第二篇铸造
第二篇 铸造(2)-砂型铸造
第三章 砂型铸造
第三节 浇注位置与分型面的选择
浇注位置---指金属浇注时铸件所处的空间位置 分型面---指砂箱间的接触表面 一 浇注位置选择原则: 铸件浇注位置对铸件质量,造型方法等有很大影响, 应注意以下原则: 1 铸件重要的加工面应朝下:如图 1) 若做不到,可放侧面或倾斜； 2) 若有几个加工面,则应把较大的放下面. 如导轨面是关键面，不允许有缺陷,则要放下面。
第三章 砂型铸造
目前,铸件生产的主要方法, 目前,铸件生产的主要方法,砂型铸件占铸件总量 90%以上 可生产各种铸钢,灰铁,球铁,可锻铸铁, 以上, 的90%以上,可生产各种铸钢,灰铁,球铁,可锻铸铁, 有色金属等. 有色金属等.用于铸造各种机械零件 砂型铸造生产过程: 砂型铸造生产过程: 配砂→造型→ 配砂→造型→烘干 配砂→造芯→ 配砂→造芯→烘干 制模→熔化 浇注→落砂→清理→检验. 熔化→ 制模 熔化→浇注→落砂→清理→检验.
第三章 砂型铸造
第三节 浇注位置与分型面的选择
二 铸型分型面的选择原则 ① 分型面应选在铸件最大截面处； ② 尽量减少分型面数量，最好只用一个分型面； 如图 ③ 尽量使铸件的主要加工面和加工基准面在同一 个砂箱内；如图 ④ 应使型腔和主要型芯位于下箱；如图 ⑤ 尽量选择平直面为分型面。如图
第三章 砂型铸造
第三章 砂型铸造பைடு நூலகம்
第二节 造型方法选择
二 机器造型及其工艺特点
种 类 压实式 震实式 震压式 抛砂造型 微震压实式 高压造型 射压式 机器造型的各种方法对比 主 要 特 点 用较低的比压压实铸型。机器结构简单，噪音较小，生产率 较高 靠造型机的震击来紧实铸型。机器结构简单，制造成本低。 但噪音大，生产率低，对厂房基础要求高，劳动繁重 在震击后加压，紧实铸型。机器的制造成本较低，生产率较 高，噪音大。型砂紧实度较均匀，能量消耗少 用抛砂方法填实和紧实铸型。机器的制造成本较低，生产率 较高，能量消耗少，型砂紧实度较均匀 在微震的同时加压紧实铸型。生产率较高，机器较易损坏 用较高的比压来压实铸型。生产率高，铸件尺寸准确，易于 自动化。但机器结构复杂，制造成本高 用射砂填实砂箱，再用高比压压实铸型，生产率高，易于自 动化，型砂紧实度高而均匀 适 用 范 围 用于成批生产的小铸件 用于成批生产的中、小铸件 用于成批生产的小铸件 用于成批生产的大型铸件 用于成批生产中、小铸件 用于大批生产中、小铸件 用于大批生产中、小铸件
第二篇第3章砂型铸造
§2 浇注位置与分型面的选择 浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位 置。 选择浇注位置的 目的是为了保证铸件质量。 浇注位置的选择原则如下： 1 .铸件的重要加工面应朝下。 避免出现气孔、砂眼、夹杂
等缺陷
2 .铸件的大平面应朝下。 3. 铸件薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直 或倾斜位置。
52
增加外芯
方案A
上 下
凸台 妨碍起模
机床导轨 重要基准 应朝下
方案B
易产生错箱。可用于单件 生产。
53
Ⅱ
Ⅰ
型芯、型腔 大部分位于下 箱，方案合理
上箱 太高
54
上述选择浇注位置和分型面的诸原 则，对于某个具体铸件来说，往往难以 全面顾及，有时甚至相互矛盾。 因此，需要提出几种方案，抓住主 要矛盾，进行分析比较。一般说来，对 质量要求高的铸件应优先满足浇注位置 的要求，对质量要求不高或外形复杂， 生产批量又不大的铸件，应优先考虑分 型面。
第三章
砂型铸造
§1 造型方法的选择 §2 浇注位置与分型面的 选择 §3 工艺参数的确定 §4 综合分析举例
1
第三 章
生产特点：
砂型铸造
砂型铸造适合于各种金属的铸造生产,对铸件 的尺寸、形状基本没有限制。工装设备简单， 成本低，适合各种生产形式。 砂型铸造工艺方案的内容
为了获得健全的铸件、减少铸型制造的工 作量，达到优质高效益生产的目的，必须合理 的制订铸造工艺方案，并绘制出铸造工艺图。 其内容包括： 2
刮板造型
30
二 .机器造型（芯）
1.机器造型原理 如图所示
31
填 砂
进气 升 起
32
落 下 排气
撞 击
33
液态成型工艺(
震击噪音小，劳动条件好。
生产率高（120箱/h），铸件质量好。 机器使用可靠，维修方便，价格低。
微震压实原理图
第四节
一、高压造型概述
水平分型高压造型
高压造型优缺点 优点：铸件质量高。 由于铸件质量高，可减少机加工余量，成本低。 降低劳动强度，改善劳动条件，提高生产率。 适应性强，能制造复杂、较大的铸件。 二、水平分型高压造型工艺过程 1、水平分型有箱高压造型 2、水平分型脱箱高压造型
四、冷冻造型
又称低温硬化造型法。其过程是采用普通石英砂作为骨架材料，加入少 量水，必要时加少量粘土，按普通造型方法制好铸型后送入冷冻室中， 用液态氮或二氧化碳作为制冷剂，使铸型冷冻，借助于包覆在砂粒表面 的冷冻水分而实现砂粒的结合，使铸型具有很高的强度及硬度。浇注时， 铸型温度升高，水分蒸发，铸型逐步解冻，稍加振动立即溃散，可方便 地取出铸件。 与其他造型方法相比，冷冻造型法具有以下特点： （1） 型砂中除少量的水及粘土外，无其他辅助材料，铸件的清理落砂方 便，设备简单； （2） 粉尘及有害气体少，环境污染小； （3） 铸型强度高、硬度大、透气性好，铸件表面粗糙度低、缺陷少。采 用这种造型方法生产球墨铸铁件可实现无冒口铸造，不会产生白口组织。
2、机器造型的特点
要使用模板 使用标准或专用砂箱
尽量采用单一砂
砂型只能有一个分型面 一般为流水线生产，浇注速度快，对浇注系统要求高
3、机器造型方法分类
砂型表面单位面积所受的压力称为压实比压。 根据比压大小可分为： 高压造型-----比压≥0.689MPa 中压造型-----比压在0.4~0.7MPa 低压造型-----比压在0.13~0.4MPa
5、出气孔与排气槽
四、垂直分型无箱高造型
铸造工艺基础
一、合金的流动性 与以下因素有关： 1.化学成分 纯金属、共晶成分合金流动性好。 2.物理性质 如导热性、粘滞性、侵润性等。
铸造工艺基础
第二篇 铸 造
GB/T5611－1998规定： 铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件毛坯的成形方法。 用铸造方法获得的金属毛坯或零件称为铸件. 铸造被广泛采用，具有如下优点： 1. 适应性广
谓：性能改善形状精，加工量少成本低。 但是，铸造生产过程中的工艺控制较困难，因而铸件质量不稳定，废品率较高; 铸造劳动强度大，条件差，环境污染严重。 铸造按生产方式不同，可分为： 砂型铸造和特种铸造 砂型铸造的铸件占总产量的80%以上，其生产过程如图。
此两项形成体收缩是造成缩孔（松）的主要原因。 3.固态收缩 造成线收缩，形成应力、变形的原因。 影响收缩的因素: 1.化学成分 见附表 钢收缩大，灰铸铁收缩小(为什么？) 2.浇注温度 3.铸件结构与铸型条件
它适用于各种合金(如铸铁、铸钢和有色金属等),能制出外形和内腔很复杂的零件,铸件的尺寸、重量和生产批量都不受限制。 谓：材料能熔便可铸，尺寸形状复杂件 2. 成本低廉。 所用原材料来源广，设备投资少，节省工时，材料利用率高。铸件材质内在质量得到提高，一些现代铸造方法生产出来的铸件质量已接近锻件。
三、 铸件中的缩孔与缩松
1.缩孔与缩松的形成 1）缩孔—集中的凝固收缩孔洞，产生于铸件厚大热节处。 2）缩松—细小而分散的缩孔， 具体又分： 宏观缩松—肉眼可见分散小孔； 显微缩松—显微镜下可见分散小孔。 2.缩孔与缩松的防止
一般固态金属在再结晶温度以上（钢和铸铁为620～650℃）时，处于塑性状态的变形应力可自行消除； 在此温度以下金属呈弹性状态，而弹性状态下的变形应力将会继续存在。 结论： 铸件厚壁或心部受拉伸； “＋”为拉应力；”－”为压应力。 薄壁或表层受压缩。
铸造2
1 铸造工艺基础 Base of Founding Technics
（2）机械应力 合金的线收缩受到铸型或型芯机械阻碍而形 成的内应力。机械应力是暂时的，在铸件落砂之 后，这种应力便可自动消除。
2.铸件的变形与防止
残余应力导致变形，受拉的部分产生压缩变形，受 压缩的部分产生拉伸变形。 防止： （1）设计上，壁厚均匀，且对称 （2）工艺上，同时凝固原则 （3）反变形法
Ⅱ进行弹性状态，由于Ⅱ冷速﹥Ⅰ冷速，所以Ⅰ受拉，Ⅱ 受压，形成内应力但Ⅰ的微量塑变而消失。 c 在t2-t3之间， TⅠ﹤ T临、TⅡ﹥T临， TⅠ的温度较 高，还会进行较大的收缩，于是Ⅱ受压，而Ⅰ受拉伸。 热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受 压缩。 ◊同时凝固原则：为了减小热应力，可将浇口开在 薄壁处，或在厚壁处安放冷铁。
• （3）铸型填充条件
a 铸型的畜热能力 即铸型从金属中吸收和储存热量的能力。 金属型铸造比砂型铸造容易产生浇不足等缺陷。 b 铸型温度速度。 c 铸型中气体 在金属液的热作用下，型腔中的气体膨胀，型砂中的水 分汽化，煤粉和其它有机物燃烧。将产生大量气体。为减 少气体压力，除应设法减少气体来源外，应使砂型具有良 好的透气性，并在远离浇口的最高部位设出气口。 d 铸件的结构（壁厚、大小、复杂程度等）
●
特点：
（1）制成形状复杂（内腔的毛坯）； （2）铸件大小不限； （3）铸件成本较低（原材料来源广泛，价格低廉）； （4）应用广泛（在机床、内燃机中占机器总重的70-80%， 农业机械占40%-70%）。
●
问题：
废品率较高，铸件容易出现浇不足，缩孔、夹渣、气孔和裂 纹等缺陷。
1 铸造工艺基础 Base of Founding Technics
第2章铸造 (1)
② 冷裂产生的原因：
铸件内在的铸造应力超过金属液的弹性极 限所形成的。
③ 冷裂的防止方法：
铸件设计时应力求壁厚均匀，两壁相交处 做成圆角过渡或用拉筋加强。
2）热裂
铸件在较高温度下（常在凝固温度 附近）形成的裂纹。
① 热裂的特征：
断口沿结晶界发生扩展，呈氧化色泽形状 曲折不规则，常出现在铸件转角处或厚薄交接 处，及铸件最后凝固的部位。
粘砂
粘砂
⑵ 夹砂
在铸件浇注过程中，砂型表层受热膨胀拱起并开裂，金属液进入开裂 层的缝隙，使铸件表面产生疤片状金属凸起物。 ① 夹砂的特征：在铸件表面有一层金属片状物，在金属片和铸件之间夹 有一层薄薄的型砂，金属片表面粗糙，形状不规则，常出现在砂型受热作 用时间长而又未即时被金属液覆盖的型腔表面； ② 夹砂产生的原因：型砂湿度太 大，粘土太多，砂型松紧度不均， 浇注温度太高，浇注速度太慢， 浇注系统不合理等；
顺序凝固的特点
冷铁作用：加快铸件局 部的冷却速度，以控制 铸件的凝固顺序。 顺序凝固的优点：可有 效地防止缩孔和缩松。 缺点：1、耗费许多合金。 2、增加造型工时，加大 了铸件成本。 3、顺序凝固扩大了铸件 各部分的温度差，促进 了铸件产生应力、变形 和裂纹倾向。
缩孔的防止方法可以考虑采用冒口补充热节圆处的 金属液体，和采用冷铁激冷远离冒口处的金属，在生产 上一般称为定向凝固补缩原则。即远离冒口处的金属先 凝固，靠近冒口处的金属后凝固，冒口处的金属最后凝 固，形成一条畅通的补缩通道，如下图所示。
渣眼
渣眼
II 表面缺陷类
⑴ 粘砂
① 粘砂的特征： 铸件表面粘附着砂粒 或金属的混合物，常发生在浇冒口附近、 厚壁表面、内角和凹槽处 ② 粘砂产生的原因：砂粒太粗，砂型紧实 度不够，涂料不好；浇注温度太高，砂粒 中的二氧化硅的含量太低，耐火性差等； ③ 粘砂的防止方法：使用粗细适中的砂 粒，适当提高砂型的紧实度，适当降低浇 注温度，在湿型砂中加入煤粉、重油等防 粘砂材料，在干砂型的型腔表面刷涂料， 适当减小浇注压力头等。
铸造(含答案)
第二篇铸造一、填空题（本题共20个空，每空一分,共二十分）1.通常把铸造方法分为砂型铸造和特种铸造两类.2.特种铸造是除普通砂型铸造以外的其他铸造方法的统称, 如金属性铸造、金属型铸造、熔模铸造、压力铸造、离心铸造及连续铸造等。
3．制造砂型和芯用的材料，分别称为型砂和_芯砂__，统称为造型材料。
4.为保证铸件质量，造型材料应有足够的强度，和一定透气性、可塑性、耐火度、退让性等性能。
5.用芯砂和芯盒制造型芯的过程叫造芯。
6.为填充型腔和冒口儿开设于铸型中的系列通道称为浇注系统，通常由浇口杯直浇口横浇口__内浇口_组成。
7. _落砂使用手工或机械使铸件或型砂、砂箱分开的操作。
二、单向选择题（每小题一分）1.下列使铸造特点的是（B）A成本高 B 适应性广 C 精度高 D 铸件质量高2.机床的床身一般选（A ）A 铸造B 锻造C 焊接D 冲压3.造型时上下型的结合面称为（D ）A 内腔B 型芯C 芯头D 分型面4.型芯是为了获得铸件的（C）A 外形B 尺寸C 内腔D 表面5.造型时不能用嘴吹芯砂和（C ）A 型芯B 工件C 型砂D 砂箱6. 没有分型面的造型是（A）A 整体模造型B 分开模造型C 三箱造型D 熔模造型7.冒口的主要作用是排气和（B）A 熔渣B 补缩C 结构需要D 防沙粒进入8.浇铸时产生的抬箱跑火现象的原因是（C）A 浇铸温度高B 浇铸温度低C 铸型未压紧D 为开气孔9.把熔炼后的铁液用浇包注入铸腔的过程时（D ）A 合箱B 落砂C 清理D 浇铸10.铸件上有未完全融合的缝隙，接头处边缘圆滑是（B ）A 裂缝B 冷隔C 错型D 砂眼11.落砂后冒口要（A）A 清除B 保留C 保留但修毛刺D 喷丸处理12. 制造模样时尺寸放大是为了（A ）A 留收缩量B 留加工余量C 造型需要D 取模方便13.型芯外伸部分叫芯头，作用是（D）A 增强度B 工件需要C 形成工件内腔D 定位和支撑芯子14.手工造型时有一工具叫秋叶，作用是（C ）A.砂 B 修平面 C 修凹的曲面 D 起模15.芯盒用来造（B）A 模样B 造型芯C 冒口D 芯砂16.铸件厚断面出现不规则孔眼，孔内壁粗糙是（D ）A 气孔B 渣眼C 砂眼D 缩孔17.熔炼铁液时加溶剂作用（B）A 溶铁B 稀释熔渣C 催化剂D 提供热量18.成批大量铸造有色金属铸件选（D）A 砂型铸造B 压力铸造C 熔模铸造D 金属型铸造19.金属型铸造比砂型铸造尺寸精度（A）A 高B 低C 相同D 无法比较20.下列铸件尺寸最高的是（C）A 砂型铸造B 金属型铸造C 压力铸造D 无法比较三、简答题1、铸件有那些特点？答:1、适应性广2、生产成本低3、铸件质量低，形状和尺寸精度也低。
第二篇铸造第一章铸造工艺基础演示文稿
坑。动画演示。 ◆收缩率↑,浇注温度↑,铸件愈厚，则缩孔↑。
现在是16页\一共有20页\编辑于星期五
2）缩松：分散在铸件某区域内的细小缩孔，称为缩松。缩松分为宏 观缩松和纤维缩松。动画演示
（2）铸型温度： 铸型的温度↑ 充型能力↑∴铸型可先预热。
（3）铸型中气体： 砂型铸造产生大
量气体，排气能力差，型腔中气压↑流 动阻力↑充型能力↓，所以铸型要留出
排气口。
四、铸件结构条件
铸件结构对充型能力的影响。
折算厚度： 折算厚度也叫当量厚度或模数，是铸件体积与铸件表面积之比。折算厚度 越大，热量散失越慢，充型能力就越好。铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容
二、铸件合金的收缩 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，称为收缩 - 收缩是多种铸造
缺陷产生的根源。(如：缩孔、缩松、裂纹、
变Байду номын сангаас等)。
◆合金的收缩经历有三个阶段：
1）液态收缩、2）凝固收缩 、3）固态收缩
现在是14页\一共有20页\编辑于星期五
◆合金的收缩过程： 液态合金冷却
合金收缩 固态合金冷却
越小，则流动性越好。铸件晶粒组织
◆由图亚共晶铸铁随含碳量的增加，结晶温度范围减小，流动性提高。
实验证明铸铁的流动性好，
铸钢的流动性差
。
现在是9页\一共有20页\编辑于星期五
◆合金流动性对充型能力的影响
合金流动性的决定因数：
1）合金种类: 合金不同，流动性不同
2）化学成分：同种合金中成分不同的合金具有不同的结晶特点， 流动性也不同。
第二篇铸造作业
第二篇铸造作业作业：一、概念1流动性 2铸造二、填空1.铸件的凝固方式有____________，______________和______________。
其中凝固温度范围较宽的合金以____________方式凝固。
2.影响充型能力的主要因素是____________、____________和____________。
3.为有利于铸件各部分冷却速度一致，内壁厚度要比外壁厚度________。
4.预防铸件热应力的基本途径是尽量____________铸件各部位间的____________，使其均匀地冷却。
5.热裂是在____________下形成。
其形状特征是：缝隙宽、形状曲折、缝内呈____________色。
6合金的液态收缩和凝固收缩＿＿＿＿＿＿、浇注温度越高、铸件越厚，缩孔的容积＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
7.利用金属的冷变形强化可提高金属的＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。
8.缩松按其形态可分为＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿两类。
19.纤维组织的稳定性很高，不能用＿＿＿＿＿＿＿＿＿方法加以消除。
只有经过＿＿＿＿＿＿＿＿使金属变形，才能改变其＿＿＿＿＿和形状。
10.灰口铸铁按石墨存在的形式不同可分为＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿四种。
11.按照内应力的产生原因，可分为＿＿＿＿＿＿＿＿＿和机械应力两种。
12.逐层凝固合金的缩孔倾向＿＿＿＿＿＿＿＿＿，缩松倾向＿＿＿＿＿＿＿＿。
13. 合金的＿＿＿＿＿＿＿愈好，＿＿＿＿＿＿＿愈强，愈便于浇铸出轮廓清晰、薄而复杂的铸件。
14．热应力使铸件的厚壁或心部受＿＿＿＿＿＿＿＿＿，薄壁或表层受＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
三、判断题，对的在（）内画○，错的在（）内画��1.铸造合金中，流动性最好的是碳钢，最差的是球墨铸铁。
（）2.冒口应设置在铸件最高、最厚的部位，以便利用金属液的重力作用，进行补缩。
2-1 铸造工艺基础
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17
浇 不 足
后 退
18
冷
隔
后 退
19
三、影响充型能力的因素
1.合金性质——合金流动性：决定于合金种类与 化学成分。合金种类0.77
2.11
4.3
C%
2.浇注条件
浇注温度
对液态金属的充型能力有决定性的影响。
温度高，充型能力就强。这是因为浇注温度提高，合金液的粘度 就降低，浇注以后保持液态的时间也就延长，传给铸型的热量就 增多，这就使铸型和金属液的冷却速度就降低，从而使合金的充 型能力增强。 对于薄壁铸件，适当提高浇注温度是改善充型能力、防止产生浇 不到、冷隔的重要措施。这些措施在生产中经常采用，也比较方 便。
空腔中填充的金属。
冷铁：为了增加铸件局部的冷却速度，在砂型中安放的
金属物。
40
冒口补缩示意图
浇注系统 冒口
冷铁
设臵冒口，是我们在工艺上防止缩孔和缩松形成的非 常有效的一项措施。 铸件按照规定的方向顺序凝固，铸件的每一部分的收 缩都会得到在以后凝固的金属液的补充，这样使得缩 孔最后转移到冒口当中去，清理时将冒口切除即可。
有利于液态金属中的气体和熔渣的上浮 与排除。
有利于合金凝固收缩时的补缩等。
16
2.合金充型能力差，铸件容易产生浇不足、冷隔、气 孔、夹渣、缩孔等铸造缺陷，不能得到完整的零件。
浇不足： 铸件残缺，轮廓不完整，或轮廓可能
完整但边角圆而且光亮。
冷隔：在铸件上穿透或不穿透，边缘呈圆角状的
《金属工艺学》工程材料及机械制造基础(铸造)
4) 铸件结构: 壁太薄、大水平面，流动困难
§2 铸件的凝固与收缩Freezing and Shrinkage
液态收缩和凝固收缩得不到补偿，将产生缩孔或缩松
1. 铸件的三种凝固方式 the wideness of paste zone
P36 图2-3 (a)逐层凝固 Freezing layer by layer (c)糊状凝固 Paste freezing (b)中间凝固 Middle freezing
2. 铸造合金的收缩 Shrinkage of the Casting Alloys
合金从浇注、凝固、直至冷却到室温，其体积和尺寸缩减 现象（p36）
液态收缩liquid Contraction 体收缩
凝固收缩freezing contraction 体收缩
固态收缩solid contraction 线收缩
Especially for the production of articles with
complicate shape and structure
铸
例如：机箱、阀体、汽缸等
造
各种材料
的
广泛
Suit for almost all kinds of alloy
特
wide-ranging 大小：g~t
白口铸铁→高温退火→石墨呈团絮状 成分：低碳、低硅；2.4～2.8%C，0.4～1.4%Si 适用范围：中压阀门
形状复杂的薄壁小件：大件容易产生麻口 受一定冲击的零件 大批量生产: 单件成本高 牌号KTH300-06
第二篇 铸造 Foundry
什么叫铸造 Casting？ (p33) The production of shaped articles by pouring molten metal into the mould
第二篇 铸 造
第二篇铸造定义：液体金属浇注到铸型中，冷却凝固后获得一定形状、尺寸和性能的毛坯零件，这个成形过程称为铸造。
（新乡魏庄起重机）铸造历史悠久（司母戍鼎），在各种机器设备中所占比例很大，如机床、内燃机中80%左右的零件是铸造生产的；拖拉机、农用机械占60%。
应用十分广泛，它的优点在于：①可制形状复杂的内腔箱体或缸体；②适用于钢铁、有色合金等多数金属；③成本低（废件、边料熔炼，成品率高）。
铸造工艺方法：最基本也是最普通的方法是砂型铸造，占铸件总产量的90%。
其他还有金属型、离心、失重铸造等，所占比重很小。
优质铸件基本要求：轮廓清晰、尺寸准确、表面光洁、组织致密、力学性能合格、缺陷少。
由于铸造的工序繁多，影响因素复杂，缺陷隐藏在铸件内部，因此，铸件的质量控制非常严格，这与砂型工艺、铸件结构、合金流动性、熔炼温度、浇注速度有密切关系。
我们先来分析第一节内容----液态合金的充型第一节液态合金的充型充型能力：填充铸型、充满型腔的能力。
它与合金的流动性、浇注条件及铸型填充条件有关。
充型能力的影响因素分析1.合金的流动性：流动性好，浇注的试样充填致密，铸件质量好。
铸铁、黄铜合金流动性好，而铸钢的流动性较差。
2.浇注条件：①浇注温度，温度高，合金熔体粘度下降，充型能力强。
在保证充型能力的前提下，浇注温度不宜过高（防止产生缩孔、粘砂和粗晶等缺陷）；②充型压力，提高浇道高度，液态合金3. 中间凝固：大多数金属的凝固方式介于逐层凝固和糊状凝固之间，也就是其凝固过程的特点介于二者之间。
铸件质量与凝固方式密切相关，一般逐层凝固时合金的充型能力强，产生的组织缺陷少（缩孔缩松），而糊状凝固时铸件的密实度不高，易于产生组织缺陷。
为了使大多数金属铸件获得良好的铸态组织，就要在铸造过程中采取适当的工艺措施（在厚壁处增设冷铁，增加冒口等）。
就充型能力而言：逐层凝固＞中间凝固＞糊状凝固二铸造合金的收缩由于热胀冷缩的影响，金属凝固产生体积和尺寸缩减的现象，称为收缩。
金属工艺学第2篇习题解
第二篇 铸 造
一、判断题（对的在题前的括号中打“√”，错的打“×”）
1.除金属型铸造以外的其它铸型都只能单次使用。
×
2.在过热度等条件都相同的情况下，共晶成分的铁碳合金流动性
最好。
√
3.离心铸造可以不设浇注系统。
√
4.减小和消除铸造内应力的主要方法是对铸件进行时效处理。
√
5.铸铁是指碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金。
√
二、单项选择题（在正确答案的英文字母上打“√”）
1、合金的流动性差，会使铸件产生的缺陷是
A、粘砂
B、偏析
C、冷隔√
D、裂纹
2、下列成分的铁碳合金中流动性最好的是
A、3.5%
B、4%
C、4.3%√
D、5%
3、铸件顺序凝固的目的是
A、减少应力
B、消除裂纹
C、消除气孔
D、消除缩孔√
4、最合适制造内腔形状复杂零件的方法是
A、铸造√
B、压力加工
C、焊接
D、切削加工
5、离心铸造的缺点是
A、易产生浇不足、冷隔等缺陷
B、铸件内孔表面质量差√
C、生产周期长
D、易产生气孔和缩松
四、工艺题
1、下列铸件单件生产时该选用哪种造型方法：
b 分模造型a 整模造型
c 多箱造型
2、图示铸件在大批量生产时，其结构有何缺点？该如何改进？
3、为什么铸件要有结构圆角？图示铸件上哪些圆角不够合理？
应如何修改？
4、下图所示的支架件在大批量生产中该如何改进其设计才能使铸
造工艺得以简化？。
材料与金属工艺学第二篇：铸造
佛山科学技术学院机电系
材料与金属工艺学：铸造篇
三、可锻铸铁
其石墨呈团絮状，减轻了对金属基体的割裂作用，故抗拉强 度得到显著提高，有着较好的塑性与韧性。如σ b一般达300～ 400MPa。但可锻铸铁并不可以锻造。其牌号用“KTH”表示，如 KTH300-6。
制造可锻铸铁的首先步骤是先铸造出白口铸铁，然后退火得 到团絮状石墨。
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由于是液态成型，理论上说，只要铸型造得出，金属液流得 进，非常复杂的零件都可以铸造出来。某些非金属材料也可以铸 造。下图展示出几件复杂零件和艺术铸件。
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第一章 铸造工艺基础
第一节 液态合金的充型
在液态合金的充型中，有时伴随着结晶现象，若充型能力不足，在型 腔被填满之前，形成的晶粒将充型的通道堵塞，金属被迫停止流动，于是 铸件将产生浇不足。
在铸件上为切削加工而加大的尺寸称为机械加工余量
一般来说，较大的孔、槽应当铸出，以减少切削加工余量。 灰铸铁最小铸孔：单件生产30～50mm，成批生产15～20mm，大 量生产12～15mm。
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二、起模斜度
为了使模样（或）型芯便于从砂型（或） 芯盒中取出，凡垂直于分型面的立壁在制造模 样时必须留出一定的倾斜度。起模斜度的大小 取决于立壁的高度、造型方法、模样材料等因 素，通常为15`~30。
三、铸件中的缩孔与缩松
1、缩孔与缩松的形成 （1）缩孔 集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。
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（2）缩松 分散在铸件某区域内的细小缩孔。当缩松与缩孔的容 积相同时，缩松的分布面积比缩孔大得多。 金属按一定次序结晶（顺序凝固）易形成缩孔！
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第四节 铸件中的气孔
一、析出性气孔
• 产生原因： 由于氢气不与金属形成化合物，
在液态合金冷凝过程中，氢气 溶解度降低，以分子形式析出， 由于受金属液阻碍不能上浮， 形成气孔 • 防止： 浇注前对金属液进行“除气处理”
对炉料去除油污和水分
浇注用具要烘干，铸型水分勿过高
第四节 铸件中的气孔
二、浸入性气孔
合金的液态收缩和凝固收缩愈大、浇注温 度愈高、铸件愈厚，缩孔的容积愈大。
三、铸件中的缩孔与缩松
1、缩孔与缩松的形成
• 缩松：分散在铸件某区域内的 细小缩孔。
• 形成原因： 铸件最后凝固区域的收缩未能得到 补足； 合金呈糊状凝固，被树状晶体分割 的小液体区难以得到补缩。
• 分类：宏观缩松和显微缩松 逐层凝固合金易产生缩孔，不宜产生缩松 糊状凝固合金极易产生缩松，不宜产生缩孔
1、合金的流动性
• 定义：液态合金本身的流动能力 • 衡量标准：采用“螺旋形试样”长度
1、合金的流动性
• 性能：合金的流动性越好，充型 能力越强 灰铸铁、硅黄铜的流动性最好 铸钢的流动性最差
• 影响因素：化学成分的影响最大 合金成分愈远离共晶点，结晶温 度范围愈宽，流动性愈差。共晶 成分的合金流动性最好。
• 铸型要排气好 • 铸件结构
壁厚应大于规定的最小壁厚值； 避免大的水平面
第二节 铸件的凝固与收缩
一、铸件的凝固方式
铸件凝固过程中，存在固相区、凝固区和 液相区
第二节 铸件的凝固与收缩
一、铸件的凝固方式
铸件的凝固方式依据凝固区的宽窄来划分。
逐层凝固 糊状凝固
中间凝固
1. 逐层凝固
纯金属或共晶成分合金不存在凝固区，凝固时， 外层固体与内层液体清楚分开。
第三节 铸造内应力、变形和裂纹
二、铸件的变形与防止 • 防止变形：
设计—使铸件的壁厚均匀、形状对称 工艺—采用同时凝固原则或采用“反变形”
第三节 铸造内应力、变形和裂纹
二、铸件的变形与防止 • 时效处理
自然时效： 铸件置于露天场地半年以上
人工时效： 将铸件加热到550~650ºC进行去应力退火
第三节 铸造内应力、变形和裂纹
2. 糊状凝固
铸件凝固时表面不存在固体层，液、固并存的凝 固区贯穿整个断面，先糊状后固化。
3. 中间凝固
大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间的 凝固方式。
灰铸铁、铝硅合金倾向于逐层凝固，获紧实铸件， 能够防止缩孔和缩松
球墨铸铁、锡青铜、铝铜合金倾向于糊状凝固
二、铸造合金的收缩
• 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
三、铸件中的缩孔与缩松
2、缩孔和缩松的防止
• 顺序凝固：在铸件上 可能出现缩孔的厚大 部位通过安放冒口等 工艺措施
• 实现方式： 加冒口；加冷铁
• 适用范围：铝青铜、 铝硅合金、铸钢件
第三节 铸造内应力、变形和裂纹
• 内应力：铸件在凝固之后的继续冷却过程 中，其固体收缩若受到阻碍，内部产生的 应力——热应力、机械应力
1、合金的流动性
• 影响因素：化学成分的影响最大
2、浇注条件
（1）浇注温度 • 浇注温度高，粘度下降，充型能力强
防止了浇不足、冷隔 • 浇注温度过高，易产生缩孔、缩松、粘砂、
气孔、粗晶… … （2）充型压力 • 压力大，充型能力好
3、铸型条件
• 铸材料 铸型导热系数大不好。如金属型
• 铸型温度 铸型温度要高些。如金属型要预热
三、铸件的裂纹与防止
• 裂纹：当铸造内应力超过金属的强度极限， 铸件将产生裂纹——热裂、冷裂
1、热裂 定义：高温下形成的裂纹 特征：缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色
第三节 铸造内应力、变形和裂纹
三、铸件的裂纹与防止 1、热裂 影响因素： • 合金性质：结晶温度范围愈宽，热裂倾向
愈大。 灰铸铁、球墨铸铁热裂倾向小 铸钢、铸铝、可锻铸铁的热裂倾向大 钢铁中含硫愈高，热裂倾向大 • 铸型阻力：铸型的退让性愈好，机械应力 愈小，热裂倾向愈小。 型芯沙的退让性比粘土沙好
第三节 铸造内应力、变形和裂纹
三、铸件的裂纹与防止 2、冷裂 定义：较低温下形成的裂纹 特征： • 裂纹细小、呈连续直线状、有时缝内呈轻
微氧化色 • 出现在形状复杂铸件，应力集中处 影响因素： • 塑性好的合金，冷裂倾向小 • 脆性大的合金，冷裂倾向大，如灰铸铁
第四节 铸件中的气孔
• 气孔 析出性气孔：因析出氢气原因形成 浸入性气孔：因铸型原因形成 反应性气孔：因金属与铸型相互化学作用形成
尽量减少铸件各个部位间的温度差，使其 均匀冷却。同时凝固，可免设冒口省工省 时，但容易出现缩孔、缩松。
• 应用：主要用于灰铸铁、锡青铜
第三节 铸造内应力、变形和裂纹
2. 机械应力
• 原因：合金的固态收缩受到铸型或型芯的 机械阻碍而形成的内应力
• 特点：可自行消除，但在冷却过程中与热 应力共同作用，易产生裂纹
• 导致缩孔、缩松、裂纹等多种铸造 缺陷 • 合金收缩的三个阶段：
液态收缩：从浇注温度到凝固开始温度间的收缩 凝固收缩：从凝固开始温度到凝固终止温度间的收缩 固态收缩：从凝固终止温度到室温间的收缩
• 收缩率与化学成分、浇注温度、铸件结构和铸 型条件有关
三、铸件中的缩孔与缩松
1、缩孔与缩松的形成
• 缩孔：集中在铸件上部或最后凝固部位容 积较大的孔洞。
一、内应力的形成
1. 热应力 原因：由于铸件的壁厚不均匀、各部分冷却
速度不同，以致在同一时期内铸件各部分 收缩不一致
影响因素：壁厚差别愈大、合金线收缩率愈 高、弹性模量愈大，产生的热应力越大
第三节 铸造内应力、变形和裂纹
1. 热应力
第三节 铸造内应力、变形和裂纹
1. 热应力 • 预防热应力的基本途径——同时凝固
第二篇 铸造
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
铸造工艺基础 常用合金铸件生产 砂型铸造 铸件结构设计 特种铸造 铸造中的计算机技术
第一章 铸造工艺基础
第一节 第二节 第三节 第四节
液态合金的充型 铸件的凝固与收缩 铸造的内应力、变形和裂纹 铸件中的气孔
第一节 液态合金的充型
• 液态合金填充铸型的过程，叫充型 • 影响充型能力的因素有： 1、合金的流动性 2、浇注条件——浇注温度、充型压力 3、铸型条件
• 产生原因：砂型或砂芯在浇注时产生的气 体聚集在型腔表面浸入金属液内形成气孔