工程材料及机械制造基础教案

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1、第一章铸造第一节慨述一、定义将固态金属炉料按零件所需技术要求熔炼成合金熔液，将液态合金浇注到具有与零件形状相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法，称为铸造。二、分类湿型中、小铸件手工干型大型铸件1、砂型铸造低压、中压机器高压2、特种铸造三、铸造生产的特点：1、可以铸造出内腔、外形很复杂的毛坯。2、工艺灵活性大。3、铸造成本较低。4、铸件的形状和尺寸与零件非常相近，因而节约金属，减少了切削加工的工作量。铸造生产存在的主要问题：1、铸件笨重，增加了机器设备的重量。2、质量不稳定，废品率高。3、铸件表面质量不高，工人劳动条件较差。

2、第二节金属的液态成形一、铸件的凝固合金从液态转变为固态的状态变化，称为凝固。1、铸件的温度场2、铸件的凝固区域3、铸件的凝固方式二、液态合金的充型能力铸造性能是表示合金铸造成形获得优质铸件的能力。通常用流动性、收缩性等来衡量。1、合金的流动性（1）、流动性的概念是指液态金属本身的流动能力。流动性不好时，铸件易产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣、缩孔、热裂等缺陷。合金流动性的好坏，通常以螺旋形流动性试样的长度来衡量。（2）、影响流动性的因素1)合金性质方面的影响共晶成分合金的流动性最好。合金的结晶间隔越宽，其流动性越差。2)铸型和浇注条件铸型的导热速度

3、愈大或对金属液流动阻力愈大，合金的流动性越差。在一定范围内，浇注温度愈高，流动性愈好。3)铸件结构当铸件壁厚过小，壁厚急剧变化，有大的水平面等结构时，都使金属液的流动困难。2、合金的收缩（1）、收缩的概念合金从液态冷却至常温的过程中，体积缩小的现象称为收缩。1)液态收缩↘缩孔、缩松形成的基本原因2)凝固收缩↗3)固态收缩铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因（2）、缩孔和缩松凝固结束后往往在铸件某些部位出现孔洞，大而集中的孔洞称缩孔；细小而分散的孔洞称缩松。1)缩孔的形成缩孔产生的基本原因是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，且得不到补

4、偿。2)缩松的形成基本原因相同，但主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中。3)影响缩孔、缩松形成的因素a、合金的成分b、浇注条件和铸型条件c、铸件结构4)缩孔和缩松的防止方法a、按照顺序凝固原则进行凝固b、合理确定内浇口位置及浇注工艺c、合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施（3）、铸造应力铸件的固态收缩受到阻碍而引起的内应力称为铸造应力。1)热应力热应力是由于铸件壁厚不均，各部分收缩受到热阻碍而引起的，是一种残留铸造应力。2)机械应力(收缩应力)铸件冷却到弹性状态以后，由于受到铸型、型芯和浇、冒口等的机械阻碍而产生的应力，称机械应力

5、。机械应力一般都是拉应力，是一种临时应力。3)减小和消除铸造应力的方法a、同时凝固原则b、采取相应的工艺措施c、合理设计铸件结构d、去应力退火（4）、铸件的变形当残留铸造应力超过铸件材料的屈服极限时，往往产生翘曲变形。前述防止铸造应力的方法，也是防止变形的根本方法。（5）、铸件的裂纹1)热裂是在凝固末期高温下形成的裂纹。防止热裂的方法是使铸件结构合理。2)冷裂是铸件处于弹性状态即在低温时形成的裂纹。冷裂往往出现在铸件受拉应力部位，特别是有应力集中的地方。防止冷裂的方法是尽量减小铸造应力。三、合金的铸造性能对铸件结构的要求(见表1--5)（6）、

6、铸件中的气体1）侵入性气体2）析出性气体3）反应性气体第三节砂型（芯）制造一、手工造型手工造型时，紧砂和起模是用手工来进行的，其操作灵活、适应性强、模型成本低、生产准备时间短，但铸件质量较差，生产率低，且劳动强度大。因此，主要用于单件、小批生产。1、整模造型2、分模造型3、挖砂造型4、假箱造型5、活块造型6、刮板造型7、三箱造型8、地坑造型9、脱箱造型二、机器造型它可大大提高劳动生产率，铸件尺寸精确，表面光洁，加工余量小，改善工人劳动条件。在大批量生产中，铸件成本显著降低。1、震压造型2、微震压实造型3、高压造型4、射压造型5、空气冲击造型6、

7、抛砂造型三、造型生产线将造型机和其它辅助设备按照铸件工艺流程，用运输设备联系起来，组成一套机械化、自动化铸造生产系统。四、机器造芯1、热芯盒射芯机制芯此法生产率很高，型芯尺寸精确，强度高，表面光洁。2、壳芯机制芯壳芯强度更高，因型芯中空，故树脂耗量少，通气性很高。主要缺点是酚醛树脂的价格昂贵，固化时间长，生产率低，制芯时也有臭味产生。五、机器造型的工艺特点机器造型是不能进行三箱造型的，同时也应避免活块，因为取出活块费时，使造型机的生产率显著降低。第四节砂型铸件结构的工艺性铸造工艺及其对铸件结构的要求一、铸造工艺的设计（一）、准备主要依据生产任务

8、：1、零件结构特点2、合金牌号、金相组织、机械性能3、零件的工作条件4、生产批量生产条件1、起重设备2、炉子的吨位和生产率3、造型设备4、工人的技术条