铸造理论

3. 合金的吸气性 析出气孔 在冷却及凝固过程中，因气体溶解度下降，
析出气体，来不及从液面排出而形成气孔。
Al-Si合金中的典型析出性气孔
作业1: 图示槽形梁，铸造后立即进行了机械加工，使用
一段时间后在梁的长度方向发生了弯曲变形，试分析: ① 该梁壁厚均匀，为什么还会变形?判断梁的变形方向； ② 有何铸造工艺措施能减少变形？ ③ 为防止铸件变形，请改进槽型梁的结构。
(3) 适用于各种批量的生产；
3. 铸造生产成本较低 由于铸造过程中使用的造型材料、模样(或模板)、
砂箱等各种装备都可以反复使用，所以大批量生产时， 铸件的成本较低。
4. 铸件的力学性能较低 由于液态成形件
晶粒粗大，内部组织 的均匀性及致密度都 较低，所以铸件的综 合力学性能(特别是 塑性)较差。
凡能熔化成液态的材料(包括金 属、塑料和陶瓷等)几乎均可用于铸 造。而应用广泛的铸铁件只能通过 铸造方法成形。
(2) 铸件的大小几乎不受限制；
出土于曾侯乙墓的编钟，是我国战国早期的打击乐器，共有64件，总重 量2567公斤，全部为青铜铸件。其中最小的一件重2.4公斤，高20.2厘米；最 大的一件重203.6公斤，高153.4厘米。
实验报告占10
成绩评定办法：
作业及表现占20
考试成绩占70 考试方式： 开卷。
第1章 铸造工艺
铸造是将液态金属浇入铸型型腔，使其冷却凝固 而获得毛坯或零件的成形工艺。
铸造成形的特点: 1. 可以生产形状复杂(特别是内腔复杂)的毛坯或零件。
2. 铸造生产的适应范围广。 (1) 使用的材料广泛；
1
热应力
结果：铸件缓冷处（厚壁或心部）受拉伸；
快冷处（薄壁或表层）受压缩。
应力防治: 设计时，应尽量使铸件的壁厚均匀；
铸造时，应采用同时凝固的原则制定工艺。
大牙圈铸造工艺特点：
（1）采用底注式浇注系 统，铁水从20个内浇口 均匀地切入型腔，充型 平稳。 （2）滚齿部分放置外冷 铁圈，保证铸件同时凝 固。 （3）上表面均匀地放置 8个冒口，起补缩和出气 的作用。
三. 学习安排 本课程共计40学时。
第1章 铸造工艺 ( 6 学时)
第2章 锻压工艺 ( 6 学时)
第3章 焊接工艺 ( 6 学时) 第4章 材料切削加工基础 ( 4 学时)
第5章 形面加工方法 ( 6 学时) 第6章 材料成形新工艺与特种加工 ( 2 学时)
第7章 机械加工工艺规程 ( 6 学时) 实验 4 学时
2. 合金的收缩性 从浇铸到室温铸件的体积或尺寸缩减的现象。 合金收缩的三个阶段：
(1)液态收缩 液 (2)凝固收缩 凝
用体收缩率表示。
(3)固态收缩 固 用线收缩率表示。
总= 液+凝+固
讨论: 在常用铸造合金中，为
什么钢的收缩率大(约为12%) ，铁的收缩率小(约7.8%)?
铸件中的缩孔和缩松
2）机械应力 是铸件的固态收缩受到铸型或型芯等机械阻碍
而形成的内应力。
防பைடு நூலகம்: 提高铸型和型芯的退让性； 通过退火处理消除内应力。
(2) 铸件的变形与防止 1）变形条件：内 > S ，铸件将自发地通过变形来缓 解其内应力，以趋稳定。
2）变形方向： 受拉部位尺寸减小 ， 受压部位尺寸伸长。
3) 减少变形的措施 设计铸件时，使其截面形状对称；
§1-1 合金的铸造性能 1. 合金的充型能力
液态合金充满型腔、获得形 状完整、轮廓清晰铸件的能力。
（1）合金的流动性 液态金属自身的流动能力。其
大小主要受合金化学成分的影响。 结论:
共晶合金的流动性好，结晶间隔大的合金流动性差。
(2) 浇注条件
a) 浇注温度 b) 充型压力
(3) 铸型条件
a)铸型导热能力 b)铸型温度 c)铸型中的气体
（1）形成原因 （2）缩孔和缩松对铸件 质量的影响
（3）防止措施 选用收缩性小的合金铸造; 设计铸件时，应尽量地使其壁厚均匀;
采用顺序凝固的原则制定铸造工艺。
顺序凝固
例一
铸造内应力、变形和裂纹 (1)内应力的形成
原因：固受阻。 结果：导致铸件变形、开裂。 1) 热应力 铸件各部分冷却速度不同，以致在同一 时间内，各部分收缩不一致、相互约束而引起。
（2）理论联系实际
金工实习 金工实验 机械创新设计及制造大赛
（3）以自学为主 ，通过课堂教学、讨论与答疑、课后 练习与实验等方式辅助学习。
以教材为主，根据需要参看有关书籍。 主要参考资料： 1. «材料成形工艺基础» 沈其文 主编 华中科技大学出版社 2. «机械制造技术基础» 熊良山 主编 华中科技大学出版社
提问: 该梁壁厚均匀，为什么还会产生变形?
怎样改进槽型梁的结构?
采用“反变形”工艺;
车床床身挠曲变形示意图
（3） 铸件的裂纹与防止
裂纹产生的条件： 内 > b 1) 热裂纹
铸件凝固末期、在接近固相线的高温下形成的。
2) 冷裂纹 在较低温度下，铸件的
内应力超过了合金的强度极 限而产生的。
3) 防止裂纹的措施 a、增加型砂和芯砂的退让性。 b、设计铸造园角或防裂筋。
(1) 180转/分 (2) 720转/分 (1)金属型 (2)硅橡胶型
讨论:
(1)Sn-10％Pb (2)Sn-37％Pb
(1) 在离心铸造实习中，为什么不使用纯锡而选用锡铅合金? (2) 当加热温度过高时，金属液会产生什么现象? 这种状况对 铸件质量有何影响? (3) 当模具转速过高时，铸件易产生什么缺陷? 怎样防治? (4) 试比较金属型、砂型、橡胶型的导热性，根据铸件的尺寸 变化如何选用铸型?