金属工艺学 第二篇 铸造上
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根部和内浇口附近，也常分布在集中缩孔的下方。
缩松特征：分散性，为细小缩孔，位于铸件壁的轴线区域。
2007-8-3
18
比较缩孔和缩松的特征
缩孔：集中性，位于上部，呈倒锥形，内表面粗糙。
缩松：分散性，位于铸件壁的轴线区域。为细小缩孔，
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19
Ⅱ 缩孔和缩松减小铸件有效承载面积，降低力学性能， 缩松导致铸件渗漏。
10
影响因素
• 合金种类及合金成分；
• 浇注温度； • 充型压力； • 铸型内流动阻力等。
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11
结晶特性对流动性的影响
1. 恒温下凝固
2. 在一定的温度范围内凝固
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12
2. 铸件凝固与收缩
（1） 液态合金从浇注、凝固直至冷却至室温过程中，其 体积或尺寸自然缩减的现象——收缩性。 （2）合金的收缩性及其对铸件质量的影响取决于铸件的 凝固方式。
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22
两杆的固态冷却曲线图
(a)
(b)
(c)
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(d)
23
Ⅱ 变形与裂纹 变形的产生
残留铸件内的热应力是一种非稳态应力。它以铸 件变形来自发减缓应力而趋于平衡，以求稳定。
比如：车床床身、平板铸件，都是通过铸件变形 来力图减小内部热应力。
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24
如下图所示：
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6
曲轴
普通车床床身
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飞机叶轮
航天器
7
2）铸造的适应范围广 3）成本低
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二、铸造工艺基础
基于两个前提： 一是液态合金（流体）借重力或压力，充满铸型型腔，
获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力——充型能力（流 动性）
一是液态合金从浇注、凝固直至冷却至室温过程中， 其体积或尺寸自然缩减的现象，称合金——收缩性。
导轨较厚，冷却速度慢，形成内部残留拉应 力；床腿较薄，冷却速度快，形成内部残留压 应力，最后导致床身导轨内凹的挠曲变形
车床床身铸件的变形图
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平板铸件的变形图
如左图所示的 平板铸件：
尽管其壁厚均匀， 中心的冷却速度 慢受拉，边缘的 冷却速度快受压； 平板的上面又比 下面散热冷却快， 平板产生了外凸 的变形。
冷裂裂纹—的—产较生低：温内下应形力成超过金属的抗拉强度。 分铸为件热形裂状和复冷杂裂，易形成冷裂
根据凝固区的宽窄“S”分: 分： 逐层凝固；糊状凝固；中间凝固
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逐层凝固 中间凝固 糊状凝固 13
按铸件壁厚分布均匀程度不同（即冷却快慢不同）分为：
顺序凝固（或称定向凝固)；薄部先凝固，厚部后凝固，冒口 最后凝固。 同时凝固（厚薄不同部位趋近同时凝固，金属液从薄部引入）。
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1）造型和制芯直到装配,得到铸型 2）金属熔炼—得到成分、温度合格的金属液 3）浇注，型腔内冷却凝固 4）清理，检验。得到不同形状、性能要求的铸 件
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3.铸造的优越性
1）铸造最适合于制造形状复杂，特别是有复杂
内腔的毛坯件。
实例： 汽车发动机曲轴、机床床身、飞机叶轮、 航天器内精密复杂件等铸件。
顺序凝固
同时凝固
14
（3） 液态合金收缩过程
分为三个阶段：液态收缩； 凝固收缩；固态收缩
液态收缩与凝固收缩主要表现为体积的缩减，产生缩孔、缩松
固态收缩导致尺寸减小，产生内应力和出现裂纹。
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（4）收缩对铸件质量的影响
Ⅰ体积收缩导致铸件内部缩孔和缩松的产生。
• 缩孔与缩松
液体合金在冷凝过程中，如果其液态收缩和凝固 收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固 的部位形成一个孔洞。大而集中的称为缩孔，细小 而分散的称缩松。缩孔、缩松可使铸件力学性能、 气密性和物化性大大降低，以致成为废品。
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1. 合金流动性
液态合金本身在铸型内的流动能力——合金流动性 流动性好，铸件成形容易，表面质量好， 形状、尺寸 精度高。流动性差，铸件会产生浇不到、冷隔等缺陷。
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在相同的浇注条件下，合 金的流动性逾好，所浇注 出的试样逾长。
试验得出：灰口铸铁、硅 黄铜流动性最好，铸钢流 动性最差
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Biblioteka Baidu
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缩孔的形成
缩孔——集中在铸件上部或最后凝固的部位较大的孔洞，多呈 倒锥形，内表面粗糙。 形成条件：合金在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件以逐层 凝固的方式。
缩孔特征：集中性，位于上部，呈倒锥形，内表面粗糙。
缩孔的形成过程
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缩松的形成
分散在铸件某区间的细小孔称为缩松。缩松的形成的原因 也是由于铸件最后凝固区域的液态收缩和凝固收缩得不到补 充,当合金以糊状凝固的方式凝固时 就易形成分散性的缩孔导 致缩松。缩松一般出现在铸件壁的轴线区域、热节处、冒口
第二篇 金属液态成形—铸造
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一、概述
1.将液液态态成金形属-浇--铸注到造具有与零件形状、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。
砂型铸造过程如右图所示
下面请看汽车变速箱体铸件的液态成形过
程2007-8-3
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2.铸造过程包括以下内容:
Ⅲ 缩孔与缩松的防止
A 选用逐层凝固的铸造合金（趋近共晶成份）； B 对于壁厚不匀的铸件，采用定向凝固，控制凝固次序， 让薄部先凝固，厚部后凝固； C 在铸件最后凝固的部位，设置冒口，在热节处放置冷
铁，把缩孔引入冒口中，最后割去冒口。
冒口
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（5）铸造内应力、变形与 裂纹
由固态收缩受到阻碍而引起
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变形的防止 有如下措施： • 铸件结构对称，壁厚均匀；
• 预留挠度，用反变形法补偿（床身预拱出1~3mm）；
• 采用时效或去应力退火（自然时效： 置于露天半年 • 以还上有；振人动工法时去效应：力加。热550~650℃ ）；
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热裂——高温下形成的,在铸件凝固后接近于固相线
裂纹的产生与预防
Ⅰ铸造内应力分为两类：
机械应力——指合金的固态收缩 受到铸型或型芯的机械阻碍所形成。
铸造结构阻碍得到消除（落砂）， 机械应力随即消失。
+++ +++
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21
热应力——由于铸件壁厚不均匀，冷速不一， 致使同时期内线收缩不一致而相互牵制所引起。
+- +
- +-
热应力分布规律：厚部（缓冷）——拉应力 薄部（先冷）——压应力
缩松特征：分散性，为细小缩孔，位于铸件壁的轴线区域。
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比较缩孔和缩松的特征
缩孔：集中性，位于上部，呈倒锥形，内表面粗糙。
缩松：分散性，位于铸件壁的轴线区域。为细小缩孔，
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Ⅱ 缩孔和缩松减小铸件有效承载面积，降低力学性能， 缩松导致铸件渗漏。
10
影响因素
• 合金种类及合金成分；
• 浇注温度； • 充型压力； • 铸型内流动阻力等。
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结晶特性对流动性的影响
1. 恒温下凝固
2. 在一定的温度范围内凝固
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2. 铸件凝固与收缩
（1） 液态合金从浇注、凝固直至冷却至室温过程中，其 体积或尺寸自然缩减的现象——收缩性。 （2）合金的收缩性及其对铸件质量的影响取决于铸件的 凝固方式。
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两杆的固态冷却曲线图
(a)
(b)
(c)
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Ⅱ 变形与裂纹 变形的产生
残留铸件内的热应力是一种非稳态应力。它以铸 件变形来自发减缓应力而趋于平衡，以求稳定。
比如：车床床身、平板铸件，都是通过铸件变形 来力图减小内部热应力。
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如下图所示：
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曲轴
普通车床床身
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飞机叶轮
航天器
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2）铸造的适应范围广 3）成本低
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8
二、铸造工艺基础
基于两个前提： 一是液态合金（流体）借重力或压力，充满铸型型腔，
获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力——充型能力（流 动性）
一是液态合金从浇注、凝固直至冷却至室温过程中， 其体积或尺寸自然缩减的现象，称合金——收缩性。
导轨较厚，冷却速度慢，形成内部残留拉应 力；床腿较薄，冷却速度快，形成内部残留压 应力，最后导致床身导轨内凹的挠曲变形
车床床身铸件的变形图
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平板铸件的变形图
如左图所示的 平板铸件：
尽管其壁厚均匀， 中心的冷却速度 慢受拉，边缘的 冷却速度快受压； 平板的上面又比 下面散热冷却快， 平板产生了外凸 的变形。
冷裂裂纹—的—产较生低：温内下应形力成超过金属的抗拉强度。 分铸为件热形裂状和复冷杂裂，易形成冷裂
根据凝固区的宽窄“S”分: 分： 逐层凝固；糊状凝固；中间凝固
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逐层凝固 中间凝固 糊状凝固 13
按铸件壁厚分布均匀程度不同（即冷却快慢不同）分为：
顺序凝固（或称定向凝固)；薄部先凝固，厚部后凝固，冒口 最后凝固。 同时凝固（厚薄不同部位趋近同时凝固，金属液从薄部引入）。
32 1
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1）造型和制芯直到装配,得到铸型 2）金属熔炼—得到成分、温度合格的金属液 3）浇注，型腔内冷却凝固 4）清理，检验。得到不同形状、性能要求的铸 件
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3.铸造的优越性
1）铸造最适合于制造形状复杂，特别是有复杂
内腔的毛坯件。
实例： 汽车发动机曲轴、机床床身、飞机叶轮、 航天器内精密复杂件等铸件。
顺序凝固
同时凝固
14
（3） 液态合金收缩过程
分为三个阶段：液态收缩； 凝固收缩；固态收缩
液态收缩与凝固收缩主要表现为体积的缩减，产生缩孔、缩松
固态收缩导致尺寸减小，产生内应力和出现裂纹。
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（4）收缩对铸件质量的影响
Ⅰ体积收缩导致铸件内部缩孔和缩松的产生。
• 缩孔与缩松
液体合金在冷凝过程中，如果其液态收缩和凝固 收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固 的部位形成一个孔洞。大而集中的称为缩孔，细小 而分散的称缩松。缩孔、缩松可使铸件力学性能、 气密性和物化性大大降低，以致成为废品。
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1. 合金流动性
液态合金本身在铸型内的流动能力——合金流动性 流动性好，铸件成形容易，表面质量好， 形状、尺寸 精度高。流动性差，铸件会产生浇不到、冷隔等缺陷。
2007-8-3
在相同的浇注条件下，合 金的流动性逾好，所浇注 出的试样逾长。
试验得出：灰口铸铁、硅 黄铜流动性最好，铸钢流 动性最差
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缩孔的形成
缩孔——集中在铸件上部或最后凝固的部位较大的孔洞，多呈 倒锥形，内表面粗糙。 形成条件：合金在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件以逐层 凝固的方式。
缩孔特征：集中性，位于上部，呈倒锥形，内表面粗糙。
缩孔的形成过程
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缩松的形成
分散在铸件某区间的细小孔称为缩松。缩松的形成的原因 也是由于铸件最后凝固区域的液态收缩和凝固收缩得不到补 充,当合金以糊状凝固的方式凝固时 就易形成分散性的缩孔导 致缩松。缩松一般出现在铸件壁的轴线区域、热节处、冒口
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一、概述
1.将液液态态成金形属-浇--铸注到造具有与零件形状、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。
砂型铸造过程如右图所示
下面请看汽车变速箱体铸件的液态成形过
程2007-8-3
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2.铸造过程包括以下内容:
Ⅲ 缩孔与缩松的防止
A 选用逐层凝固的铸造合金（趋近共晶成份）； B 对于壁厚不匀的铸件，采用定向凝固，控制凝固次序， 让薄部先凝固，厚部后凝固； C 在铸件最后凝固的部位，设置冒口，在热节处放置冷
铁，把缩孔引入冒口中，最后割去冒口。
冒口
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（5）铸造内应力、变形与 裂纹
由固态收缩受到阻碍而引起
26
变形的防止 有如下措施： • 铸件结构对称，壁厚均匀；
• 预留挠度，用反变形法补偿（床身预拱出1~3mm）；
• 采用时效或去应力退火（自然时效： 置于露天半年 • 以还上有；振人动工法时去效应：力加。热550~650℃ ）；
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热裂——高温下形成的,在铸件凝固后接近于固相线
裂纹的产生与预防
Ⅰ铸造内应力分为两类：
机械应力——指合金的固态收缩 受到铸型或型芯的机械阻碍所形成。
铸造结构阻碍得到消除（落砂）， 机械应力随即消失。
+++ +++
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热应力——由于铸件壁厚不均匀，冷速不一， 致使同时期内线收缩不一致而相互牵制所引起。
+- +
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热应力分布规律：厚部（缓冷）——拉应力 薄部（先冷）——压应力