工程材料及热加工基础 教学课件 作者 杜伟 主编 程芳 副主编第九章 铸造.ppt

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1、第九章铸造将液态金属浇注到相应的铸型中，待其冷却凝固后，以获得一定形状毛坯或零件的成形方法。铸造方法分为砂型铸造和特种铸造。铸造生产的优点：①用铸造方法可以生产出各种尺寸和形状复杂的铸件，尤其是具有复杂内腔结构的铸件。②铸造生产适应性广。③铸件的形状、尺寸与零件接近，可以节省金属材料和减少切削加工工时。④铸造所用的原材料来源广泛，价格低廉，可直接利用报废的零件、废钢和切屑等。①铸件的组织疏松，晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。②铸件的力学性能没有锻件高，特别是冲击韧性较差。③砂型铸造的工序较多，有些工艺过程难以精确控制，废品

2、率较高。④砂型铸件表面较粗糙，尺寸精度不高，工人劳动强度大，劳动条件较差。铸造生产的缺点第一节合金的铸造性能一、合金的流动性液态金属充满铸型型腔的能力。（一）合金流动性的测定合金的流动性通常是以螺旋形试样的长度来衡量。常用合金的流动性合金化学成分铸型种类浇注温度t/℃螺旋线长度l/mm灰铸铁w（C+Si）＝6.2%砂型13001500w（C+Si）＝5.9%砂型13001300w（C+Si）＝5.2%砂型13001000w（C+Si）＝4.2%砂型1300600铸钢wC＝0.4%砂型16001001640200铝硅合金金属型（300℃

3、）680~720700~800锡青铜wSn＝9~11%、wZn＝2~4%砂型1040420硅黄铜wSi＝1.5~4.5%砂型11001000（二）影响合金流动性的因素1.合金的种类和化学成分在选择铸造合金时，应尽量选择靠近共晶成分的合金。2.浇注条件①浇注温度浇注温度越高，液态金属中的热量越多，金属的冷却速度降低，提高了合金的流动性。浇注温度过高，铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂和气孔等缺陷。②浇注压力液态金属在流动方向上受到的压力越大，其流动性越好。③浇注系统的结构浇注系统结构越复杂，合金的流动阻力就越大，流动性越低。3.铸型特点铸型中

4、凡能增加合金流动阻力和冷却速度、降低流速的因素，均能降低合金的流动性。二、合金的收缩铸造合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或尺寸缩减的现象。（一）收缩的三个阶段①液态收缩②凝固收缩③固态收缩（二）影响收缩的因素1.化学成分几种铁碳合金的收缩率合金种类含碳量/%浇注温度/℃液态收缩/%凝固收缩/%固态收缩/%总体积收缩/%铸造碳钢0.3516101.637.812.4白口铸铁3.014002.44.25.4~6.312~12.9灰铸铁3.514003.50.13.3~4.26.9~7.82.浇注温度合金的浇注温度越高，过热度越大，液

5、态收缩增加，总的收缩量增大。3.铸件结构和铸型条件铸件在凝固和冷却过程中由于铸件在铸型中各部位的冷却速度不同，彼此之间相互制约。（三）收缩对铸件质量的影响1.缩孔和缩松①缩孔的形成过程缩孔，主要是指集中缩孔，而分散缩孔一般称为缩松。②缩松的形成过程2.缩孔和缩松的防止①合理选择铸造合金②采用顺序凝固的原则三、铸造应力铸件在凝固和冷却过程中由于受阻收缩、温度不均和相变等因素引起的应力。（一）铸造应力的形成按其形成的原因不同可分为收缩应力、热应力和相变应力。1.收缩应力由于铸型、型芯等阻碍铸件收缩而产生的内应力。2.热应力由于铸件壁厚不均

6、匀，各部分冷却速度、收缩量不均匀，相互阻碍收缩而引起的应力。3.相变应力相变应力是由于固态相变，造成各部分体积发生不均衡变化而引起的。（二）变形和裂纹（三)铸件变形及裂纹的防止第二节砂型铸造一、砂型铸造的造型方法常分为手工造型和机器造型。（一）手工造型指全部用手工或手动工具完成各造型工序的方法。1.整模造型将模样做成与零件形状相适应的整体模样进行造型的方法。2.分模造型将模样分为两半，造型时模样分别在上、下砂箱内进行造型的方法。3.挖砂造型模样是整体的，但铸件的分型面为曲面，为了能起出模样，造型时需用手工将阻碍起模的型砂挖去的造型方法

7、。4.假箱造型对于需要挖砂造型的模样，可利用预先制备好的半个铸型以简化挖砂操作的造型方法。5.活块造型在有些铸件上有一些小的凸台、肋条等，造型时妨碍起模，这时可将模样的凸出部分作成活块，起模时先将主体模样起出，然后再从侧面取出活块的造型方法。6.刮板造型用与铸件截面形状相同的刮板代替实体模样进行造型的方法。7.三箱造型铸件两端截面尺寸大而中间截面小，采用两箱造型无法起模时，可用两个分型面，采用三个砂箱进行造型。（二）机器造型将紧砂和起模等主要工序实现机械化操作的造型方法。机器造型是采用模板进行两箱造型的，因不能紧实中型，故不能进行三箱

8、造型，同时应避免使用活块。二、砂型铸造工艺设计（一）浇注位置的选择浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。选择浇注位置的原则1.铸件的重要加工面或主要工作面应位于型腔底部或侧面2.铸件的薄壁部分应放在铸型的下部或侧面或倾斜3.