金属工艺学（第2版）教学课件作者张兆隆第9章.ppt

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1、第九章　铸造成型第一节　铸造概述第二节　金属的铸造性能第三节　砂型铸造第四节　零件结构的铸造工艺性第五节　铸造工艺设计简介第六节　特种铸造返回第一节　铸造概述铸造就是将金属熔化后注入预先造好的铸型当中，等其凝固后获得一定形状和性能铸件的成型方法。与其他加工方法相比，铸造具有以下几方面特点。１）适应范围很广。首先，可供铸造用的金属（合金）十分广泛，除了常用的铸铁、铸钢和铝、镁、铜、锌等合金外，还有钛、镍、钴等基础的合金，甚至不能接受塑性加工和切削加工的非金属陶瓷之类的零件，也能用铸造的方法液态成型。其次，铸造可用于制造形状复杂的整体零件。再次，铸件的重量和尺寸可以在很大

2、范围内变化，最小壁厚为０.２ｍｍ，最大壁厚为１ｍ；最小长度为数毫米，最大长度为十几米；重量为数克至数百吨。下一页返回第一节　铸造概述２）由于铸件是在液态下成型的，所以用铸造的方法生产复合铸件是一种最经济的方法，此方法可使用不同的材质构成铸件（例如衬套）。此外，通过结晶过程的控制，可使铸件的各个部位获得不同的结晶组织和性能。３）既可用于单件生产，也可用于批量生产，生产类型适应性强。４）铸件与零件的形状、尺寸很接近，因而加工余量小，可以节约金属材料和机械加工工时。５）成本低廉。在一般机器中，铸件重量为４０％～８０％，但其成本只占２５％～３０％。上一页下一页返回第一节　铸造

3、概述但是铸造也存在一些缺点，如铸造工艺过程复杂，工序多，一些工艺过程难以控制，易出现铸造缺陷，铸件质量不够稳定，废品率较高；铸件内部组织粗大、不均匀，其力学性能不如同类材料锻件的高；劳动强度大、劳动条件差等。不过随着铸造技术的迅速发展，新材料、新工艺、新技术和新设备的推广和使用，铸造生产的情况将大大改观，铸件质量和铸造生产率将得到很大提高。根据造型材料及工艺方法的不同，铸造可分为砂型铸造和特种铸造两大类。砂型铸造属于普通的铸造方法，应用较广。上一页下一页返回第一节　铸造概述特种铸造是指除砂型铸造以外的其他铸造方法，包括金属型铸造、压力铸造、离心铸造和熔模铸造等。一般地

4、，特种铸造多用于尺寸及质量较小、结构复杂、生产批量较大的场合，如照相机壳体、仪器和仪表壳体、轻型减速机壳体等。上一页返回第二节　金属的铸造性能金属的铸造性能是指金属在铸造生产过程中所表现出来的综合性能，主要包括金属的充型能力、收缩性、吸气性和偏析等，其优劣程度直接影响铸件的质量。金属良好的铸造性能是保证获得合格铸件的重要因素，同时也是衡量各种金属铸造性能优劣的重要标志。金属的铸造性能主要包括流动性和收缩性两个方面。一、金属的流动性１.流动性的概念金属的流动性是指金属液本身的流动能力，是金属重要的铸造性能之一。金属的流动性越好，金属液充填铸型的能力越强，就越容易得到轮廓

5、清晰、壁薄而形状复杂的铸件。下一页返回第二节　金属的铸造性能因此，也常将金属的流动性概括为金属液充填铸型的能力。浇铸时，金属液能够充满铸型，是获得外形完整、尺寸精确、轮廓清晰铸件的基本条件。但是在充填过程中，金属液因散热而伴随着结晶现象，同时还遭受铸型的阻碍，如果金属的流动性不足，金属液在没充满铸型之前就停止流动，铸件将产生浇不足或冷隔现象。此外，金属的流动性好还有利于金属液中的气体、渣、砂等杂物的上浮和排除，易于对金属液在凝固过程中所产生的收缩进行补充。因此，在进行铸件设计和制定铸造工艺时，必须考虑金属的流动性。将熔融金属浇入如图９－１所示的螺旋形试样的铸型型腔中，

6、以得到的螺旋形试样的长度来评定金属的流动性。上一页下一页返回第二节　金属的铸造性能浇出的试样越长，金属的流动性越好，反之流动性越差。常用的铸造金属（合金）的流动性见表９－１，其中以灰铸铁、硅黄铜最好，铸钢最差。２.影响金属流动性的因素（１）化学成分不同种类的合金具有不同的流动性，同种类合金中，化学成分比例不同，结晶特性各有差异，其流动性也不尽相同。由于纯金属和共晶成分的金属是在恒温下进行结晶，液态合金从表层逐渐向中心凝固，固液界面比较光滑，对液态合金的流动阻力较小。同时，共晶成分合金的凝固温度最低，可获得较大的过热度（即浇注温度与合金熔点的温度），推迟了合金的凝固，因

7、此其流动性最好。上一页下一页返回第二节　金属的铸造性能其他成分的合金则是在一定温度范围内结晶的，结晶过程中由于初生树枝状晶体与液体金属两相共存，粗糙的固液界面使合金的流动阻力加大，合金的流动性大大降低。合金的结晶温度区间越宽，其流动性越差。图９－２所示为铁碳合金含碳量与流动性的关系。铸铁的其他元素（如Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ）对流动性也有一定影响。硅和磷可提高金属液体的流动性，而硫可使液体的流动性降低。（２）浇注条件１）浇注温度。在一定温度范围内，浇注温度越高，合金的流动性越好。但当超过某一界限后，由于合金液体吸气多，氧化严重，流动性反而降低。因此根据生产