第一章 铸造工艺1 Casting Process

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1、第一章铸造工艺CastingProcess铸造是指将液态金属或合金浇入具有一定形状和尺寸的模型空腔，待其冷却凝固后，获得毛坯或零件的工艺方法，也称液态成形。（tz105）(dz110)铸造的特点：（1）由于金属在液态下成形，所以铸件的形状可以十分复杂。如带有复杂内腔的内燃机的缸体、缸盖、机床的床身和箱体、涡轮机的机壳等都是采用铸造的方法生产的。（tz38，tz26）（2）铸造生产的适应范围广。如工业上常用的碳钢、合金钢、铸铁、铜合金、铝合金等均可铸造；其次，铸件的大小几乎不限，质量从几克到几百吨，壁厚从1毫米以下到1米

2、以上的各种尺寸和大小的零件均可通过铸造生产。（tz35-c，tz40,tz73,tz77,tz96）（3）铸造生产的成本较低。首先，铸件的加工余量小，节省金属，减少切削加工量，从而降低制造成本；其次，铸造过程中各项费用较低，铸件本身生产成本较低。(tz145)（4）铸件质量控制困难铸造工艺过程复杂，影响因素多（tz105）。由于铸态金属的晶粒较为粗大，也不可避免地存在一些化学成分的偏析、非金属夹杂物以及缩孔或缩松等铸造缺陷，因此，铸造零件的力学性能和可靠性较锻造零件为差（dz12,dz75）。第一节铸造工艺基础Fund

3、amentofCastingProcess一、合金的充型能力（一）．液态合金流动性与充型能力的概念1．充型：合金充填型腔的过程(dz111)。2．充型能力：液态合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。3．浇不足：铸件出现形状不完整的现象(dz74,dz75,dz89,dz90)。4.流动性：液态合金本身的充型能力。由液态合金的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关，而与外界因素无关，是合金的主要铸造性能之一。(t1-1)流动性好的合金，充型能力强，便于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件。同时也有利于非金属夹物和气体

4、的上浮与排除，还有利于对合金冷却凝固过程所产生的收缩进行补缩。反之，流动性差的合金，充型能力也就较差(dh29)。但是，可以通过外界条件的改善来提高其充型能力。（二）．影响液态合金充型能力的主要因素1．流动性图1-1所示为Fe-C合金的流动性与成分的关系，可以看出，合金的流动性与其成分之间存在着一定的规律性。纯金属、共晶成分合金-在固定的温度下凝固，已凝固的固体层从铸件表面逐层向中心推进，与尚未凝固的液体之间界面分明，且固体层内表面比较光滑，对金属液的流动阻力小，故流动性最好(dz.swf)。其它成分的合金-在一温度范

5、围内进行凝固，此时结晶在一凝固区内同时进行，由于初生的树枝状晶体使固体层内表面粗糙，对合金液的流动阻力大，所以合金的流动性变差。合金的结晶温度范围越大，同时结晶的区域也越宽，树枝状晶也越发达，流动性也就越差。(dz.swf)图1-1F-C合金的流动性与状态图的关系2．铸型性质（1）铸型材料铸型材料的比热容越大，对液态合金的激冷作用越强，合金液的充型能力越差；铸型材料的导热系数越大，将铸型金属界面的热量向外传导的能力就越强，对合金液的冷却作用也越大，合金液的充型能力就越差(tz102)。9（2）铸型温度铸型温度越高，合金

6、液与铸型的温差越小，合金液热量的散失速度越小，因此保持流动的时间越长。生产中有时采用对铸型预热以提高合金的充型能力。（3）铸型中的气体在合金液的热作用下，铸型（尤其是砂型）将产生大量的气体，如果气体不能及时排出，型腔中的气压将增大，从而对合金液的充型产生阻碍。通过提高铸型的透气性，降低铸型的发气量，以及在远离浇口的最高部位开设出气口等均可降低型腔中气体对充型的阻碍。(tz27,tz70)3．浇注条件（1）浇注温度浇注温度对液态合金的充型能力有决定性的影响。浇注温度提高，合金液的过热度增加，合金液保持流动的时间变长。因此

7、，在一定温度范围内，充型能力随温度的提高而直线上升。但温度超过某界限后，由于合金液氧化、吸气增加，充型能力提高的幅度会越来越小。对薄壁铸件或流动性差的合金，采用提高浇注温度的措施可以有效地防止浇不足或冷隔等铸造缺陷。但随着浇注温度的提高，铸件的一次结晶组织变得粗大，且容易产生气孔、缩孔、缩松、粘砂、裂纹等铸造缺陷(dz84,dz108)，故在保证充型能力足够的前提下，浇注温度应尽量低。（2）充型压力液态金属在流动方向上所受到的压力越大，充型能力就越好。如通过增加浇注时合金液的静压头的方法，可提高充型能力。某些特种工艺，

8、如压力铸造(dz121)、低压铸造、离心铸造、实型负压铸造等，充型时合金液受到的压力较大，充型能力较强。（3）浇注系统浇注系统的结构越复杂，流动的阻力就越大(t4-17)，合金液在浇注系统中的散热也越大，充型能力也就下降。三、铸造合金的收缩与缩孔、缩松1．合金的收缩液态合金注入铸型、凝固、直至冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩小的