第二篇铸造

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
• 铸型材料 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
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。
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
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
• 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。
• 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
• 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Βιβλιοθήκη Baidu
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
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
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
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
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
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