金属工艺学 第7章 铸造成形

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1、7.1.1合金流动性和充型能力7.1.2合金的收缩7.1.3合金的吸气性和氧化性第七章铸造成形7.1铸造成形工艺基础本章重点：铸造成形方法及应用本章难点：铸造结构工艺设计和工艺性概念将熔融的金属液浇注入铸型内，待冷却凝固后获得所需形状和性能的毛坯或零件的工艺过程称为铸造。用铸造方法制成的毛坯或零件称为铸件。铸造工艺过程主要包括：金属熔炼、铸型制造、浇注凝固和落砂清理等。铸件的材质有碳素钢、合金钢、铸铁、铸造有色合金等。铸造成型特点适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯对材料的适应性广，铸件的大小几乎不受限制成本低，原材料来源广泛，价格低廉,一般不需要昂贵的设备是某些塑性很差的材料(如铸铁等)

2、制造其毛坯或零件的唯一成型工艺铸造成型优点液态成型特点工艺过程比较复杂，一些工艺过程还难以控制液态成形零件内部组织的均匀性、致密性一般较差液态成形零件易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等缺陷，产品质量不够稳定由于铸件内部晶粒粗大，组织不均匀，且常伴有缺陷，其力学性能比同类材料的塑性成形低液态成型缺点7.1铸造成形工艺基础7.1.1合金的流动性和充型能力液态合金的工艺性能表征为液态合金的铸造性能通常是指合金的流动性、收缩性吸气性及偏析等性能合金铸造性能是选择铸造金属材料，确定铸件的铸造工艺方案及进行铸件结构设计的依据合金的充型能力充型能力的概念:充型能力不足浇不足冷隔夹砂气孔夹渣

3、充型能力的决定因数合金的流动性铸型性质浇注条件铸件结构等液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成型件的能力合金流动性对充型能力的影响合金流动性的决定因数合金的种类:灰铸铁流动性最好；铸钢流动性最差。化学成分：同种合金中成分不同的合金具有不同的结晶特点，流动性也不同。纯金属流动性较好。结晶特性:恒温下结晶，流动性较好；两相区内结晶，流动性较差浇注条件对充型能力的影响浇注条件浇注温度充型压力浇注系统浇注温度越高，液态金属的粘度越小，过热度高，金属液内含热量多，保持液态的时间长，充型能力强。液态金属在流动方向上所受的压力称为充型压力。充型压力越大,充型能力越强。浇注系统的结构越复杂，则流

4、动阻力越大，充型能力越差。铸件结构对充型能力的影响折算厚度：折算厚度也叫当量厚度或模数,是铸件体积与铸件表面积之比。折算厚度越大，热量散失越慢，充型能力就越好。铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填.(大平面铸件不易成形)复杂程度：铸件结构越复杂，流动阻力就越大，铸型的充填就越困难。7.1.2合金的收缩合金收缩固态收缩液态收缩液态收缩凝固收缩缩孔:恒温下结晶线形收缩裂纹变形应力缩松:两相区结晶影响收缩的因素铸型条件铸件结构浇注温度化学成分(c含量)合金收缩缩孔与缩松的形成缩孔的形成:纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金,浇注后在型腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程中，如得不到合金液的

5、补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔.缩松的形成原因:铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。消除缩孔和缩松的方法定向凝固原则是铸件让远离冒口的地方先凝固，靠近冒口的地方次凝固，最后才是冒口本身凝固。实现以厚补薄，将缩孔转移到冒口中去。原理合理布置内浇道及确定浇铸工艺。方法合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。定向凝固原则解决缩孔的方法小结a）合理选择内浇道在铸件上的引入位置和高度；b）开设冒口；c）放置冷铁。冷铁是用来控制铸件凝固顺序的激冷物。解决缩孔的方法7.2铸造成

6、形方法7.2.1砂型铸造砂型铸造(表7.1)整模造型分模造型三箱造型活块造型挖砂造型刮板造型等手工造型砂型铸造方法造型方法主要特点适用范围按砂箱特征区分铸型由上型和下型组成，造型、起模、修型等操作方便适用于各种生产批量，各种大、中、小铸件铸型由上、中、下三部分组成，中型的高度须与铸件两个分型面的间距相适应。三箱造型费工，应尽量避免使用主要用于单件、小批量生产具有两个分型面的铸件在车间地坑内造型，用地坑代替下砂箱，只要一个上砂箱，可减少砂箱的投资。但造型费工，而且要求操作者的技术水平较高常用于砂箱数量不足，制造批量不大的大、中型铸件铸型合型后，将砂箱脱出，重新用于造型。浇注前，须用型砂将脱箱

7、后的砂型周围填紧，也可在砂型上加套箱主要用在生产小铸件，砂箱尺寸较小砂型铸造方法造型方法主要特点适用范围按模样特征区分模样是整体的，多数情况下，型腔全部在下半型内，上半型无型腔。造型简单，铸件不会产生错型缺陷适用于一端为最大截面，且为平面的铸件模样是整体的，但铸件的分型面是曲面。为了起模方便，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂。每造一件，就挖砂一次，费工、生产率低用于单件或小批量生产分型面不是平面的铸件为了克服挖砂造型的缺点