金属工艺设计学教（学）案

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1、《金属工艺学》授课教案机电学院金工教研室上编第一章铸造铸造：液态金属自重或压力铸型冷却、凝固铸件铸造特点：优点：1．具有较强的适应性2．铸件成本低原材料：来源广、价格低、投资少、易生产铸件：机械加工量相对较小，成本低缺点：1．废品率较高，生产过程难以控制；2．铸件力学性能较差，3．砂型铸造铸件精度较差。§1.1铸造工艺规程制定（一）铸造性铸造性:金属在铸造成形过程中所表现出的能力，主要取决于金属充型能力和收缩。一、充型能力图2.18合金成分对充型的影响液态金属充填铸型型腔的能力（液态金属流入型腔、液态金属准确清晰复制出型腔结构）影响因素：（1）金属成分（流动性）纯金属和共

2、晶成分金属，在恒温下结晶，充型能力好。见图2.18。（2）温度和压力温度越高，原子动能越大，保持液态时间越长，传给铸型热量越多，减小铸型对金属的激冷作用，充型能力强。提高压力，改变压力场可显著改善金属的充型能力。（3）铸型填充条件a．铸型蓄热能力：铸型从金属中吸收和储存热量的能力铸型材料导热系数和比热越大，对液态金属激冷能力越强，金属充型能力就越差。如金属型，浇不足b．铸型温度：影响液态金属冷却速度温度高，充型能力强，金属型和熔模铸造，预热铸型c．铸型排气能力：透气性↑，充型能力↑措施：扎气孔、加木屑，远离浇口的最高部位开设气口二、收缩铸件凝固过程中，温度变化很大，必然会

3、引起收缩。后果：①缩孔、缩松（液态→固态）②热应力、机械阻碍应力（固态）③变形、开裂预防措施：①控制凝固方式，有效补缩——顺序凝固，易产生缩孔处加冒口②加冷铁，改变局部凝固速度。（二）铸造工艺规程制定工艺规程包括：铸造方法、绘制铸件工艺图、选择工艺参数等。其核心内容：绘制铸件工艺图（在零件图上用各种各种工艺符号表示出铸造工艺方案的图形）。一、选择浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。确定原则如下：图4.1车床床身浇注位置图4.2起重机卷筒浇注位置图4.3大平面铸件浇注位置图4.4薄件浇注位置（1）铸件重要工作面或主要加工面应朝下或呈侧立状态防止砂眼、气孔、夹渣等缺陷

4、（缩孔）朝下：图4.1侧立：图4.2（2）铸件大平面或薄壁结构应朝下或呈侧立状态防止砂眼、气孔、夹渣及夹砂和浇不足朝下：图4.3侧立：图4.4（3）浇注位置应有利于补缩、防止产生缩孔将铸件厚大部分置于铸件的上部位置，以便安放冒口，实现自下而上的顺序凝固，图4.2二、确定分型面：铸型间的接触表面确定原则如下：（1）应能方便、顺序地取出模样或铸件图4.5伞齿轮分型面方案图4.6三通铸件分型面方案一般选在铸件地最大横截面处（2）应尽量与浇注位置一致，并尽量满足浇注位置的要求（图4.5）（3）分型面应避免曲折，数量应少，最好是一个且为平面，机器造型时，分型面只能有一个（图4.6）

5、（4）应尽量使型腔全部或大部分置于同一个砂型内，最好使型腔或使加工面与基准面位于下型中。（5）应使型芯数量少，并便于安放和稳定。三、确定工艺参数1.机械加工余量：铸造时在零件的加工表面增加的供切削加工用的余量。2.拔模斜度为便于把模样（或型芯）从砂型中（或从芯盒中）取出，铸件上垂直分型面的各个侧面应具有的斜度。拔模斜度在铸造工艺图中标出，其大小取决于立壁的高度、造型方法、模样材质和该侧面在型腔中的所处位置。通常在15′～3°，见图4.8图4.8拔模斜度3.型芯及型芯头型芯：铸件孔形和各种内腔，简化模样的外形，铸出铸件上局部妨碍拔模的凸台、凹槽等结构。按照在型腔中所处的状态

6、，一般分为水平型芯和垂直型芯。型芯头：浇注时不与液体金属接触，起到定位、支撑型芯及导引型芯中气体排出的作用。§1.2铸造方法按铸件的成形条件和制备铸型的材料不同，铸造方法可以分为：砂型铸造、熔模铸造、压力铸造、金属型铸造、离心铸造、低压铸造、陶瓷型铸造等。砂型铸造是普遍采用的方法，其他方法都属于特种铸造。一、金属型铸造图4.11铸造铝活塞简图用金属材料（铸铁或钢）制造铸型生产铸件的方法。亦称永久型铸造（可使用上千次）。按分型面的状态，金属型可分为水平式、垂直式和复合式。见图4.11金属材料导热速度快、无退让性，无透气性，耐火性比型砂差等，易产生浇不足、冷隔、裂纹及白口等缺

7、陷。由于金属型反复受灼热金属液的冲刷，寿命会降低，应采用相应的工艺措施。1.喷刷涂料：导热能力较强的耐火材料（氧化锌、石墨料）作用：①隔绝液态金属与金属型型腔的直接接触，方便铸件出型。②避免高温液体金属直接冲刷金属型腔表面，减弱液体金属对铸型热冲击的作用，延长铸型的使用寿命。③减缓铸件的冷却速度，防止铸件产生裂纹和白口组织等缺陷。2.保持合适的工作温度既对金属型要预热才能使用，预热温度为铸铁件250～350℃、有色金属件100～250℃。预热的目的是减缓铸型对金属的激冷作用，利于金属液的充型和避免产生浇不足、裂纹或白口缺陷，减