第2章铸造
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第二章-铸造工艺方案的确定
课堂讨论 图3-2-26
1．应使铸件全部或大部分置于同一半型内
图2-15 轮毂分型方案
2．应尽可能减少分型面数目 铸件的分型面少，铸件精度容易保ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，且砂箱数目 少
图2-16 确定分型面数目的实例
3．平直分型面和曲折分型面的选择 尽可能选择平直分型面以简化工装结构及
其制造、加工工序和造型操作
图2-17 摇臂铸件的分型面
最小壁厚/㎜
高温合金
铝合金
0.6~1.0
1.5~2.0
0.8~1.5
2.0~2.5
1.0~2.0
2.5~3.0
—
3.0~3.5
—
3.5~4.0
铸件尺寸㎜
50×50 100×100 225×225
金属型铸造时铸件的最小壁厚
铝硅合 金
最小壁厚/㎜
铝镁合金、镁合 铜合金 金
灰铸铁
2.2
3
2.5
3
2.5
3
3
（1）改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋板结构
改进妨碍起模的铸件结构 a）不合理 b）合理
教材220面,学生看,老师提问
（2）尽量取消铸件外表侧凹
图2-6 外壁内凹的框形件 a）不合理 b）合理
（3）有利于砂芯的固定和排气 (4) 减少或简化分型面(P221)
轴承架铸件
P222
（5）便于铸件的清理 (P222,图3-2-15) （6）简化模具制造 (P222,图3-2-16)
原则：
铸件精度和生产批量 吃砂量要求 吃砂量的确定
吃砂量: 铸件表面所需要的的最小型砂厚度。
根据铸件大小、重量、厚度、种类以 及型砂的特性和砂箱的结构确定。
吃砂量过小 砂型紧实困难，易引起胀砂、包砂、掉砂、
铸造工艺方案
2)车间原材料的应用情况和供应情况。 造型材料：原砂、粘土、煤粉、水玻璃及树脂等； 铸造炉料：生铁、废钢回炉料、非铁金属、焦炭等。
3)工人技术水平、生产经验及技术习惯。
4)模样芯盒等工艺装备的加工能力和生产经验。
三、设计工作内容和程序
1.设计工作内容
包括：铸造工艺图、铸件图、铸型装配图(合型图)、工 艺卡、操作工艺规程。
6)设计模样、模板、芯盒、砂箱等工艺装备，绘制相关 装配和零件图样，为工装制造提供技术依据。
7)绘制铸型装配图(合型图)。 这是生产准备、合型、检验和工艺调整的依据。
8)编制铸造工艺卡或产品铸造工艺规程。
第二节 铸造工艺方案的拟定
包含：a.造型、制芯方法和铸型种类的选择； b.浇注位置和分型面的确定； c.工艺参数的选定等。
R
a
4
b
L 5b a
铸钢
L 4b a
R
1～1 63aFra bibliotek2b
R
R
a
2
b
c 3 b a h 4 ～5 c
4)轮形铸件(如带轮、齿轮、飞轮等)的轮辐或辐板结构， 以奇数轮辐、弯曲轮辐 (或S形轮辐)和开孔辐板、弯曲 辐板为合理。
5．细长形铸件的横截面应对称，尽可能采用工字形； 大型平板件采用加强肋结构，预防铸件翘曲变形 (图2-8)。
热节处易出现缩 孔、缩松和裂纹。
肋与壁的布局应尽可能减 少十字交叉，减小热节。
4．铸件壁的连接 1)采用圆弧连接，圆滑过渡，避免直角相交。
2)避免锐角交接。
3)厚壁与薄壁间的连接应逐步过渡，防止壁厚突变。
图例
b>2a b>2a b>2a
尺 寸/mm
铸铁 铸钢 铸铁
3)工人技术水平、生产经验及技术习惯。
4)模样芯盒等工艺装备的加工能力和生产经验。
三、设计工作内容和程序
1.设计工作内容
包括：铸造工艺图、铸件图、铸型装配图(合型图)、工 艺卡、操作工艺规程。
6)设计模样、模板、芯盒、砂箱等工艺装备，绘制相关 装配和零件图样，为工装制造提供技术依据。
7)绘制铸型装配图(合型图)。 这是生产准备、合型、检验和工艺调整的依据。
8)编制铸造工艺卡或产品铸造工艺规程。
第二节 铸造工艺方案的拟定
包含：a.造型、制芯方法和铸型种类的选择； b.浇注位置和分型面的确定； c.工艺参数的选定等。
R
a
4
b
L 5b a
铸钢
L 4b a
R
1～1 63aFra bibliotek2b
R
R
a
2
b
c 3 b a h 4 ～5 c
4)轮形铸件(如带轮、齿轮、飞轮等)的轮辐或辐板结构， 以奇数轮辐、弯曲轮辐 (或S形轮辐)和开孔辐板、弯曲 辐板为合理。
5．细长形铸件的横截面应对称，尽可能采用工字形； 大型平板件采用加强肋结构，预防铸件翘曲变形 (图2-8)。
热节处易出现缩 孔、缩松和裂纹。
肋与壁的布局应尽可能减 少十字交叉，减小热节。
4．铸件壁的连接 1)采用圆弧连接，圆滑过渡，避免直角相交。
2)避免锐角交接。
3)厚壁与薄壁间的连接应逐步过渡，防止壁厚突变。
图例
b>2a b>2a b>2a
尺 寸/mm
铸铁 铸钢 铸铁
砂型铸造的方法
面烘干型砂。湿型砂造型后不需烘干，生产效率高，主要应用于生产 中、小型铸件;干砂型需要烘干，它主要靠涂料保证铸件表面质量， 可采用粒度较粗的原砂，其透气性好，铸件不容易产生冲砂、粘砂等 缺陷，主要用于浇注中、大型铸件;表面烘干型砂只在浇注前对型腔 表面用适当方法烘干一定深度，其性能兼具湿砂型和干砂型的特点， 主要用于中型铸件生产。 • 湿型砂一般由新砂、旧砂、黏土、附加物及适量的水组成。铸铁件 用的湿型砂配比(质量比)一般为旧砂50%`'80%、新砂5%~20%,黏土 6%~10%,煤粉2%一7%、重油1%、水3%~6%。各种材料通过混制
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2. 1铸造概述
• (3)铸铁:材料的强度和硬度高，耐磨性好成本低;但密度大，易生锈。
常用的牌号是:HT150、HT200. • (4)铸钢:材料的韧性好，但铸造性能比铸铁差，其他性能与铸铁相近。
一般用于制造易受冲击或易损坏的模样。 • 此外，有的模样是直接用结构钢材经机加工制成。 • 2)金属模的制造方法 • 金属模一般是用铸坯经机加工制成，因此要先制作母模，制造母模
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2. 1铸造概述
• 让性差，铸件在凝固收缩时将易产生内应力、变形和裂纹等缺陷，所 以型砂要有较好的退让性。
• 此外，型砂还要具有较好的耐用性、溃散性和韧性等。 • 2.型砂的组成 • 将原砂或再生砂与勃结剂和其他附加物混合制成的物质称为型砂和芯
砂。 • 1)原砂 • 原砂即新砂，铸造用原砂一般采用符合一定技术要求的天然矿砂，最
和力学性能，应根据具体情况合理地选用。 • (1)铝合金:铝合金密度小具有足够的强度和较低的硬度，易加工，模
样表面光滑不生锈，不易粘砂，具有很好的使用性能。常用来制造金 属模的铝合金有:ZA1Si7Mg, ZAlSi10, ZA1Si5Cu2Mn、ZA1Si9MnMg, ZAlCu10和ZA1Zn11Si7Mg等。 • (2)铜合金:铜合金有很好的强度和耐磨性，不生锈，加工后模样表面 光滑，不粘砂。常用的牌号是:ZCuZn40Mn3, ZCuZn42Mn4和 ZCuSn6Zn6等。
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2. 1铸造概述
• (3)铸铁:材料的强度和硬度高，耐磨性好成本低;但密度大，易生锈。
常用的牌号是:HT150、HT200. • (4)铸钢:材料的韧性好，但铸造性能比铸铁差，其他性能与铸铁相近。
一般用于制造易受冲击或易损坏的模样。 • 此外，有的模样是直接用结构钢材经机加工制成。 • 2)金属模的制造方法 • 金属模一般是用铸坯经机加工制成，因此要先制作母模，制造母模
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2. 1铸造概述
• 让性差，铸件在凝固收缩时将易产生内应力、变形和裂纹等缺陷，所 以型砂要有较好的退让性。
• 此外，型砂还要具有较好的耐用性、溃散性和韧性等。 • 2.型砂的组成 • 将原砂或再生砂与勃结剂和其他附加物混合制成的物质称为型砂和芯
砂。 • 1)原砂 • 原砂即新砂，铸造用原砂一般采用符合一定技术要求的天然矿砂，最
和力学性能，应根据具体情况合理地选用。 • (1)铝合金:铝合金密度小具有足够的强度和较低的硬度，易加工，模
样表面光滑不生锈，不易粘砂，具有很好的使用性能。常用来制造金 属模的铝合金有:ZA1Si7Mg, ZAlSi10, ZA1Si5Cu2Mn、ZA1Si9MnMg, ZAlCu10和ZA1Zn11Si7Mg等。 • (2)铜合金:铜合金有很好的强度和耐磨性，不生锈，加工后模样表面 光滑，不粘砂。常用的牌号是:ZCuZn40Mn3, ZCuZn42Mn4和 ZCuSn6Zn6等。
铸造成形工艺原理
同一种金属用不同的铸造方法，所能铸造的铸件最小壁 厚不同；同样的铸造方法由于金属不同所能得到的最 小壁厚也不同。如表2-1所示。
表2-1 不同金属和不同铸造方法铸造的铸件最小壁厚ຫໍສະໝຸດ 2.1.1 影响充型能力的因素
影响液态金属充型能力的因素很多，可归纳为以下4类， 即金属性质方面的因素、铸型性质方面的因素、浇注 条件方面的因素和铸件结构方面的因素。
表2-3是在干砂型中浇注的不同形状铸钢件的凝固时间的 实验结果。
表2-3 不同形状铸钢件的凝固时间
2.3 液态金属的结晶 及组织控制
固态物质分为晶体与非晶体两类。凡是原子在空间呈规 则的周期性重复排列的物质称为晶体。其中，所有原 子排列位向相同者称为单晶体，而金属通常是由许多 位向不同的小单晶（晶粒）组成的，属于多晶体。
1. 铸型性质方面 对金属铸型、熔模型壳等提高铸型温度；利用涂料增加
铸型的热阻；提高铸型的排气能力，减小铸型在金属 充填期间的发气速度，均有利于提高充型能力。 2. 浇注条件方面 适当提高浇注温度、提高充型压头、简化浇注系统均有 利于提高充型能力。增大浇口面积可在线速度较小的 情况下使铸型很快充满。
3 铸件的凝固方式
一般将铸件的凝固方式分为三种类型：逐层凝固方式、 体积凝固方式（或称糊状凝固方式）和中间凝固方式。 铸件的凝固方式取决于凝固区域的宽度。
图2.8（a）为恒温下结晶的纯金属或共晶成分合金某瞬 间的凝固情况。tc是结晶温度，T1和T2是铸件断面上两 个不同时刻的温度场。从图中可观察到，恒温下结晶 的金属，在凝固过程中其铸件断面上的凝固区域宽度 等于零。断面上的固体和液体由同一界面（即凝固前 沿）清楚地分开。随着温度的下降，固体层不断加厚， 逐步到达铸件中心。这种情况为“逐层凝固方式”。 如果合金的结晶温度范围很小，或断面温度梯度很大 时，铸件断面的凝固区域则很窄，也属于逐层凝固方 式，如图2.8（b）。
第二章 铸造锻压和焊接工艺基础2总结
粒粗大的铸态柱状晶组织好；
钢中有网状二次渗碳体时，钢的塑性将大大下降。
（3）变形温度的影响 大多数金属温度升高后塑性增加，变形抗力降低， 可锻性好。 温度升高后原子热能增大，原子结合力减弱，易变 形。可用较小锻打力产生较大的变形而不破裂。 当铁碳合金在723ºC以上时的单相奥氏体状态下具
常用的锻压机械有锻锤、液
压机和机械压力机。
锻锤具有较大的冲击速度， 利于金属塑性流动，但会产 生震动； 液压机用静力锻造，有利于
锻透金属和改善组织，工作 平稳，但生产率低；
机械压力机行程固定，易于 实现机械化和自动化。
机械压力机
锻造按坯料在加工时的温度可分为： 冷锻一般是在室温下加工。 热锻是在高于坯料金属的再结晶温度(800℃)上加工。 温锻是将处于加热状态，但温度不超过再结晶温度 (300～800℃之间)时进行的锻造加工。 钢再结晶温度约为727℃，但普遍采用800℃为划分线。 热锻用于大多数行业的锻件。 温锻和冷锻主要用于汽车、通用机械等零件的锻造。
来越差。
合金元素会形成合金碳化物，使钢的塑性变形抗力增大， 塑性下降，通常合金元素含量越高，钢的塑性成形性能
也越差。
杂质元素磷会使钢出现冷脆性，硫使钢出现热脆性，降 低钢的塑性成形性能。
（2）金属组织的影响 纯金属及单相固溶体的合金具有良好的塑性，其 锻造性能较好； 钢中有碳化物和多相组织时，锻造性能变差； 具有均匀细小等轴晶粒的金属，其锻造性能比晶
（2）金属组织
（3）变形温度 （4）变形速度 （5）应力状态
（1）化学成分的影响
纯金属的可锻性比合金好。
钢含碳量大，强度和硬度高，塑性降低，可锻性变差。 钢的含碳量对钢的可锻性影响很大，对于碳含量分数小 于0.15%的低碳钢，其塑性较好。 随着碳含量的增加，使钢的塑性下降，塑性成形性也越
第2章(1)砂型铸造的造型工艺
零图
铸件
模样
(a)造下型、拔出钉子 (b)取出模样主体 (c) 取出活块
活块造型 1-用钉子连接活块 2-用燕尾连接活块
(4)挖砂造型
当铸件按结构特点需要采用分模造型，但 由于条件限制(如模样太薄，制模困难)仍做成 整模时，为便于起模，下型分型面需挖成曲面 或有高低变化的阶梯形状(称不平分型面)，这 种方法叫挖砂造型。
(a)造下砂型 (b)刮平、翻箱 (c)造上型、扎气孔
(d)起箱起模开浇口 (e)合型
(f) 带浇口的铸件
(2)分模造型
分模造型的特点是：模样是分开的，模样 的分开面（称为分型面）必须是模样的最大 截面，以利于起模。分模造型过程与整模造 型基本相似，不同的是造上型时增加放上模 样和取上半模样两个操作。
(4)抛砂造型 是利用高速旋转 的叶片将输送带 输送过来的型砂 高速抛下来紧实 砂型。抛砂造型 适应性强，不需 要专用砂箱和模 板，适用于大型 铸件的单件小批 生产。
三、制芯 为获得铸件的内腔或局部外形，用芯砂或 其他材料制成的、安放在型腔内部的铸型组元 称型芯。绝大部分型芯是用芯砂制成的。砂芯 的质量主要依靠配制合格的芯砂及采用正确的 造芯工艺来保证。 浇注时砂芯受高温液体金属的冲击和包围， 因此除要求砂芯具有铸件内腔相应的形状外， 还应具有较好的透气性、耐火性、退让性、强 度等性能，故要选用杂质少的石英砂和用植物 油、水玻璃等粘结剂来配制芯砂，并在砂芯内 放入金属芯骨和扎出通气孔以提高强度和透气 性。
④可塑性 指型砂在外力作用下变形，去除外力
后能完整地保持已有形状的能力。可塑性好，造型操作 方便，制成的砂型形状准确、轮廓清晰。
⑤退让性 指铸件在冷凝时，型砂可被压缩的能
力。退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。型砂越紧 实，退让性越差。在型砂中加入木屑等物可以提高退让 性
第二章铸造成形讲解
•残余应力
•薄壁处受压力，厚壁处受拉力
•变形
防止变形的措施
• 设计铸件时尽可能壁厚均匀，形状对称。 • 采取同时凝固。 • 设计“反变形”量。
•时效处理：有内应力的铸件在加工前置于 露天半年以上，或550~650ºC去应力退火。
3、铸件的裂纹与防止
• 热裂 热裂是铸件在高温下产生的裂纹。 其形状特征是：裂纹短，缝隙宽，形状 曲折，缝内呈氧化色。
• 2、铸造合金的收缩 • 3、缩孔与缩松
铸件的凝固方式之一
• 逐层凝固
– 纯金属和共晶 成份的合金， 结晶温度是一 固定值。凝固 过程由表面向 中心逐步进行
温度
固 表层
液 中心
铸件的凝固方式之二
• 糊状凝固
– 结晶温度范围 很宽的合金， 从铸件的表面 至心部都是固 液两相混存。
铸件的凝固方式之三
铸造 碳钢 0.35 1610
白口 铸铁 3.00 1400
灰口 铸铁 3.50 1400
液态 收缩 1.6
2.4
3.5
凝固 固态 总收缩 收缩 收缩 （%）
3
7.8 12.46
12~ 4.2 5.4~6.3
12.9 6.9~ 0.1 3.3~4.2 7.8
铸件中的缩孔与缩松
• 缩孔和缩松的形成 液态合金在冷凝过 程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减 的容积的得不到补足，则在铸件最后凝 固的部位形成一些孔洞
1、合金的流动性 2、浇注条件 3、铸型填充能力
充型能力不强，则易产生浇不足（short run） 、 冷隔（short run）…等。
合金的充型能力之一
合金的流动性
• 合金的流动性是指熔融合金的流动能力。– 流动性好，充型能力强，便于浇出轮廓清 晰、薄而复杂的铸件。
•薄壁处受压力，厚壁处受拉力
•变形
防止变形的措施
• 设计铸件时尽可能壁厚均匀，形状对称。 • 采取同时凝固。 • 设计“反变形”量。
•时效处理：有内应力的铸件在加工前置于 露天半年以上，或550~650ºC去应力退火。
3、铸件的裂纹与防止
• 热裂 热裂是铸件在高温下产生的裂纹。 其形状特征是：裂纹短，缝隙宽，形状 曲折，缝内呈氧化色。
• 2、铸造合金的收缩 • 3、缩孔与缩松
铸件的凝固方式之一
• 逐层凝固
– 纯金属和共晶 成份的合金， 结晶温度是一 固定值。凝固 过程由表面向 中心逐步进行
温度
固 表层
液 中心
铸件的凝固方式之二
• 糊状凝固
– 结晶温度范围 很宽的合金， 从铸件的表面 至心部都是固 液两相混存。
铸件的凝固方式之三
铸造 碳钢 0.35 1610
白口 铸铁 3.00 1400
灰口 铸铁 3.50 1400
液态 收缩 1.6
2.4
3.5
凝固 固态 总收缩 收缩 收缩 （%）
3
7.8 12.46
12~ 4.2 5.4~6.3
12.9 6.9~ 0.1 3.3~4.2 7.8
铸件中的缩孔与缩松
• 缩孔和缩松的形成 液态合金在冷凝过 程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减 的容积的得不到补足，则在铸件最后凝 固的部位形成一些孔洞
1、合金的流动性 2、浇注条件 3、铸型填充能力
充型能力不强，则易产生浇不足（short run） 、 冷隔（short run）…等。
合金的充型能力之一
合金的流动性
• 合金的流动性是指熔融合金的流动能力。– 流动性好，充型能力强，便于浇出轮廓清 晰、薄而复杂的铸件。
第2章 砂型铸造讲解
第六—第二章砂型铸造铸型：铸造生产中使液态金属成为固态铸件的容器。
容器的内部称型腔，其轮廓相当于所制铸件的外形。
根据铸型特点分：一次型——砂型、熔模、石膏型、实型铸造（消失模铸造）；半永久型——泥型、陶瓷型、石墨型铸造；永久型——金属型、压力、挤压、离心铸造；根据浇注时金属所承受的压力状态分：重力作用下的铸造和外力作用下的铸造金属液在常压下完成浇注，称为自由浇注或常压浇注。
金属液在外力作用下实现充填和补缩，如压力铸造、挤压铸造、离心铸造和反重力铸造。
砂型铸造：是利用型（芯）砂制造铸型的铸造方法。
整模造型分模造型一、概述1 缺点、优点：砂型铸造是铸造生产中最广泛的一种方法，世界各国用砂型铸造生产的铸件占总产量的80-90%。
型砂：将原砂或再生砂+粘结剂+其它附加物所混制成的混合物。
砂型（芯）：型（芯）砂在外力作用下成形并达到一定的紧实度或密度成为砂型（芯）。
2 砂型的种类湿型：由原砂、粘土、附加物及水按一定比例混碾而成湿型砂；用湿型砂春实，浇注前不烘干的砂型。
干型：经过烘干表面干型：表面仅有一层很薄（15-20mm）的型砂被干燥，其余部分仍然是湿的。
化学自硬砂型：砂型靠型砂自身的化学反应而硬化。
造型：制造砂型的工艺过程。
造芯：制造砂芯的工艺过程。
选择合适的造型（芯）方法和正确的造型（芯）工艺操作，对提高铸件质量、降低成本、提高生产率有极重要的意义。
1 按型（芯）砂粘（固）结机理分类机械粘结造型（芯）、化学粘结造型（芯）、物理固结造型（芯）2 按造型（芯）的机械化程度分类（1）手工造型（芯）手工造型（芯）是最基本的方法，这种方法适应范围广，不需要复杂设备，而且造型质量一般能够满足工艺要求，所以到目前为止，在单件、小批量生产的铸造车间中，手工造型（芯）仍占很大比重，在航空、航天、航海领域应用广泛。
缺点：劳动强度大、生产率低、铸件质量不易稳定。
模样造型、刮板造型、地坑造型，各种造型方法有不同的特点和应用范围。
合工大材料成型技术基础复习知识点(全面)(可打印修改) (2)
材料成型技术基础第2章铸造1、铸造的定义、优点、缺点：铸造指熔融金属、制造铸型并将熔融金属浇入铸型凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成型方法。
优点：铸造的工艺适应性强，铸件的结构形状和尺寸几乎不受限制；工业上常用的合金几乎都能铸造；铸造原材料来源广泛，价格低廉，设备投资少；铸造适于制造形状复杂、特别是内腔形状复杂的零件或毛坯，尤其是要求承压、抗振或耐磨的零件。
缺点：铸件的质量取决于成形工艺、铸型材料、合金的熔炼与浇注等诸多因素，易出现浇不到、缩孔、气孔、裂纹等缺陷，且往往组织疏松，晶粒粗大。
2、充型能力的定义、影响它的三个因素：金属液的充型能力指金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。
影响因素：①金属的流动性；②铸型条件；③浇注条件。
3、影响流动性的因素；纯金属和共晶成分合金呈逐层凝固流动性最好；影响充型能力的铸型的三个条件；浇注温度和压力对充型能力是如何影响的：影响流动性的因素：①合金成分：纯金属和共晶成分的合金，结晶过程呈逐层凝固方式，流动性好；非共晶成分的合金，呈中间凝固方式，流动性较差；凝固温度范围过大，铸件断面呈糊状凝固方式，流动性最差。
结晶温度范围越窄，合金流动性越好。
②合金的质量热容、密度和热导率：合金质量热容和密度越大、热导率越小，流动性越好。
影响充型能力的铸型的三个条件：①铸型的蓄热系数：铸型从其中金属液吸收并储存热量的能力。
蓄热系数越大，金属液保持液态时间短，充型能力越低。
（在型腔喷涂涂料，减小蓄热系数）②铸型温度：铸型温度越高，有利于提高充型能力。
③铸型中的气体：铸型的发气量过大且排气能力不足，就会使型腔中气压增大，阻碍充型。
浇注温度和压力对充型能力的影响：①浇注温度：提高浇注温度，延长保持液态的时间，从而提高流动性。
温度不能过高，否则金属液吸气增多，氧化严重，增大了缩孔、气孔、粘砂等缺陷倾向。
②充型压力（流动方向上的压力）：充型压力越大，流动性越好。
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
材料成形技术--第2章 铸造成形
2）设备投资大，生产准备周期长，只适于大量生产。
压力铸造主要用于生产铝、锌、镁等有色合金铸件， 如发动机缸体、缸盖、箱体、支架等。
4. 低压铸造
低压铸造：用较低压力将金属液由铸型底部注入型腔， 并在压力下凝固以获得铸件的方法。 (1).低压铸造的工艺过程 ： 低压铸造的工艺过程如图2-26所示，包括如下过程：
续
刮板造型 用刮板代替模样造型。节约木材， 用于等截面或回转体大中 缩短生产周期，生产率低，技术水 型铸件的单件、小批生产 平高，精度较差 两箱造型 最基本的造型方法。各种 铸型由上型和下型构成，各类模样， 铸型，各种批量 操作方便
三箱造型
铸件两端截面尺寸比中间大，必须 主要用于手工造型，具有 有两个分型面 两个分型面的铸件的单件、 小批生产
5. 离心铸造
离心铸造：将金属液浇入高速旋转的铸型中，使其在离心 力作用下成形并凝固的铸造方法。可用金属型也可用砂型
(1).离心铸造的类型 根据铸型旋转轴的空间位置，离心铸造可分为立式 和卧式两大类。 1）立式离心铸造：铸型绕垂直轴旋转，如图2-27a,b所 示。在离心力和重力的共同作用下，内表面为回转抛物 面，因此用于高度小于直径的圆环类或成形铸件。
主要特点如下：
R 1） 铸件 的 精 度 和 表 面质量高 ；尺寸公差 IT11∼IT14， a 12.5∼ Ra 1.6；
2）可制造形状较复杂的铸件； 3）适用于各种合金铸件，尤其是高熔点和难以加工的高 合金钢，如耐热合金、不锈钢、磁钢等。 4）工艺过程较复杂，生产周期长，使加工费和消耗的材 料费较贵，多用于小型零件。 熔模铸造适用于制造形状复杂，难以加工的高熔点合 金及有特殊要求的精密铸件；主要用于汽轮机、燃汽轮机 叶片、切削刀具、仪表元件、汽车、拖拉机及机床等零件 的生产。
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。
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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
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顶冒口
侧冒口 方案1 （2冒口）
冷铁 方案2 （1冒口、1冷铁）
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★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。
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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。
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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
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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？
+ + + + + + + + - - - - - - - - - -
工程训练-2.铸造
这种造型机的特点是：机构简单、操作 2方020/1便/22 、投资较小，适工程用训练-于第2章各铸造种材质小件的造型1。4
2.射压式造型机
射压式造型机有两种机型,一种是垂直分 型无箱造型机,另一种是水平分型脱箱造型机。
其共同的特点是：不用砂箱，节省工装费
用，占地面积较小。
3.抛砂造型 4.射芯机
(1)基本形式模板两箱 (2)运用环芯顶替三
在下箱。
整模造型因操作简便,无砂箱错位现象, 适用于外形轮廓上有一个平面可作分型面的简单 铸件,如齿轮坯、轴承、皮带、轮罩等。
常见的手工造型方法还有：分模造型、挖 砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型和三箱 造型等。
四、机器造型和造芯 手工造型中的摏箱、起模两工序不仅效率低,劳 动条件差,而且铸件尺寸不准确等不足。
工程训练-第2章 铸造
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2.型(芯)砂性能 为防止铸件产生粘砂、夹砂、砂眼、气孔 和裂纹等缺陷 ,型砂应具备下列性能。
⑴型砂强度 指型砂试样抵抗外力破坏的能力。 ⑵透气性 表示紧实砂样孔隙度的指标。
⑶型砂耐火性
型砂耐火性指型砂承受高温作用的能力。
2020/1/22
工程训练-第2章 铸造
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耐火性差，铸件易产生粘砂。
不同的紧砂方法和起模方式的组合,
组成了不同的造型机。 2020/1/22
工程训练-第2章 铸造
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造型机的种类很多，按紧砂方法不同可分:
震压式造型机、震实式造型机、压实式造
型机、
射压式造型机及气冲式造型机
等。
1.震压式造型机
这类造型机主要由震击机构、压实机构、 起模机构和控制系统组成。
所有机器都带有起模结构,起模比较平稳。
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铸造专题知识讲座
越大，充型能力越差。
三、铸型充填条件
（1）铸型旳蓄热系数 铸型旳蓄热系数表达铸型从其中旳 金属吸收热量并储存在本身旳能力。
（2）铸型温度 铸型温度越高，液态金属与铸型旳温差 越小，充型能力越强。
（3）铸型中旳气体
四、铸件构造
（1）折算厚度 折算厚度也叫当量厚度或模数，为铸件体积 与表面积之比。
折算厚度大，热量散失慢，充型能力就好。铸件壁厚相同 步，垂直壁比水平壁更轻易充填。 （2）铸件复杂程度 铸件构造复杂，流动阻力大，铸型旳
充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。
一、液态合金旳流动性
合金旳流动性是： 液态合金本身旳流动能力。
浇口杯
出气口
0.45%C 铸钢：200 4.3%C 铸铁：1800
浇口杯
出气口
流动性（cm）
温度（℃）
30 0 20 0 10 00
80
60
40
20
0
Pb
20
40
60
80 Sb
合金流动性主要取决于合金化学成份所决定旳结晶特点
第二章 铸造
一、铸造
将液态金属浇注到与零件形状相适应旳铸型型腔中，
待其冷却凝固，以取得毛坯或零件旳生产措施。
二、砂型铸造旳工艺过程
铸件
检验 落砂、清理
合箱
铸造工艺图 零件图
型砂
铸
模型
型
熔化 浇注
芯盒
型
芯砂
芯
冷却 凝固
三、铸造生产旳特点
1．可生产形状任意复杂旳制件，尤其是内腔形状复杂旳 制件。如汽缸体、汽缸盖、蜗轮叶片、床身件等。
孕育铸铁合用于静载荷下，要求较高强度、硬度、耐磨
性或气密性旳铸件，尤其是厚大截面铸件。如重型机床
三、铸型充填条件
（1）铸型旳蓄热系数 铸型旳蓄热系数表达铸型从其中旳 金属吸收热量并储存在本身旳能力。
（2）铸型温度 铸型温度越高，液态金属与铸型旳温差 越小，充型能力越强。
（3）铸型中旳气体
四、铸件构造
（1）折算厚度 折算厚度也叫当量厚度或模数，为铸件体积 与表面积之比。
折算厚度大，热量散失慢，充型能力就好。铸件壁厚相同 步，垂直壁比水平壁更轻易充填。 （2）铸件复杂程度 铸件构造复杂，流动阻力大，铸型旳
充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。
一、液态合金旳流动性
合金旳流动性是： 液态合金本身旳流动能力。
浇口杯
出气口
0.45%C 铸钢：200 4.3%C 铸铁：1800
浇口杯
出气口
流动性（cm）
温度（℃）
30 0 20 0 10 00
80
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40
20
0
Pb
20
40
60
80 Sb
合金流动性主要取决于合金化学成份所决定旳结晶特点
第二章 铸造
一、铸造
将液态金属浇注到与零件形状相适应旳铸型型腔中，
待其冷却凝固，以取得毛坯或零件旳生产措施。
二、砂型铸造旳工艺过程
铸件
检验 落砂、清理
合箱
铸造工艺图 零件图
型砂
铸
模型
型
熔化 浇注
芯盒
型
芯砂
芯
冷却 凝固
三、铸造生产旳特点
1．可生产形状任意复杂旳制件，尤其是内腔形状复杂旳 制件。如汽缸体、汽缸盖、蜗轮叶片、床身件等。
孕育铸铁合用于静载荷下，要求较高强度、硬度、耐磨
性或气密性旳铸件，尤其是厚大截面铸件。如重型机床
将液态金属浇注到铸型型腔中
第2章铸造2.1 概述将液态金属浇注到铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状和性能的铸件的成形方法称为铸造。
铸造是生产机器零件毛坯的主要方法之一，其实质是液态金属逐步冷却凝固而成形。
与其它成形方法相比，具有下列特点：（1）成形方便，工艺灵活性大。
铸件的轮廓尺寸可由几mm到数十米，壁厚由0.5mm到1m左右；质量可由几克到数万千克。
可生产形状简单或十分复杂的零件。
对于具有复杂内腔的零件，铸造是最好的成形方法。
（2）成本低廉，设备简单，周期短。
铸件所用材料来源广泛，价格低廉，并可直接利用废机件和金属废料。
一般情况下，铸造生产不需要大型、精密设备。
（3）铸件的力学性能较差，质量不够稳定。
液态金属在冷却凝固过程中，形成的晶粒较粗大，容易产生气孔、缩孔和裂纹等缺陷。
所以铸件的力学性能不如相同材料的锻件好，而且存在生产工序多，铸件质量不稳定，废品率高，工作条件差，劳动强度较高等问题。
随着生产技术的不断发展，铸件性能和质量正在进一步提高，劳动条件正逐步改善。
2.2 铸造工艺基础铸件的质量与合金的铸造性能密切相关。
合金的铸造性能是指合金在铸造过程中表现出来的工艺性能，如流动性、收缩性、吸气性、偏析等。
合金的铸造性能好，是指合金熔化时不易氧化，熔液不易吸气，浇注时金属液易充满型腔，凝固时铸件收缩小，且化学成分均匀，冷却时铸件变形和开裂倾向小等。
铸造性能差的合金易使铸件产生缺陷，铸造时应采取相应工艺措施。
2.2.1 液态金的充属型能力熔融合金填充铸型的过程，简称充型。
熔融合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力，称合金的充型能力。
液态金属的充型能力强，则能浇注出壁薄而形状复杂的铸件；充型能力差，则易产生冷隔、浇不足等缺陷。
影响充型能力的主要因素有：1、合金的流动性流动性是指熔融金属的流动能力，是合金的固有属性，它只与金属本身的化学成分、温度、杂质量以及物理性质有关。
金属液的流动性越好，充型能力越强。
流动性的好坏，通常用螺旋形试样的长度来衡量。
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二、特点
1、能一次成型，适应性强，工艺灵活性，几乎适 用于所有的工程材料。
2、铸件大小不受限制，可以由几克重到上百吨。 3、成形件精度较高，仅需很少或不需要后续修整
或机械加工工序。 4、成本低廉。 5、零件力学性能差，常存在缺陷，质量不稳定，
生产过程劳动强度大、条件差、生产率低。
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材料工程基础—材料的液态成形
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材料工程基础—材料的液态成形
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材料科学与工程学院
➢公元前六世纪，发明了生铁和铸铁的技术； 1000多年前后周时铸成的河北沧州铁狮子，高
5米多，长近6米，重19.3吨，是古代铸铁的精品 之一。 ➢战国中期，发明了金属型铸造法； ➢隋唐以后，已掌握大型铸件的铸造技术。
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四、铸造技术的发展历史
➢铸造成形技术的历史悠久。早在5000多年前的 夏商初期，能冶炼红铜和青铜制品，浇出了形状 简单的铜制器。
1978年曾候已墓出土的青铜器重量达10吨，其 中有一套64件的编钟，是2400年前战国初期铸造 的，钟上共铸有铭文2800多字，标出音名、音律， 每个钟发两个音。整套编钟音域宽达五个半八度； 能演奏各类名曲，音律准确和谐，音色优美动听。 整套编钟铸造水平极高，是我国古代青铜器的杰 出代表。
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➢随着边缘学科和相关学科的突破和渗透，铸造已 向着掌握和控制凝固理论、铸件性能，铸件重量、 薄壁和优质化方向发展，使用精化、高产、无害或 少害的工艺和设备，应用CAD/CAE/CAM及人工智 能(AI)、各种专家系统(ES)、CAP等已成为现实。
发展方向：
此外应注意到，化学成分有很大影响， Wc+Si 表 示 合 金 元 素 的 含 量 ， weight percent，用重量百分比度量。
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在相同的浇注 工艺条件下， 将金属液浇入 铸型中，测出 其实际螺旋线 长度。浇出的 试样愈长，合 金的流动性愈
砂型 砂型 砂型 砂型
砂型 砂型 金属型(300℃) 砂型 砂型 砂型
1300 1300 1300 1300
1600 1640 680~720 700 1040 1100
1800 1300 1000 600
100 200 700~800 400~600 420 1000
液态成形
(1) 提高尺寸精度和表面质量； (2) 先进的造型技术及自动化生产线； (3) 高效、节能，减少污染； (4) 降低成本，改善劳动条件。
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§2.1.1 金属的铸造性能
金属的铸造性能是指金属在铸造过程中 获得尺寸精确、结构完整的铸件的能力。
影响因素：
➢ 合金成分：一般规律是在合金状态图上对应于 纯金属、共晶成分和金属间化合物的地方流动 性出现最大值，而有结晶温度范围的地方流动 性下降，且在最大结晶温度范围附近出现最小 值。
合金中杂质元素对流动性也有影响：凡是能形 成低熔点化合物，降低液相线温度并能使合金 液粘度和表面张力减小的元素，均能提高合金 的流动性。相反，会降低台金流动性。
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如铸铁，主要是 铁Fe和碳C的合
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金，还含硅Si等。
Wc+Si =6.2% 螺旋形流动性试样
表示化学成分为
含碳量C%+含硅 量Si%为6.2%，
见图2-2和表2-1。取浇注试样长度做比较
其余为Fe的铸铁
度量。
分析表2-1。铸铁的流动性最好，最高可 达1800mm。
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§2.1 金属的液态成形
金属材料的液态成形技术通常称之为铸 造，是金属材料成形的主要技术之一。
铸造是指将熔融态的金属（或合金）浇注 于特定型腔的铸型中凝固成形的金属材料
一、成基形本方法过。程
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
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好！
图2-2 螺旋型试样
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合金种类
表2-1 常用合金的流动性（砂 型，试样截面8㎜×8㎜）
铸型种类
浇注温度 /℃
螺旋线长度/ ㎜
铸铁 wC+Si=6.2% wC+Si=5.9% wC+Si=5.2% wC+Si=4.2%
铸钢 wC=0.4% 铝硅合金（硅铝明） 镁合金（含Al和Zn） 锡青铜（wSn≈10%， wZn≈2%） 硅黄铜(wSi=1.5%~4.5%）
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三、应用
各类机械工业中铸件质量比
汽车、拖拉机
金属切削机床
重型机械、矿山机 械、水力发电设备
60~70% 70~80% 85%以上
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第2章 材料的液态成形
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材料的液态成形工艺通常是使熔融的材料 填充铸模，材料在凝固之前形成铸模内腔 的形状。该工艺可以仅需很少的修整或机 械加工而得到接近最终的形状。
金属：砂型铸造、特种铸造
陶瓷：粉浆浇注、流延成形等
聚合物：注射成形、吹塑成形等
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主要包括金属的流动性、收缩性、吸气 性以及成分偏析倾向性等性能。
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一、液态金属的充型能力
1、液态金属的充型能力
液态金属充满铸型型腔，获得形状 完整、轮廓清晰的铸件的能力。
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2、影响液态金属充型能力的因素
1) 金属的流动性：液态金属的流动能力
基本概念：液体金属充满铸型型腔，获得形 状完整，轮廓清晰铸件的能力。金属的流动 性越好，充填铸型的能力越强。
衡量方法 ：在螺旋试样上，以相同的条件， 流动长度为流动性好坏的标准。
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1、能一次成型，适应性强，工艺灵活性，几乎适 用于所有的工程材料。
2、铸件大小不受限制，可以由几克重到上百吨。 3、成形件精度较高，仅需很少或不需要后续修整
或机械加工工序。 4、成本低廉。 5、零件力学性能差，常存在缺陷，质量不稳定，
生产过程劳动强度大、条件差、生产率低。
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➢公元前六世纪，发明了生铁和铸铁的技术； 1000多年前后周时铸成的河北沧州铁狮子，高
5米多，长近6米，重19.3吨，是古代铸铁的精品 之一。 ➢战国中期，发明了金属型铸造法； ➢隋唐以后，已掌握大型铸件的铸造技术。
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四、铸造技术的发展历史
➢铸造成形技术的历史悠久。早在5000多年前的 夏商初期，能冶炼红铜和青铜制品，浇出了形状 简单的铜制器。
1978年曾候已墓出土的青铜器重量达10吨，其 中有一套64件的编钟，是2400年前战国初期铸造 的，钟上共铸有铭文2800多字，标出音名、音律， 每个钟发两个音。整套编钟音域宽达五个半八度； 能演奏各类名曲，音律准确和谐，音色优美动听。 整套编钟铸造水平极高，是我国古代青铜器的杰 出代表。
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➢随着边缘学科和相关学科的突破和渗透，铸造已 向着掌握和控制凝固理论、铸件性能，铸件重量、 薄壁和优质化方向发展，使用精化、高产、无害或 少害的工艺和设备，应用CAD/CAE/CAM及人工智 能(AI)、各种专家系统(ES)、CAP等已成为现实。
发展方向：
此外应注意到，化学成分有很大影响， Wc+Si 表 示 合 金 元 素 的 含 量 ， weight percent，用重量百分比度量。
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在相同的浇注 工艺条件下， 将金属液浇入 铸型中，测出 其实际螺旋线 长度。浇出的 试样愈长，合 金的流动性愈
砂型 砂型 砂型 砂型
砂型 砂型 金属型(300℃) 砂型 砂型 砂型
1300 1300 1300 1300
1600 1640 680~720 700 1040 1100
1800 1300 1000 600
100 200 700~800 400~600 420 1000
液态成形
(1) 提高尺寸精度和表面质量； (2) 先进的造型技术及自动化生产线； (3) 高效、节能，减少污染； (4) 降低成本，改善劳动条件。
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§2.1.1 金属的铸造性能
金属的铸造性能是指金属在铸造过程中 获得尺寸精确、结构完整的铸件的能力。
影响因素：
➢ 合金成分：一般规律是在合金状态图上对应于 纯金属、共晶成分和金属间化合物的地方流动 性出现最大值，而有结晶温度范围的地方流动 性下降，且在最大结晶温度范围附近出现最小 值。
合金中杂质元素对流动性也有影响：凡是能形 成低熔点化合物，降低液相线温度并能使合金 液粘度和表面张力减小的元素，均能提高合金 的流动性。相反，会降低台金流动性。
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如铸铁，主要是 铁Fe和碳C的合
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金，还含硅Si等。
Wc+Si =6.2% 螺旋形流动性试样
表示化学成分为
含碳量C%+含硅 量Si%为6.2%，
见图2-2和表2-1。取浇注试样长度做比较
其余为Fe的铸铁
度量。
分析表2-1。铸铁的流动性最好，最高可 达1800mm。
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§2.1 金属的液态成形
金属材料的液态成形技术通常称之为铸 造，是金属材料成形的主要技术之一。
铸造是指将熔融态的金属（或合金）浇注 于特定型腔的铸型中凝固成形的金属材料
一、成基形本方法过。程
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
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好！
图2-2 螺旋型试样
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合金种类
表2-1 常用合金的流动性（砂 型，试样截面8㎜×8㎜）
铸型种类
浇注温度 /℃
螺旋线长度/ ㎜
铸铁 wC+Si=6.2% wC+Si=5.9% wC+Si=5.2% wC+Si=4.2%
铸钢 wC=0.4% 铝硅合金（硅铝明） 镁合金（含Al和Zn） 锡青铜（wSn≈10%， wZn≈2%） 硅黄铜(wSi=1.5%~4.5%）
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三、应用
各类机械工业中铸件质量比
汽车、拖拉机
金属切削机床
重型机械、矿山机 械、水力发电设备
60~70% 70~80% 85%以上
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第2章 材料的液态成形
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材料的液态成形工艺通常是使熔融的材料 填充铸模，材料在凝固之前形成铸模内腔 的形状。该工艺可以仅需很少的修整或机 械加工而得到接近最终的形状。
金属：砂型铸造、特种铸造
陶瓷：粉浆浇注、流延成形等
聚合物：注射成形、吹塑成形等
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主要包括金属的流动性、收缩性、吸气 性以及成分偏析倾向性等性能。
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一、液态金属的充型能力
1、液态金属的充型能力
液态金属充满铸型型腔，获得形状 完整、轮廓清晰的铸件的能力。
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2、影响液态金属充型能力的因素
1) 金属的流动性：液态金属的流动能力
基本概念：液体金属充满铸型型腔，获得形 状完整，轮廓清晰铸件的能力。金属的流动 性越好，充填铸型的能力越强。
衡量方法 ：在螺旋试样上，以相同的条件， 流动长度为流动性好坏的标准。
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