金属液态成形(铸造)

300 200 100
0 80 60 40 20 0
Pb 20 40 60 80 Sb
a）在恒温下凝固 b）在一定温度范围内凝固
2.合金的物理性质
合金的黏度、导热系数、结晶潜热、热容、密度等
二、浇注条件
（1）浇注温度 一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。 （2）充型压力 液态金属在流动方向上所受的压力越大，
充型能力越强。 （3）浇注系统的的结构 浇注系统的结构越复杂，流动阻力
越大，充型能力越差。
三、铸型充填条件
（1）铸型的蓄热系数 铸型的蓄热系数表示铸型从其中的 金属吸取热量并储存在本身的能力。
（2）铸型温度 铸型温度越高，液态金属与铸型的温差 越小，充型能力越强。
（3）铸型中的气体
§1-2 铸造合金的凝固与收缩
4．废品率高、表面质量较低、劳动条件差。
四羊方尊 （公元前13~11世纪） 青铜 高58.3CM 曾侯乙尊盘 公元前476年~公元前4世纪上半叶
§1 金属液态成形（铸造）工艺基础
§1-1 液态金属的充型能力与流动性
充型—— 液态合金填充铸型的过程。
充型能力——液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、 轮廓清晰的铸件（成形件）的能力。
体收缩率：V
V铸型 V铸件 V铸 件
100%
体收缩率是铸件产生缩 孔或缩松的根本原因。
线收缩率： L
L铸型 L铸件 L铸 件
100%
线收缩率是铸件产生应 力、变形、裂纹的根本
原因。
2. 缩孔与缩松
液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩 减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些
充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。
一、液态合金的流动性
合金的流动性是： 液态合金本身的流动能力。
浇口杯
出气口
0.45%C 铸钢：200 4.3%C 铸铁：1800
合金流动性主要取决于 合金化学成分所决定的 结晶特点
流动性（cm）
温度（℃）
影响流动性的因素： 1.合金的化学成分
冷铁
同时凝固— 整个铸件几乎同时凝固。
热节
§1-3 铸造内应力及铸件的变形、裂纹
一、铸造内应力
铸件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩受到阻 碍，铸件内部即将产生内应力。
1.机械应力（收缩应力）
上型
合金的线收缩受到铸型、 型芯、浇冒系统的机械阻 碍而形成的内应力。
机械应力是暂时应力。
下型
2．热应力
热应力是由于铸件壁厚不均匀，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而引起的应力。
T
1
THLeabharlann Baidu
1
2
塑性状态
++-
t0~t1: t1~t2： t2~t3：
11
T临
22
2
T室
弹性状态
t
t0 t1 t2
t3
热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。 热应力是永久应力。
二、铸件的变形与防止
型砂
铸
铸
模型
型
落
零
造
件
工
图
艺
熔化 浇注
合 冷却 箱 凝固
砂 、 清
检 验
铸 件
图
芯盒
型
理
芯砂
芯
三、铸造生产的特点
1．可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的 制件。如汽缸体、汽缸盖、蜗轮叶片、床身件等。
2．适应性强：（1）合金种类不受限制； （2）铸件大小几乎不受限制。
3．成本低：（1）材料来源广； （2）废品可 重熔； （3）设备投资低。
+ -
反变形法
防止变形的方法： 1）使铸件壁厚尽可能均匀； 2）采用同时凝固的原则； 3）采用反变形法。
三、铸件的裂纹与防止
1 ．热裂
热裂的形状特征是：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内 呈氧化色。 热裂的防止：① 应尽量选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。
② 应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。 ③ 对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制硫的含量，
二、合金的收缩
T浇 T液
T固
T室 成分
温度 温度
T2
S1
T1
S
表层 中心
1. 收缩的概念
合金的收缩经历如下三个阶段： （1）液态收缩 从浇注温度到凝固开始温度 之间的收缩。T浇 — T液
（2） 凝固收缩 从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。 T液 — T固
（3） 固态收缩 从凝固终止温度到室温间的收缩。 T固 — T室
一、铸件的凝固方式
温度 温度
1. 逐层凝固 2. 糊状凝固 3. 中间凝固
a bc
液相线
S
液相线 固相线
影响铸件凝固方 成分 式的主要因素 ：
固
表层
液
中心
（1）合金的结晶温度范围
固
表层
液
中心 表层 中心
凝固区
合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄， 愈倾向于逐层凝固 。
（2）铸件的温度梯度
在合金结晶温度范围已定的前提 下，凝固区域的宽窄取决与铸件 内外层之间的温度差。若铸件内 外层之间的温度差由小变大，则 其对应的凝固区由宽变窄 。
第二章 金属液态成形（铸造）
§1 金属液态成形（铸造）工艺基础 §2 常用铸造合金及其熔炼 §3 砂型铸造 §4 特种铸造 §5 铸件结构设计
第二篇 铸造（金属液态成形）
一、什么是铸造生产（液态成形）
将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸型型腔中，
待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。
二、砂型铸造的工艺过程
防止热脆性。
2 ．冷裂 冷裂的特征是：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属 光泽或轻微氧化色。
冷裂的防止： 1）使铸件壁厚尽可能均匀； 2）采用同时凝固的原则； 3）对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷的 含量，防止冷脆性。
§2 常用铸造合金及其熔炼
§2-1 铸铁件生产
铸铁是含碳量大于2.11%（通常为2.5%-4.0%）的铁碳合金。
孔洞 。大而集中的称为缩孔，细小而分散的称为缩松。
1)缩孔和缩松的形成
2)缩孔和缩松的防止 防止缩孔和缩松常用的工艺措施就是控制铸件的凝固 次序，使铸件实现“顺序凝固”。
暗冒口
冒口— 储存补缩用金属 液的空腔。 顺序凝固— 铸件按照一定 的次序逐渐凝固。
热节
冷铁
寻找热节的方法
等温线法 内切圆法
根据碳在铸铁中存在形式的不同，铸铁可分为：
1.白口铸铁：碳全部以Fe3C的形式存在，断口呈银色。 由于白口铸铁具有良好的耐磨性，所以有时也用来制造一些耐 磨件，如轧辊、粉碎机锤头、衬板、球磨机磨球和犁铧等。 2．灰口铸铁：碳大部或全部以石墨形式存在，断口呈暗灰色。 3．麻口铸铁： 组织中既存在石墨、又有莱氏体，是白口和灰
口之间的过渡组织，因断口处有黑白相间的麻 点，故而得名。
根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁又可分为：