工程材料及成形技术 第5章 铸造成形

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1、下篇材料成形技术第5章铸造成形铸造：将液态金属（或合金）浇入铸型中使之冷却、凝固，这种制造金属制品的过程称为铸造成型，简称铸造（4）存在问题5.1.1概述铸件：所铸出的金属制品称为铸件铸造成型的特点：（1）适用范围广（2）可铸造各种合金铸件（3）铸造的成本低廉5.1铸造工艺基础5.1.2合金的铸造性能（1）流动性：液态合金的流动能力铸造性能：铸造合金在铸造过程中呈现出的工艺性能合金的铸造性能包括：流动性、收缩性（一）铸造合金的流动性1、流动性与充型能力（2）充型能力：液态合金充满铸型型腔获得形状完整、轮廓清晰的铸件的

2、能力●液态合金的流动性好，铸造成型时就容易充满型腔，铸件就轮廓清晰、尺寸精确；●流动性不好，则充型能力差，铸件就容易产生浇不到、气孔等缺陷。流动性与充型能力之间的关系：◆流动性好，则充型能力就好；流动性不好，则充型能力就差通常用浇铸螺旋试样的方法来衡量合金的流动性螺旋形流动性试样●浇铸的试样越长，则其流动性越好。2、影响流动性和充型能力的因素（1）合金成分共晶成分的合金流动性最好原因：（a）共晶成分的液态合金是在恒温下结晶的，已结晶的表层和未结晶液态合金交界处是平滑的，结晶层对液态合金的流动阻力较小（b）共晶成分的

3、合金与亚、过共晶成分的合金相比，其熔点相对较低，在相同浇铸温度下，T浇铸－T结晶最大，保持液态时间较长，因而液态合金在铸型中流动的距离也最长●合金成分偏离共晶点越远，结晶温度区间就越大，铸型内产生的液－固两相区也越宽，合金的流动性就越差(2)铸型结构和材料主要表现为型腔的阻力和铸型的导热能力的影响（a）铸型结构铸件壁厚越小，型腔就越窄小，液态合金散热也越快，其充型能力就越差铸件结构越复杂，型腔结构就越复杂，液态合金流动时的阻力也越大，其充型能力就越差（b）造型材料（型砂、芯砂等）造型材料的导热能力越强，液态合金降温越

4、快，其充型能力也越差●液态合金在干型中的充型能力比在湿型中的充型能力强，在预热铸型中的充型能力比在未预热铸型中的充型能力强(3)浇铸条件——浇铸温度●提高液态合金的浇铸温度，可显著提高合金的流动性原因：可使合金保持液态的时间延长，使合金凝固前传给铸型的热量多，从而降低液态合金的冷却速度，还可使液态合金的粘度减小●浇铸温度过高，容易产生粘砂、缩孔、气孔等缺陷(二)铸造合金的收缩性1、铸造合金收缩的概念收缩：液态合金在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩收缩分为三个阶段：液态收缩、凝固收缩、固态收缩液态收缩：

5、合金自浇铸温度到开始凝固温度之间的收缩浇铸温度越高，液态收缩越大凝固收缩：合金自开始凝固温度到凝固终了温度之间的收缩凝固温度区间越大，合金的凝固收缩越大固态收缩：合金自凝固终了温度到室温之间的收缩凝固终了温度越高，合金的固态收缩越大体收缩：液态收缩和凝固收缩又称为体收缩特点：收缩时合金处于流态，不会改变铸件的周边形状和尺寸，只能使处于液态或液－固共存状态的铸件顶面下沉线收缩：固态收缩又称为线收缩特点：固态收缩时，铸件已经具有一定的形状和尺寸，合金的收缩表现为铸件尺寸的减小。一般用长度变化表示收缩程度2、合金收缩性对铸

6、件质量的影响（1）缩孔：合金全部凝固后，在铸件最后凝固处会形成一个倒锥形的孔洞，称为缩孔缩孔形成过程示意图（2）缩松：分散在铸件某区域内的细小缩孔铸件缩松形成过程示意图●缩孔和缩松形成的基本原理：是由于合金的液态收缩和凝固收缩形成的●危害：缩孔和缩松是严重的铸造缺陷，它们存在于铸件中会减小铸件的有效截面，从而降低铸件的强度3、影响合金收缩的因素（1）化学成分随着C、Si含量的增多，可使灰口铸铁的总收缩量减小原因：灰铸铁在结晶和冷却过程中有石墨析出，由于G的体积较大，所以G的析出可以部分抵消铸铁的收缩，从而减小铸铁的总

7、收缩量。C、Si是促进石墨化的元素，随着C、Si含量的增多，灰铸铁中G量增多，故其总收缩量减小（2）浇铸温度T浇铸合金液态收缩体收缩率（b）先凝固、先冷却的部分对后凝固、后冷却的部分有牵制收缩的作用原因：由于铸件本身壁厚存在差异，所以铸件各处凝固、冷却的先后也不一致●这些阻碍和牵制收缩的作用，均使铸件的线收缩率减小（3）铸型结构（a）铸型型腔和型芯对合金的固态收缩起阻碍作用5.2砂型铸造砂型铸造：在铸造生产中，将液体金属浇入砂质铸型中，待凝固冷却后，将铸型破坏，取出铸件的方法特点：具有适应性广、生产设备简单

8、、成本低等优点5.2.1造型材料（型砂和芯砂）1.性能要求（1）应具有一定的强度（2）具有一定的透气性●型砂、芯砂质量不好，会使铸件出现气孔、砂眼、粘砂和夹砂等缺陷。（3）较好的退让性退让性：铸件凝固和冷却过程中产生收缩时，型砂能被压缩、退让的性能（4）较好的耐火度2.型砂和芯砂的组成组成：原砂、粘结剂、附加物和水（1）原砂：主要成分为硅砂（S