制造工程基础第4章

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1、第四章金属的铸造成型铸造工艺三要素：铸型、液态金属、浇注系统和条件生产特点：适应范围广、可制造各种合金铸件、精度高、成本低1、砂型铸造的工艺流程制备造型材料一一模样一一型芯一一砂型一一烘干、合箱一一金属的熔化与浇注一一清理、检查铸件。2、对造型材料的要求要求作用可能引起的问题保证措施强度抵抗液态金属冲击和压力塌箱、冲砂、砂眼增加黏土含量、紧实砂型、选用细小砂粒——强度提高，透气性、容让性下降透气性抗高温气孔、浇不足耐火性排出气体型砂软化、熔融、黏附在铸件表面容让性防止铸件内应力变形、裂纹3、制备模样用模样形成铸型的

2、型腔（外形），其尺寸要按铸件金属的线收缩率放大，放大部分的尺寸称为缩尺。4、制造型芯用型芯形成铸型的内腔。型芯由芯盒制备，芯盒尺寸要按铸件金属的线收缩率放大。提高型芯的强度和刚度一一加入芯骨（芯铁）芯头作用：保证型芯在铸型屮准确定位、固定及通气。5、金属的浇注与凝固>液态金属的流动性（充型能力）定义：液态金属流动充填铸型型腔（获得形状完整、轮廓清晰健全铸件）的能力;要求：液态金属在开始凝固Z前必须充满铸型型腔的所有区域；影响因素问题浇注温度过热度过低一一冷隔、浇不足；过高一一表面质量下降，夹砂、产生氧化夹杂物和气孔

3、金属的化学成分恒定温度凝固VS.凝固发生在一定范围之内（纯金属与共晶合金VS.非共晶合金）浇注速率速度过低一一冷隔、浇不足；速度过高一一产生紊流，形成金属氧化物和加剧对铸型表面的冲蚀液态金属的粘度与坏境的传热>浇注过程分析22能量守恒方程：加+△+上匚=辰+旦+叵+H12Pg2gpg2gH】2：液体从点1流动到点2由于摩擦作用引起的位头损失流动连续性方程：VlAl=V2A2=e（常量）直浇道设计原则：锥形一一使直浇道顶部与底部具有相同的液体体积流量，防止空气被吸入液态金属并进入型腔。＞纯金属、共晶合金、非共晶合金的

4、凝固特点金属凝固温度晶粒结构特征纯金屈、共晶合金恒温下凝固（相同点）表层金属晶粒细小、等轴且随机取向；具有择优取向的树枝晶生长（不同）非共晶枝晶成分的变化（元素的宏观偏析与微观偏析）非共晶合金在一个温度区间内凝固V凝固时间：TST=6（—）"体积一一表而积比值A冒口设计原则：具有较大体积一表面积比，确保铸件先于冒口凝固，减小金属收缩的不利影响＞铸件收缩三个阶段（1）凝固前的冷却过程中一一液体收缩收缩量约0.5%（2）从液体向固体的相变过程屮的收缩一一凝固收缩可能导致缩孔（3）凝固后的冷却过程中一一固体收缩取决于金属

5、的热膨胀系数，是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因形成原因液态收缩和凝固收缩大于固态收缩预防措施基本原则：控制铸件的凝固方向（冒口、冷铁）/缩孔/缩松防止措施：1）在热节处安放冷铁，砂型表面涂敷激冷涂料，以加大铸件冷却速度2）加大结晶压力，以破碎枝晶，减少金属液流动的阻力（尺寸放大）非共晶合金和共晶合金，谁更容易产生缩松？一一非共晶6、砂型铸造的工艺方案＞铸件结构设计的工艺性分析①铸件壁的结构要合理壁厚过小一一冷隔和浇不足；过大一一缩孔和缩松②避免水平设置较大的平面水平大平面在顶面，易产生冷隔、气孔、夹杂、砂眼等

6、缺陷③防止铸件变形和裂纹的结构设计大而薄的平板件：采用筋板结构设计；轮型铸件：采用弯曲轮確结构，松弛应力④简化造型、制模工艺，便于起模⑤尽量不用或少用砂芯＞浇注位置的确定和分型面的选择/浇注位置的确定原则：（解决主要矛盾！）（1）使铸件的重要表面、大平面及薄壁部位朝下或侧立，厚壁部位朝上。（2）同时考虑造型的难易程度，如分型面数量、自动化程度等。/分型面选择的原则（1）便于起模（2）减少错箱造成的误差，保证零件的位置精度（尽量将铸件轮廓置于一个砂箱屮）（3）尽量减少分型面数量，且为平面，简化造型工艺>浇注系统的组成

7、、各部分作用与设计要点组成作用设计要点浇口杯（外浇口）防止飞溅和溢出，减小直接冲击，撇去熔渣和杂质减小或防止水平涡流的产生直浇道提供足够高的位头，产生一定的流速1:50或1:25的锥度；开直浇道窝，避免紊流横浇道使液流平稳，利于撇渣70—100mm的末端延长段内浇道（内浇口）控制充填铸型的速度和方向，调节凝固顺序，补缩防止喷射和飞溅，不开设在重要部位>铸件的补缩措施（冒口、冷铁设计）补缩措施在铸件成形过程中发生铸件体积的凝固收缩现象，如果不能提供补充收缩的金属液，铸件就会产生缩孔、缩松、缩陷等缺陷浇口直接补缩冒口补

8、缩冷铁补缩7、铸造缺陷的分析及质量控制/各种铸造缺陷的特征、成因及防止措施铸造工艺的共性缺陷成因防止措施浇不足、冷隔液体金属的流动性不好、壁厚太小•浇注时金属液发生飞溅，形成许多球状金属颗粒被包裹在铸件中合理设计浇注系统及工艺热裂铸件冷却时受到铸型的阻碍，内应力大于金属的强度极限铸型具有溃散性（浇注后强度下降），或及时収出铸件缩孔、缩松前文已述直浇道窝深度约