机械制造基础铸造
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机械制造基础第六章铸造成型
4）熔模铸造
5）金属型铸造
将液体金属浇入到用金属材料制成的铸 型中，以获得铸件的方法。
5）金属型铸造
二、零件结构的铸造工艺性
采用铸造成型的方法时，要考虑铸件结 构能否用最经济的方法铸造出来，并满足设 计要求。这直接影响了制造成本和质量。
1、合金铸造性能对零件结构的要求
1）铸件厚度 2）铸件壁的联结 3）防止变形 4）防止过大平面 5）有利于自由收缩
1）砂型铸造的工艺和方法
（1）制造模样
造型需要模样和芯盒。模样用来形成 铸件的外部轮廓，芯盒用来制造砂芯，形 成铸件的内轮廓。制造过程要考虑： 1、选择分型面 2、确定起模斜度 3、考虑收缩量 4、考虑机械加工余量 5、铸造圆角
（2）造型
造型是砂型铸造的最基本程序，分为 手工造型和机器造型。 1、手工造型 灵活、成本低； 铸件质量差、生产率低，对工人要求高。 2、机器造型 效率高，精度高； 设备专用，投资大。
3）偏析
铸件断面上各个部分及晶粒晶界之间 的化学成分不均匀的现象。通过工艺来改 变。
2、铸造工艺和方法
砂型铸造：造型和金属熔炼是关键； 熔模铸造：精度高，适用于形状复杂（小零件）； 金属型铸造：重复使用，冷却能力强，力学性能 好，精度高，成本大（不易薄壁件）； 压力铸造：高速高压浇注，自动化程度高，精度 高，适于薄壁件（有色金属）； 低压铸造：缺陷少，省材料，易于自动化（铝镁 合金）； 离心铸造：组织细密。无铸造缺陷，适于管套类 零件。
（6）浇注
将熔融金属从浇包注入铸型的操作称 为浇注。在浇注过程中，除浇注温度要加 以控制外，还要有一个合适的浇注速度。 较高的速度可以使金属的充型能力提高， 但速度过高，会使铁液强烈冲刷铸型，容 易产生冲砂缺陷。实际生产中，薄壁件应 采取快速浇注；厚壁零件应按照：慢－快 －慢的原则浇注。
机械制造基础(第二版)第9章 z铸造锻压与焊接
机械制造基础
第九章 铸造、锻压和焊接
9-2 锻压
9-2 锻压
锻压是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下，对金 属坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸、形状及性 能，用以制造机械零件或零件毛坯的成形加工方法，锻压叉 称作锻造或冲压。
砂型铸造的基本工艺过程如图9－6所示。主要工序有制 造模样和芯盒、备制型砂和芯砂、造型、造芯、合型、浇注、 落砂清理和检验等。其中造型(芯)是砂型铸造最基本的工序， 按紧实型砂和起模方法不同，造型方法可分为手工造型和机 器造型两种。
9-1 铸造
9-1 铸造
1．手工造型 手工造剂操作灵活，工装简单，但劳动强度大，生产率低，
(1)应尽量使铸件位于同一铸型内
不合理
合理
9-1 铸造
(2)尽量减少分型面
9-1 铸造
(3)尽量使分型面平直
9-1 铸造
(4)尽量使型腔和主要型芯位于下砂箱
不合理
合理
9-1 铸造
（二）确定铸造主要工艺参数 铸造工艺参数是指铸造工艺设计时需要确定的某些数据。 主要指加工余量、起模斜度、铸造收缩率、型芯头尺寸、 铸造圆角等。这些工艺参数不仅和浇注位置及模样有关， 还与造芯、下芯及合型的工艺过程有关。 在铸造过程中，为了便于制作模样和简化造型操作，一 般在确定工艺参数前要根据零件的形状特征简化铸件结构。 例如零件上的小凸台、小凹槽、小孔等可以不铸出，留待 以后切削加工。在单件小批生产条件下铸件的孔径小于30 mm、凸台高度和凹槽深度小于10 mm时，可以不铸出。 1．加工余量 在铸件工艺设计时预先增加而在机加工中再切去的金属层厚 度，称为加工余量。根据GB／T 11350—1989《铸件机械 加工余量》的规定，确定加工余量之前，需先确定铸件的尺 寸公差等级和加工余量等级。
第九章机械制造基础铸造锻压和焊接
第九章机械制造基础-铸 造、锻压和焊接
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2020/12/9
第九章机械制造基础铸造锻压和焊接
•第一节 铸 造
•第九章 铸造、锻压和焊接
•图9-2 • • • PPT文档演模板
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第九章机械制造基础铸造锻压和焊接
•第一节 铸 造
•第九章 铸造、锻压和焊接
•图9-3 凝固方式对流动性的影响 • •
第九章机械制造基础铸造锻压和焊接
•第一节 铸 造
•第九章 铸造、锻压和焊接
•图9-21 • •
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水管堵头分型方案
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•第一节 铸 造
•第九章 铸造、锻压和焊接
•图9-22 三通铸件的分型面选择
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第九章机械制造基础铸造锻压和焊接
•图9-32 壁厚过渡形式
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第九章机械制造基础铸造锻压和焊接
•第一节 铸 造
•第九章 铸造、锻压和焊接
•图9-33 • •
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铸件接头结构
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第九章机械制造基础铸造锻压和焊接
•第一节 铸 造
•第九章 铸造、锻压和焊接
•图9-34 • •
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•第一节 铸 造
•第九章 铸造、锻压和焊接
•图9-30 采用加强肋减小壁厚 •
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第九章机械制造基础铸造锻压和焊接
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•第九章 铸造、锻压和焊接
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铸造圆角
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2020/12/9
第九章机械制造基础铸造锻压和焊接
•第一节 铸 造
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铸造圆角
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《机械制造基础》工程材料-铸造
2、足够的强度 型砂和芯砂在外力作用下要不易破坏。 3、耐火性 4、透气性 5、退让性 型砂和芯砂在高温下要不易软化、烧结、粘附。 型砂和芯砂紧实后要易于通气。 型砂和芯砂在冷却时其体积可以被压缩。
第1节 砂型铸造
三、模样与芯盒 1、模样与芯盒是制造铸型和型芯的工具。 2、模样形成铸件的外形，其外形相当于铸件的外部 形状；型芯形成铸件的内腔形状。芯盒是制造型芯的 工具。 3、砂型铸造多用木材制造模样和芯盒。 4、特种铸造用金属模、塑料模和其它模样。
第2节 特种铸造
三、压力铸造
将熔融的金属在高压下，快速压入金属铸型的型腔中，并在压 力下凝固，以得到铸件的一种铸造方法。 1、工艺特点： 高速高压。 多用于非铁合金（如铝、铜、镁等）精密铸件的批量生产。
2、工艺过程： 压力铸造
第2节 特种铸造
四、离心铸造
将熔融的金属浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力的作 用下凝固成形，以得到铸件的一种铸造方法。 1、工艺特点： 组织紧密，铸件质量好。 用于生产空心铸件。
1、工艺特点：
一型多铸，铸件精度高，力学性能好，但成本高，主要用于大批 大量生产铜、铝、镁等非铁合金铸件。
2、工艺过程：
金属型铸造
第2节 特种铸造
二、熔模铸造
将蜡料制成模样，在上面涂以若干层耐火涂料制成型壳，然后 加热型壳，使模样熔化、流出，并焙烧成有一定强度的型壳，再经 浇注，去壳而得到铸件的一种铸造方法。 1、工艺特点： 以熔化模样为起模方式。铸件精度高，是少无切削加工的方法之 一。其设备简单，生产批量不受限制，主要用于大批、大量生产。 其缺点是工艺过程复杂，生产周期长。 2、工艺过程： 熔模铸造
五、铸造工艺设计
铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注位置、 型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等的 图样。图中应表示出：铸件的浇注位置、分型面、型芯 的数量、形状、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、 浇口、冒口、冷铁的尺寸和位置。
《机械制造基础》铸造
（1300～1500℃） 浇注速度 视铸件形状、大小和壁厚而定。（以避免发生冲砂，
产生冷隔、夹砂等缺陷为原则）
浇注程序（操作顺序） 去渣—引火—浇注
第四节 铸件的处理和质量分析
铸件的处理包括落砂、清理、热处理和检验 一、落砂
将铸件与型砂、砂箱分开的过程。 有手工操作和振动落砂机落砂两种方法。 二、清理
金属熔炼 将固态金属转变为液态金属的加工过程 铸铁熔炼设备大都采用冲天炉。 熔炼时的炉料有金属炉料（高炉生铁、回炉铁和铁
合金）、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石和萤石）。 铸铁熔炼的技术要求有：达到预定的化学成分和浇
注温度，减少金属液中的杂质和气体，降低燃料消 耗。
二、浇注
浇注 将液态金属注入铸型的操作过程 浇铸工艺要点 浇注温度 根据铸件结构形状、壁厚、材料流动性决定。
二、机械加工余量确定
机械加工余量
铸造时在零件加工面上留出的供机械加工时切除的金属层 厚度
影响铸件加工余量的因素
铸造合金种类和铸造方法 加工面的尺寸、加工面到基准面距离、加工面在铸造时所
处位置。
铸件的生产批量和铸造精度等级。
三、起模斜度
起模斜度 为使模样容易从铸型中取出，模样上平行于 起模方向的外表面特意增加的斜度 起模斜度的大小取决于相关表面尺寸大小，铸造方法。查 表确定
两壁之间的连接形式等。 铸造工艺：模样制作、造型（分型、起模、浇道和排气通道设
计、型芯固定等）、浇铸充盈、落砂清理等。
第六节 特种铸造
一、金属型铸造 利用重力将熔融金属浇入金属型来获得铸件的
方法。
1、金属型 金属型用铸铁、铸钢或其他合金制造。 金属型本身不透气，通常在分型面上开有通气槽，在铸型上部 开出排气冒口。金属型也没有退让性。 金属型在浇注前应预热，表面上涂料保护，一般还设有铸件顶 出装置
产生冷隔、夹砂等缺陷为原则）
浇注程序（操作顺序） 去渣—引火—浇注
第四节 铸件的处理和质量分析
铸件的处理包括落砂、清理、热处理和检验 一、落砂
将铸件与型砂、砂箱分开的过程。 有手工操作和振动落砂机落砂两种方法。 二、清理
金属熔炼 将固态金属转变为液态金属的加工过程 铸铁熔炼设备大都采用冲天炉。 熔炼时的炉料有金属炉料（高炉生铁、回炉铁和铁
合金）、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石和萤石）。 铸铁熔炼的技术要求有：达到预定的化学成分和浇
注温度，减少金属液中的杂质和气体，降低燃料消 耗。
二、浇注
浇注 将液态金属注入铸型的操作过程 浇铸工艺要点 浇注温度 根据铸件结构形状、壁厚、材料流动性决定。
二、机械加工余量确定
机械加工余量
铸造时在零件加工面上留出的供机械加工时切除的金属层 厚度
影响铸件加工余量的因素
铸造合金种类和铸造方法 加工面的尺寸、加工面到基准面距离、加工面在铸造时所
处位置。
铸件的生产批量和铸造精度等级。
三、起模斜度
起模斜度 为使模样容易从铸型中取出，模样上平行于 起模方向的外表面特意增加的斜度 起模斜度的大小取决于相关表面尺寸大小，铸造方法。查 表确定
两壁之间的连接形式等。 铸造工艺：模样制作、造型（分型、起模、浇道和排气通道设
计、型芯固定等）、浇铸充盈、落砂清理等。
第六节 特种铸造
一、金属型铸造 利用重力将熔融金属浇入金属型来获得铸件的
方法。
1、金属型 金属型用铸铁、铸钢或其他合金制造。 金属型本身不透气，通常在分型面上开有通气槽，在铸型上部 开出排气冒口。金属型也没有退让性。 金属型在浇注前应预热，表面上涂料保护，一般还设有铸件顶 出装置
机械制造基础铸造第二章
凝固过程中，铸件断面上有三个区域：液相区、 固相区、凝固区。 凝固区越窄铸造性能越好
机械制造基础
第二章 铸造成型
§2-1.2
金属与合金的铸造性能
液态合金的充型能力
—— 液态 合金充满铸型型 腔，获得形状完 整、轮廓清晰铸 件的能力。 充型能力不足容易出现浇 不足、冷隔缺陷，尤其对 于薄壁铸件
机械制造基础
第二章 铸造成型
影响充型能力的因素：
1. 合金的流动性 ——液态合金本身的流动能力。
(1). 流动性的测试 螺旋形试样法
机械制造基础
第二章 铸造成型
(2). 影响流动性的因素：
合金的种类：
灰口铸铁、硅黄铜流动性最好， 铸钢的流动性最差。 灰口铸铁：l 1000 mm 硅黄铜： l 1000 mm 铸钢： l 200 mm
机械制造基础
第二章 铸造成型
（2）机器造型
指用机器完成全部或至少完成紧砂 操作的造型工序。 1）特点： ①提高了生产率，铸件尺寸精度较高； ②节约金属，降低成本； ③改善了劳动条件； ④设备投资较大。 2）应用：成批、大量生产各类铸件。
机械制造基础
第二章 铸造成型
3）机器造型方法 ①震压造型： 先震击紧实，再用较低的比压（0.15 －0.4MPa ）压实。 紧实效果好，噪音大，生产率不够高。 ②微震压实造型： 对型砂压实的同时进行微震。 紧实度高、均匀，生产率高，噪音仍较大。
要预热后再浇注合金液。
(3). 铸型的排气能力，流动阻力，充型能 力，所以铸型要留出气口。
机械制造基础
第二章 铸造成型
2.1.2.2 铸件的收缩 ① 液态收缩阶段
② 凝固收缩阶段 ③ 固态收缩阶段
T ① ② ③
机械制造基础
第二章 铸造成型
§2-1.2
金属与合金的铸造性能
液态合金的充型能力
—— 液态 合金充满铸型型 腔，获得形状完 整、轮廓清晰铸 件的能力。 充型能力不足容易出现浇 不足、冷隔缺陷，尤其对 于薄壁铸件
机械制造基础
第二章 铸造成型
影响充型能力的因素：
1. 合金的流动性 ——液态合金本身的流动能力。
(1). 流动性的测试 螺旋形试样法
机械制造基础
第二章 铸造成型
(2). 影响流动性的因素：
合金的种类：
灰口铸铁、硅黄铜流动性最好， 铸钢的流动性最差。 灰口铸铁：l 1000 mm 硅黄铜： l 1000 mm 铸钢： l 200 mm
机械制造基础
第二章 铸造成型
（2）机器造型
指用机器完成全部或至少完成紧砂 操作的造型工序。 1）特点： ①提高了生产率，铸件尺寸精度较高； ②节约金属，降低成本； ③改善了劳动条件； ④设备投资较大。 2）应用：成批、大量生产各类铸件。
机械制造基础
第二章 铸造成型
3）机器造型方法 ①震压造型： 先震击紧实，再用较低的比压（0.15 －0.4MPa ）压实。 紧实效果好，噪音大，生产率不够高。 ②微震压实造型： 对型砂压实的同时进行微震。 紧实度高、均匀，生产率高，噪音仍较大。
要预热后再浇注合金液。
(3). 铸型的排气能力，流动阻力，充型能 力，所以铸型要留出气口。
机械制造基础
第二章 铸造成型
2.1.2.2 铸件的收缩 ① 液态收缩阶段
② 凝固收缩阶段 ③ 固态收缩阶段
T ① ② ③
机械制造基础(金属工艺学) 第二章 铸造
第2章 铸造
01 铸造工艺基础 02 合金铸件的生产工艺 03 砂型铸造 04 特种铸造 05 铸件结构设计
第2章 铸造
铸造工艺特点 1）适合制造形状复杂的毛坯
第2章 铸造
铸造工艺特点 2）毛坯大小不受限制
第2章 铸造
铸造工艺特点 3）材料不受限制（能熔化的金属） 4）生产成本低（原材料来源广泛） 5）应用广泛（历史最久的金属成型方法，40%~80%）
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 2）铸件宽大平面应朝下
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—分型面 分型面：铸型组元之间的结合面或分界面。 分型面影响： 1）铸件质量； 2）生产工序的难易； 3）切削加工的工作量。
2.2.1 铸铁件生产 2）球墨铸铁 由于石墨成球状，它对基体的缩减和割裂作用减至最低限度，球墨
铸铁具有比灰铸铁高的多的力学性能，塑韧性大大提高。
2.2 合金铸件的生产工艺
2.2.1 铸铁件生产 2）球墨铸铁
球墨铸铁的牌号、 性能及用途 QTXXX-X
2.2 合金铸件的生产工艺
2.2.1 铸铁件生产 3）可锻铸铁 将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸铁中的渗碳体
04 特种铸造 05 铸件结构设计
2.3 砂型铸造
铸造工艺
砂型铸造
特种铸造
手工造型 机器造型 金属型铸造 熔模铸造
压力铸造 低压铸造
陶瓷型铸造 离心铸造
2.3 砂型铸造
机械制造基础 第1章-03特种铸造
但是离心铸件的内表面粗糙、尺寸误差大；铸件易产生成分 偏析和密度偏析。
离心铸造主要用于大批生产铸铁管、气缸套、铜套、双金属 轴承、无缝钢来自毛坯、造纸机滚筒、细薄成形铸件等。
§1-3 特种铸造 五、熔模铸造
1.熔模铸造的工艺过程 将液态金属浇入由蜡模熔失后形成的中空型壳中，从而获得精密 铸件的方法，称为熔模铸造或失蜡铸造。
§1-3 特种铸造 二、压力铸造
将液态金属高速压人铸型，使其在压力下结晶而获得铸件的方法 1. 压力铸造工艺过程
压型必须用合金工具钢来制造，并要进行严格的热处理。压型工 作时应保持120～280度的工作温度，并定期喷刷涂料。
§1-3 特种铸造 2.压力铸造的特点及应用范围
(1)生产率高，生产过程易于机械化和自动化。
低熔点合金铸件。
三、挤压铸造
挤压铸造也称“液态模锻”，是对进入 挤压模内的液态金属施加较高的机械压 力，使其凝固成为铸件的铸造方法。
1. 挤压铸造的工艺过程
挤压铸造
挤压铸造与压力铸造的主要区别是:
挤压铸造 压力铸造
充型速度(m/s ) 凝固过程
0.1～0.4 15～100
压力下结晶并产生 塑性变形
② 原材料价贵，铸件成本高。
主要用来生产形状复杂、精度要求较高或难以切削加工的小型 合金铸件。在航空、船舶、汽车、机床、仪表、刀具和兵器等行 业得到了广泛应用。
§1-3 特种铸造 六、消失模铸造
用泡沫塑料模样造 型后，不取出模样、 直接浇注，使模样气 化消失而形成铸件的 方法，称为消失模铸 造。
1. 负压消失模铸 造工艺过程
机械制造技术基础
第1章 铸造工艺
华中科技大学机械学院
机械制造技术基础
第1章 铸造工艺
离心铸造主要用于大批生产铸铁管、气缸套、铜套、双金属 轴承、无缝钢来自毛坯、造纸机滚筒、细薄成形铸件等。
§1-3 特种铸造 五、熔模铸造
1.熔模铸造的工艺过程 将液态金属浇入由蜡模熔失后形成的中空型壳中，从而获得精密 铸件的方法，称为熔模铸造或失蜡铸造。
§1-3 特种铸造 二、压力铸造
将液态金属高速压人铸型，使其在压力下结晶而获得铸件的方法 1. 压力铸造工艺过程
压型必须用合金工具钢来制造，并要进行严格的热处理。压型工 作时应保持120～280度的工作温度，并定期喷刷涂料。
§1-3 特种铸造 2.压力铸造的特点及应用范围
(1)生产率高，生产过程易于机械化和自动化。
低熔点合金铸件。
三、挤压铸造
挤压铸造也称“液态模锻”，是对进入 挤压模内的液态金属施加较高的机械压 力，使其凝固成为铸件的铸造方法。
1. 挤压铸造的工艺过程
挤压铸造
挤压铸造与压力铸造的主要区别是:
挤压铸造 压力铸造
充型速度(m/s ) 凝固过程
0.1～0.4 15～100
压力下结晶并产生 塑性变形
② 原材料价贵，铸件成本高。
主要用来生产形状复杂、精度要求较高或难以切削加工的小型 合金铸件。在航空、船舶、汽车、机床、仪表、刀具和兵器等行 业得到了广泛应用。
§1-3 特种铸造 六、消失模铸造
用泡沫塑料模样造 型后，不取出模样、 直接浇注，使模样气 化消失而形成铸件的 方法，称为消失模铸 造。
1. 负压消失模铸 造工艺过程
机械制造技术基础
第1章 铸造工艺
华中科技大学机械学院
机械制造技术基础
第1章 铸造工艺
机械制造基础-第2章铸造
较大的铸件（即必须补缩的场合）
浇口 冒口
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院
顶冒口
侧冒口 方案1 （2冒口）
冷铁 方案2 （1冒口、1冷铁）
SHANGHAI UNIVERSITY上海大学机自源自院四、铸造应力、变形和裂纹
★1.铸造应力
①铸件壁厚不均匀，造成冷速不一致，收缩有先有 产 后、有大有小，引起相互阻碍→热应力 生 ②铸型或型芯阻碍铸件自由收缩→收缩应力 （机械应力） 原 因 ③某些合金在铸造过程中由于发生相变而引起的体积 膨胀或收缩，产生相互阻碍→相变应力 *收缩应力是临时的（清砂后消失），而热应力将残留在 铸件内部，称为残余应力，这种应力会在铸件放置过程 中或受到切削加工时通过变形得到部分释放，但不会完 全消除，只有通过去应力退火或自然时效才能消除。
上海大学机自学院
一、熔模铸造
1.铸型特征：薄壳砂型 2.铸件材料：各种合金，尤其是高熔点合金 A.不需分型和取模→形状复杂件 B.铸型精确光洁→精密铸件 3.生产特点 C.蜡模强度不高→中小型件 D.工艺过程繁琐→生产率低 4.应用范围：各种合金、各种批量的形状复杂 铸件的精密铸造。如大模数齿轮 滚刀、叶片、麻花钻等。
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院 例1：将有残余应力的圆柱体铸件进行如下加工， 会如何变形？ 车外圆 钻孔 刨去一侧 - ++ ++ ++ ++ ++ -
缩短
伸长
弯曲
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院 例2：下图铸造T形梁内有残余应力，经时效或 去应力退火后将会如何变形？
+ + + + + + + + - - - - - - - - - -
浇口 冒口
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院
顶冒口
侧冒口 方案1 （2冒口）
冷铁 方案2 （1冒口、1冷铁）
SHANGHAI UNIVERSITY上海大学机自源自院四、铸造应力、变形和裂纹
★1.铸造应力
①铸件壁厚不均匀，造成冷速不一致，收缩有先有 产 后、有大有小，引起相互阻碍→热应力 生 ②铸型或型芯阻碍铸件自由收缩→收缩应力 （机械应力） 原 因 ③某些合金在铸造过程中由于发生相变而引起的体积 膨胀或收缩，产生相互阻碍→相变应力 *收缩应力是临时的（清砂后消失），而热应力将残留在 铸件内部，称为残余应力，这种应力会在铸件放置过程 中或受到切削加工时通过变形得到部分释放，但不会完 全消除，只有通过去应力退火或自然时效才能消除。
上海大学机自学院
一、熔模铸造
1.铸型特征：薄壳砂型 2.铸件材料：各种合金，尤其是高熔点合金 A.不需分型和取模→形状复杂件 B.铸型精确光洁→精密铸件 3.生产特点 C.蜡模强度不高→中小型件 D.工艺过程繁琐→生产率低 4.应用范围：各种合金、各种批量的形状复杂 铸件的精密铸造。如大模数齿轮 滚刀、叶片、麻花钻等。
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院 例1：将有残余应力的圆柱体铸件进行如下加工， 会如何变形？ 车外圆 钻孔 刨去一侧 - ++ ++ ++ ++ ++ -
缩短
伸长
弯曲
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院 例2：下图铸造T形梁内有残余应力，经时效或 去应力退火后将会如何变形？
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机械制造基础第一章(铸造)
以异径管 为例介绍铸 件的大致生 产过程
热加工工艺基础__铸造
砂型铸造工艺流程图
型砂配制造型砂型干燥 工装准备炉料准备合金冶炼 芯砂配制造芯型芯干燥 合型浇注凝固冷却
落砂清理铸件检验入库
工艺三大块：冶炼、造型（芯）和浇注
热加工工艺基础__铸造
第二节 金属的液态成形
一、铸件的凝固 凝固：合金从液态转变为固态的状态变化。 （一）铸件的温度场 合金液充满型腔后，在凝固和冷却的某 瞬间，铸件横断面上的温度曲线。
b.去应力退火（人工时效）
将铸件加热到550～650℃ ，保温一段 时间后随炉缓慢冷却，可消除残余应力 50%～85%。残余应力去除较为彻底，应 用较广。
热加工工艺基础__铸造
c.使铸件壁厚尽量均匀、形状对称
不同截面件的变形
热加工工艺基础__铸造
d.反变形法 模样制成与变形方向恰好相反的形状，以 抵消变形。适用于细长易变形的铸件。
热加工工艺基础__铸造源自2）铸件的结构条件 常用铸件模数（体积和散热表面积之比） 来衡量，模数大表示型腔散热表面积小，合 金液的充型能力较强。模数越小越不易充满。
三、铸件的收缩 （一）合金的收缩
热加工工艺基础__铸造
铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸 缩减的现象称为收缩。
1.液态收缩
金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。
热加工工艺基础__铸造
（四）固态收缩缺陷
1.铸造应力 铸件的固态收缩受到阻碍而产生的应 力称铸造应力。 1）热应力：由于铸件上壁厚不均匀的各部位 冷却速度和线收缩量不均衡，相互阻碍收缩 而引起的应力。
热应力的分布和铸件的变形遵循以下规律： 铸件厚壁处或心部受拉应力，变形时趋于 缩短向内凹;薄壁或表层受压应力，变形时趋 于伸长向外凸。
热加工工艺基础__铸造
砂型铸造工艺流程图
型砂配制造型砂型干燥 工装准备炉料准备合金冶炼 芯砂配制造芯型芯干燥 合型浇注凝固冷却
落砂清理铸件检验入库
工艺三大块：冶炼、造型（芯）和浇注
热加工工艺基础__铸造
第二节 金属的液态成形
一、铸件的凝固 凝固：合金从液态转变为固态的状态变化。 （一）铸件的温度场 合金液充满型腔后，在凝固和冷却的某 瞬间，铸件横断面上的温度曲线。
b.去应力退火（人工时效）
将铸件加热到550～650℃ ，保温一段 时间后随炉缓慢冷却，可消除残余应力 50%～85%。残余应力去除较为彻底，应 用较广。
热加工工艺基础__铸造
c.使铸件壁厚尽量均匀、形状对称
不同截面件的变形
热加工工艺基础__铸造
d.反变形法 模样制成与变形方向恰好相反的形状，以 抵消变形。适用于细长易变形的铸件。
热加工工艺基础__铸造源自2）铸件的结构条件 常用铸件模数（体积和散热表面积之比） 来衡量，模数大表示型腔散热表面积小，合 金液的充型能力较强。模数越小越不易充满。
三、铸件的收缩 （一）合金的收缩
热加工工艺基础__铸造
铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸 缩减的现象称为收缩。
1.液态收缩
金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。
热加工工艺基础__铸造
（四）固态收缩缺陷
1.铸造应力 铸件的固态收缩受到阻碍而产生的应 力称铸造应力。 1）热应力：由于铸件上壁厚不均匀的各部位 冷却速度和线收缩量不均衡，相互阻碍收缩 而引起的应力。
热应力的分布和铸件的变形遵循以下规律： 铸件厚壁处或心部受拉应力，变形时趋于 缩短向内凹;薄壁或表层受压应力，变形时趋 于伸长向外凸。
机械制造基础16_铸造概述
机械制造基础16_铸造概述铸造是指将熔融金属或非金属材料注入到预先设计好的模具中，待材料冷却凝固后，从模具中取出成型的工艺过程。
铸造是最早的金属加工方法之一，具有工艺简单、生产效率高的优点，广泛应用于各个行业。
铸造的应用非常广泛，包括但不限于汽车制造、航空航天、机械制造、建筑等领域。
铸造产品的种类繁多，可以是块状、管状、片状等各种形状。
常见的铸造产品包括发动机缸体、车轮、管道、齿轮、机床床身等。
铸造的优点主要体现在以下几个方面：首先，铸造的成本较低。
相对于其他加工方法，铸造工艺简单，设备和模具成本相对较低，适用于批量生产。
同时，原材料也相对便宜，可以使用废旧金属进行再利用。
因此，铸造成本相对较低。
其次，铸造具有设计自由度大的优点。
铸造可以生产出各种形状、复杂度不同的产品，可以满足各类设计要求。
例如，汽车发动机缸体的内部结构复杂，通过铸造可以得到满足要求的产品。
再次，铸造的生产效率高。
铸造是一种连续生产方法，可以通过自动化设备实现快速生产，提高生产效率。
同时，铸造可以进行批量生产，适合大规模生产需要。
最后，铸造的产品牢固耐用。
由于铸造过程是以熔融状态将材料注入模具中，冷却凝固后形成整体结构，产品的内部结构紧密，不容易出现裂纹等缺陷。
因此，铸造产品具有较高的强度和稳定性。
铸造的工艺过程主要包括模具制备、熔炼、浇注、冷却和脱模等环节。
首先，根据产品的设计要求制备好模具。
模具一般分为砂型、金属型和陶瓷模三种类型，其材料选择和制备方法不同。
然后，将需要铸造的金属或非金属材料加热熔融，并进行炼化处理，以提高材料的质量。
熔融的材料通过浇注口注入到模具中，填满模腔，待材料冷却凝固后，可从模具中取出成型产品。
最后，对产品进行后续处理，如除砂、修整、热处理等。
铸造的质量控制主要包括材料的选择和质量控制、模具的制备和维护、熔炼的控制以及成品的检验等环节。
材料的选择需要根据产品的要求，选取合适的材料，同时通过质量控制，确保材料的成分和性能符合要求。
机械制造基础铸造成形
第二十四页，共125页。
1.热应力
由热阻碍引起，落砂后热应力仍存在于铸件内，是一 种残留铸造(zhùzào)应力，以框架铸件为例，说明残留热 应力的形成过程，如图2-12所示，其热应力形成过程分三 第阶段一。阶 段 ， 两 者 都 塑 性 (sùxìng)变形，无热应 力；
第二阶段，一塑性 (sùxìng)，一弹性，仍 无热应力；
I—液态收缩 II—凝固收缩 III—固态收缩
第十五页，共125页。
2. 影响收缩(shōu suō)的因素 1）化学成分; 2）浇注温度越高，过热度越大，收缩越大; 3）铸件结构和铸型(zhù xínɡ)条件，铸件结构造成各部分冷 却速度不同，产生内部应力阻碍收缩；铸型(zhù xínɡ)和型芯 产生机械阻力。
第十二页，共125页。
3. 铸型(zhùxínɡ)条件 1）铸型的蓄热能力越强，充型能力越差； 2）铸型温度越高，充型能力越好； 3）铸型中的气体阻碍充型； 4）铸件结构，壁厚过小、壁厚变化剧烈(jùliè)、结构复杂、大 平面都影响充型。
第十三页，共125页。
2.1.2.2 合金(héjīn)的收缩
冒口，在铸件厚壁处和热节部位设置冒口，是防止缩孔、缩 松最有效的措施。
冷铁，用铸铁、钢、铜等材料制成的激冷物。加大冷却速度， 调节凝固顺序。
补贴，在铸件壁上部靠近冒口处增加一个楔型厚度，使铸件 壁厚变成朝冒口逐渐增厚的形状，即造成一个向冒口逐渐递增的 温度梯度，增大补缩距离。
三者综合应用是消除缩孔缩松的有 效措施，如图2-11所示。
第二十页，共125页。
2. 缩孔和缩松的防止(fángzhǐ) 一定成分的合金(héjīn)，缩孔、缩松的数量可以相互转化，
但其总容积基本一定，如图2-9所示。
1.热应力
由热阻碍引起，落砂后热应力仍存在于铸件内，是一 种残留铸造(zhùzào)应力，以框架铸件为例，说明残留热 应力的形成过程，如图2-12所示，其热应力形成过程分三 第阶段一。阶 段 ， 两 者 都 塑 性 (sùxìng)变形，无热应 力；
第二阶段，一塑性 (sùxìng)，一弹性，仍 无热应力；
I—液态收缩 II—凝固收缩 III—固态收缩
第十五页，共125页。
2. 影响收缩(shōu suō)的因素 1）化学成分; 2）浇注温度越高，过热度越大，收缩越大; 3）铸件结构和铸型(zhù xínɡ)条件，铸件结构造成各部分冷 却速度不同，产生内部应力阻碍收缩；铸型(zhù xínɡ)和型芯 产生机械阻力。
第十二页，共125页。
3. 铸型(zhùxínɡ)条件 1）铸型的蓄热能力越强，充型能力越差； 2）铸型温度越高，充型能力越好； 3）铸型中的气体阻碍充型； 4）铸件结构，壁厚过小、壁厚变化剧烈(jùliè)、结构复杂、大 平面都影响充型。
第十三页，共125页。
2.1.2.2 合金(héjīn)的收缩
冒口，在铸件厚壁处和热节部位设置冒口，是防止缩孔、缩 松最有效的措施。
冷铁，用铸铁、钢、铜等材料制成的激冷物。加大冷却速度， 调节凝固顺序。
补贴，在铸件壁上部靠近冒口处增加一个楔型厚度，使铸件 壁厚变成朝冒口逐渐增厚的形状，即造成一个向冒口逐渐递增的 温度梯度，增大补缩距离。
三者综合应用是消除缩孔缩松的有 效措施，如图2-11所示。
第二十页，共125页。
2. 缩孔和缩松的防止(fángzhǐ) 一定成分的合金(héjīn)，缩孔、缩松的数量可以相互转化，
但其总容积基本一定，如图2-9所示。
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