材料加工技术2铸造

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1、第二章铸造成型2.1概述一铸造：把金属加热熔化后注入铸型的型腔中，待金属液冷却后获得铸件的一种生产工艺方法。二特点：优点：1适应范围广。材料广；尺寸几乎不限（壁厚可从0.3mm到1m）；批量不限。2成本低。形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、床身、气缸体等。在金属切削机床中，铸件占机床总重量75%以上，而生产成本仅占15~30%。缺点：组织疏松，晶粒粗大，缺陷多；力学性能差；工序多，难以精确控制。2.2金属液态成型理论一铸件的凝固：合金从液态转变为固态的过程。经历填充、凝固、收缩、吸气、偏析和形成非金属夹杂的过程，又称结晶，

2、经历形核和长大的过程。1铸件的温度场：合金液充满型腔后，在凝固和冷却的某瞬间，铸件横截面上的温度分布曲线。图.圆柱体铸件某瞬间横断面上的温度场2铸件的凝固方式：a逐层凝固:纯金属或共晶合金。没有凝固区，TL=TS。b糊状凝固：凝固温度范围宽，表面枝晶固体将金属液分割开，充型和补缩能力变差。c中间凝固：τ1---逐层凝固+糊状凝固+液相τ2---逐层凝固+糊状凝固。2铸件的凝固方式：a逐层凝固:纯金属或共晶合金。没有凝固区，TL=TS易产生缩孔b糊状凝固：凝固温度TL~TS宽，表面枝晶固体将金属液分割开，充型和补缩能力变差。易缩松。（

3、表层散热快凝固结壳，内部较宽的液、固共存的凝固区，枝晶易粗化成等轴晶组织。其相互连接成固体以后(约70％)，将液态金属分割为许多小的封闭区，其收缩时得不到补充，形成小而分散的孔洞。）二液态金属充型能力：液态合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。（充不到、冷隔、砂眼、气孔等---充型不利）影响因素：1）合金流动性—金属液流动的最大长度表示。2）浇铸温度高，流动性好。三铸件的收缩：合金液浇铸到型腔，在液态、凝固态、固态冷却中体积减少的现象。1）缩孔：逐层凝固—固液温度相同。2）缩松：糊状凝固—结晶温度范围宽。消除缩孔：1）实现

4、顺序凝固。2）实现同时凝固。四合金铸造性能：合金易于液态成形而获得优质铸件的能力。包括：流动性、凝固温度范围、吸气性等。2.3砂型铸造一砂型铸造工艺路线：制造模型、准备型砂、制作砂型、烘干砂型、合箱、熔炼金属、浇铸、铸件清砂、检验。二铸件结构工艺性1合理均匀的壁厚：厚—流动性好，太厚—易缩孔、缩松；2壁连接应平缓、圆滑：尖角定向结晶应力大；3连接处避免交叉和锐角：交叉—金属多易缩孔、缩松。交叉—用交错或环状接头代替；锐角—用圆滑+直角过渡。4轮形铸件辐条形式：直辐条用弯曲辐条代替，避免应力大。5少用型芯和模块：活块改加厚结构。6减少

5、分型面。7垂直于分型面的壁上应设计结构斜度。2.4特种铸造定义：除砂型铸造外的铸造方法~一、熔模铸造：用易熔材料刷模，表面包覆若干层耐火涂料，刷成型壳，熔出易熔料，高温焙烧即可浇注的铸造方法。1.熔模铸造工艺过程：①熔模组的制造：蜡基—50%的石蜡+50%的硬脂酸熔模材料：树脂基—松香制造熔模方法：用压力将模料压入压型型腔，凝固后取出按一定分布方式熔焊在浇口棒熔模上，组成模组。图1熔模制备图2熔模模组制备②型壳制造：耐火涂料—石英粉水玻璃涂于熔模组表面，撒上一层细石英沙，然后自然硬化，多次重复涂料，撒上石英砂和硬化，得到砂粒逐渐增大

6、有5~9层砂壳组成的型壳。图三造型③脱模型壳熔烧：用热水法或高压蒸汽法脱出腊模，型壳800~1000℃焙烧，净化内腔提高硬度。④浇铸、落砂、切割浇口、打磨铸。2.熔模铸造特点优点:①精度高：尺寸公差达CT4~6,Ra=3.5~12.5。发动机叶片，无机加余量要求。②适于各种合金铸造。③无分型面：热壳浇注，金属充型性好，最小孔直径0.5mm最小壁厚0.3mm。缺点：①工艺复杂，生产周期长。②热壳铸，组织粗大，力学性能差。③受型壳强度限制，不能制造大铸件（小于25kg）。二、金属型铸造（永久型铸造）：在重力作用下，将熔融金属浇入金属铸型

7、获得铸件的方法。1.金属型材料：一般用铸铁，也可以用碳素钢或合金钢。2.金属型铸点工艺：①预热：金属导热好，金属液充型能力差所以要预热。（大于150℃）②喷涂料：耐火涂料0.3~0.4mm保护表面耐金属冲蚀。③浇注、开型、取铸件、清理。3.金属型铸造特点：优点：①铸件冷却快，组织致密，力学性能高。②尺寸精度高，公差等级CT7~CT9粗糙度Ra3.2~12.5mm。③生产率高，易于机械化、自动化。缺点：不透气，无退让性，工艺设计难度大适于轴瓦、轴套、活塞、简单缸体的生产。三、压力铸造：熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法

8、。压力：几~几十兆帕充填速度：0.5~50m/s时间：0.01~0.25s1.压铸工艺：在压铸机上，预热金属铸型，喷涂料、合型、压射金属、凝固、开铸型，顶出铸件。2.铸造特点：优点：①尺寸精度高CT4~CT7表面质量好，Ra1.6~1