金属型铸造的成型特点
3 特种铸造
表2-9 浇注过程各阶段参数的变化
加压过程的各个阶段
参 数 O－A 升液阶段 A－B 充型阶段 B－C 增压阶段 C－D 保压阶段 D－E 卸压阶段
时间τ /s 压力p/MPa
速度v /MPa/s
τ
1
τ
2
τ
3
τ
4
τ 0
5
p1=H1ρ μ
p2=H2ρ μ
p3（根据工艺）
p4（根据工艺）
－
v1
p1
表2-10 低压铸造应用范围举例
应用的合金 应用的铸型 应用的产品 铝合金、铜合金、铸铁、球铁、铸钢 砂型、金属型、壳型、石膏型、石墨型 汽车、拖拉机、船舶、摩托车、汽油机、机车车辆、医疗机械、仪表等
应用的零件 举例
铝合金铸件：消毒缸、曲轴箱壳、气缸盖、活塞、飞轮、轮毂、座架、气缸体、叶轮等 铜合金铸件：螺旋浆、轴瓦、铜套、铜泵体等 铸铁件：柴油机缸套、球铁曲轴等 铸钢件：曲拐
2、工艺措施
表面喷刷涂料。 预热。预热温度200-350C。 及时开型。
3.特点
（1）优点： 可“一型多铸”，便于实现机械化和自动化生产， 可大大提高生产率； 铸件精度(IT16~12，CT6)和表面质量 (Ra12.5~6.3mm),比砂型铸造显著提高； 冷却速度快，铸件晶粒较细，力学性能提高。 劳动条件显著改善。 （2）缺点： 成本高，周期长； 易出现浇不足、冷隔、裂纹等缺陷； 铸件的形状、尺寸有一定的限制。尺寸限制在 300mm，重量8kg以下。
2 特点
（1）优点 1. 补缩条件好，铸件组织致密，力学性能好； 2. 可省去型芯浇注冒口。 （2）缺点 1. 对铸件形状有特殊要求； 2. 易形成密度偏析； 3. 铸件内孔表面较粗糙，聚有熔渣，其尺寸不易 正确控制； 4. 不适于小批量。
铸造成形技术-基本知识
(1)流动性 (1)流动性
决定合金流动性的因素主要有： 1、合金的种类：合金的流动性与合金的熔点、 热导率、合金液的粘度等物理性能有关。铸 钢熔点高，在铸型中散热快、凝固快，则流 动性差。
(1)流动性 (1)流动性
2、合金的成分：同种合金中，成分不同的铸造 合金具有不同的结晶特点，对流动性的影响 也不相同。
合金的充型能力及影响因素
1、熔融合金的充型能力: 这里有二个基本概念即充型与充型能力。 ★熔化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。
合金的充型能力及影响因素
2、影响合金充型能力的主要因素有： (1)流动性：流动性指熔融金属的流动能力,它是 影响充型能力的主要因素之一。 (2)浇注条件：指的是浇注温度与充型的压力。 (3)铸型条件：熔融合金充型时，铸型的阻铸型 对合金的冷却作用 都将影响合金的充型能力。
(3)铸型条件 (3)铸型条件
4、铸件结构的壁厚 当铸件壁厚过小，壁厚急剧变化、结构复杂 或有大的水平面时，均会使充型困难。因此 在进行铸件结构设计时，铸件的形状应尽量 简单，壁厚应大于规定的最小壁厚。对于形 状复杂、薄壁、散热面大的铸件，应尽量选 择流动性好的合金或采取其它相应措施。
(3)铸型条件 (3)铸型条件
合金的收缩及影响因素
合金的收缩：
铸件在凝固和冷却过程中，其体积减少的现象称为 收缩。
１）收缩过程及影响因素
收缩可分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩，液态 收缩和凝固收缩表现为合金的体积缩小，通常以体积 收缩率表示，它们是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本 原因。 合金的固态收缩，尽管也是体积变化,但它只 引起铸件各部分尺寸的变化。因此，通常用线收缩率 来表示。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形等 缺陷的主要原因。
简述铸造成型的特点
简述铸造成型的特点
铸造成型的特点主要有以下几点：
1.成形方便：铸造成形方法对工件的尺寸形状几乎没有任何限制，
铸件的尺寸可大可小，可获得形状复杂的机械零件。
因此，形状复杂或大型机械零件一般采用铸造方法初步成形。
在各种批量的生产中，铸造都是重要的成形方法。
2.适应性强：铸件的材料可以是各种金属材料，也可以是高分子材
料和陶瓷材料。
3.成本较低：铸造成形方便，铸件毛坯与零件形状相近，能节省金
属材料和切削加工工时；铸造原材料来源广泛，可以利用废料、废件等，节约国家资源；铸造设备通常比较简单，价格低廉。
因此，铸件的成本较低。
4.铸件的组织性能较差：一般条件下，铸件晶粒粗大（铸态组织），
化学成分不均，因此，受力不大或承受静载荷的机械零件，如箱体、床身、支架等常用铸件毛坯。
5.生产效率高：在铸造生产过程中，可以通过模具或模型一次或多
次浇注得到所需的产品或部件，适合大批量生产。
6.材料来源广：铸造可以采用各种金属或非金属材料，如钢铁、铜、
铝、锌、镁等，根据需要选择合适的材料来制造零件或产品。
7.工艺灵活性高：铸造可以采用不同的工艺方法，如砂型铸造、压
铸、消失模铸造等，以满足不同零件或产品的需求。
8.适用范围广：铸造可以生产各种尺寸和重量的零件或产品，从小
型饰品到大型机床和桥梁，都有广泛应用。
总的来说，铸造成型是一种具有广泛应用和重要性的制造工艺。
金属铸造、砂型铸造及压铸的特点
金属铸造、砂型铸造及压铸的特点下面介绍一下砂型铸造，金属铸造，压型铸造的特点和区别：1．铸造还可按金属液的浇注工艺分为重力铸造和压力铸造。
重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸。
广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造，泥模铸造等；窄义的重力铸造专指金属型浇铸。
压力铸造是指金属液在其他外力（不含重力）作用下注入铸型的工艺。
广义的压力铸造包括压铸机的压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等；窄义的压力铸造专指压铸机的金属型压力铸造，简称压铸。
2．砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料，制作铸型的传统铸造工艺。
砂型一般采用重力铸造，有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。
砂型铸造的适应性很广，小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用。
砂型铸造用的模具，以前多用木材制作，通称木模。
旭东精密铸件厂为改变木模易变形、易损坏等弊病，除单件生产的砂型铸件外，全部改为尺寸精度较高，并且使用寿命较长的铝合金模具或树脂模具。
虽然价格有所提高，但仍比金属型铸造用的模具便宜得多，在小批量及大件生产中，价格优势尤为突出。
此外，砂型比金属型耐火度更高，因而如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。
但是，砂型铸造也有一些不足之处：因为每个砂质铸型只能浇注一次，获得铸件后铸型即损坏，必须重新造型，所以砂型铸造的生产效率较低；又因为砂的整体性质软而多孔，所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低，表面也较粗糙。
3．金属型铸造是用耐热合金钢制作铸造用中空铸型模具的现代工艺。
金属型既可采用重力铸造，也可采用压力铸造。
金属型的铸型模具能反复多次使用，每浇注一次金属液，就获得一次铸件，寿命很长，生产效率很高。
金属型的铸件不但尺寸精度好，表面光洁，而且在浇注相同金属液的情况下，其铸件强度要比砂型的更高，更不容易损坏。
因此，在大批量生产有色金属的中、小铸件时，只要铸件材料的熔点不过高，一般都优先选用金属型铸造。
铸造成型技术
二 铸造的特点
2.1.优点P27 • 毛坯形状（外形至内腔）复杂程度高； • 适应性广（铸件材质、大小、批量）； • 材料来源广，成本低（原材料，废料；
形状、尺寸与零件相近，节省材料和加 工费用）。
二 铸造的特点
2.2.缺点P27 • 铸件的力学性能较差（组织粗大，不
均匀）； • 质量不容易控制，废品多； • 铸造生产劳动强度大，生产环境差。
• 退让性：铸件凝固后冷却收缩时，型 芯砂是否容易被压缩的性能。
• 可塑性：型砂在外力的作用下成形， 去除外力后能完整的保持所赋予形状 的能力。
五砂 型
他们的关系： 强度 透气性 退让性 可
塑性 耐火性（与原砂中的二氧化硅 的含量有关）
五砂 型
5.2.浇注系统的组成P39
典型的浇注系统一般由外浇口、直浇 道、横浇道和内浇道四部分组成。形状简 单的小型铸件可以省去横浇道。
铸 件
4.2.砂型的组成和作用
名称
作
用
砂 箱 造型时填充型砂的容器，分上、中、下等砂箱。
分型面 各铸型组元间的结合面，每一对铸型间都有一个分型面。
型 腔 用摸样在砂型中形成的，以获得铸件的外形。
型 芯 为获得铸件的内孔或局部外形，用芯砂制成安放在型腔内 部的组元。
浇注系统 在铸型中用来引导金属液流入型腔的通道。
五砂 型
• 外浇口 容纳注入的金属液并缓解液态金属对砂型
的冲击。小型铸件通常为漏斗状，较大型铸件 为盆状。 • 直浇道
连接外浇口与横浇道的垂直通道，通常带 有一定的锥度（上大下小），改变直浇道的高 度可以改变金属液的流动速度从而改变液态金 属的充型能力。
五砂 型
• 横浇道 将直浇道的金属液引入内浇道的水平通道，
铸造成型
模块一 模块二 模块三 模块四
铸造概述 砂型铸造 金属铸造性能 特种铸造简介
模块一 铸造概述
一、铸造成型特点 1、适应性广。各种金属、复杂形状、各种大小。 2、经济性好。废材料利用、设备简单、机加工少。 3、力学性能低。质量不稳、晶粒粗大，缩孔、气孔。 砂型铸造 特种铸造：金属型铸造、 压力铸造、 离心铸造、 熔模铸造等。
特种铸造
一、金属型铸造 一模多铸 1、金属型材料：铸铁或碳钢。 2、金属型铸造的工艺特点 1）金属型预热 预热温度一般不低于150℃。 2）刷耐火涂料 厚0.3-0.4mm，以保护型壁表面。 3、金属型铸造的特点 1）金属型铸件冷却快，组织致密，力学性能高。 2）铸件的精度和表面质量较高 3）金属型成本贵，易产生浇不足。
二、压力铸造
简称压铸
常用压射压力为5－1500MPa，充填速度约5-5m/s， 充填时间很短，约0.01－02s。 压铸过程主要由压铸机来实现。 优点：薄壁、生产率高、细晶、强度较高。 缺点：铸件易产生缩松，制造费用贵。 应用：大批量、薄壁复杂的非铁金属小铸件。
三、离心铸造
优点：力学性能较好；省去芯子和浇注系统。 缺点：内表面质量较差。 应用：空心旋转体、钢套镶铜轴承等。 离心铸造必须在离心铸造机上进行。
铸造应力: 收缩应力、热应力和相变应力 减小铸件变形的措施: 1. 力求使铸件壁厚均匀，形状对称； 2. 合理设计浇冒口等，使铸件冷却均匀； 3. 采用退让性好的型砂和芯砂； 4.
铸件结构的合理性
1、铸件应有合理的壁厚 2、铸件壁厚应力求均匀 3、铸件要有结构斜度 4、应使铸件尽可能不用型芯
模块四
获得外形准确、内部无缺陷铸件的能力。 主要有吸气性、氧化性、流动性和收缩性等。
铸造工艺原理和总结
铸造工艺原理和总结一、实质、特点及应用1.铸造定义是指熔炼金属、制造铸型、并将熔融金属浇注入铸型内、凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。
铸造实质：是利用熔融金属的流动性能实现成形。
铸件：用铸造方法得到的金属零件。
铸型：形成铸件形状的工艺装置。
2.铸造的特点1）成形方便、适应性强•尺寸、形状不受限制长度从几mm-20m；厚度从0.5-500mm;重量从几克-几百吨；•材料的种类和零件形状不受限制。
2）生产成本较低（与锻造比）•设备费用低；•减少加工余量，节省材料；•原材料来源广泛。
3）组织性能较差•晶粒粗大、不均匀；•力学性能差；-工序繁多、易产生铸造缺陷。
4）工作条件差、劳动强度大。
3、铸造的应用1）形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件：箱体、缸体和壳体；2）尺寸大、质量大的零件，如床身、重型机械零件；3）力学性能要求不高，或主要承受压应力作用的零件，如底座、支架；4）特殊性能要求的零件，如球磨机的磨球、拖拉机的链轨。
4、铸造成形的基本工序二、金属的铸造性能——是指金属材料铸造成形的难易程度。
评价指标：流动性和收缩性。
（一）流动性——是指熔融金属有流动能力1、表示方法螺旋试样长度L，如L铸钢=20mm，L铸铁=1800mm，铸铁的流动性比铸钢好。
2、影响流动性的因素1）化学成分：共晶合金最好，纯金属差；2）浇注温度：T浇愈高，保温时间愈长，流动性愈好，但收缩性大和浇毁铸型。
经验：“高温出炉，低温浇注”。
3）铸型类别影响铸型蓄热能力和透气性；如、干砂型〉湿砂型＞金属型。
4）铸型结构简单、壁厚的铸型〉复杂、壁薄的铸型。
3、流动性对铸件质量的影响流动性好：铸件形状完整、轮廓清晰；利于气体和夹杂物上浮排出和补偿；流动性不好：产生浇不到和冷隔、气孔和夹杂等缺陷。
4、防止流动性不好缺陷方法调整化学成分、提高浇注温度和改善铸型条件。
（二）收缩性——指浇注后熔融金属逐渐冷却至室温时总伴随着体积和尺寸缩小的特性。
金属型铸造方法
（3）金属型工作温度：取决于浇注合金的种类和牌号、铸 件的结构形状、尺寸大小和壁厚，同时也和合金的浇注温 度有关。过高过低均会产生铸造缺陷。 （4）合金的浇注温度 ：受铸件结构、铸型温度、浇注速度 、浇注系统形式和合金种类等因素的影响 。
金属型铸造优点（与砂型铸造比）
(1)由于不需造型，从而节省了型砂的制备和输送以及造型、落砂和 热处理等工序，同样也节省了这些工序所需要的工时及设备。因此， 显著地提高了生产率，改善了劳动条件，减轻了对环境的污染。
图 1一金属型
整体金属型 2一砂芯 8一转轴
图 水平分型金属型 B2。9冠直分型金属型 1一上半型2一砂芯 3—下半型 1一右半型2一左半型3一金属型芯
图 垂直分型金属型 1一右半型 2一左半型 3一金属型芯
金属型的破坏原因
一) 二) 三) 四) 五) 六) 热应力的叠如 热疲劳应力 铸铁生长 氯气侵蚀 金属液的冲剧 铸件的摩擦
二、金属型结构
金属型的结构形式可根据其分型面数、分型面方向和铸型 型体的运动方式等特征，将金属型进行分类。 金属型结构形式的确定取决于：铸件的形状、大小和浇注 位置；分型面的方向和数目；浇注系统和冒口的形式、型 芯的种类和数量；铸造合金种类；铸型中铸件的数量；生 产批量的大小和采用的机械化程度。
三、铸件常见缺陷及防止方法
金属型铸件的常见缺陷有气孔、缩孔及缩松、渣孔、针孔 、裂纹、冷隔等。产生这些缺陷的原因大体上包括金属型 预热温度太低、排气设计不良、涂料本身排气性不佳、金 属液处理不符合要求、金属型设计存在结构或工艺方面的 问题、开模时间或者浇注温度掌握不准确等。应根据出现 的铸件缺陷对症下药，有针对性地解决问题。
第2节 金属型铸造
一、观看金属型铸造机 二、金属型铸 1。金属型铸造原理、特点及热规范的确定 2。金属型结构 3。铸件常见缺陷及防止方法
铸造成形成形原理、工艺特点
铸造成形成形原理、工艺特点
铸造成形是指将熔融金属或合金注入铸型中，通过冷却凝固形成所需的产品形状的制造过程。
铸造成形是一种非常重要的金属加工工艺，具有成本低、生产周期短、生产效率高等优点。
本文将介绍铸造成形的成形原理、工艺特点等相关内容。
1. 成形原理
铸造成形的成形原理是将熔融金属或合金注入铸型中，通过冷却凝固形成所需的产品形状。
铸造成形的成形过程主要分为注型、凝固、冷却、脱模等四个步骤。
在注型过程中，将熔融金属或合金注入铸型中，填满整个铸型腔，形成所需的产品形状。
凝固过程中，熔融金属或合金开始凝固，形成固态金属或合金。
冷却过程中，将固态金属或合金从铸型中取出后，通过自然冷却或强制冷却，让产品内部温度均匀降至室温。
最后，脱模过程中，将产品从铸型中取出，完成铸造成形的全过程。
2. 工艺特点
1) 生产周期短：铸造成形的生产周期短，可快速生产出大批量的产品。
2) 成本低：铸造成形的设备和原材料成本相对较低，可大幅降低产品生产成本。
3) 适用性广：铸造成形可用于生产各种形状的金属或合金制品，适用性非常广泛。
4) 生产效率高：铸造成形可进行自动化生产，提高生产效率和
生产能力，同时可大幅降低人力成本。
5) 重型、大型产品生产优势：铸造成形可生产大型、重型产品，如机床床身、发动机缸盖等。
总之，铸造成形是一种非常重要的金属加工工艺，具有成本低、生产周期短、生产效率高等优点，适用性广泛，可生产出各种形状的金属或合金制品。
金属型铸造与砂型铸造的比较
金属型铸造与砂型铸造比较：在技术上与经济上有许多优点。
（1）金属型生产的铸件，其机械性能比砂型铸件高。
同样合金，其抗拉强度平均可提高约25％，屈服强度平均提高约20％，其抗蚀性能和硬度亦显著提高；（2）铸件的精度和表面光洁度比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳定;（3）铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，一般可节约15～30％；（4）不用砂或者少用砂，一般可节约造型材料80～100％；此外，金属型铸造的生产效率高；使铸件产生缺陷的原因减少；工序简单，易实现机械化和自动化。
金属型铸造虽有很多优点，但也有不足之处。
如：(1) 金属型制造成本高；(2) 金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件浇不足、开裂或铸铁件白口等缺陷;(3) 金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。
因此，在决定采用金属型铸造时，必须综合考虑下列各因素：铸件形状和重量大小必须合适；要有足够的批量；完成生产任务的期限许可。
编辑本段金属型铸件形成过程的特点金属型和砂型，在性能上有显著的区别，如砂型有透气性，而金属型则没有；砂型的导热性差，金属型的导热性很好，砂型有退让性，而金属型没有等。
金属型的这些特点决定了它在铸件形成过程中有自己的规律。
型腔内气体状态变化对铸件成型的影响：金属在充填时，型腔内的气体必须迅速排出，但金属又无透气性，只要对工艺稍加疏忽，就会给铸件的质量带来不良影响。
铸件凝固过程中热交换的特点：金属液一旦进入型腔，就把热量传给金属型壁。
液体金属通过型壁散失热量，进行凝固并产生收缩，而型壁在获得热量，升高温度的同时产生膨胀，结果在铸件与型壁之间形成了“间隙”。
在“铸件一间隙一金属型”系统未到达同一温度之前，可以把铸件视为在“间隙”中冷却，而金属型壁则通过“间隙”被加热。
金属型阻碍收缩对铸件的影响：金属型或金属型芯，在铸件凝固过程中无退让性，阻碍铸件收缩，这是它的又一特点。
铸造种类和特点
铸造种类和特点铸造是制造工程领域中最常用的成形工艺之一，广泛应用于各个行业，如汽车、航空航天、机械制造等。
它以熔化金属液态材料，通过铸型成形，获得所需形状和尺寸的工件。
根据铸造方法和材料的不同，可以将铸造分为几种不同的类型。
本文将为大家介绍一些常见的铸造种类及其特点。
1. 砂型铸造砂型铸造是最常见和最基本的铸造方法之一。
它使用砂型作为铸造模具，在高温下，将熔化金属注入模具中，冷却后获得所需工件。
砂型铸造具有成本低、灵活性高等特点，适用于大多数金属材料的铸造，尤其适用于复杂形状的工件。
2. 金属型铸造金属型铸造是使用金属型作为模具进行铸造的方法。
金属型通常由铜合金或钢制成，可重复使用多次，具有较高的精度和表面质量。
金属型铸造适用于生产高精度、高表面质量要求的工件，如发动机缸体、汽车零件等。
3. 熔模铸造熔模铸造是一种精密铸造方法，也被称为“失蜡法”。
该方法首先制作模具，然后在模具中注入蜡模，形成整个铸件的空腔结构。
蜡模覆盖有特殊的耐火涂料，形成熔模。
在熔模中倒入熔化金属，蜡模被熔化和燃烧，金属充满模腔后冷却凝固，得到最终的铸件。
熔模铸造具有较高的精度和表面质量，适用于生产复杂形状、高精度的工件。
4. 压铸压铸是一种以高压下将熔化金属注入金属模具中的方法。
它具有高生产效率和较高的表面质量，适用于大批量生产复杂形状的工件。
压铸可用于铝合金、镁合金和锌合金等材料的铸造。
5. 真空铸造真空铸造是在真空环境下进行的一种特殊铸造方法。
在真空中铸造，可有效防止金属氧化和气孔的产生，提高铸件的密度和质量。
真空铸造适用于高温合金、精密合金等材料的铸造，广泛用于航空航天领域。
每种铸造方法都有其适用的范围和特点。
在实际生产中，根据所需工件的形状、尺寸、材料和数量等要求，选择合适的铸造方法非常重要。
总结：铸造作为一种传统工艺，在现代制造业中仍然扮演着重要的角色。
通过不同的铸造方法可以生产出各种形状、材料和尺寸的工件，满足各种行业的需求。
金属型铸造
第一节 金属型铸造工艺
第二章 金属型铸造
2、对涂料性能的要求
➢ 涂料要有足够的耐火度，不致被浇注的金属液熔 化，并且与金属液是不润湿的；
➢ 化学稳定性高，不与液态金属及其氧化物形成易 熔化合物，也不与型壁起化学作用；
➢ 涂料的导热性能在较大的范围内调节，有时要求 导热性高，有时则要求低。
第二章 金属型铸造
(2)影响金属型热流大小的因素 1）型壁热阻x2/λ2的影响
铸型壁厚x2在这种情况下有两种作用： 一是增大热阻的作用，减慢对铸件的冷却；
二是积蓄热量的作用，增强对铸件的冷却。
金属材料工程教研室
第一节 金属型铸造工艺
2）型壁外表面温度的影响
第二章 金属型铸造
降低(如水冷)则通过型壁的比热流q增大， 即可提高铸件的冷却速度。
对手工操作的金属型，合型后，为防止液 体金属进入分型面，采用锁紧机构见图：
金属材料工程教研室
第三节 金属型的设计
七、金属型破坏的原因 1、应力的叠加 2、热应力疲劳
第二章 金属型铸造
金属材料工程教研室
第三节 金属型的设计
3、铸铁的生长 4、氧气侵蚀 5、金属液的冲刷 6、铸件的摩擦
第二章 金属型铸造
3、设排气孔
第二章 金属型铸造
4、设置排气塞
金属材料工程教研室
第三节 金属型的设计
第二章 金属型铸造
金属材料工程教研室
第三节 金属型的设计
第二章 金属型铸造
金属材料工程教研室
第三节 金属型的设计
五、铸件顶出机构的设计
第二章 金属型铸造
金属材料工程教研室
第三节 金属型的设计
第二章 金属型铸造
➢ 而对于矩形分型面大多采用定位销定位。 定位销应设在分型面轮廓之内，其配合公 差如图所示：
机械制造基础-第2章铸造
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。
上海大学机自学院
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？
+ + + + + + + + - - - - - - - - - -
金属材料成形工艺的种类及特点
金属材料成形工艺的种类及特点金属材料成形方法是零件设计的重要内容，也是制造者们极度关心的问题，金属成形工艺分为八大工艺：铸造、塑性成形、机加工、焊接、粉末冶金、金属注射成型、金属半固态成型、3D打印。
一、铸造液态金属浇注到与零件形状、尺寸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，通常称为金属液态成形或铸造。
1、工艺流程：液体金属→充型→凝固收缩→铸件2、工艺特点：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。
2）适应性强，合金种类不受限制，铸件大小几乎不受限制。
3）材料来源广，废品可重熔，设备投资低。
4）废品率高、表面质量较低、劳动条件差。
3、铸造分类：（1）砂型铸造砂型铸造：在砂型中生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
工艺流程：技术特点：1）适合于制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯；2）适应性广，成本低；3）对于某些塑性很差的材料，如铸铁等，砂型铸造是制造其零件或，毛坯的唯一的成形工艺。
应用：汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件（2）熔模铸造熔模铸造：通常是指在易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。
常称为“失蜡铸造”。
工艺流程：优点：1）尺寸精度和几何精度高；2）表面粗糙度高；3）能够铸造外型复杂的铸件，且铸造的合金不受限制。
缺点：工序繁杂，费用较高应用：适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件，如涡轮发动机的叶片等。
（3）压力铸造压铸：是利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内，金属液在压力作用下冷却凝固而形成铸件。
工艺流程：优点：1）压铸时金属液体承受压力高，流速快2）产品质量好，尺寸稳定，互换性好；3）生产效率高，压铸模使用次数多；4）适合大批大量生产，经济效益好。
缺点：1）铸件容易产生细小的气孔和缩松。
金属型铸造的特点
金属型铸造的特点
---------------------------------------------------------------------- 金属型铸造的特点有：
1、因为金属型的热导率与热容量较大，同时冷却速度也比较快，则铸件的组织就会比较致密，与砂型产品相比其力学性能高出百分之十五左右。
2、可以得到高尺寸精度与低粗糙度数值的产品，质量稳定性比较好。
3、该工艺因为很少使用砂芯，所以在环保上会降低环境污染、减少粉尘、有害气体的排放。
4、因为金属型是属于无透气性的，因此加工时要采用相应的措施来讲型腔中的气体与砂芯中气体排出。
5、本身是无退让性，产品凝固的时候会很容易出现裂纹。
6、加工的周期较长，且成本很高，比较适合大批量生产降低成本。
金属型铸造比较适合批量生产形状较为复杂的产品，因为市场上有
很多采用不同铸造方法生产的铸件，用户在采购时，要根据自己的实际情况来进行筛选，挑选比较适合自己的大型铸件。
材料成型工艺学二复习思考题
材料成型⼯艺学⼆复习思考题第⼀章熔模铸造1.熔模铸造的特点是什么？普通熔模铸造件机械性能较差的主要原因是什么？优点：精度⾼，形状、合⾦⽆限制缺点：铸件性能不好，⼯艺复杂成本⾼，铸件尺⼨、批量受限制普通熔模铸造机械性能较差的主要原因是：铸态且为热浇（保证轮廓清晰），晶粒粗⼤2.简述熔模铸造的⼯艺过程。
3.熔模铸造中的“模”⽤什么材料制成，熔模铸造中对模料有何要求？通常使⽤的模料分为哪⼏类？各有何基本特点？熔模铸造中的“模”⽤“蜡”制成的。
制模材料的性能不单应保证⽅便的制得尺⼨精确和表⾯光洁度⾼、强度好、重量轻的熔模，它还应为型壳的制造和获得良好的铸件创造条件，所以模料的性能应能满⾜以下要求:（1）、熔点要适中，通常希望60-100℃（2）、要求模料有良好的流动性和成型性（3）、⼀定的强度，表⾯硬度和韧性，防⽌变形损失。
（4）、⾼的软化点（5）、⼩⽽稳定的膨胀系数，保证制得的熔模尺⼨精确。
（6）、与耐⽕涂料有较好的润湿性，即使涂料有良好的涂挂性，⽽且与模料和耐⽕涂料不应该起化学作⽤。
（7）、其它：焊接强度⾼，⽐重⼩，灰份少，复⽤性好，价格便宜，来源丰实，对⼈体⽆害。
通常使⽤的模料有以下⼏类：（1）、蜡基模料。
特点：强度⾼、刚性好、熔点适中，但流动性、润湿性、膨胀系数⼤。
（2）、松⾹基模料。
特点：能与⽯蜡很好互溶。
软化点⾼、收缩率低，但黏度⼤，流动性差（3）、其他模料。
如聚苯⼄烯模料。
具有较⾼的强度，热稳定性好，收缩⼩及灰尘少，聚苯⼄烯制模⼯艺复杂，不宜制作薄壁及形状复杂的熔模，且熔模的表⾯光洁度差。
4.模料配制需要遵循哪些原则？蜡基模料配制有⼏种⽅式？原则：A应根据各组分的互溶性来确定加料顺序B严格控制温度上限和⾼温停留时间及合适的熔化装置⽅式：旋转浆叶搅拌法、活塞搅拌法5.回收的蜡基模料性能会发⽣哪些变化？造成回收模料性能变坏的原因是什么？在循环使⽤时，模料的性能会变坏：脆性增⼤，灰尘增多，流动性下降，收缩率增⼤，颜⾊由⽩变褐，原因：（1）蜡基模料中硬脂酸变质(发⽣皂化反应)（2）砂和涂料的污染（3）熔失熔模时过热，⽯蜡烧坏、氧化变质6.哪⼏种处理⽅法可以使旧的蜡基模料的性能得到⼀定程度的恢复？（1）盐酸（硫酸）处理法（2）活性⽩⼟处理法（3）电解法7.熔模铸造的型壳是如何制造的（由哪三个基本步骤组成）？熔模铸造制造⼀般铸件时型壳需要涂挂⼏层？型壳的制造⼯艺：涂覆涂料→撒砂→⼲燥硬化8.熔模铸造制造型壳时可以采⽤哪⼏种粘结剂，各种粘结剂有何特点？它们的硬化机理是什么，⼯业上分别采⽤什么⽅法硬化？第⼀种是硅酸⼄脂⽔解液。
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金属型铸造的成型特点：金属型材料的导热性比砂型材料的大、没有透气性，没有退让性。
损坏形式：①外裂纹a、由温度变化引起的应力增加到铸型抗拉强度时产生裂纹（预热金属型）b、结构不合理c、砂眼夹杂的缺陷d、毛坯存在铸造应力d、刚度太低②内裂纹a、疲劳应力b、交变热应力③变形、多次浇注，型壁薄，温度高，浇注时间长（时间由浇注系统定）④烧伤，壁厚处温度过高⑤摩擦。
提高金属型寿命的途径a、热处理降低应力b、正确选材保证刚度c、合理的壁厚和结构防止应力集中d、浇注系统设计要合理e、涂料的性能及其喷涂工艺。
涂料的作用：a、保护金属型b、调节铸件各部分在金属型中的冷却速度c、改善铸件表面的质量d、适当改善金属型的排气条件。
涂料的要求：a、粘度均匀b、耐火度c、发气量小d、不发生化学反应e、易清除
陶瓷材料的组成：耐火材料、粘结剂、催化剂、透气性、脱模剂。
陶瓷型材料的性能要求？纯度高，耐火度高，热膨胀系数小，化学稳定性好。
所用材料：耐火材料有硅石、刚玉、铝矾土、锆英石等。
粘结剂有硅酸乙酯水解液。
催化剂有氢氧化钠和氧化钙或三乙醇的酒精溶液。
透气剂有双氧水、聚乙烯，淀粉。
脱模剂有石蜡、凡士林、机油等。