第二章鑄造生產(chǎn)及質(zhì)量控制

第二章鑄造生產(chǎn)及質(zhì)量控制第1頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

金屬的成形方法可分為鑄造、塑性成形（或稱壓力加工）、切削加工、焊接和粉末冶金五大類。第一節(jié)概述第2頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

定義：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。

鑄造的基本過(guò)程：液態(tài)金屬充型鑄件凝固收縮第3頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（1）材料來(lái)源廣；（2）廢品可重熔；（3）設(shè)備投資低。

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）合金種類不受限制；（2）鑄件大小幾乎不受限制。最小壁厚可達(dá)0.3mm；重量可從幾克到幾百噸。2．適應(yīng)性強(qiáng)：

4．成本低：

5．廢品率高；力學(xué)性能較差不如鍛件；勞動(dòng)條件差。

3．尺寸精度高：一般比鍛件、焊件精度高第4頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三充型能力不足時(shí)，會(huì)產(chǎn)生澆不足、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷。

1、液態(tài)合金的流動(dòng)性合金的流動(dòng)性是：液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力。

充型——液態(tài)合金填充鑄型的過(guò)程。充型能力——液體金屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的健全鑄件的能力?！?-1液態(tài)金屬的充型能力第二節(jié)鑄造合金的的工藝性能一、影響液態(tài)金屬?zèng)_型能力的因素第5頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三流動(dòng)性好的合金易于充滿薄而復(fù)雜的型腔;（不易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷）有利于合金液中氣體和非金屬夾雜物上浮并排除；（不易產(chǎn)生夾渣和氣孔）有利于對(duì)鑄件凝固時(shí)的收縮進(jìn)行補(bǔ)縮；（不易產(chǎn)生縮孔和縮松）有利于使凝固后期出現(xiàn)的熱裂紋及時(shí)得到合金液補(bǔ)充而彌合。第6頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三0.45%C鑄鋼：200出氣口澆口杯4.3%C鑄鐵：1800合金的流動(dòng)性用澆鑄“流動(dòng)性試樣”方法來(lái)測(cè)定。一般用螺旋形試樣，還有球形、U形等。第7頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三純金屬、共晶成分合金的流動(dòng)性最好。原因：恒溫下進(jìn)行共晶合金與其他成分合金相比熔點(diǎn)低其它成分合金的流動(dòng)性較差，且結(jié)晶溫度間隔越大，流動(dòng)性越差原因：結(jié)晶是在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，即經(jīng)過(guò)液、固并存的兩相區(qū)。合金中其他元素也影響流動(dòng)性。P減低液相線溫度，粘度下降，提高流動(dòng)性，Si也有相似作用第8頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三合金流動(dòng)性主要取決于合金化學(xué)成分所決定的結(jié)晶特點(diǎn)

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第9頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三合金流動(dòng)性還取決于合金的結(jié)晶特點(diǎn)

合金在結(jié)晶過(guò)程中放出的結(jié)晶潛熱越多，保持液態(tài)的時(shí)間越久，流動(dòng)性越好；結(jié)晶晶粒的形狀也有影響，晶粒成球狀或規(guī)則形狀往往比形成樹枝狀晶粒流動(dòng)性好。合金流動(dòng)性還取決于合金的物理性質(zhì)

合金的比熱容（C）和密度越大，導(dǎo)熱率越小，因本身含有較多的熱量而散熱較慢，流動(dòng)性好；在相同條件下，合金的表面張力越大，流動(dòng)性越差；液態(tài)合金的粘度越大，流動(dòng)性越差。第10頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

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

二、澆注條件三、鑄型的性質(zhì)（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(chǔ)存在本身中的能力。蓄熱系數(shù)越大，激冷能力就越強(qiáng)，液態(tài)保留時(shí)間越短，沖型能力降低。（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(dòng)方向上所受的壓力越大，充型能力越強(qiáng)。第11頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（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）鑄型的表面狀態(tài)和鑄型中的氣體（2）鑄件復(fù)雜程度

鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大，鑄型的充填就困難。四、鑄件結(jié)構(gòu)（1）折算厚度

折算厚度也叫當(dāng)量厚度或模數(shù)，為鑄件體積與表面積之比。折算厚度大，熱量散失慢，充型能力就好。鑄件壁厚相同時(shí)，垂直壁比水平壁更容易充填。第12頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、提高沖型能力的措施1、正確選擇合金成分和采用合理的熔煉工藝2、調(diào)整鑄型的性質(zhì)3、改善澆注條件第13頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

§2-2液態(tài)金屬的凝固與收縮及對(duì)鑄件質(zhì)量的影響一、鑄件的凝固方式

1.逐層凝固2.糊狀凝固

3.中間凝固

第14頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三在鑄件凝固過(guò)程中，對(duì)鑄件質(zhì)量影響較大的主要是固液兩相并存的凝固區(qū)的寬窄。鑄件的“凝固方式”就是依據(jù)凝固區(qū)的寬窄來(lái)劃分的。逐層凝固純金屬和共晶成分的合金在凝固中因?yàn)椴淮嬖诠桃簝上嗖⒋娴哪虆^(qū)，所以固體與液體分界面清晰可見，一直向鑄件中心移動(dòng)。第15頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三糊狀凝固鑄件在結(jié)晶過(guò)程中，當(dāng)結(jié)晶溫度范圍很寬，且鑄件截面上的溫度梯度較小，則固液兩相共存的凝固區(qū)貫穿整個(gè)區(qū)域。中間凝固大多數(shù)合金的凝固是介于逐層凝固和糊狀凝固之間，稱為中間凝固。第16頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三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)第17頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（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(duì)應(yīng)的凝固區(qū)由寬變窄。表層中心St鑄件溫度成分溫度S1T1T2T澆T液T固T室第18頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三定義：收縮是指合金從澆注、凝固到冷卻至室溫的過(guò)程中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象。分類：分為三類，液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮。鑄件溫度降低澆注溫度室溫凝固終止溫度開始凝固溫度液態(tài)收縮凝固收縮固態(tài)收縮

體積收縮線收縮二、合金的收縮1.收縮的概念第19頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三體收縮是鑄件產(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固合金的收縮經(jīng)歷如下三個(gè)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液第20頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件的影響鑄件在鑄型中是受阻收縮而不是自由收縮。阻力來(lái)自于鑄型和型芯；鑄件的壁厚不同，各處的冷卻速度不同，冷凝時(shí)，鑄件各部分相互制約也會(huì)產(chǎn)生阻力。因此鑄件的實(shí)際線收縮率比合金的自由線收縮率要小，如表3-6所示。（2）澆注溫度的影響澆注溫度升高，合金液態(tài)收縮量增加，故合金總收縮量增大。（1）化學(xué)成分的影響鑄鋼，隨wC增加，收縮率增大?；铱阼T鐵，隨wC和wSi的增加，則石墨增加，收縮率下降。不同的合金，化學(xué)成分不同，收縮率也不一樣。

影響收縮的因素

第21頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.縮孔與縮松

液態(tài)合金在冷凝過(guò)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)縮孔和縮松的形成第22頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三13

集中縮孔易于檢查和修補(bǔ)，便于采取工藝措施防止。但縮松，特別是顯微縮松，分布面廣，既難以補(bǔ)縮，又難以發(fā)現(xiàn)。a）合金液態(tài)收縮和凝固收縮愈大(如鑄鋼、白口鑄鐵、鋁青銅等)，收縮的容積就愈大，愈易形成縮孔。b)合金澆注溫度愈高，液態(tài)收縮也愈大(通常每提高100℃，體積收縮增加1.6%左右)，愈易產(chǎn)生縮孔。C)結(jié)晶間隔大的合金，易產(chǎn)生縮松；純金屬或共晶成分的合金，易形成集中的縮孔。圖2-6相圖與縮孔、縮松和鑄件致密性的關(guān)系第23頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2)縮孔和縮松的防止

①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”。

第24頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三暗冒口冒口—儲(chǔ)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)第25頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三②加壓補(bǔ)縮③熱等靜壓消除縮孔和縮松第26頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鑄造應(yīng)力相變應(yīng)力熱應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力鑄件收縮受阻鑄件因V冷卻、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§2-3鑄造應(yīng)力、變形與裂紋

鑄件在凝固以后的繼續(xù)冷卻過(guò)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。

一、鑄造應(yīng)力

第27頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.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(shí)應(yīng)力。上型下型第28頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三由于形狀復(fù)雜，厚薄不均，各部分的冷卻速度不同，以至在同一時(shí)刻，鑄件各部位收縮不一致而引起的內(nèi)應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。熱應(yīng)力的形成過(guò)程如下圖。鑄件的壁厚相差越大，合金的線收縮率越高，彈性模量越大，則鑄件內(nèi)產(chǎn)生的熱應(yīng)力越大；殘留應(yīng)力2．熱應(yīng)力

熱應(yīng)力使鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮。第29頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

相變應(yīng)力是具有固態(tài)相變的鑄件在冷卻過(guò)程中因各部分達(dá)到相同溫度的時(shí)間不同，相變程度也不同，相變前后的組織具有不同的比容，使各部分體積發(fā)生不均衡變化而產(chǎn)生應(yīng)力。

一般厚壁處為壓應(yīng)力，薄壁處為拉應(yīng)力。相變應(yīng)力可能是臨時(shí)應(yīng)力，也可能是殘余應(yīng)力。3．相變應(yīng)力第30頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

4、鑄造應(yīng)力的防止和消除措施同時(shí)凝固

冷鐵（放厚處）、澆口位置（開在薄處）提高鑄型溫度改善鑄型和型芯的退讓性設(shè)計(jì)時(shí)盡量使鑄件各部分能自由收縮，如壁厚均勻、避免熱節(jié)、壁厚不同時(shí)其連接處要有過(guò)渡去應(yīng)力退火（人工時(shí)效、熱時(shí)效）自然時(shí)效共振時(shí)效（共振法）選擇彈性模量和收縮系數(shù)小的材料第31頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、鑄件的變形與防止

+-反變形法第32頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三防止變形的方法：1）使鑄件壁厚盡可能均勻；2）采用同時(shí)凝固的原則；3）采用反變形法。第33頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、鑄件的裂紋與防止

1．熱裂

熱裂的形狀特征是：沿晶界萌生和擴(kuò)展、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合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)。④減少鑄件各部分溫差，建立同時(shí)凝固的條件。⑤對(duì)于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制硫的含量，防止熱脆性。

第34頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2．冷裂

冷裂的特征是：穿晶擴(kuò)展，裂紋細(xì)小，呈連續(xù)直線狀，斷口表面干凈，并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(shí)凝固的原則；3）對(duì)于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制磷的含量，防止冷脆性。

4）嚴(yán)格控制合金熔煉質(zhì)量，特別是減少有害元素和非金屬夾雜物的含量，提高合金的強(qiáng)度或改變其塑韌性。第35頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三§2-4鑄件中的偏析及其鑄件質(zhì)量的影響

⒈晶內(nèi)偏析

晶內(nèi)偏析是由合金的不平衡凝固造成的。一、顯微偏析

影響晶內(nèi)偏析程度的因素：

⑴合金相圖上液相線和凝固線的水平距離（距離越大，偏析越嚴(yán)重）⑵偏析元素在固溶體中的擴(kuò)散能力（擴(kuò)散能力越小，偏析越大）⑶鑄件的冷凝速度晶內(nèi)偏析對(duì)鑄件的影響：使鑄件力學(xué)性能降低，特別是塑性和韌性降低顯著；化學(xué)成分的不均勻性導(dǎo)致鑄件抗蝕性降低。第36頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三減輕和消除晶內(nèi)偏析的措施：①將鑄件加熱到低于固相線100-200℃進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的高溫?cái)U(kuò)散退火②對(duì)合金進(jìn)行孕育處理或加入某些元素使枝晶尺寸減小或增加單位面積上枝晶數(shù)量。例如：Cu-Sn合金中加Fe、Ni或微量P，能增加枝晶數(shù)目。第37頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

2.晶界偏析

產(chǎn)生晶界偏析的兩種情況：

一種是兩各晶粒彼此相對(duì)生長(zhǎng)，結(jié)果晶界相遇，這樣，在最后凝固的晶界部分將含有較多的溶質(zhì)和其他低熔點(diǎn)物質(zhì)，從而造成晶界偏析；另一種情況是晶界與晶體的生長(zhǎng)方向平行由于表面張力平衡條件的要求，在晶界與液相交接處出現(xiàn)一個(gè)凹槽，此處不利于溶質(zhì)原子擴(kuò)散，從而使溶質(zhì)元素富集，同樣也可能存在其他低熔點(diǎn)和高熔點(diǎn)的雜質(zhì)，凝固后便形成晶界偏析。防止方法：細(xì)化晶粒；減少合金中氧化物和硫化物等夾雜物第38頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

1.正常偏析

所謂正常偏析是指平衡分配系數(shù)Ko<1的合金先結(jié)晶區(qū)域的溶質(zhì)濃度低于后結(jié)晶區(qū)域溶質(zhì)的濃度。Ko>1的合金則與上述情況相反，這是正?，F(xiàn)象，故稱為正常偏析。正常偏析很難完全避免。二、宏觀偏析

2.反偏析

反偏析是指在Ko<1的合金中，雖然結(jié)晶是由外層逐漸向內(nèi)進(jìn)行，但在外層的一定范圍內(nèi)溶質(zhì)的濃度分布由外向內(nèi)逐漸降低，這恰好與正常偏析相反，故稱為反偏析。

防止或減輕反偏析的主要途徑：①增大溫度梯度，或向合金中添加晶粒細(xì)化劑②減小液態(tài)金屬在結(jié)晶過(guò)程中所受的壓力，減少合金含氣量第39頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

3.比重偏析

比重偏析是合金熔體凝固時(shí)先結(jié)晶的固相與周圍熔體之間有明顯的密度差或熔體中存在互不相溶且密度明顯不同的兩種液相時(shí)，在重力的作用下會(huì)造成鑄件上、下部分化學(xué)成分明顯的不同。

減輕或消除比重偏析的途徑：

①加快凝固速率和充分?jǐn)嚢枞垠w②加入防止初晶沉浮的元素，在凝固時(shí)先形成與熔體密度相近的樹枝狀新相作骨架，使偏析相的沉浮所阻。第40頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三§2-5鑄件中的氣體與非金屬夾雜物及其對(duì)鑄件質(zhì)量的影響

⒈氣體來(lái)源

熔煉過(guò)程中的氣體主要來(lái)源于：各種爐料的銹蝕物、爐襯、工具、溶劑及周圍氣氛中的水分、氮、氧等氣體。

鑄型中氣體來(lái)源：型砂中的水分，粘土在金屬液的熱作用下結(jié)晶水分解，有機(jī)物燃燒產(chǎn)生的大量氣體。

澆注過(guò)程的氣體來(lái)源：一是澆包未烘干，接觸金屬液時(shí)便產(chǎn)生氣體；二是澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，卷入氣體；三是鑄型透氣性差，引起氣體進(jìn)入型腔。

此外，澆注速度控制不當(dāng)，或型腔內(nèi)氣體不能及時(shí)排除，當(dāng)溫度急劇上升、氣體體積膨脹使型腔內(nèi)壓力增加，使氣體進(jìn)入金屬液，增加金屬中的氣體含量。一、鑄件中的氣體第41頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三⒉氣體種類及存在形態(tài)氣體種類：氫、氧、氮、一氧化碳和二氧化碳存在形態(tài)：固溶體、化合物和氣態(tài)⒊氣體對(duì)鑄件質(zhì)量的影響

①減少了鑄件的有效截面積，當(dāng)孔穴內(nèi)有尖角時(shí)，引起應(yīng)力集中，增大缺口敏感性，降低鑄件的力學(xué)性能②溶于固溶體的氣體，惡化金屬塑性和沖擊韌性③影響合金的鑄造性能，主要表現(xiàn)在影響熱裂性能，還影響疏松和沖型能力。第42頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

⒈夾雜物來(lái)源

鑄件的非金屬夾雜物來(lái)源于合金熔煉時(shí)的原材料、脫氧和脫硫產(chǎn)物、熔渣、耐火材料以及精煉后的轉(zhuǎn)包和澆注過(guò)程中所產(chǎn)生的二次氧化物等。⒉非金屬夾雜物對(duì)鑄件質(zhì)量的影響⑴非金屬夾雜物對(duì)鑄件使用性能的影響①降低鑄件的塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度；②降低鑄件在腐蝕介質(zhì)中的抗蝕性；③在不銹鋼中，非金屬夾雜物不僅破壞鈍化膜產(chǎn)生點(diǎn)蝕，而且還易在疏松的夾雜聚集區(qū)積聚大量的腐蝕介質(zhì)，加速鋼的腐蝕。（2）非金屬夾雜物對(duì)鑄件工藝性能的影響①使合金的鑄造性能變壞；②硬度較高的氧化物和硅酸鹽夾雜的存在會(huì)加速刀具的磨損，使切削性能變壞；③非金屬夾雜還會(huì)影響鑄件的熱處理性能和焊接性能。二、鑄件中的非金屬夾雜物

第43頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

3.減少鑄件中氣體和非金屬夾雜物的措施

1.吸附凈化法

此類凈化法是靠在合金液中加入凈化劑，或靠過(guò)濾器的機(jī)械過(guò)濾作用，以達(dá)到去除液態(tài)合金中的氣體和夾雜物的目的。通常向液態(tài)金屬中通入氮、氬等氣體，或加入能產(chǎn)生這類氣體的鹽類，使之產(chǎn)生大量的氣泡，由于氣泡中有害的分壓為零，因而有害氣體便會(huì)不斷地進(jìn)入氣泡，達(dá)到一定值后，氣泡便浮出液面，從而將有害氣體帶入大氣；機(jī)械過(guò)濾作用是靠過(guò)濾器的機(jī)械阻礙或吸附作用達(dá)到去除合金液中夾雜物的目的。

2.非吸附凈化法

此類方法主要籍助物理作用達(dá)到凈化效果。通常采用真空處理和超聲波處理。①真空處理②超聲波處理③化學(xué)法

第44頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三砂型鑄造是應(yīng)用最廣的鑄造方法，約占總產(chǎn)量的60%以上，其基本工藝過(guò)程如下：第三節(jié)砂型鑄造零件圖鑄造工藝圖模樣圖、芯盒圖、鑄型裝配圖制造模樣及芯盒混制芯砂預(yù)處理造型材料混制型砂造型制芯準(zhǔn)備爐料熔煉金屬澆注化驗(yàn)落砂、清理檢驗(yàn)熱處理合格鑄件合型烘干鑄型烘干芯子第45頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三零件圖鑄造工藝圖鑄型型芯芯砂芯盒

型砂模型熔化合箱落砂、清理檢驗(yàn)鑄件澆注冷卻凝固第46頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、造型材料砂型鑄造用的造型和造芯材料主要由原砂、粘土和油類等粘結(jié)劑、木屑和煤粉等添加劑以及適量的水等組成。1、型砂應(yīng)具有的性能要求①應(yīng)具有一定的強(qiáng)度②應(yīng)具有良好的透氣性③型砂具有一定的耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性，以保證在高溫液態(tài)金屬下不軟化、不融化、不與液態(tài)金屬發(fā)生反應(yīng)，使鑄件不易粘砂和不產(chǎn)生過(guò)量氣體④應(yīng)具有良好的退讓性。⑤應(yīng)具有良好的工藝性能，即在造型時(shí)不粘模，具有好的流動(dòng)性和可塑性，使鑄型有清晰的輪廓，從而保證鑄件有精確的輪廓尺寸。第47頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、常用型（芯）砂的種類粘土粘結(jié)劑的種類不同，常用的型（芯）有粘土型砂、水玻璃砂和有機(jī)粘結(jié)劑砂三類。⑴粘土型砂

粘土型砂是由原砂、粘土、附加物及水按一定比例配置而成。砂粒是型砂中耐高溫的骨干；粘土和水形成膠體，以薄膜形式覆蓋在砂粒表面，把松散的砂粒聯(lián)結(jié)起來(lái)，使型砂具有強(qiáng)度性能等；附加物如煤粉、木屑等用來(lái)改善型砂的某些性能，如良好的透氣性、退讓性和高的抗夾砂能力。

原砂是以石英顆粒為主的石英原砂（即硅砂），鑄造用砂大部分采用天然砂，根據(jù)來(lái)源可分為河砂、湖砂、海砂、風(fēng)砂等。少量亦有經(jīng)開采并破碎、篩分而得到的人造硅砂，天然砂應(yīng)用最廣泛，而人造砂主要應(yīng)用于鑄鋼件。

粘土是型砂中應(yīng)用最廣的粘結(jié)劑，由于粘土顆粒非常細(xì)小，一般粒徑在0.02mm以下，加水后粘土質(zhì)點(diǎn)之間便產(chǎn)生表面張力而使顆粒相互粘結(jié)，使型砂具有強(qiáng)度的基本原因。粘土分為：普通粘土（如高嶺土）又稱白泥，耐火性好，成本低，應(yīng)用廣，多用于干型鑄造。膨潤(rùn)土又稱陶土，比普通粘土細(xì)小，粒徑為普通粘土粒徑的1/200，粘結(jié)性能比普通粘土好。

附加材料：為了防止鑄件表面粘砂并增加鑄造件表面光滑性，可在型砂中加入煤粉，或在型砂和型芯的表面覆蓋一層能耐高溫的石墨粉。為了改善型砂的退讓性，可在型砂中摻入木屑，在芯骨上繞上稻草繩以及用爐渣和焦碳作為型芯、砂型的一部分以保證足夠的退讓性和透氣性。第48頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、常用型（芯）砂的種類⑵水玻璃型砂水玻璃型砂是以水玻璃為粘結(jié)劑的一種型砂。它是由原砂、水玻璃和附加物（膨潤(rùn)土和NaOH水溶液等）配置而成。水玻璃砂鑄型或型芯無(wú)需烘干，通常向鑄型或型芯吹CO2氣體便可快速硬化。其原理在于CO2是酸性氧化物，它能與水玻璃（硅酸鈉水溶液）水解產(chǎn)物中的NaOH反應(yīng)，生成Na2CO3和水，從而促使硅酸溶膠的生成，并將砂粒包裹連接起來(lái)，使型砂具有一定強(qiáng)度。

優(yōu)點(diǎn)：硬化速度快、生產(chǎn)周期短、易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、勞動(dòng)條件好

缺點(diǎn)：易粘砂、濕強(qiáng)度低、退讓性差、出砂困難、回用性差目前，主要用于鑄鋼件生產(chǎn)，很少用于鑄鐵和有色金屬鑄造。第49頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、常用型（芯）砂的種類

⑶有機(jī)粘結(jié)砂有機(jī)粘結(jié)砂是用植物油、合脂和樹脂作粘結(jié)劑將原砂、粘土、附加物和水混制而成的一種型砂，它主要用作芯砂。植物油砂一般用亞麻油、桐油、豆油等作粘結(jié)劑，其主要特性是具有高的干強(qiáng)度、低的發(fā)氣量、小的吸濕性、好的流動(dòng)性和不易粘模。同時(shí)，在高溫燃燒分解生成還原性氣體CO和H2，形成氣體隔膜，有利于提高鑄件內(nèi)腔的表面光潔度，并使砂芯具有良好的透氣性、退讓性和潰散性。但其濕度太低，不易打芯，烘干前和烘干過(guò)程中易變形。因此通常在油砂在加入少量粘土、水或紙漿廢液。

合脂砂是用制皂生產(chǎn)中的石蠟經(jīng)氧化、蒸餾提取皂用脂肪酸后剩下的殘液，經(jīng)煤油或汽油稀釋后作粘結(jié)劑。性能與植物油砂相近。

樹脂砂是以合成樹脂作粘結(jié)劑的型（芯）砂。優(yōu)點(diǎn)：發(fā)氣量比植物油砂低，透氣性好、固化后干強(qiáng)度高、且潰散性好，鑄件質(zhì)量高；鑄型或型芯能自行硬化或稍加熱就固化，可節(jié)省能源和工時(shí)費(fèi)用，且工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，適于成批大量生產(chǎn)。缺點(diǎn)：有少量游離甲醛氣味污染環(huán)境，成本較高，對(duì)模樣有較高的粘著性。第50頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵設(shè)計(jì)

1、澆注系統(tǒng)將液態(tài)金屬引入鑄型的必要通道。

設(shè)計(jì)要求：

（1）保證在一定的時(shí)間內(nèi)使液態(tài)金屬充滿型腔，以防止大型薄壁鑄件澆不足的缺陷；（2）能使液態(tài)平穩(wěn)地流入型腔，并能將金屬液的熔渣擋在澆注系統(tǒng)中，以及能將型腔中的氣體順利排出，從而可避免金屬液的沖擊、飛濺，防止鑄件產(chǎn)生氧化，夾渣和氣孔等缺陷；（3）能合理地控制和調(diào)節(jié)鑄件各部分地溫度分布，以減小或消除縮孔、縮松、裂紋和變形等缺陷；（4）澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單且體積較小，以簡(jiǎn)化造型操作、減少金屬液的消耗和清理工作。第51頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

澆注系統(tǒng)由澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道四部分組成。

澆口杯作用：承接來(lái)自澆包的金屬液，并將其引入直澆道。還可起緩沖、擋渣和浮渣的作用。

直澆道作用：把金屬液從澆口杯引入橫澆道或直接導(dǎo)入型腔，并建立金屬液充填整個(gè)鑄型的壓頭。

橫澆道作用：把直澆道和內(nèi)澆道連接起來(lái)，并使金屬液平穩(wěn)而均勻的分配給各個(gè)內(nèi)澆道，還起擋渣作用。

內(nèi)澆道作用：控制金屬液流動(dòng)速度和方向，使之平穩(wěn)地充填型腔。澆注系統(tǒng)的類型（按內(nèi)澆道在鑄件中的位置）：頂注式、低注式、中注式、階梯式和垂直縫隙式等。典型澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

a)封閉式b）開放式

1澆口環(huán)2直澆道3直澆道窩4橫澆道5末端延長(zhǎng)段6內(nèi)澆道第52頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第53頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵設(shè)計(jì)

2、冒口

冒口是在鑄型中設(shè)置的一個(gè)儲(chǔ)存金屬液的空腔。

冒口一般設(shè)置在鑄件最后凝固部位的上方或側(cè)面。

冒口作用：補(bǔ)償鑄件凝固過(guò)程中產(chǎn)生地體積收縮，避免鑄件最后凝固區(qū)域產(chǎn)生縮孔和縮松缺陷，還具有集渣和排氣作用。

確定冒口位置原則：①冒口應(yīng)設(shè)置在鑄件最后所需補(bǔ)縮部位的上方或熱節(jié)附近②冒口應(yīng)盡量設(shè)置在鑄件最高最厚處，以便于靠金屬液的自重進(jìn)行補(bǔ)縮③對(duì)鑄件上不同高度處的熱節(jié)進(jìn)行補(bǔ)縮，冒口可分別設(shè)置，但要用冷鐵把各個(gè)冒口的補(bǔ)縮范圍隔開④冒口設(shè)置應(yīng)盡量不阻礙鑄件的收縮，不要設(shè)置在鑄件應(yīng)力集中部位，以免產(chǎn)生裂紋第54頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三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第55頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵設(shè)計(jì)

3、冷鐵

冷鐵作用：加速鑄件厚壁部位的冷卻，使其與鄰近部位同時(shí)凝固，避免在熱節(jié)處出現(xiàn)縮孔、縮松，當(dāng)它與冒口配合使用時(shí)，可實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固和擴(kuò)大冒口的有效補(bǔ)縮距離，消除鑄件的縮孔、縮松缺陷。冷鐵分為內(nèi)冷鐵和外冷鐵兩種。

內(nèi)冷鐵：采用與鑄件材質(zhì)相同或相近的材料直接插入需要激冷處型腔內(nèi)，隨后與澆注金屬熔接在一起，成為鑄件壁的一部分。內(nèi)冷鐵大多用于厚而大又不十分重要的鑄件，例如砧座、落錘等。對(duì)于承受高溫、高壓鑄件不宜采用。

外冷鐵：只與鑄件上被激冷部位表面相接觸而不熔接，故可回收重復(fù)使用。冷鐵的設(shè)計(jì)：包括安裝位置、形狀和尺寸。通常冷鐵位置的安放與冒口同時(shí)考慮。凡在鑄件熱節(jié)處不設(shè)置冒口就必須放冷鐵。冷鐵的尺寸取決于鑄造合金的種類和冷鐵的用途。通常冷鐵的厚度為鑄件壁厚的1～25倍。冷鐵的形狀應(yīng)與鑄件激冷處型面一致，其厚度應(yīng)逐漸向邊緣處減薄，使激冷作用平緩過(guò)度，以防止冷鐵與砂型交界處不同步收縮而產(chǎn)生熱裂。第56頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三造型和制芯是砂型鑄造最基本的工序，按照緊實(shí)型砂和起模的方法，可分為手工造型和機(jī)器造型兩大類。1.手工造型

全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型。

手工造型特點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)，無(wú)需復(fù)雜設(shè)備，成本低。缺點(diǎn)：鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大適用于單件，小批量或大型鑄件的生產(chǎn)。

手工造型按模樣特征可分為：整模造型，分模造型、活塊造型、挖砂造型、假箱造型、刮板造型；按砂箱特征分：兩箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型。具體特點(diǎn)及應(yīng)用見下表

。三、造型和造芯方法

第57頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三為省卻挖砂操作，在造型前特制一個(gè)底胎，然后在底胎上造下箱；底胎可多次使用，不參與澆注表常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用造型方法主要特點(diǎn)適用范圍整模造型整體模，平面分型面，型腔在一個(gè)砂箱內(nèi)；造型簡(jiǎn)單，鑄件精度表面質(zhì)量較好分模造型模樣沿最大截面分為兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱，造型簡(jiǎn)便挖砂造型假箱造型最大截面位于一端并為平面的簡(jiǎn)單鑄件的單件、小批生產(chǎn)最大截面在中部，一般為對(duì)稱性鑄件，如套、管、閥類零件單件、小批生產(chǎn)模樣為整體，但分型面不是平面，造型時(shí)手工挖去阻礙取模的型砂，生產(chǎn)率低，技術(shù)水平高分型面不是平面的鑄件的單件、小批生產(chǎn)分型面不是平面的鑄件的成批生產(chǎn)活塊造型對(duì)鑄件上妨礙起模的小部分做成活動(dòng)部分。起模時(shí)先取出主體部分，再取出活動(dòng)部分用于妨礙起模部分的鑄件的單件、小批生產(chǎn)第58頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三采用活動(dòng)砂箱造型，合型后脫出砂箱表2-2常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用造型方法主要特點(diǎn)適用范圍刮板造型用刮板代替模樣造型。節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期，生產(chǎn)率低，技術(shù)水平高，精度較差兩箱造型鑄型由上型和下型構(gòu)成，各類模樣，操作方便三箱造型脫箱造型用于等截面或回轉(zhuǎn)體大中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)最基本的造型方法。各種鑄型，各種批量鑄件兩端截面尺寸比中間大，必須有兩個(gè)分型面主要用于手工造型，具有兩個(gè)分型面的鑄件的單件、小批生產(chǎn)用于小鑄件的生產(chǎn)。地坑造型在地面砂床中造型，不用砂箱或只用上箱用于要求不高的中、大型鑄件的單件、小批生產(chǎn)續(xù)第59頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三零件part木模woodenpattern砂箱flask分模面partingline第60頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三手工造型的兩箱造型圖解型芯Core上箱flask

下箱型腔Cavatity澆注系統(tǒng)gatingsystem分型面P/L第61頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第62頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三箱造型three-piecemoulding

鑄型由上、中、下三部分組成，中型的高度須與鑄件兩個(gè)分型面的間距相適應(yīng)。三箱造型費(fèi)工，應(yīng)盡量避免使用

第63頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三箱造型第64頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三模樣是整體的，多數(shù)情況下，型腔全部在下半型內(nèi)，上半型無(wú)型腔。造型簡(jiǎn)單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)型缺陷鑄件最大截面在一端，且為平面。整模造型Singlepiecepattern第65頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三整模造型第66頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三模樣是整體的，但鑄件的分型面是曲面。為了起模方便，造型時(shí)用手工挖去阻礙起模的型砂。每造一件，就挖砂一次，費(fèi)工、生產(chǎn)率低

挖砂造型第67頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三挖砂造型第68頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三為了克服挖砂造型的缺點(diǎn)，先將模樣放在一個(gè)預(yù)先作好的假箱上，然后放在假箱上造下型，省去挖砂操作。操作簡(jiǎn)便，分型面整齊

假箱造型第69頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三假箱造型第70頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三將模樣沿最大截面處分為兩半，型腔分別位于上、下兩個(gè)半型內(nèi)。造型簡(jiǎn)單，節(jié)省工時(shí)

分模造型Splitpattern套管的分模造型第71頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三分模造型分模造型視頻第72頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鑄件上有妨礙起模的小凸臺(tái)、肋條等。制模時(shí)將此部分作成活塊，在主體模樣起出后，從側(cè)面取出活塊。單件小批生產(chǎn)帶有突起部分的鑄件活塊造型Loosepiecepattern第73頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三活塊造型活塊造型視頻第74頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

用刮板代替模樣造型?？纱蟠蠼档湍映杀荆?jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，要求操作者的技術(shù)水平較高.

刮板造型Sweeppattern

第75頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三刮板造型第76頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三特點(diǎn)：鑄件質(zhì)量穩(wěn)定、表面質(zhì)量好尺寸精度高、加工余量小、生產(chǎn)率高、勞動(dòng)條件好、生產(chǎn)總成本低、便于機(jī)械化。缺點(diǎn)：設(shè)備和工裝費(fèi)投資大，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)適用于大量和成批生產(chǎn)鑄件。2、機(jī)器造型（芯）1.

機(jī)器造型的緊砂方法機(jī)器造型的緊砂方法主要有壓實(shí)、震實(shí)、震壓、拋砂四種基本形式。1）震壓緊砂：以壓縮空氣為動(dòng)力，工作原理如圖所示。2）拋砂緊實(shí)：工作原理如圖所示。第77頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三填砂→震擊緊砂→輔助壓實(shí)→起模頂桿起模式震壓造型機(jī)的工作過(guò)程

錄象第78頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三進(jìn)氣填砂升起第79頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三排氣落下撞擊第80頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三震擊氣缸升起壓實(shí)第81頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三抬起第82頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三振壓造型機(jī)工作過(guò)程第83頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

拋砂造型拋砂機(jī)的拋砂機(jī)頭的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)高速葉片，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)。拋砂造型影片第84頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.

機(jī)器造型的起模方法1）頂箱起模：如圖2-21a所示。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但易漏砂，用于型腔簡(jiǎn)單、高度小的鑄型，多用于上型，以省卻翻箱。2）漏模起模：如圖2-21b所示。一般用于形狀復(fù)雜或高度較大的鑄型。3）翻轉(zhuǎn)起模：如圖2-21c所示。機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，但不易掉砂，適用于型腔較深，形狀復(fù)雜的鑄型，常用于下型。第85頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三圖2-21起模方法示意圖第86頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、造型生產(chǎn)線將造型機(jī)和其它輔機(jī)（翻轉(zhuǎn)機(jī)、下芯機(jī)、合型機(jī)、壓鐵機(jī)、落砂機(jī)等）按照鑄造工藝流程，用運(yùn)輸設(shè)備（鑄型輸送機(jī)或輥道）聯(lián)系起來(lái)，組成一套機(jī)械化、自動(dòng)化鑄造生產(chǎn)系統(tǒng)，如圖下圖所示。

第87頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三造型生產(chǎn)線第88頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三四、砂型鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用

（1）特點(diǎn)適于鑄造各種金屬不受鑄件形狀限制如形狀復(fù)雜件、大件不受批量限制成本低鑄件尺寸精度低、表面粗糙缺陷多，質(zhì)量不穩(wěn)定勞動(dòng)條件差（2）應(yīng)用廣泛特大件第89頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、金屬型鑄造1.金屬型的構(gòu)造金屬型的材料一般采用鑄鐵，鑄件內(nèi)腔可用金屬型芯或砂芯得到。結(jié)構(gòu)有整體式、水平分型式、垂直分型式、復(fù)合分型式等。

金屬型鑄造是在重力作用下將金屬液體澆入金屬鑄型以獲得鑄件的方法。鑄型用金屬制成，可反復(fù)使用，故又稱永久型鑄造。

§3-4特種鑄造

第90頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三圖2-24金屬型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖a)水平分型式c)復(fù)合分型式b)垂直分型式1一型芯2一上型

3—下型4—模底板5—?jiǎng)有?/p>

6—定型

第91頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三金屬型鑄造金屬型鑄造過(guò)程視第92頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2）刷涂料：金屬型表面應(yīng)噴刷一層耐火涂料，以保護(hù)型壁表面，免受直接沖蝕和熱擊。還可改變冷卻速度，實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固。不同合金采用不同涂料，鋁合金常用氧化鋅粉、滑石粉和水玻璃的涂料；灰鑄鐵用石墨、滑石粉、耐火粘土、石英粉等。3）澆注溫度：澆注溫度應(yīng)比砂型鑄造高20～300C。

4）開型時(shí)間:在型內(nèi)停留時(shí)間越長(zhǎng)，溫度越低，收縮量越大，取出鑄件越困難，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂紋的傾向越大；同時(shí)冷卻時(shí)間越長(zhǎng)，生產(chǎn)率下降。因此合適的開型時(shí)間十分重要。如：鑄鐵件出型溫度為780～950℃，開型時(shí)間10～60s。2.金屬型鑄造的工藝特點(diǎn)

1）金屬型預(yù)熱：未預(yù)熱的金屬型導(dǎo)熱性好，使金屬液冷卻過(guò)快，鑄件易出現(xiàn)冷隔、澆不足、夾雜、氣孔等缺陷；鑄型受強(qiáng)烈熱沖擊，應(yīng)力倍增，極易損壞。故在澆注前必須預(yù)熱。預(yù)熱溫度應(yīng)根據(jù)合金種類和鑄件結(jié)構(gòu)而定。

第93頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.金屬型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍金屬型鑄造適用于大批生產(chǎn)的有色合金鑄件，如鋁合金的活塞，汽缸體等。

1）金屬型鑄件冷卻快，組織致密，機(jī)械性能較高；2）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高；尺寸公差I(lǐng)T12～I(xiàn)T16，12.5～6.3；3）實(shí)現(xiàn)了“一型多鑄”，提高了生產(chǎn)率，改善了勞動(dòng)條件；4）金屬型不透氣且無(wú)退讓性，鑄件易產(chǎn)生澆不到、裂紋或白口等缺陷。

第94頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、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。

1、熔模鑄造的工藝過(guò)程第95頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三壓型蠟?zāi)＝M結(jié)殼脫蠟單個(gè)蠟?zāi)１簾?、澆注制模脫殼、清理?6頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三熔模鑄造熔模鑄造視頻第97頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、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(jí)可達(dá)IT11～I(xiàn)T13，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(guò)程較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)；原材料價(jià)格貴，鑄件成本高；鑄件不能太大、太長(zhǎng)，否則熔模易變形，喪失原有精度第98頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三應(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)。三、壓力鑄造液態(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。1、壓鑄設(shè)備和壓鑄工藝過(guò)程

壓鑄過(guò)程主要由壓鑄機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。常用壓鑄機(jī)分為熱壓室和冷壓室兩大類。壓室與熔化爐（坩堝）相連的為熱壓室，適于鉛、鋅、錫等低熔點(diǎn)合金；壓室與熔化爐（坩堝）分開的為冷壓室，廣泛用于壓鑄鋁、鎂、銅等合金。如臥式冷壓室壓鑄機(jī)，其工作原理包括合型、澆注，壓射、開型、頂出鑄件幾個(gè)過(guò)程。

第99頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三壓鑄機(jī)分類按壓室是否浸在熔融金屬中，分冷室壓鑄機(jī)熱室壓鑄機(jī)按壓室位置，分臥式壓鑄機(jī)立式壓鑄機(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100頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三壓力鑄造動(dòng)畫第101頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三臥式壓鑄機(jī)工作原理第102頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

大型壓鑄機(jī)及壓鑄模第103頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三大型壓鑄機(jī)第104頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三臥式壓鑄機(jī)第105頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三臥式冷室壓鑄機(jī)動(dòng)畫第106頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三立式壓鑄機(jī)第107頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三立式壓鑄機(jī)視頻第108頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、壓力鑄造工藝特點(diǎn)

⑴壓鑄壓力

壓鑄過(guò)程中，作用在金屬液上的壓力一般以比壓表示，所謂比壓是指壓射過(guò)程中壓室內(nèi)單位面積上液態(tài)金屬所受到的靜壓力。通常比壓過(guò)小會(huì)導(dǎo)致鑄件組織的不致密和輪廓不清晰，因此，增大比壓可提高鑄件的致密度。但比壓過(guò)大，又會(huì)使壓鑄模受到金屬液的強(qiáng)烈沖刷和增大合金的粘模傾向，降低壓鑄模使用壽命。一般比壓為30～80MPa。

⑵填充速度

填充速度是指金屬液通過(guò)壓鑄型內(nèi)澆口導(dǎo)入型腔的線速度，它的高低直接影響到鑄件內(nèi)部的質(zhì)量和尺寸精度。通常充填速度過(guò)低，易使鑄件輪廓不清晰，甚至不能成形。充填速度過(guò)高，會(huì)使鑄件產(chǎn)生氣孔和氧化夾雜等缺陷，并使鑄件粘型，降低鑄件表面質(zhì)量和壓鑄模壽命。一般10～40m/s。第109頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

⑶合金的澆注溫度

澆注溫度通常用保溫坩堝中液態(tài)合金的溫度表示。澆注溫度的高低，直接影響鑄件成形、尺寸精度、表面質(zhì)量、力學(xué)性能和壓鑄模的使用壽命。主要根據(jù)壓鑄合金的種類、壓鑄件的壁厚和復(fù)雜程度來(lái)確定。一般比常溫低40～80℃。⑷壓鑄模的工作溫度

壓鑄模的工作溫度的高低對(duì)鑄件質(zhì)量的影響與合金的澆注溫度有類似之處。因此在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)控制壓鑄模的工作溫度，使之保持在一定溫度范圍內(nèi)。工作前要預(yù)熱，鋁、鎂合金壓鑄預(yù)熱130℃～200℃，銅合金壓鑄預(yù)熱200～400℃。并噴刷特殊涂料。第110頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三⑹壓鑄時(shí)間

壓鑄時(shí)間包括充填、持壓和鑄件在壓鑄模中的停留時(shí)間。

充填時(shí)間是指金屬液開始進(jìn)入型腔到充滿型腔所需的時(shí)間。充填時(shí)間與壓鑄件的輪廓尺寸、壁厚和結(jié)構(gòu)以及金屬液和壓鑄模的溫度等因素有關(guān)。充填時(shí)間主要通過(guò)控制壓射比壓、壓射速度或內(nèi)澆口尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)，一般為0.01～0.2s。

持壓時(shí)間是指金屬液充滿型腔后，仍需在壓力下持續(xù)的時(shí)間。以使壓射沖頭通過(guò)未凝固的金屬將壓力傳遞給鑄件，從而獲得組織致密的鑄件。持壓時(shí)間與合金特性和鑄件壁厚有關(guān)。一般為1～3s。

留摸時(shí)間是指鑄件在壓鑄摸中從持壓終了到開型取出鑄件所需時(shí)間。留摸時(shí)間太短，鑄件出摸時(shí)溫度較高，強(qiáng)度低，故鑄件從型內(nèi)頂出時(shí)易產(chǎn)生變形，且鑄件中氣體膨脹使其表面產(chǎn)生鼓泡。但是，若留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鑄件出摸溫度低，收縮大、抽芯及頂出鑄件阻力大，對(duì)有熱脆合金鑄件會(huì)發(fā)生開裂。第111頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3、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(jí)一般為

IT11～I(xiàn)T13級(jí)，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%，比金屬型鑄件高10～12%。

3．可壓鑄出形狀復(fù)雜的薄壁件。最小壁厚，鋁合金為

0.5mm，而鋅合金僅為0.3mm。

4．生產(chǎn)率高。國(guó)產(chǎn)壓鑄機(jī)每小時(shí)可鑄50～150次，最高可達(dá)500次。

第112頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三5．壓鑄設(shè)備投資大，壓鑄型制造成本高，工藝準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，不適宜單件、小批生產(chǎn)。6．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。7．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。第113頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.壓鑄件應(yīng)盡量避免切削加工，以防止內(nèi)部孔洞外露。4.由于壓鑄件內(nèi)部疏松，塑性、韌性相對(duì)較差，因此不適宜制造承受沖擊的制件。應(yīng)用：有色薄壁小件的大批量生產(chǎn)。四、低壓鑄造

低壓鑄造是在（0.02～0.07）MPa的低壓下將金屬液注入型腔，并在壓力下凝固成形，以獲得鑄件的方法。1、低壓鑄造的工藝過(guò)程第114頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三低壓鑄造的組成第115頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三壓縮氣坩堝爐鑄型熔化黃銅水低壓鑄造工藝原理主要步驟通氣充型加壓凝固放氣開模第116頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三低壓鑄造示意圖

第117頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第118頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三低壓鑄造的工藝過(guò)程：

1）準(zhǔn)備合金液和鑄型。合金液倒入保溫坩堝中，裝上密封蓋，升液管及鑄型。2）升液，澆注。合金在較低壓力下從升液管平穩(wěn)上升，注入型腔。3）增壓凝固，型內(nèi)合金在較高壓力下結(jié)晶、凝固。4）減壓、降液，坩堝上部與大氣連通，升液管內(nèi)合金液流回坩堝。5）開型取出鑄件。第119頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、低壓鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍應(yīng)用：目前廣泛應(yīng)用于鑄造鋁合金鑄件，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、活塞、葉輪等，也可用于球墨鑄鐵、銅合金等澆注較大的鑄件，如球鐵曲軸、銅合金螺旋槳等。1）充型平穩(wěn)且易控制，減少了沖擊、飛濺現(xiàn)象，不易產(chǎn)生夾渣、砂眼、氣孔等缺陷，提高了產(chǎn)品合格率。2）金屬液上升速度和結(jié)晶壓力可調(diào)整，低壓鑄造適用于各種鑄型、各種合金和各種大小的鑄件。3）澆注系統(tǒng)簡(jiǎn)單，金屬利用率高。4）與重力鑄造（砂型、金屬型）比較，鑄件的輪廓清晰，力學(xué)性能較高，勞動(dòng)條件改善，易于機(jī)械化和自動(dòng)化。

第120頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三五、離心鑄造離心鑄造：將金屬液澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在離心力作用下充填鑄型并凝固的鑄造方法?？捎媒饘傩鸵部捎蒙靶?。1.離心鑄造的類型根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸的空間位置，離心鑄造可分為立式和臥式兩大類。1）立式離心鑄造：鑄型繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，如圖所示。在離心力和重力的共同作用下，內(nèi)表面為回轉(zhuǎn)拋物面，因此用于高度小于直徑的環(huán)、套類短鑄件。2）臥式離心鑄造：鑄型繞水平軸旋轉(zhuǎn)，如圖所示，鑄件壁厚均勻，適于長(zhǎng)度較大的管、套類零件。第121頁(yè)，共144頁(yè)，2023年，2月20日，星期三返回文檔離心鑄造示意圖a)立式離心鑄造

b)立式離心澆注成形鑄件

c)臥式離心鑄造1，16—澆包2，14—鑄型3，13—液體金屬4—帶輪和帶5—旋轉(zhuǎn)軸6—鑄件7—電動(dòng)機(jī)8—澆注系統(tǒng)9—型腔10—型芯11—上型12—下型15—澆注