第三章金属的铸造形成工艺
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铸造合金及其熔炼(铸铁熔炼)
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
二、铸铁熔炼
铸铁熔炼是铸铁件生产的首要环节，也是决定 铸铁件质量的一项重要因素。它的基本任务是 提供成分和温度符合要求，非金属夹杂物与气 体含量少的优质铁液。
对铸铁熔炼的基本要求可概括为优质、高产、 低耗、长寿与简便等五个方面，即铁液质量高、 熔化速度快、熔炼耗费少，炉衬寿命长及操作 条件好。
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第三章 铸造合金及其熔炼
（5）熔化与出渣 在正常熔化过程中，
应严格控制风量、风压、不得随意停风。按 规定及时取样，测量铁液温度、风量、风压、 风温等。经常观察风口、出渣口、出铁口、 加料口，注意铁液、炉渣质量，风量、风压、 三角试块白口变化。及时发现和排除故障， 保证熔化正常。应按时打开出渣口出渣，一 般每隔30～45min出一次渣。
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第三章 铸造合金及其熔炼
图3-12 冲天炉结构简图
1—炉脚 2—炉底板 3—炉底门 4—风口窥视孔 5—风箱 6—耐火砖
7—加料口 8—烟囱 9—除尘器 10—风口 11—过桥 12—前炉盖 13—前炉窥视孔 14—出渣口及出渣槽
15—出铁口及出铁槽
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第三章 铸造合金及其熔炼
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第三章 铸造合金及其熔炼
从炉渣的颜色、状态可以判断冲天炉的 熔化质量。观察酸性冲天炉炉渣时，一般 用铁棒蘸些炉渣，抽拉成丝，在亮处观察。 炉况正常的炉渣为黄绿色玻璃状。炉渣呈 深咖啡色，说明铁液含硫偏高；炉渣上带 白道或白点，说明石灰石加入量过多；炉 渣呈黑色玻璃状，致密、密度大，说明铁 液已严重氧化。
打炉前，应在炉底铺上干砂不能有积水或潮湿。 打开炉底门，用铁棒将底焦和未熔炉料捅下， 用水浇灭。
第三章 铸造合金及其熔炼
二、铸铁熔炼
铸铁熔炼是铸铁件生产的首要环节，也是决定 铸铁件质量的一项重要因素。它的基本任务是 提供成分和温度符合要求，非金属夹杂物与气 体含量少的优质铁液。
对铸铁熔炼的基本要求可概括为优质、高产、 低耗、长寿与简便等五个方面，即铁液质量高、 熔化速度快、熔炼耗费少，炉衬寿命长及操作 条件好。
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第三章 铸造合金及其熔炼
（5）熔化与出渣 在正常熔化过程中，
应严格控制风量、风压、不得随意停风。按 规定及时取样，测量铁液温度、风量、风压、 风温等。经常观察风口、出渣口、出铁口、 加料口，注意铁液、炉渣质量，风量、风压、 三角试块白口变化。及时发现和排除故障， 保证熔化正常。应按时打开出渣口出渣，一 般每隔30～45min出一次渣。
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第三章 铸造合金及其熔炼
图3-12 冲天炉结构简图
1—炉脚 2—炉底板 3—炉底门 4—风口窥视孔 5—风箱 6—耐火砖
7—加料口 8—烟囱 9—除尘器 10—风口 11—过桥 12—前炉盖 13—前炉窥视孔 14—出渣口及出渣槽
15—出铁口及出铁槽
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第三章 铸造合金及其熔炼
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第三章 铸造合金及其熔炼
从炉渣的颜色、状态可以判断冲天炉的 熔化质量。观察酸性冲天炉炉渣时，一般 用铁棒蘸些炉渣，抽拉成丝，在亮处观察。 炉况正常的炉渣为黄绿色玻璃状。炉渣呈 深咖啡色，说明铁液含硫偏高；炉渣上带 白道或白点，说明石灰石加入量过多；炉 渣呈黑色玻璃状，致密、密度大，说明铁 液已严重氧化。
打炉前，应在炉底铺上干砂不能有积水或潮湿。 打开炉底门，用铁棒将底焦和未熔炉料捅下， 用水浇灭。
第三章 精密洁净铸造工艺
2随着泡沫塑料尾气净化装置和旧砂处理设备的进一步改善以及各工序间自动化程度的提高将使消失模气化模铸造绿3消失模气化模铸造技术将与其它铸造工艺相结合开创出更新法。应用最广泛的是普通砂型铸造。
第一节 近代普通化学硬砂铸造工艺
无机化学粘结剂砂 普通铸造使用的型砂或芯砂主要有两大类 有机化学粘结剂砂 一、无机化学粘结剂型（芯）砂： 1、水玻璃：适用于自硬法铸造工艺。 2、水泥：适用于自硬法铸造工艺。 3、磷酸盐聚合物：适用于自硬法铸造工艺。
二、挤压铸造技术： 1、挤压铸造概述： ⑴ 定义： 挤压铸造是将浇入金属型中的液态金属，在通过冲头传递的 压力作用下，进行填充、成形和凝固结晶，从而获得铸件的铸造 方法。 ⑵ 特点： ① 铸件尺寸精度高，表面质量好； ② 铸件无缩孔、缩松及气孔等缺陷：浇铸过程中能得到有效 的补缩。 ③ 不设浇铸冒口系统，减少了液态金属的消耗。 2、挤压铸造原理： 挤压铸造原理如图所示。
⑴ 压力铸造概念： 是一种机械化程度和生产效率均很高的特种铸造方法，将熔 融的金属在高压力下，在极短的时间内，以极高的速度填充模具 的型腔内，并在充型完成后，持续地施以高压使之在压力下凝固、 结晶。 ⑵ 压力铸造特点： ① 高压：高达500兆帕。 ② 高速：填充时间0.01～0.21s。 2、压力铸造的原理： 原理如图所示。 3、压铸设备： ⑴ 热压室压铸机： 压室浸入液态金属中。原理如图。
二、有机化学粘结剂型（芯）砂： 1、植物油粘结剂： 2、人工合成有机高分子粘结剂： 4、化工副产品粘结剂： 有机化学粘结剂一般采用加热、吹气、自硬等方法硬化。
第二节 高效金属型铸造工艺及设备
金属型铸造是指用金属材料（钢、铸铁）制作铸型生产铸件 的一种特种铸造方法。 普通金属型铸造是常用的金属型重力铸造。是借助自然重力 将液态金属通过浇铸系统填充型腔的铸造方法。 一、压力铸造技术： 1、概述：
第一节 近代普通化学硬砂铸造工艺
无机化学粘结剂砂 普通铸造使用的型砂或芯砂主要有两大类 有机化学粘结剂砂 一、无机化学粘结剂型（芯）砂： 1、水玻璃：适用于自硬法铸造工艺。 2、水泥：适用于自硬法铸造工艺。 3、磷酸盐聚合物：适用于自硬法铸造工艺。
二、挤压铸造技术： 1、挤压铸造概述： ⑴ 定义： 挤压铸造是将浇入金属型中的液态金属，在通过冲头传递的 压力作用下，进行填充、成形和凝固结晶，从而获得铸件的铸造 方法。 ⑵ 特点： ① 铸件尺寸精度高，表面质量好； ② 铸件无缩孔、缩松及气孔等缺陷：浇铸过程中能得到有效 的补缩。 ③ 不设浇铸冒口系统，减少了液态金属的消耗。 2、挤压铸造原理： 挤压铸造原理如图所示。
⑴ 压力铸造概念： 是一种机械化程度和生产效率均很高的特种铸造方法，将熔 融的金属在高压力下，在极短的时间内，以极高的速度填充模具 的型腔内，并在充型完成后，持续地施以高压使之在压力下凝固、 结晶。 ⑵ 压力铸造特点： ① 高压：高达500兆帕。 ② 高速：填充时间0.01～0.21s。 2、压力铸造的原理： 原理如图所示。 3、压铸设备： ⑴ 热压室压铸机： 压室浸入液态金属中。原理如图。
二、有机化学粘结剂型（芯）砂： 1、植物油粘结剂： 2、人工合成有机高分子粘结剂： 4、化工副产品粘结剂： 有机化学粘结剂一般采用加热、吹气、自硬等方法硬化。
第二节 高效金属型铸造工艺及设备
金属型铸造是指用金属材料（钢、铸铁）制作铸型生产铸件 的一种特种铸造方法。 普通金属型铸造是常用的金属型重力铸造。是借助自然重力 将液态金属通过浇铸系统填充型腔的铸造方法。 一、压力铸造技术： 1、概述：
金属工艺学部分课后习题解答
补充习题
下列铸件在大批量生产时，以什么铸造措施 为宜？ 铝活塞金属型铸造、汽轮机叶片熔模铸造、 汽缸套离心铸造、车床床身砂型铸造、摩托车 气缸体压力铸造、汽车喇叭压力铸造、大口径 污水管离心铸造、大模数齿轮滚刀熔模铸造
压力加工：第二章 铸造
7 图示零件采用锤上模锻制造，请选择最合适旳分模面
位置？ p127
I
铸造：第三章 砂型铸造
5.图示铸件在单件生产条件下该选用哪种造型措施？
方案I： 分型面为曲
面，不利于分型。
I
方案II：分型面在最
II
大截面处，且为平面，
方案可行。
铸造：第三章 砂型铸造
5.图示铸件在单件生产条件下该选用哪种造型措施？
I II
两方案均可， 但型芯头形状 不同。
铸造：第三章 砂型铸造
铸造：第一章 铸造工艺基础
8.试用下面异形梁铸钢件分析其热应力旳形成原 因，并用虚线表达出铸件旳变形方向。p49
形成原因：壁厚不均匀。
铸造：第三章 砂型铸造
5.图示铸件在单件生产条件下该选用哪种造型措施？
p73
I方案存在错箱可能。 该零件不算太高，故 方案II稍好，从冒口
II
安放来看，II方案轻 易安放。
焊接措施: 手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊
端面车刀
6.图示铸件有几种分型方案？在大批量生产中应选择 哪种方案？ p73
应采用方案I，方案II
I
型芯稳定，但φ40凸台
阻碍拔模。
II
铸造：第三章 砂型铸造
6.图示铸件有几种分型方案？在大批量生产中应选择 哪种方案？ p73
I
III II
应采用方案III，方案I需要活块，且下面活 块难以取出；方案II需要挖砂。
铸造合金及其熔炼(铸铁熔炼)
第三章 铸造合金及其熔炼
以上均为氧化放热反应，根据上述反应及 图3-13可见，在氧化带内：
①焦炭燃烧生成的炉气，既有二氧化碳，也有一 氧化碳，但主要是二氧化碳。
②从主排风口开始，随着炉气的上升，反应不断 进行，炉气中的氧逐渐减少，二氧化碳不断增 加。当上升到氧化带顶面时，炉气的氧基本耗 尽，氧化反应终止，二氧化碳达到最高值。
图3-13 冲天炉熔炼过程原理图
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第三章 铸造合金及其熔炼
1）预热区 从加料口下沿料面到铁料开始熔化这 段高度为预热区。预热区的炉料在下降过程中， 与上升的炉气之间的热交换方式以对流为主，金 属料逐渐被加热至熔化温度。
预热区高度受有效高度、底焦高度、炉内料面的 实际位置、炉料块度、炉料下落速度、炉气分布、 铁焦比等许多因素的影响，波动很大。其中金属 料的块度特别重要。金属料的块度愈大，预热所 需的时间愈长，预热区高度愈大，严重时金属料 块可能进入风口区，造成“落生”现象，妨碍冲 天炉的正常操作。因此应限制金属料的块度。但 金属料的块度也不能过小，以免造成严重氧化。
铸铁熔炼可以用冲天炉、非焦化铁炉、电炉、 反射炉、坩锅或冲天炉与电炉双联等方法，其 中以冲天炉熔炼的应用最为广泛。
1
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第三章 铸造合金及其熔炼
1. 冲天炉的结构（图3-12）
冲天炉的类型很多，但基本结构大体相 同。常用的冲天炉由四部分组成：炉底部 分、炉身部分（包括送风系统）、前炉部 分、炉顶部分（烟囱及除尘系统）。
修炉完毕，用木柴或烘干器慢火充分烘干前、后 炉。前炉必须烘透，以保证铁液温度。
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第三章 铸造合金及其熔炼
（3）点火与加底焦 烘炉后，加入木柴，引
金属工艺铸造课程设计
金属工艺铸造课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解金属工艺铸造的基本概念，掌握铸造工艺的种类及其特点；2. 学生能掌握金属材料的性质及选用原则，了解其在铸造中的应用；3. 学生能了解铸造过程中的关键技术，如模具设计、浇注、冷却等。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的金属铸件，并进行铸造实验；2. 学生能掌握金属铸造的基本操作技巧，提高动手实践能力；3. 学生能通过观察和分析，解决金属铸造过程中出现的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对金属工艺铸造的兴趣，激发探索精神和创新意识；2. 学生在团队协作中，学会沟通、交流和合作，培养集体荣誉感；3. 学生认识到金属工艺铸造在生活中的应用，增强对传统工艺的尊重和传承意识。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论知识和动手操作，培养学生的实际应用能力。
学生特点：初三学生具备一定的物理知识和动手能力，对新鲜事物充满好奇，善于观察和思考。
教学要求：教师需引导学生将理论知识与实际操作相结合，注重培养学生的动手实践能力和创新精神。
通过课程学习，使学生能够独立完成金属铸件的设计与制作，提高综合运用知识的能力。
同时，关注学生在课程学习中的情感态度价值观的培养，使他们在学习过程中形成积极向上的人生态度。
二、教学内容1. 金属工艺铸造基本概念：包括铸造的定义、分类及其特点，使学生了解铸造工艺的广泛应用。
教材章节：第一章 金属工艺铸造概述2. 金属材料的性质及选用：介绍常见金属材料的物理和化学性质，以及选用原则，为学生设计铸件提供参考。
教材章节：第二章 金属材料及选用3. 铸造工艺过程：讲解铸造过程中的关键技术，如模具设计、浇注、冷却等，让学生掌握铸造的基本操作。
教材章节：第三章 铸造工艺过程4. 铸造缺陷及其防止：分析铸造过程中可能出现的缺陷，探讨缺陷防止措施，提高学生解决实际问题的能力。
教材章节：第四章 铸造缺陷与防止5. 铸件设计：结合所学知识，指导学生进行简单的铸件设计，培养学生的创新意识和实际应用能力。
铸造合金及其熔炼(铸钢及其熔练)ppt课件
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断面收缩率 ψ
（ %） 35 35 35 35 30 25 22 20
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第三章 铸造合金及其熔炼
常用的一些特殊铸造高合金钢有不锈耐
酸钢（如ZG1Cr17、ZG1Cr18Ni9Ti）、 耐磨高锰钢 （如ZGMn13-1）、耐热钢 （如ZG35Cr26Ni12）等。
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
2）装料 补炉完毕，即可装料。一 般小容量电弧炉由人工进行装料，3t以 上的电弧炉用料罐从炉顶装料。在往料 罐中装料时，需要合理地布置炉料。原 则是尽量多装料并使炉料熔化快，炉料 要装得紧密，以利于导电和电热。
3）熔化期 熔化期的任务是将固体 炉料熔化成钢液，并进行脱磷。
锡青铜不易形成集中缩孔，所以不用很大的补缩冒口。其线 收缩率不大，铸件变形、缩裂的倾向较小。
为了进一步改善锡青铜的性能，常加入一些锌、铅、磷、 镍等元素。
铸造锡青铜的牌号、成分及性能见表2-11。
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
表2-11 铸造锡青铜
牌号 ZCuS n3Zn8Pb6Ni1 ZCuS n3Zn11Pb4 ZCuS n5Pb5Zn5 ZCuS n10P1 ZCuS n10Pb5 ZCuS n10Zn2
1）补炉 一般每炼完一炉钢以后， 在装料前，照例要进行补炉。目的是修 补侵蚀和损坏的炉衬。补炉材料用卤水 镁砂。补炉工具和方法一般为大铲贴补、 铁锹投补或用机械化设备补炉。出钢后 打开炉门，升起电极，立即扒净残钢、 残渣，迅速进行补炉操作。补炉操作的 要点是：炉温高、操作快、补层薄，以 利于补炉材料的烧结。
0.9
ZG310-570 0.5 0.6
3铸造
• （2）透气性 型砂：（芯砂）孔隙透过气体的 能力，称为透气性。若型砂透气性不足，型砂 内的气体排不出去，会使铸件产生气孔、浇不 足等缺陷。 • （3）耐火度 ：型砂（芯砂）在高温液体金属 的作用下不熔融、不烧结的能力，称为耐火度。 如耐火度不足，容易使铸件粘砂，使清理、切 削加工困难，甚至造成废品。 • （4）退让性 ：铸件冷却收缩时，型砂（芯砂） 具有可被压溃，而不阻碍铸件收缩的性能，称 为退让性。若型砂退让性不足，铸件收缩时可 能产生裂纹。 • 由于芯砂的大部分被金属液体包围，因此， 对芯砂的性能要求要比型砂高。
三、造型材料
• 用来造型的型砂、造芯的芯砂以及型腔表面的 涂料等统称造型材料。 • 造型材料中型砂的用量很大，通常每生产1t铸 件，需要3～6t型砂。因此，型砂的性能、经济 性对铸件的质量和成本影响很大。 • 1．型砂和芯砂应具备的性能 • （1）强度 型砂（芯砂）抵抗外力而不破坏的 能力，称为强度。若型砂强度不足，造型、合 箱、 搬运、浇注时常会发生塌箱，铸件易产 生冲砂、砂眼等缺陷。 •
3－2 特种铸造
砂型铸造方法具有适应性广、生产准 备简单、成本低廉等优点，被广泛采用。 但却存在生产过程较复杂、砂型只能用 一次、生产率低、铸件质量差、工人劳 动条件较差等缺点，使砂型铸造远远不 能满足高质量铸件和大规模生产的要求。 特种铸造就是从不同的方面弥补了砂型 铸造的不足而发展起来的。主要有金属 型铸造、压力铸造、熔模铸造和离心铸 造等。
四、造型方法
• 砂型铸造的造型方法可分为手工造型和机器造 型两大类。 • 在单件、小批量生产铸件时，手工造型仍是常 用的方法。造型时，如何将模样顺利地从砂型 中取出而又不破坏型腔的形状，这是个关键问 题。因此，围绕起模问题，就形成了多种造型 方法。 • 1．整模造型 • 整模造型的模样是一个整体。造型时模样全 放在一个砂箱内，分型面为平面。这类零件的 最大截面在端部，而且为平面
3首饰铸造工艺-2汇总
5）放入专用的模套（钢铸筒）内。
6）注入耐火铸粉浆液，并去除其中的空气， 我们称之为“灌浆”和“抽真空”；
7）干燥，使其凝固； 8）烘干，脱蜡（失蜡），焙烧；
9）选择金属或者合金材 料，并计算、称出要使 用的金属的重量；
10）熔化金属或合金；
11）对焙烧铸模进行浇铸 （浇铸方法有：真空加 压浇铸，吸索浇铸，回 旋真空加压浇铸，离心 浇铸，真空离心浇铸 等）；
首饰可以通过多种铸造工
艺快速、准确地进行复制。 在具体应用中可以根据自 己作品特点选择不同的铸 造方法，以取得不同的艺 术效果。
另外，精密铸造机械的出
现，使得首饰的大批量生 产成为可能，可以节省原 材料和时间，提高劳动效 率并降低劳动成本，这就 大大提高了生产效益，这 也是首饰铸造的最大意义 所在。
2、如果重复使用融铸过的旧金属，要配一点新鲜的未 使用过的金属，且在金属即将熔化时，辅以适量硼砂 粉助熔；
3、硼砂粉的使用不能过量，否则容易造成砂眼等金属 缺陷；
4、用刷子刷洗金属坯件时，要注意不要用力过猛，动 作轻柔，否则容易损坏细节或者使工件的细节部分变 形；
课程重点及难点：
在失蜡铸造中的各个转换过程中，分别包含哪 些具体操作过程？
12）将铸模放入冷水冷却后，取出铸件；
与铸造成败相关的因素 1）熔模蜡料的配制对造型和所铸形体的质量有
很大影响。
2）铸造用金属液化状态时的流动性很重要。 3）铸造型腔的设计对铸造的成败有关键作用。 4）铸造者的经验（如对铸造技术、机械与工艺
的把握）对铸造效果也至关重要。
实训3——失蜡浇注
1、火吹的使用必须严格按照操作规划进行，尤其注意 油壶中的油量要适当，切不可因为倒模时燃烧时间久， 需要的热量大就超过油壶的1/3；
液态金属成形件工艺设计
一、铸件尺寸公差
• 铸件尺寸公差与铸件的基本尺寸、生产规模、合金种类和 铸造方法等有关。我国铸件尺寸公差标准参见GB6414— 86，它适用于砂型铸造、金属型铸造、低压铸造、压力铸 造和熔模铸造等在正常生产条件下所生产的各种铸造合金 铸件。其数值可查相关资料。有些航空航天产品参照国家 标准也制定了自己的标准，如HB6103—86等。
一、铸造工艺方法的选择 二、铸件浇注位置的确定 三、分型面的选择 四、型（砂）芯设计
观看《永乐大钟》讨论大钟的铸造工艺：
正确的铸造工艺方案，可以提高铸件质量，简化铸造工艺， 提高劳动生产率。
一、铸造工艺方法的选择
• 应根据零件特点、合金种类、批量大小、铸件技术要求的 高低以及经济性，各种典型铸造工艺方法的特点和应用范 围进行综合考虑，确定比较合适的铸造工艺方法。
（5）铸件应有合适的加强筋
图3-7 利用铸造筋防止铸件变形 a）不合理结构 b）合理结构
三、铸造方法对铸件结构的要求
砂型铸造 金属型铸 造 熔模铸造 压力铸造 离心铸造 挤压铸造
铸件形状 可以宜太复 杂
只限中空 铸件不宜 回转体 太复杂
第2节 铸造工艺方案的确定
（4）应尽量少用或不用砂芯
三、分型面的选择
1、分型面应选在铸件最大截面处，以保证顺利拔出模样而 不损坏铸型
图3-10 滑套的分型方案
2、尽量将铸件全部或大部分放在同一个半型内
图3-11 后轮毂铸件的分型方案
（3）尽量减少分型面的数量
图3-12 确定分型面数目的实例 a）用于机器造型 b）用于手工造型
（2）确定砂芯的形状及数量 1）保证铸件内腔尺寸精度，便于下芯及检查 2）复杂的大砂芯、细而长的砂芯可分为几个小而简单的砂 芯
金属的铸造成型工艺.ppt
低压铸造：
➢ 定义：是指液态金属在低的气体压力作用下从坩埚中
自下而上地充填型腔并凝固而获得铸件的一种铸造方法。
➢ 工艺过程：
低压铸造火车车轮示意图
➢ 特点和应用：
1、充型压力和充型速度易于控制，气孔、夹渣较少； 2、铸型散热快，组织致密，机械性能好； 3、无需冒口设置，金属利用率高； 4、铸件尺寸精度高，表面光洁； 5、适于生产质量要求高的铝镁等有色金属铸件。
第三章 金属的铸造成型工艺
第一节 概述 第二节 铸造的工艺基础 第三节 砂型铸造 第四节 特种铸造
第一节 概 述
金属的成形方法可分为铸造、塑性成形（或称压力加 工）、切削加工、焊接和粉末冶金五大类。
铸造是生产金属零件毛坯的主要工艺方法之一，与其 它工艺方法相比，它具有成本低，工艺灵活性大，适合生 产不同材料、形状和重量的铸件，并适合于批量生产。
作用下将熔融金属浇注到铸型中制造铸件的一种铸造方法， 也称永久型铸造。
➢ 工艺过程：
➢ 特点和应用：
1、可重复使用，生产效率高，劳动条件好，但成本高； 2、铸件精度高，表面粗糙度较低； 3、金属散热性能好，晶粒细化，机械性能好； 4、不透气且无退让性，易造成铸件浇不足或开裂。 5、适于生产大批量有色金属铸件。
使之在高压和高速下充填型腔，并在高压下成形结晶而获 得铸件的一种铸造方法。
➢ 工艺过程：
大型压铸机及压铸模
➢ 特点和应用：
1、浇注时间短，易于机械化、自动化作业； 2、铸型散热快，晶粒细化，耐磨、耐蚀性好； 3、铸件尺寸精度高，表面光洁； 4、凝固速度快，排气困难，易形成疏松和缩孔； 5、模具成本高，铸件尺寸受限； 6、适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。
连续铸造：
金属工艺学作业
金属工艺学作业本姓名: 姚喜林班级： 09级机械设计制造及其自动化6班 学号： 20091399第一章 铸造成形工艺理论基础1．述铸造成形的实质及优缺点。
铸造是一种将液态金属浇入铸型型腔，冷凝后获得毛坯或零件的成形工艺。
铸造成形工艺的优点是：（1）适合制造形状复杂，特别是内腔形状复杂的铸件。
（2）铸件的大小几乎不受限制。
（3）可使用的材料范围广，凡能熔化成液态的金属材料几乎均可用于铸造。
铸造成型工艺的缺点是：（1）组织性能差，铸件晶粒粗大，不均匀，力学性能差，制造工序繁多，易于产生铸造缺陷。
（2）工作条件差，劳动强度高。
3．何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对图1所示阶梯型试块铸件设计浇注系统和冒口及冷铁，使其实现定向凝固。
同时凝固原则是指使型腔内各部分金属液温差很小，同时进行凝固的原则；定向凝固原则是在熔模铸造型壳中建立特定方向的温度梯度，使熔融合金沿着与热流方向相反的方向按照要求的结晶取向凝固的一种铸造工艺。
第二章 常用铸造合金及其熔炼1、某铸件壁厚有5mm,20mm,52mm三种，要求铸件各处的抗拉强度都能达到150MPa,若选150牌号的灰铸铁为材质，能否满足要求？不能；查表《灰铸铁的抗拉强度，特性及应用举例》可知：壁厚为5mm对应的材质为牌号HT150的铸件壁厚范围为2.5~10mm，相对应的抗拉强度为不小于175MPa，与应用抗拉强度范围0~150MPa无交集，故能满足性能要求。
壁厚为20mm对应的材质为牌号HT150的铸件壁厚范围为20~30mm，相对应的抗拉强度为不小于130MPa，与应用抗拉强度范围0~150MPa有交集，故不能满足性能要求。
壁厚为52mm对应的材质为牌号HT150的铸件壁厚范围为30~50mm，相对应的抗拉强度为不小于120MPa，与应用抗拉强度范围0~150MPa有交集，故不能满足性能要求。
综上所诉要求铸件各处的抗拉强度都能达到150MPa，选取HT150牌号的灰铸铁不能满足性能要求。
【材料成型原理--铸造】第3章 液态金属凝固热力学与动力学
大多数的金属界面属于这种结构。 • （2）光滑或平整界面：界面固相一侧的点阵位置几乎
全被原子占满，或几乎全是空位，微观上是光滑平整 的，称平整界面。
非金属及化合物大多数属于这种结构。
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• （3）注意： 粗糙界面在显微尺度上是平滑界面（也称非小晶
面）； 平整界面在显微尺度上是不光滑的，由小晶面组
• （3）非平衡凝固：不仅大范围内溶质的扩散不充分， 即使固液界面附近溶质原子也不能充分扩散，凝固界面 上溶质的迁移远离平衡状态，称非平衡凝固。如快速凝 固、激光重熔等，冷速可达106℃/s以上。
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第二节 均质形核
生核方式：（1）均质形核； （2）非均质形核（异质形核）。
• 1、概念 均质形核：依靠液态金属内部自身的结构自发地形核。
v3 K 3TK2
K3为动力学常数。
33/33
• 2）旋转孪晶生长 孪晶旋转一定角度后产生台
阶，原子向台阶处Байду номын сангаас砌而侧向生长。 容易产生于层状结构的晶体中，如， 灰铸铁中的石墨。
• 3）反射孪晶生长 由反射孪晶构成的凹角为台阶，
原子向凹角处堆砌生长。
34/33
• （4）各晶体生长方式生长速率的比较 • 1）连续生长速度最快。粗糙界面相当于大量台阶； • 2）螺旋生长其次； • 3）当△T很大时，三者生长速率趋于一致。
为零时，驱动力不存在，凝固不会发生。
结论：液态金属不会在没有过冷度情况下结晶。
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二、液态金属的凝固过程
相变动力学理论： 高能态的液态原子变成低 能态的固态原子，必须越 过能态更高的高能态△GA 区。只有液态金属中那些 具有较高能态的原子（被 激活的原子）才能越过高 能态的界面变成固体中的 原子，完成凝固。
全被原子占满，或几乎全是空位，微观上是光滑平整 的，称平整界面。
非金属及化合物大多数属于这种结构。
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• （3）注意： 粗糙界面在显微尺度上是平滑界面（也称非小晶
面）； 平整界面在显微尺度上是不光滑的，由小晶面组
• （3）非平衡凝固：不仅大范围内溶质的扩散不充分， 即使固液界面附近溶质原子也不能充分扩散，凝固界面 上溶质的迁移远离平衡状态，称非平衡凝固。如快速凝 固、激光重熔等，冷速可达106℃/s以上。
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第二节 均质形核
生核方式：（1）均质形核； （2）非均质形核（异质形核）。
• 1、概念 均质形核：依靠液态金属内部自身的结构自发地形核。
v3 K 3TK2
K3为动力学常数。
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• 2）旋转孪晶生长 孪晶旋转一定角度后产生台
阶，原子向台阶处Байду номын сангаас砌而侧向生长。 容易产生于层状结构的晶体中，如， 灰铸铁中的石墨。
• 3）反射孪晶生长 由反射孪晶构成的凹角为台阶，
原子向凹角处堆砌生长。
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• （4）各晶体生长方式生长速率的比较 • 1）连续生长速度最快。粗糙界面相当于大量台阶； • 2）螺旋生长其次； • 3）当△T很大时，三者生长速率趋于一致。
为零时，驱动力不存在，凝固不会发生。
结论：液态金属不会在没有过冷度情况下结晶。
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二、液态金属的凝固过程
相变动力学理论： 高能态的液态原子变成低 能态的固态原子，必须越 过能态更高的高能态△GA 区。只有液态金属中那些 具有较高能态的原子（被 激活的原子）才能越过高 能态的界面变成固体中的 原子，完成凝固。
第三章金属的铸造成形工艺砂型铸造-造型方法
造型方法的选择
微震紧实：
微震紧实是在加 压坚实型砂的同时， 砂箱和模板作高频率、 小振幅震动。此方法 生产率较高、紧实度 均匀、噪声小。广泛 用于成批生产中、小 型铸件。
气动微震压实造型
造型方法的选择
抛砂紧实：
抛砂紧实是利用 离心力抛出型砂，使 型砂在惯性力下完成 填砂和坚实。该方法 生产率高，能量消耗 少、噪声低、型砂坚 实度均匀、适用性广。 主要适用于单件、小 批、成批、大量生产 中、大型铸件或大型 芯。
造型方法的选择 活块造型：活块造型是在制模时将铸件上的妨碍 起模的小凸台，肋条等这些部分作成活动的 （即活块）。起模时，先起出主体模样，然后 再从侧面取出活块。其造型费时，工人技术水 平要求高。主要用于单件、小批生产带有突出 部分、难以起模的铸件。
造型方法的选择
脱箱造型： 脱箱造型主要采用活动砂箱来造型， 在铸型合型后，将砂箱脱出，重新用于造 型。 一个砂箱可制出许多铸型。金属浇注 时为防止错型，需用型砂将铸型周围填紧， 也可在铸型上套箱。常用于生产小铸件， 因砂箱无箱带，故砂箱一般小于400mm。
造型方法的选择 地坑造型：地坑造型是利用车间地面砂床作为铸 型的下箱。大铸件需在砂床下面铺以焦炭，埋 上出气管，以便浇注时引气。 地坑造型仅用或不用上箱 即可造型，因而减少了造 砂箱的费用和时间，但造 型费工、生产率低，要求 工人技术水平高。适用于 砂箱不足，或生产要求不 高的中、大型铸件，如砂 箱、压铁、炉栅、芯骨等
型芯的制作
造型方法的选择
机器造型
机器造型是指用机器全部完成或至少完成 紧砂操作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、 表面质量好、加工余量小，但需要专用设备， 投资较大，适合大批量生产。 常用的机器造型方法有：压实式、震实 式、抛砂式、射压式等。
第三章 压力铸造
②工艺过程 合型后，液体金属浇入压室2，压射冲头1向 前推进，将液体金属经浇道压入型腔7，开型时，余 料借助压射冲头前伸的动作离开压室，同铸件一起取 出，完成压铸循环。 以上两种压铸机压型都在压室的侧面 ③ 优缺点： A 压室简单，维护方便。 B 金属进入型腔，流程短，压力损失小，有利于 传递最终压力，便于提高比压，故使用较广 C 可压有色件，黑色金属压铸也可采用
8． 压铸件大小受到限制
由于目前生产上使用的压铸机功率还不够大，所以压铸件 的大小，重量受到限制。近年来，大型压铸机有所增加。 国内，最大200T， （王家压铸厂—160T，压铸件最大50㎏，直径达2m）
9．压铸生产费用高，但综合费用不高。
压铸生产费用高，压铸模制造工期长，维护费用高。它适 合于大批量生产。对大批生产分摊在每个压铸件的综合费用仍 很低。 （ 王家—附模具加工周期为2个月，加工成本几十万。）
应用：
最多为汽车拖拉机制造业，仪器，仪表，电子工业，农机， 国防工业，计算机，医疗器械制造业中。
（大部分在上海—民用件，大连锁厂）
例：用压铸法生产的零件有 （1）发动机汽缸件 （2）汽缸盖变速箱体 （3）发动机罩 （4）仪表， 壳体，支架 （5）管接头 （6）齿轮等
3.2 压铸机
• 压铸机是压铸生产的最基本设备，压铸过程是通 过它来实现的。所以要了解压铸，必须首先了解 压铸机的主要机构，工作原理及各类型压铸机的 特点。
2． 压铸件精度高，光洁度高，尺寸稳定，一致性好， 加工余量很少。 压铸模型腔具有较高的精度和很高的表面光洁度， 故压铸件与其它铸造方法比，不但具有更高的精度 和表面光洁度，而且在生产过程中，各个铸件尺寸 一致性好，稳定性也好，从而具有很好的装配互换 性。
各种铸件精度比较 压铸 尺寸精度 表面光洁度 熔模 砂型 ZJ7-ZJ6 12.5
铸造工艺说明书
铸造工艺说明书第一章：引言铸造工艺是一项广泛应用于工程领域的制造技术，通过将熔融金属或合金注入到模具中，使其冷却凝固，并最终制成所需产品。
本说明书将详细介绍铸造工艺的操作步骤、工艺参数以及注意事项，以便操作人员能够正确、安全地进行铸造生产。
第二章：工艺流程2.1 模具准备在进行铸造之前，需要准备好适合产品尺寸和形状的模具。
模具可以由金属、木材、陶瓷等材料制成，必须具备足够的强度和耐磨性。
2.2 熔炼金属选择合适的金属或合金材料，并将它们放入熔炉中进行熔炼。
在熔炉中，要控制好熔炼温度和保持合金的均匀性。
2.3 模具喷涂与预热在将熔融金属注入模具之前，需要对模具进行喷涂以防止粘连，并对其进行适当的预热，以减少温度应力和提高铸件的质量。
2.4 熔融金属注入将熔融金属以适当的速度和流量注入模具中，注意保持注入的均匀性，避免气泡和杂质的产生。
2.5 冷却与凝固注入模具后，需要将其冷却至合适的温度使其凝固。
根据产品要求和金属性质，确定合适的冷却时间和冷却方法。
2.6 去除模具与后续处理待铸件完全凝固后，需将其取出模具，可以采用敲击、挤压或使用专用工具进行取模。
之后，可以进行热处理、喷砂、机加工等后续处理以得到符合要求的最终产品。
第三章：工艺参数3.1 熔炼温度不同材料对应不同的熔点，根据金属或合金的材质，设定适当的熔炼温度以保证材料完全熔化并维持其液态状态。
3.2 注入速度注入速度的控制对于铸件质量至关重要。
过快的注入速度可能引起气泡、渣滓的产生，而过慢则可能导致填充不充分。
根据铸件的形状和尺寸，确定合适的注入速度。
3.3 冷却时间冷却时间影响铸件的组织结构和力学性能。
过长的冷却时间可能导致产生内部应力和缺陷，而过短则可能导致铸件质量下降。
根据金属的特性和产品要求，设定合适的冷却时间。
3.4 预热温度预热温度能够减少模具表面的粘附和热应力，提高铸件表面的光洁度和质量。
根据模具材料和产品要求，确定合适的预热温度。
铸造工艺操作规程(三篇)
铸造工艺操作规程第一章总则第一条为规范铸造工艺操作，确保生产过程的安全、质量和效益，特制定本规程。
第二条铸造工艺操作规程（以下简称规程）适用于铸造生产过程中的各个环节。
第三条规程的制定主要依据国家相关标准、法律法规和公司内部要求。
第四条违反规程的铸造工艺操作行为，将按照公司相关制度进行处罚，情节严重的将追究责任。
第二章生产准备第五条铸造工艺操作前，必须做好生产准备工作，包括材料准备、设备准备和人员组织。
第六条材料准备应按照工艺要求进行，材料必须符合国家标准和规范。
第七条设备准备应确保设备的正常运行和安全性能，必要时进行维修和保养。
第八条人员组织要合理安排，确保操作人员经过培训和合格考核，具备相关技能和操作经验。
第九条高温和有毒有害物质的准备和处理要合理安排，严格遵守安全操作规程。
第三章铸造工艺操作规程第十条铸造工艺操作过程中必须遵守以下规程：（一）严格按照工艺流程进行操作，严禁擅自更改或跳过工艺步骤。
（二）保持操作区域的整洁、干净，防止杂物进入工艺流程。
（三）确保操作人员穿戴统一的劳动防护用具，如手套、护目镜、防护服等。
（四）严禁无证上岗和酒后操作，操作人员必须保持良好的工作状态。
（五）严格遵守有关火灾预防规定，禁止在操作区域吸烟、使用明火等危险行为。
（六）操作过程中，要及时记录操作参数和异常情况，并向上级汇报。
（七）遵循能耗和环保要求，控制能源消耗，合理利用资源。
第四章质量控制第十一条铸造工艺操作中必须严格执行质量控制措施，确保产品质量符合要求。
第十二条在生产过程中，必须对原材料进行质量检查，严禁使用不合格材料。
第十三条操作人员必须按照质量控制要求，进行操作记录和产品检验，确保产品合格。
第十四条必要时，要进行工艺过程控制，包括温度、时间和速度等参数的调整。
第十五条接受质检部门的监督和检查，按照规定提交样品和资料。
第五章安全保障第十六条在铸造工艺操作过程中，必须严格遵守安全规定，确保安全生产。
第十七条在高温环境操作时，必须做好防火防烫措施，保证操作人员的人身安全。
第3章-熔炼和铸造
可见提高燃烧的气流速度是有效的 。 2、合金元素的溶解和蒸发 熔炼温度下（700℃）几种元素在铝中的扩散系数为（cm2/s）： Ti：0.66，Mo：1.38（760℃），Co：0.79，Ni：1.44，Si：14.4， 通常情况下，与铝形成易熔共晶的元素，一般较易熔解，与铝形成包晶 转变的，特别是熔点相差大的元素较难于溶解。 在相同溶解条件下，一般蒸气压高的元素容易挥发，可把常用的铝合金 分为两组：Cu、Cr、Fe、Ni、Ti、Si、V、Zr等元素的蒸气压比铝的小， 蒸发慢，Mn、Li、Mg、Zn、Na、Cd等元素蒸气压比铝的大，容易蒸 发，在熔炼过程中损失较大。
三、熔体的净化过程
有色金属及其合金熔体在熔炼过程中存在气体、各种非金属夹杂物等， 影响金属的纯洁度，往往会使铸锭产生气孔、夹杂、疏松、裂纹等缺陷， 影响铸锭的加工性能及制品的强度、塑性、抗蚀性、阳极氧化性和外观质 量。 所谓的净化，即是利用物理化学原理和相应的工艺措施，除掉液态金属 中的气体、夹杂和有害元素以便获得纯净金属熔体的工艺方法。熔体净化 包括传统的炉内精炼和后来发展的炉外净化过程。 一般来说，铝熔体含氢量应控制在0.15~0.20ml/100g.Al以下，对于一 些特殊要求的应控制在0.10ml/100g.Al以下。 氢气在熔体中的熔解量与温度的关系如下：
铝及铝合金净化处理可分为吸附净化和非吸附净化。具体包括： 炉内处理： a．惰性气体吹洗法 b．活性气体吹洗法 c．混合气体吹洗法 d．气体—溶剂混合吹洗法 e．静态真空处理 f．动态真空处理 其中：e、f为非吸附净化 常用的溶剂中都含有C2Cl6。C2Cl6为白色晶体，密度为2091kg/m3。 C2Cl6与铝熔体反应生成C2Cl4 和Cl2。其分别和铝熔体继续反应生成AlCl3、 HCl等。 C2Cl6的升华温度为185.5℃，C2Cl4的沸点为121℃，不熔于铝。工业通用 的溶剂是各种碱金属的氯盐和氟盐的混合物。他的净化作用主要是通过其 吸附和熔解氧化夹杂的能力。氯化钾和氯化钠盐等的混合物，对氧化铝有 极强的润湿和吸附能力。氧化铝特别是悬混于熔体中氧化铝碎片，被具有 凝聚性和润湿性的溶剂吸附包围后，便改变了氧化物的性质、密度及形态， 通过上浮很快被除去。 加入少量的氟盐（NaF、Na3AlF6、CaF2）增加熔融金属与杂质之间的表 面张力，提高了溶剂的分离性，防止产生溶剂夹杂。
第三章砂型铸造
一．要求旳机械加工余量和最小铸孔
机械加工余量-为铸件预先增长要切去旳金属层厚度。 余量大小与合金种类、铸造措施、铸件旳大小等有关， 按GB/T6414—1999旳要求选用。
生产批量
大量生产 成批生产 单件、小批生产
最小铸出孔直径（mm）
灰铸铁件
12～15 15～30 30～50
铸钢件
30～50 50
一. 铸件成形工艺分析 ①根据给定零件图纸，了解铸件名称、使用功能、材料牌
号及技术要求； ②分析零件主要轮廓尺寸、壁厚大小及分布、主体构造及
形状复杂程度。
例题
一. 铸件成形工艺分析： 零件为薄环状构造，受力不大（主要是在压入与之相配旳 零件内时旳装配力），应确保：（1）内尺寸精确； （2）刻线分度精确；（3）外形光洁无缺陷。
零件图
铸造工艺图
铸件图
第一节 造型措施旳选择
一、手工造型 用于单件、小批生产。特大型铸件造型。 二、机器造型 合用于中、小型铸件旳成批、大批量生产。
第二节 浇注位置和分型面旳选择
一. 浇注位置选择原则 (1).铸件旳主要加工面应朝下 (2).铸件旳大平面应朝下
平板铸件
(3).为预防铸件薄壁部分产生 浇不到、冷隔缺陷，应将面积 较大旳薄壁部分置于铸型下部
第三章 砂型铸造
一、砂型铸造旳特点： 1.适合于制成形状复杂，尤其是具有复杂内腔旳毛坯，如 多种箱体、床身、机架等。 2.适应性广，成本低 。 3.对于某些塑性很差旳材料，如铸铁等，砂型铸造是制造 其零件或毛坯旳唯一成形工艺。
二、主要过程: 1.造型和制芯直到装配，得到铸型（型腔）； 2.金属熔炼—得到成份、温度合格旳金属液； 3.浇注，冷却凝固； 4.清理，检验。得到不同形状、性能要求旳铸件造。
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1.金属型的构造
金属型的材料一般采用铸铁，铸件内腔可用金属 型芯或砂芯得到。结构有整体式图3-14a 、水平分 型式如图3-14b、垂直分型式如图3-14c 、复合分 型式如图3-14d等。
2.金属型铸造的工艺过程
1）金属型预热：未预热的金属型导热性好，使金 属液冷却过快，铸件易出现冷隔、浇不足、夹杂、 气孔等缺陷；铸型受强烈热冲击，应力倍增，极 易损坏。故在浇注前必须预热。预热温度应根据 合金种类和铸件结构而定。
砂型铸造-手工造型分型方案选定
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（一）手工造型
1.砂箱及造型工具 如图所示。
2.常见手工造型方法 1)整模造型 特点是：模样是整体的，铸型的型腔一般 只在下箱。
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。
2)分模造型 特点是：铸件的最大截面不在端部而在中部，因 而木模沿最大截面分成两半。后图为水管铸件的分模 两箱造型过程。 操作简便，适用于形状较复杂的铸件，特别广泛 用于有孔或带有型芯的铸件，如套筒、水管、阀体、 箱体、曲轴、立柱等。 三箱造型过程。
不取出模样就浇入金属液，在灼热
图 消失模铸造工艺过程示意图
液态金属的热作用下，泡沫塑料气化、燃烧而消失，金属液
取代了原来泡沫塑料模所占的空间位置，冷却凝固后即可获
得所需要的铸件。消失模铸造工艺过程如图所示。
成形底板可根据生产数量的不同，分别用 金属、木材制作；如果件数不多，可用粘土较多 的型砂春紧制成砂质成形底板，称为假箱造型。
4)活块造型
将模样上妨碍起模的部分，如凸台、肋、耳 等，做成活动的，称为活块。
活块用销式燕尾与模样的主体连接，在起模 时须先取出模样主体，然后取出活块。
5)刮板造型
用与铸件截面相适应的刮板代替实体模样 造型的方法。
2）刷涂料：金属型表面应喷刷一层耐火涂料，以 保护型壁表面，免受直接冲蚀和热击。还可改变 冷却速度，蓄气和排气。不同合金采用不同涂料， 铝合金常用含氧化锌粉、滑石粉和水玻璃的涂料； 灰铸铁用石墨、滑石粉、耐火粘土、桃胶和水。
3）浇注温度：浇注温度应比砂型铸造高20∼300C。
4）开型时间: 在型内停留时间越长，温度越低，收缩 量越大，取出铸件越困难，产生内应力和裂纹的倾向 越大；同时金属型的温度越高，冷却时间越长，生产 率下降。因此合适的开型时间十分重要。
2）漏模起模：如图3-8所示。一般用于形状复杂或高度较 大的铸型。
3）翻转起模：如图3-9所示。机构较复杂，但不易掉砂， 适用于型腔较深，形状复杂的铸型，常用于下型。
4. 造型生产线
将造型机和其它辅机（翻转机、下芯机、合型机、 压铁机、落砂机等）按照铸造工艺流程，用运输设备 （铸型输送机或辊道）联系起来，组成一套机械化、自 动化铸造生产系统，
视频 金属型铸造
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四、熔模铸造
熔模铸造又称失蜡铸造、熔模精密铸造、包模精 密铸造，是精密铸造法的一种。根据铸型的特点可分 为型壳熔模铸造、填箱熔模铸造（型壳制好后，装入 砂箱中，在型壳周围注入耐火浆料或干砂增强）、石 膏型熔模铸造（用石膏型代替型壳）。以前者的应用 最广。
型壳熔模铸造工艺如下图所示，用易熔材料(蜡或 塑料等)制成精确的可熔性模型,并进行蜡模组合，涂 以若干层耐火涂料，经干燥、硬化成整体型壳，加热 型壳熔失模型，经高温焙烧而成耐火型壳，在型壳中 浇注铸件，见视频。
3)挖砂造型
当铸件最大截面在中部，模样又不便分成 两半(如分模后模样太薄或分面是曲面)时，只能 将模样做成整模，造型时挖掉防碍起模的砂子。
挖砂造型操作麻烦，生产率低，要求操作 技术水平高，仅适用于单件小批量生产。
对于分型面为阶梯面或曲面的铸件，当生产 数量较多时，可用成形底板代替平面底板，并将 模样放置在成形底板上造型，可省去挖砂操作。
• (3)可以铸造形状复杂的铸件。熔模铸件的外形和 内腔形状几乎不受限制，可以制造出用砂型铸造、 锻压、切削加工等方法难以制造的形状复杂的零 件。而且可以使一些焊接件、组合件在稍进行结 构改进后直接铸造出整体零件。
• (4)可以铸造出各种薄壁铸件及重量很小的铸件。 其最小壁厚可达0.5mm，最小孔径可以小到φ0.5 mm，重量可以小到几克。
吹造
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壳法造型芯的优点是:混制好的覆模砂可以长期 储存（三个月以上），无需捣砂，能获得尺寸精确 的型、芯；型、芯强度高，易搬运；透气性好，可 用细的原砂得到光洁的铸件表面；无需砂箱；覆模 砂消耗量小。但酚醛树脂覆模砂价格较贵，造型、 造芯耗能较高。
二、壳型铸造
• 在铸造生产中，砂型（芯）直接承受液体金 属作用的只是表面一层厚度仅为数毫米的砂 壳，其余的砂只起支撑这一层砂壳的作用。 若只用一层簿壳来制造铸件，将减少砂处理 工部的大量工作，并能减少环境污染。
• 1940年，Johannes Croning发明用热法 制造壳型，称为“C法”或“壳法”(shell process)，或叫壳型造型(shell molding)， 目前该法不仅可用于造型，更主要的是用于 制壳芯。
壳型通常多用于生产液压件、凸轮轴、曲轴以及 耐蚀泵件、履带板等钢铁铸件上；壳芯多用于汽 车、拖拉机、液压阀体等部分铸件上，见视频。
壳型铸造
金属型铸造
金属型铸造是在重力作用下将金属液体浇入金 属铸型以获得铸件的方法。铸型用金属制成，可 反复使用，故又称永久型铸造、硬模铸造、铁模 铸造、冷硬铸造、冷激模铸造等。
76
(5)生产工序繁多，生产周期长，铸件不能太大， 是净成形、净终成形加工的重要方法之一。
视频 熔模铸造生产工艺过程
51
五、消失模造型
1. 铸造原理和工艺过程
消失模铸造（EPC）为美国
1958年专利，1962年开始应用，又
称实型铸造和气化模铸造，其原理
是用泡沫聚苯乙烯塑料模样（包括
浇冒口）代替普通模样，造好型后
造型过程包括：填砂、紧实、起模、下芯、合 箱以及铸型、砂箱的运输等工艺环节。
大部分造型机主要是实现型砂的紧实和起模工 序的机械化，至于合箱、铸型和砂箱的运输则由 辅助机械来完成。
不同的紧砂方法和起模方式的组合，组成了不 同的造型机。
1 . 机器造型的特点：
用机器全部或至少完成紧砂操作的造型。生产效率高， 劳动条件好，砂型质量好（紧实度高而均匀，型腔轮廓清 晰，铸件质量也好。
震压造型 Vibration Ramming 微震压实造型 Vibratory squeezing
Molding 高压造型 High Pressure Molding 射压造型 Shooting and Squeezing
Molding 空气冲击造型 Air Impacting Molding 抛砂造型 Impeller Ramming
第三章 金属的铸造形成工艺
第一节 重力作用下的铸造成形
靠液态金属自身的重力充填型腔的形成工艺
金属的液态成型工艺的种类
Clasfication of foundry Methods
砂型铸造
手工造型 机器造型
液态成型工艺
特种铸造
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
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刮板造型，可以降低模样成本，缩短生产 准备时间，但要求操作技能高，铸件尺寸精度低， 生产率低，故只适用于中小批生产尺寸较大的回 转体铸件，如皮带轮、齿轮等。
（二）机器造型（造芯）
手工造型中的摏(chong)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。
用机器代替手工进行造型(芯),称机器造型(芯).
2
一、砂型铸造
是用模样和型砂制造砂型的一种工艺。
砂型铸造
基本工艺过程
} 制作模样 造型
配制型砂
制作芯盒
}造芯
制作芯砂
砂型
凝固、落砂、清理、检验
铸型
铸件
下浇 芯注
型芯 烘干
熔炼
液态金属
选配炉料
砂型铸造
造型材料: 型砂和芯砂 由原砂、粘结剂、水和 附加物
特点：操作方便灵活、 适应性强；模样生产准 备时间短。 •但生产率低，劳动强度 大，铸件质量不易保证。 •只适用于单件小批量生 产。
铝镁合金铸件
平板状铸件，如盘、 板、轮类铸件
较复杂的铸件
57
金属型特 点
无退让性 无透气性
导热快
重复性
表2 金属型铸造特点
铸件成形过程特点
铸件在凝固过程中，受阻较大， 难以自由收缩
金属液在充填过程中，受型内气 体阻碍，不易充满
金属冷却速度快，在金属型传热 系统中，中间层是控制冷却速度的 关键 “一型多铸”
金属型铸造既可采用金属芯，也可以用砂芯取代难 以抽拔的金属芯。金属型的铸型可反复使用。铸件组 织致密，力学性能好,精度和表面质量较好，精度可达
CT6级，Ra值可达12.5～6.3μm 。金属型的种类及
特点见下表1，金属型铸造特点见表2 金属型铸造具有很多优点，适用于制造铝合金活塞、
气缸体、油泵壳体、铜合金轴瓦轴套等，故广泛用于 发动机、仪表、农机等工业，发展很快。
图3-17 型壳熔模铸造过程示意图
母 压 单个 模 型 蜡模
蜡 模 组
结 脱 焙烧、 壳 蜡 浇注
• 熔模铸造有以下特点：
• (1)尺寸精度高。熔模铸造铸件精度可达CT4级，
表面粗糙度低(Ra12.5～1.6 μm)。
• (2)适用于各种铸造合金、各种生产批量。尤其在 难加工金属材料如铸造刀具，涡轮叶片等生产中 应用较广。
造型方法: 手工造型
机器造型
整模造型 分模造型 三箱造型 活块造型（一） 活块造型（二） 挖砂造型 刮板造型等
压实式造型 震机压实式造型 微震压实式造型
高压式造型 空气冲击式造型 射压式造型 抛砂式造型
金属型的材料一般采用铸铁，铸件内腔可用金属 型芯或砂芯得到。结构有整体式图3-14a 、水平分 型式如图3-14b、垂直分型式如图3-14c 、复合分 型式如图3-14d等。
2.金属型铸造的工艺过程
1）金属型预热：未预热的金属型导热性好，使金 属液冷却过快，铸件易出现冷隔、浇不足、夹杂、 气孔等缺陷；铸型受强烈热冲击，应力倍增，极 易损坏。故在浇注前必须预热。预热温度应根据 合金种类和铸件结构而定。
砂型铸造-手工造型分型方案选定
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（一）手工造型
1.砂箱及造型工具 如图所示。
2.常见手工造型方法 1)整模造型 特点是：模样是整体的，铸型的型腔一般 只在下箱。
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。
2)分模造型 特点是：铸件的最大截面不在端部而在中部，因 而木模沿最大截面分成两半。后图为水管铸件的分模 两箱造型过程。 操作简便，适用于形状较复杂的铸件，特别广泛 用于有孔或带有型芯的铸件，如套筒、水管、阀体、 箱体、曲轴、立柱等。 三箱造型过程。
不取出模样就浇入金属液，在灼热
图 消失模铸造工艺过程示意图
液态金属的热作用下，泡沫塑料气化、燃烧而消失，金属液
取代了原来泡沫塑料模所占的空间位置，冷却凝固后即可获
得所需要的铸件。消失模铸造工艺过程如图所示。
成形底板可根据生产数量的不同，分别用 金属、木材制作；如果件数不多，可用粘土较多 的型砂春紧制成砂质成形底板，称为假箱造型。
4)活块造型
将模样上妨碍起模的部分，如凸台、肋、耳 等，做成活动的，称为活块。
活块用销式燕尾与模样的主体连接，在起模 时须先取出模样主体，然后取出活块。
5)刮板造型
用与铸件截面相适应的刮板代替实体模样 造型的方法。
2）刷涂料：金属型表面应喷刷一层耐火涂料，以 保护型壁表面，免受直接冲蚀和热击。还可改变 冷却速度，蓄气和排气。不同合金采用不同涂料， 铝合金常用含氧化锌粉、滑石粉和水玻璃的涂料； 灰铸铁用石墨、滑石粉、耐火粘土、桃胶和水。
3）浇注温度：浇注温度应比砂型铸造高20∼300C。
4）开型时间: 在型内停留时间越长，温度越低，收缩 量越大，取出铸件越困难，产生内应力和裂纹的倾向 越大；同时金属型的温度越高，冷却时间越长，生产 率下降。因此合适的开型时间十分重要。
2）漏模起模：如图3-8所示。一般用于形状复杂或高度较 大的铸型。
3）翻转起模：如图3-9所示。机构较复杂，但不易掉砂， 适用于型腔较深，形状复杂的铸型，常用于下型。
4. 造型生产线
将造型机和其它辅机（翻转机、下芯机、合型机、 压铁机、落砂机等）按照铸造工艺流程，用运输设备 （铸型输送机或辊道）联系起来，组成一套机械化、自 动化铸造生产系统，
视频 金属型铸造
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四、熔模铸造
熔模铸造又称失蜡铸造、熔模精密铸造、包模精 密铸造，是精密铸造法的一种。根据铸型的特点可分 为型壳熔模铸造、填箱熔模铸造（型壳制好后，装入 砂箱中，在型壳周围注入耐火浆料或干砂增强）、石 膏型熔模铸造（用石膏型代替型壳）。以前者的应用 最广。
型壳熔模铸造工艺如下图所示，用易熔材料(蜡或 塑料等)制成精确的可熔性模型,并进行蜡模组合，涂 以若干层耐火涂料，经干燥、硬化成整体型壳，加热 型壳熔失模型，经高温焙烧而成耐火型壳，在型壳中 浇注铸件，见视频。
3)挖砂造型
当铸件最大截面在中部，模样又不便分成 两半(如分模后模样太薄或分面是曲面)时，只能 将模样做成整模，造型时挖掉防碍起模的砂子。
挖砂造型操作麻烦，生产率低，要求操作 技术水平高，仅适用于单件小批量生产。
对于分型面为阶梯面或曲面的铸件，当生产 数量较多时，可用成形底板代替平面底板，并将 模样放置在成形底板上造型，可省去挖砂操作。
• (3)可以铸造形状复杂的铸件。熔模铸件的外形和 内腔形状几乎不受限制，可以制造出用砂型铸造、 锻压、切削加工等方法难以制造的形状复杂的零 件。而且可以使一些焊接件、组合件在稍进行结 构改进后直接铸造出整体零件。
• (4)可以铸造出各种薄壁铸件及重量很小的铸件。 其最小壁厚可达0.5mm，最小孔径可以小到φ0.5 mm，重量可以小到几克。
吹造
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壳法造型芯的优点是:混制好的覆模砂可以长期 储存（三个月以上），无需捣砂，能获得尺寸精确 的型、芯；型、芯强度高，易搬运；透气性好，可 用细的原砂得到光洁的铸件表面；无需砂箱；覆模 砂消耗量小。但酚醛树脂覆模砂价格较贵，造型、 造芯耗能较高。
二、壳型铸造
• 在铸造生产中，砂型（芯）直接承受液体金 属作用的只是表面一层厚度仅为数毫米的砂 壳，其余的砂只起支撑这一层砂壳的作用。 若只用一层簿壳来制造铸件，将减少砂处理 工部的大量工作，并能减少环境污染。
• 1940年，Johannes Croning发明用热法 制造壳型，称为“C法”或“壳法”(shell process)，或叫壳型造型(shell molding)， 目前该法不仅可用于造型，更主要的是用于 制壳芯。
壳型通常多用于生产液压件、凸轮轴、曲轴以及 耐蚀泵件、履带板等钢铁铸件上；壳芯多用于汽 车、拖拉机、液压阀体等部分铸件上，见视频。
壳型铸造
金属型铸造
金属型铸造是在重力作用下将金属液体浇入金 属铸型以获得铸件的方法。铸型用金属制成，可 反复使用，故又称永久型铸造、硬模铸造、铁模 铸造、冷硬铸造、冷激模铸造等。
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(5)生产工序繁多，生产周期长，铸件不能太大， 是净成形、净终成形加工的重要方法之一。
视频 熔模铸造生产工艺过程
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五、消失模造型
1. 铸造原理和工艺过程
消失模铸造（EPC）为美国
1958年专利，1962年开始应用，又
称实型铸造和气化模铸造，其原理
是用泡沫聚苯乙烯塑料模样（包括
浇冒口）代替普通模样，造好型后
造型过程包括：填砂、紧实、起模、下芯、合 箱以及铸型、砂箱的运输等工艺环节。
大部分造型机主要是实现型砂的紧实和起模工 序的机械化，至于合箱、铸型和砂箱的运输则由 辅助机械来完成。
不同的紧砂方法和起模方式的组合，组成了不 同的造型机。
1 . 机器造型的特点：
用机器全部或至少完成紧砂操作的造型。生产效率高， 劳动条件好，砂型质量好（紧实度高而均匀，型腔轮廓清 晰，铸件质量也好。
震压造型 Vibration Ramming 微震压实造型 Vibratory squeezing
Molding 高压造型 High Pressure Molding 射压造型 Shooting and Squeezing
Molding 空气冲击造型 Air Impacting Molding 抛砂造型 Impeller Ramming
第三章 金属的铸造形成工艺
第一节 重力作用下的铸造成形
靠液态金属自身的重力充填型腔的形成工艺
金属的液态成型工艺的种类
Clasfication of foundry Methods
砂型铸造
手工造型 机器造型
液态成型工艺
特种铸造
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
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刮板造型，可以降低模样成本，缩短生产 准备时间，但要求操作技能高，铸件尺寸精度低， 生产率低，故只适用于中小批生产尺寸较大的回 转体铸件，如皮带轮、齿轮等。
（二）机器造型（造芯）
手工造型中的摏(chong)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。
用机器代替手工进行造型(芯),称机器造型(芯).
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一、砂型铸造
是用模样和型砂制造砂型的一种工艺。
砂型铸造
基本工艺过程
} 制作模样 造型
配制型砂
制作芯盒
}造芯
制作芯砂
砂型
凝固、落砂、清理、检验
铸型
铸件
下浇 芯注
型芯 烘干
熔炼
液态金属
选配炉料
砂型铸造
造型材料: 型砂和芯砂 由原砂、粘结剂、水和 附加物
特点：操作方便灵活、 适应性强；模样生产准 备时间短。 •但生产率低，劳动强度 大，铸件质量不易保证。 •只适用于单件小批量生 产。
铝镁合金铸件
平板状铸件，如盘、 板、轮类铸件
较复杂的铸件
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金属型特 点
无退让性 无透气性
导热快
重复性
表2 金属型铸造特点
铸件成形过程特点
铸件在凝固过程中，受阻较大， 难以自由收缩
金属液在充填过程中，受型内气 体阻碍，不易充满
金属冷却速度快，在金属型传热 系统中，中间层是控制冷却速度的 关键 “一型多铸”
金属型铸造既可采用金属芯，也可以用砂芯取代难 以抽拔的金属芯。金属型的铸型可反复使用。铸件组 织致密，力学性能好,精度和表面质量较好，精度可达
CT6级，Ra值可达12.5～6.3μm 。金属型的种类及
特点见下表1，金属型铸造特点见表2 金属型铸造具有很多优点，适用于制造铝合金活塞、
气缸体、油泵壳体、铜合金轴瓦轴套等，故广泛用于 发动机、仪表、农机等工业，发展很快。
图3-17 型壳熔模铸造过程示意图
母 压 单个 模 型 蜡模
蜡 模 组
结 脱 焙烧、 壳 蜡 浇注
• 熔模铸造有以下特点：
• (1)尺寸精度高。熔模铸造铸件精度可达CT4级，
表面粗糙度低(Ra12.5～1.6 μm)。
• (2)适用于各种铸造合金、各种生产批量。尤其在 难加工金属材料如铸造刀具，涡轮叶片等生产中 应用较广。
造型方法: 手工造型
机器造型
整模造型 分模造型 三箱造型 活块造型（一） 活块造型（二） 挖砂造型 刮板造型等
压实式造型 震机压实式造型 微震压实式造型
高压式造型 空气冲击式造型 射压式造型 抛砂式造型