構(gòu)斜度現(xiàn)在是94頁\一共有111頁\編輯于星期三（二）鑄件內(nèi)腔的設(shè)計(jì)

1、有利于砂芯的固定和排氣型芯的固定主要依靠芯頭來保證，若采用圖a的結(jié)構(gòu)，則需要兩個(gè)型芯，而且其中大的型芯呈懸臂狀態(tài)，裝配時(shí)必須采用芯撐作輔助支撐，若改成圖b所示的形狀，采用一個(gè)整體型芯來形成鑄件的空腔，則既可增加型芯的穩(wěn)固性，又改善了型芯排氣和清理?xiàng)l件，顯然后者的設(shè)計(jì)是合理的。軸承架鑄件現(xiàn)在是95頁\一共有111頁\編輯于星期三對(duì)于因芯頭不足而難于固定型芯的鑄件，在不影響使用功能的前提下，可設(shè)計(jì)出適當(dāng)大小和數(shù)量的工藝孔，用以增加芯頭的數(shù)量，穩(wěn)固型芯，如圖b所示。增設(shè)工藝孔結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是96頁\一共有111頁\編輯于星期三2、應(yīng)使鑄件盡可能不用或少用型芯

圖a采用方形中空截面，為形成其內(nèi)腔，必須采用型芯；圖b所示工字形開式截面，則可避免型芯的使用，這樣在簡(jiǎn)化造型的同時(shí)，也可保證鑄件的質(zhì)量，故后者的設(shè)計(jì)是合理的。懸臂支架現(xiàn)在是97頁\一共有111頁\編輯于星期三3.鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)避免封閉空腔。

圖a所示鑄件為封閉空腔結(jié)構(gòu)，其型芯安放困難、排氣不暢、難于清砂，可改成圖b所示的結(jié)構(gòu)。鑄件結(jié)構(gòu)避免封閉內(nèi)腔現(xiàn)在是98頁\一共有111頁\編輯于星期三第四節(jié)特種鑄造簡(jiǎn)介

所謂特種鑄造，是指有別于砂型鑄造方法的其他鑄造工藝。特種鑄造一般能至少實(shí)現(xiàn)以下一種性能：鑄造方法公差等級(jí)(CT)GB6414-86手工砂型11～13機(jī)器砂型8～10金屬型6～9低壓6～9熔模5～7提高鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量提高鑄件的物理及力學(xué)性能提高金屬的利用率(工藝出品率)減少原砂消耗量適宜高熔點(diǎn)、低流動(dòng)性、易氧化合金鑄造改善勞動(dòng)條件，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化26目錄現(xiàn)在是99頁\一共有111頁\編輯于星期三特種鑄造特種鑄造金屬型鑄造離心鑄造壓力鑄造熔模鑄造低壓鑄造擠壓鑄造陶瓷型鑄造現(xiàn)在是100頁\一共有111頁\編輯于星期三熔模鑄造是用易熔材料制成模樣，然后在模樣上涂掛若干層耐火涂料制成型殼，經(jīng)硬化后再將模樣熔化，排出型外，從