金属工艺学第一章铸造工艺基础

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1、铸造篇第二篇铸造一、什么是铸造生产（液态凝固成型）将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。铸造生产过程零件图铸造工艺图铸型型芯芯盒芯砂型砂模型熔化合箱落砂、清理检验铸件二、砂型铸造的工艺过程浇注冷却凝固（1）材料来源广；（2）废品可重熔；（3）设备投资低。三、铸造生产的特点1．可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。如汽缸体、汽缸盖、蜗轮叶片、床身件等。（1）合金种类不受限制；（2）铸件大小几乎不受限制。2．适应性强：3．成本低：4．废品率

2、高、表面质量较低、劳动条件差；铸件力学性能、砂型铸造铸件精度较差。性材料材质：不限，特别是脆结构：复杂外形、内腔～壁厚：尺寸：几毫米～十几米重量：几克～几百吨mmm12.0高档6缸小轿车的内部结构不需加工或少加工的精密铸件不需加工开式叶轮精密铸件高档6缸小轿车的发动机壳体1.1液态合金的充型充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。（一）液态合金的流动性合金的流动性是：液态合金本身的流动能力。充型——液态合金填充铸型的过程。充型能力——液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件

3、的能力。影响充型能力的主要因素：第一章铸造工艺基础浇不足冷隔现象0.45%C铸钢：200mm出气口浇口杯4.3%C铸铁：1800mm合金流动性的测定：螺旋试样测定法合金的流动性愈好，其长度就愈长。通常，灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铸钢流动性最差。合金的成分和结晶特征对流动性的影响最为显著。图1不同结晶特征合金的流动性亚共晶铸铁随含碳量的增加，结晶温度范围减小，流动性提高。a)在恒温下凝固b)在一定的温度范围内凝固图2Fe-C合金流动性与含碳量的关系（3）浇注系统的结构浇注系统的结构越复杂，流动阻力越大

4、，充型能力越差。（二）浇注条件（1）浇注温度一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。（2）充型压力液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越强。在生产中采用：高温出炉，低温浇注的原则。灰铸铁浇注温度为1200-1380℃；铸钢为1520-1620℃；铝合金为680-780℃。薄壁复杂件取上限温度值，厚件则取下限。（2）铸型温度铸型温度越高，液态金属与铸型的温差越小，充型能力越强。（3）铸型中的气体（4）铸件结构（三）铸型填充条件（1）铸型材料铸型材料的导热系数愈大，对液态合金的微冷能力愈强，合金的

5、充型能力愈差。1.逐层凝固纯金属、二元共晶成分合金在恒温下结晶时，凝固过程中铸件截面上的凝固区域宽度为零，截面上固液两相界面分明，随着温度的下降，固相区由表层不断向里扩展，逐渐到达铸件中心，这种凝固方式称为“逐层凝固”。1.2、合金的凝固特点一、铸件的凝固方式(a)(b)(c)2.糊状凝固（体积凝固）当合金的结晶温度范围很宽，或因铸件截面温度梯度很小，铸件凝固的某段时间内，其液固共存的凝固区域很宽，甚至贯穿整个铸件截面，这种凝固方式称为“糊状凝固”（或称体积凝固）。(a)(b)(c)3．中间凝固金属

6、的结晶范围较窄，或结晶温度范围虽宽，但铸件截面温度梯度大，铸件截面上的凝固区域宽度介于逐层凝固与体积凝固之间，称为“中间凝固”方法。(a)(b)(c)（2）铸件的温度梯度在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区域的宽窄取决于铸件内外层之间的温度差。若铸件内外层之间的温度差由小变大，则其对应的凝固区由宽变窄。表层中心St铸件温度成分温度S1T1T2T浇T液T固T室影响铸件凝固方式的主要因素：（1）合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固。体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本

7、原因。体收缩率：线收缩率：线收缩率是铸件产生应力、变形、裂纹的根本原因。（3）固态收缩从凝固终止温度到室温间的收缩。T固—T室（2）凝固收缩从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。T液—T固二、合金的收缩特点1.收缩的概念合金的收缩经历如下三个阶段：（1）液态收缩从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。T浇—T液表层中心St铸件温度成分温度S1T1T2T浇T液T固T室（1）化学成分灰铸铁中碳、硅含量愈高，硫含量愈低，收缩率越小。2.影响收缩的因素（2）浇铸温度浇铸温度升高，液态收缩增加，总收缩量增大。（3）铸

8、件结构与铸型条件铸件收缩是受阻收缩；铸件收缩受阻愈大，实际收缩率愈小。（1）缩孔与缩松液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的称为缩孔，细小而分散的称为缩松。1)缩孔和缩松的形成三、铸件中的缩孔与缩松缩孔与缩松2)缩孔和缩松的防止防止缩孔和缩松常用的工艺措施就是控制铸件的凝固次序，使铸件实现“顺序凝固”。缩孔与缩松的防止暗冒口冒口—储存补缩用金属液的空腔。顺序凝固—铸件按照一定的次序逐渐凝固。冷