铸造工艺基础
铸造工艺基础知识及理论
铸造工艺基础知识及理论目录一、基础概念 (2)1.1 铸造的定义与意义 (3)1.2 铸造工艺的种类与应用 (4)二、铸造材料 (6)三、铸造设备 (7)3.1 熔炼设备 (9)3.2 锻造设备 (10)3.3 后处理设备 (11)四、铸造工艺过程 (12)五、铸造工艺设计 (13)5.1 工艺方案的确定 (15)5.2 工艺参数的选择 (16)5.3 工艺文件的编制 (18)六、铸造质量与控制 (20)6.1 铸造缺陷的产生原因及防止措施 (22)6.2 铸造质量检测方法与标准 (23)七、铸造生产与环境 (24)7.1 铸造生产的环保要求 (26)7.2 环保设备的应用与管理 (27)八、现代铸造技术的发展趋势 (28)8.1 快速凝固与近净形铸造技术 (30)8.2 数字化与智能化铸造技术 (31)8.3 生物铸造与绿色铸造技术 (33)一、基础概念铸造工艺是指将熔炼好的液态金属浇入铸型，待其凝固后获得所需形状和性能的金属制品的过程。
它是制造业中非常重要的工艺之一，广泛应用于汽车、航空、建筑、电子等领域。
铸造工艺的基础知识主要包括液态金属的性质、铸型（即模具）的设计与制造、浇注系统、凝固过程以及后处理等。
这些知识是理解和掌握铸造工艺的基本前提。
液态金属的性质：液态金属在铸造过程中的流动性、填充能力、冷却速度等对其最终的产品质量有着决定性的影响。
了解液态金属的成分、温度、粘度等基本性质对于铸造工艺的设计和实践都是非常重要的。
铸型的设计与制造：铸型是形成金属制品形状和内部结构的重要工具。
铸型的设计需要考虑到金属液的流动性和凝固特性，以及制品的精度和表面质量要求。
铸型的制造也需要选用合适的材料，并经过精密加工才能达到设计要求。
浇注系统：浇注系统是连接铸型和液态金属的通道，包括浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等部分。
合理的浇注系统设计可以确保金属液均匀地注入铸型，并有利于热量和气体的排出，从而提高制品的质量和生产效率。
第五章铸造工艺基础
第五章铸造第二篇铸造工艺基础教学内容合金的铸造性能、流动性、收缩性、偏析性；铸件的常见缺陷分析及防止；常见合金铸件的生产；砂型铸造工艺基础；几种典型的特种铸造工艺方法；铸件结构与铸造工艺及合金铸造性能的关系。
目的与要求要求了解合金流动性和收缩的概念、影响因素及其对铸件质量的影响，为铸件设计，选材和制订铸造工艺提供理论基础。
常用合金铸件的生产，要求了解灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、铸钢、铜、铝及其合金铸件的生产特点。
砂型铸造要求掌握制定铸造工艺图的基本原则，主要工艺参数的选择原则，分析典型铸件图例，并为今后解决实际问题打好基础。
掌握铸造工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求。
特种铸造重点了解金属型铸造、熔模铸造、压力铸造和离心铸造基本知识。
‘第一节液态合金的充型充型：液态合金填充铸型的过程。
充型能力：液态金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰健全的铸件的能力。
影响充型能力的主要因素是合金的流动性、浇注条件、铸型填充条件和铸件结构。
一、合金的流动性1．流动性的概念流动性：液态态合金本身的流动能力。
流动性好，易于浇出轮廓清晰，薄而复杂的铸件。
流动性好，有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮，排除。
流动性好，易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行补缩。
2.流动性的测定方法以螺旋形试件的长度来测定：如图5-1影响合金流动性的因素:合金成分结金温度范围浇注温度充型压力图5—3所示为铁碳合金的流动性与含碳量的关系。
由图可见，亚共晶铸铁随含碳量增加，结晶间隔减小，流动性提高。
愈接近共晶成分，愈容易铸造。
二、浇注条件浇注温度浇注温度对合金的充型能力有着决定性影响。
浇注温度愈高，液态金属所含的热量较多，粘度下降，在相同的冷却条件下，合金在铸型中保持流动的时间长。
但是，浇注温度过高会使金属液体的吸气量和总收缩量增大，铸件容易生产气孔、缩孔、缩松、粘砂、粗晶等缺陷，故在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不易过高。
对于形状复杂的薄壁铸件，为避免产生冷隔和浇不足等缺陷，浇注温度以略高些为宜。
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二、铸造成形基础
逐层凝固：液固金属间轮廓线清 晰。4.3%的铁碳合金，结晶在恒 温下进行，结晶过程有表及里，逐 层推进，凝固层的内表面比较光滑， 对尚未凝固合金流动阻力小，有利 于合金的充型，所以流动性好。 糊状凝固：先结晶的固态金属广泛 分布在没有结晶的液态金属中，液 固金属间没有明显的轮廓线。
二、铸造成形基础
• 2.合金的收缩
（4）铸造内应力、变形和裂纹
◆ 消除或减小铸造内应力的方法： ① 采用同时凝固的原则，通过设置冷铁、布置浇 冒口位置等工艺措施，使铸件各部分在凝固过程中 温差尽可能小；（不管壁厚如何，同时一起收缩， 可避免热应力的产生） ② 提高铸型温度，使整个铸件缓冷，以减小铸型 各部分温差； ③ 改善铸型与铸芯的退让性； ④ 进行去应力退火，这是消除铸造应力最彻底的 方法。
二、铸造成形基础
• 2.合金的收缩
（4）铸造内应力、变形和裂纹
◆ 变形： 当铸件中的内应力若超过合金的屈服强度，将使铸件产生变形。为防止变形，在铸件设计
时，应力求壁厚均匀、形状简单而对称。 ◆ 变形：
当铸件的内应力超过合金的抗拉强度时，铸件便会产生裂纹。裂纹是铸件严重的缺陷。 防止裂纹的主要措施： 合理的设计铸件结构；合理选用型砂和芯砂的粘结剂与添加剂，以改善其退让性；大的型 芯可制成中空的或内部填以焦炭；严格限制钢与铸铁中的硫含量；选用收缩量小的合金。
二、铸造成形基础
• 2.合金的收缩
• （2）缩松：液态合金在凝固过程中，若凝固时的收缩得不到及时补充，就会形成缩
孔，若缩孔是分散的，即为缩松。
又称分散缩孔） 形状：宏观缩松—肉眼可见的微小孔洞；
第一章铸造工艺基础
1-3铸造内应力、变形和裂纹
• 铸造内应力：铸件的固态收缩受到阻碍而引起的内应力。 • 残余内应力：一直保持到室温的铸造内应力 • 临时内应力：在冷却过程中暂存的铸造内应力 • 铸造内应力是铸件产生变形和裂纹的基本原因 • 按内应力产生原因不同分为热应力和机械应力 一、铸造内应力的形成 • 介绍热应力和机械应力的产生 1.热应力： • 1）定义：由于铸件的壁厚不均，各部分冷却速度不同，各部分收缩 不一致引起的内应力。 • 2）金属应力状态改变：（金属自高温至室温） • 金属在再结晶温度以上处于塑性状态，在再结晶温度以下处于弹性状 态，再结晶温度是分界点 • 塑性状态降温 弹性状态 • 弹性状态升温 塑性状态
流动性
二、浇注条件 • 1.浇注温度: “决定性”影响 浇温升高充型能力越强 • 实践中可利用此规律对薄壁铸件或流动性较差的合金可适当提高浇温, 提高充型能力 • 浇温也不宜过高,否则易产生缩孔、缩松等缺陷 • 2.充型压力 • 合金受压越大充型能力越强 三、铸型填充条件 • 1.铸型材料: • 铸型导热系数和比热容升高,合金充型能力下降 • 2.铸型温度: • 铸型温度升高减缓冷却速度,充型能力升高 • 3.铸型中气体: • 铸型中气体阻碍液体合金的充型,应减少之.
三、铸件的裂纹与防止 • 铸造内应力超过材料强度极限时产生裂纹 1.热裂 • （1）定义：在高温下形成的裂纹 • （2）形状特征：缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色 • （3）形成原因：合金完全凝固前固态收缩已开始，晶粒间存在液体， 强度、塑性低 • （4）分布：一般分布在应力集中部位 • （5）主要影响因素：合金性质、铸型阻力 • （6）防止方法①使铸件结构合理②改善铸型和型芯的退让性③减少 浇、冒口对铸件收缩的机械阻碍④内浇口设置符合同时凝固原则⑤减 少合金中有害杂质含量。 2.冷裂 • （1）含义:在低温下形成的裂纹 • （2）形状特征：裂纹细小，呈连续直线状，缝内呈轻微氧化色 • （3）分布：常出现在形状复杂工件的受拉伸部分
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影响凝固的主要因素
*合金的结晶温度范围：
合金的结晶温度范围越小， 凝固区域越窄，越趋向于逐 层凝固。在铁碳合金中普通 灰铸铁为逐层凝固，高碳钢 为糊状凝固。
*铸件的温度梯度：
在合金结晶温度范围已定的
前提下，凝固区的宽窄取决于
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，则其凝固区相应由宽变窄。
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铸造工艺基础
5.1 液态合金的充型能力
充型能力的概念:
液态金属充满铸型型腔， 获得尺寸精确、轮廓清晰 的成型件的能力
充型能力 不足
浇不足
冷隔
夹砂
气孔
夹渣
气孔缺陷
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合金的充型能力
测试合金充型能力的方法:
如右图,将合金液浇入铸型中， 冷凝后测出充满型腔的式样长 度。浇出的试样越长，合金的 流动性越好,合金充型能力越好
L
L+A
A
Ld
F+A
P L'd
金属的液态成形 （铸造） 概述：铸造的优缺点
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铸造
第5章 铸造工艺基础
教学内容
5.1液态合金的充型 5.2 铸造合金的凝固与收缩 5.3 铸造内应力、变形与裂纹
5.4 铸件的气孔与偏析（自学） 液态合金的工艺性能
教学要求：
5.2 液态金属的凝固与收缩
5.2.1 铸件的凝 固
在铸件的凝固过程 中，截面一般存在三 个区域，即液相区、 凝固区、固相区。对 铸件质量影响较大的 主要是液相和固相并 存的凝固区的宽窄。 铸件的凝固方式就是 依 据 凝凝固固区方式的有宽：窄 来 划 分 的逐。层凝固
铸造工艺基础(1)
铸造工艺基础一、概述铸造是一种古老而重要的金属加工技术，它是将熔融的金属倒入模具中，待其冷却凝固后形成所需形状的金属零件的过程。
铸造工艺广泛应用于机械、航空、汽车、船舶、电力等工业领域，是制造各种零部件和产品的关键技术之一。
二、铸造工艺流程1.模具设计：根据产品图纸或样品，设计出模具的结构和尺寸。
2.模具制造：按照设计图纸，制造出精确的模具。
3.熔炼金属：将所需的金属材料加热至熔融状态。
4.浇注：将熔融的金属液体倒入模具中。
5.冷却凝固：使金属液体在模具中冷却凝固。
6.脱模：从模具中取出铸件。
7.清理和加工：对铸件进行清理、加工和检验，以满足产品要求。
三、铸造方法1.砂型铸造：利用砂型进行铸造的方法，适用于生产各种形状和尺寸的铸件。
2.金属型铸造：利用金属模具进行铸造的方法，适用于生产中小型、形状简单的铸件。
3.压力铸造：在高压下将熔融的金属注入模具，实现快速凝固和成型的方法，适用于生产小型、高精度、高强度铸件。
4.离心铸造：利用旋转的模具，将熔融的金属注入其中，实现离心浇注的方法，适用于生产管状、套筒状等旋转体铸件。
5.消失模铸造：利用可溶性泡沫塑料制造铸型，将熔融的金属注入其中，待冷却后泡沫塑料溶解，形成铸件的方法。
四、铸造材料铸造常用的材料有铸铁、铸钢、铝合金、铜合金等。
不同的材料具有不同的物理和化学性能，需要根据产品要求选择合适的材料。
五、铸造缺陷及预防措施1.气孔：铸件内部存在气体形成的孔洞，可采用控制熔炼温度和浇注速度、提高模具排气能力等措施预防。
2.缩孔：铸件冷却过程中，由于体积收缩引起的孔洞，可通过控制金属液的补缩量来预防。
3.夹渣和夹砂：铸件表面或内部的渣子和砂粒，可通过控制熔炼温度和时间、保持模具清洁等措施预防。
4.裂纹：铸件冷却过程中产生的裂纹，可通过优化模具设计和制造工艺、控制铸件壁厚等措施预防。
5.组织疏松：铸件内部组织不紧密，可通过控制熔炼温度和浇注温度等措施预防。
热加工工艺基础-铸造
热加工工艺基础第一章铸造工艺基础1．名词解释充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。
缩孔：在铸件上部或最后凝固部位出现的容积较大的孔洞。
缩松：铸件断面上出现的分散、细小的孔洞。
逐层凝固：纯金属或共晶成分合金在凝固过程中不存在固、液相并存的凝固区，故断面上外层的固体和内层的液体由一条界限清楚地分开，随着温度的下降，固体层不断加厚，液体层不断减少直到中心层全部凝固。
糊状凝固：合金的凝固温度范围很宽或铸件断面温度分布曲线较为平坦，其凝固区在某段时间内，液固并存的凝固区贯穿整个铸件断面。
中间凝固：介于逐层凝固和糊状凝固之间的凝固方式。
定向凝固：使铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程。
同时凝固：尽量减少铸件各部位间的温度差使铸件各部位同时冷却凝固。
热裂：凝固后期合金收缩且受到铸型等阻碍产生应力，当应力超过某一温度下合金的强度所产生的裂纹。
冷裂：铸件固态下产生的裂纹。
热应力：由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期铸件各部分收缩不一致而产生的应力。
侵入气孔：砂型或砂芯受热产生气体侵入金属液内部在凝固前未析出而产生的气孔反应气孔：合金液与型砂中的水分、冷铁、芯撑之间或合金内部某些元素、化合物之间发生化学反应产生气体而形成的气孔。
·析出气孔：合金在熔炼和浇注过程中接触气体使气体溶解其中，当合金液冷却凝固时，气体来不及析出而形成的气孔。
2．合金的流动性不足易产生哪些缺陷？浇不足，冷隔，气孔，夹渣，缩孔，缩松。
影响合金流动性的主要因素有哪几个方面？合金的种类，合金的成分，温度。
在实际生产中常用什么措施防止浇不足和冷隔缺陷？a.选用黏度小，比热容大，密度大，导热系数小的合金，使合金较长时间保持液态。
b.选用共晶成分或结晶温度范围窄的合金作为铸造合金。
c.选择合理的浇注温度。
3．充型能力与合金的流动性有什么关系？合金的流动性越好，则其充型能力越好。
不同化学成分的合金为何流动性不同？合金的化学成分不同，它们的熔点及结晶温度范围不同，其流动性不同。
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§2铸件的凝固与收缩
凝固—金属从液态转变为固态的过程。这个转变期 称为凝固期。
一 .铸件的凝固方式
实验：做几个直径相同
的球铸型，一次同时浇注
经过不同时间，先后拔掉
泥芯。倒出液态金属，
测量硬壳厚度，画出
凝固厚度—时间曲线。
泥 芯
精心整理
厚度 3 2 1
1--φ75
2—φ125
3—φ260
精心整理
3 . 中间凝固---凝固区介于1、2之间。大多数合 金的凝固方式属于这种凝固方式。
精心整理
铸件凝固方式对铸件质量的影响： 凝固过程实质是金属的结晶过程，它从两方 面影响铸件的性能： 1）形成的金相组织-----晶粒的大小、形状及晶 粒的内部缺陷等影响合金的机械性能； 2）金属的致密度-----液态金属结晶为固态，引 起的体积收缩所形成的孔洞，若得不到液态 金属的补缩，将产生铸造缺陷，影响合金的 致密性及强度。
精心整理
σ σ
精心整理
Al---Si 合金的高温强度
σ 500℃
固相线精心整理
T℃
影响热裂形成的因素 （1）合金性质
合金结晶温度 T℃
范围越宽，
热裂倾向性
越大。
热
裂
倾
向
精心整理
线收缩 开始温度
固 相 线
此外，合金中的一些其它元素对其热裂 倾向也有一定的影响。如：碳素钢中的S、
P、Si, Mn 四种因素对热裂性的影响。
精心整理
2 .机械应力（收缩应力）
由于收缩受阻，产生的都是拉应力或剪应力。
因为是产生在弹性状态下，落砂后随着产生弹 性变形而消失，为临时应力。（但产生弹性变 形的应力仍然留在弹性体内）
铝合金铸造基础知识
5 、铝硅合金中其它元素的作用：
镁：可提高强度和屈服极限，提高了合金的切削加工性。 锌：锌在铝合金中能提高流动性，增加热脆性，降低耐蚀性，故应控制锌的含 量在规定范围中。 铁：铁以FeAl3、Fe2Al7和Al－Si－ Fe的片状或针状组织存在于合金中，降低 机械性能，这种组织还会使合金的流动 性减低，热裂性增大，但由于铝合金对模具 的粘附作用十分强烈，当铁含量在 0.6％以下时尤为强烈。当超过0.6％后，粘模现 象便大为减轻，故含铁量一般应控制在0.6～1％范围内对压铸是有好处的，但最高 不能超过1.5％。 锰：锰在铝合金中能减少铁的有害影响，能使铝合金中由铁形成的片状或针状 组织变为细密的晶体组织，故一般铝合金允许有0.5％以下的锰存在。含锰量过高时， 会引起偏析。 镍：镍在铝合金中能提高合金的强度和硬度，降低耐蚀性。镍与铁的作用一样， 能减少合金对模具的熔蚀，同时又能中和铁的有害影响，提高合金的焊接性能。 钛：能显著细化铝合金的晶粒组织，提高合金的机械性能，降低合的热裂倾向。
三.铸造基本知识
1、定义：铸造就是液态金属的一种成型方式。 2、铸造的分类： 铸造的种类较多，有传统的砂型铸造、重力铸造、熔模铸造、高压铸造、低压铸造、 消失模具铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、连续铸造等。 3、我厂采用的铸造方法主要有以下几种： ⑴、金属型铸造（重力铸造） 金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，在重力的作用下结晶凝固 以获得铸件的一种铸造方法。凝固顺序是自下而上的。 ⑵、高压铸造 压力铸造是将液态或半液态金属， 在高压作用下， 以高的速度填充压铸模的型腔， 并在压力下快速凝固而获得铸件的一种方法。压铸时常用压力是从几兆帕至几十兆帕 （即几十到几百个大气压） ， 填充初始速度在 0.5~70m/s 范围内。因此， 高压和高速 是压铸法与其他铸造法的根本区别， 也是重要特征 。
铸造工艺基础
一、合金的流动性 与以下因素有关： 1.化学成分 纯金属、共晶成分合金流动性好。 2.物理性质 如导热性、粘滞性、侵润性等。
铸造工艺基础
第二篇 铸 造
GB/T5611－1998规定： 铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件毛坯的成形方法。 用铸造方法获得的金属毛坯或零件称为铸件. 铸造被广泛采用，具有如下优点： 1. 适应性广
谓：性能改善形状精，加工量少成本低。 但是，铸造生产过程中的工艺控制较困难，因而铸件质量不稳定，废品率较高; 铸造劳动强度大，条件差，环境污染严重。 铸造按生产方式不同，可分为： 砂型铸造和特种铸造 砂型铸造的铸件占总产量的80%以上，其生产过程如图。
此两项形成体收缩是造成缩孔（松）的主要原因。 3.固态收缩 造成线收缩，形成应力、变形的原因。 影响收缩的因素: 1.化学成分 见附表 钢收缩大，灰铸铁收缩小(为什么？) 2.浇注温度 3.铸件结构与铸型条件
它适用于各种合金(如铸铁、铸钢和有色金属等),能制出外形和内腔很复杂的零件,铸件的尺寸、重量和生产批量都不受限制。 谓：材料能熔便可铸，尺寸形状复杂件 2. 成本低廉。 所用原材料来源广，设备投资少，节省工时，材料利用率高。铸件材质内在质量得到提高，一些现代铸造方法生产出来的铸件质量已接近锻件。
三、 铸件中的缩孔与缩松
1.缩孔与缩松的形成 1）缩孔—集中的凝固收缩孔洞，产生于铸件厚大热节处。 2）缩松—细小而分散的缩孔， 具体又分： 宏观缩松—肉眼可见分散小孔； 显微缩松—显微镜下可见分散小孔。 2.缩孔与缩松的防止
一般固态金属在再结晶温度以上（钢和铸铁为620～650℃）时，处于塑性状态的变形应力可自行消除； 在此温度以下金属呈弹性状态，而弹性状态下的变形应力将会继续存在。 结论： 铸件厚壁或心部受拉伸； “＋”为拉应力；”－”为压应力。 薄壁或表层受压缩。
铸造必备基础知识
铸造必备基础知识在进行铸造工艺之前，了解铸造必备的基础知识是非常重要的。
本文将介绍铸造工艺的基本概念、材料选择、铸造方法、设计和工艺控制等方面的知识。
一、铸造的基本概念铸造是指将熔化的金属或非金属材料，通过浇筑或其他注入方式，借助于一定形状的模具，在其冷却过程中制成所需的零件或产品的工艺过程。
铸造是制造业中最常用的成型方法之一，具有形状复杂、尺寸精确、材料多样化等优点。
二、材料选择在铸造中，常用的金属材料包括铁、铜、铝、锌等。
选择合适的材料取决于产品的需求，如机械性能、耐腐蚀性、导电性等。
此外，还要考虑材料的可铸造性，如熔点、流动性等特性。
三、铸造方法铸造方法主要分为砂型铸造、金属型铸造和持续铸造等几种。
砂型铸造是最常见的一种，通过在模具中填充湿砂，形成铸型，然后在铸型中浇注熔化的金属。
金属型铸造主要用于高温合金和特殊材料的铸造。
持续铸造适用于大量生产和连续铸造的情况。
四、设计和工艺控制在进行铸造产品的设计时，需要考虑模具的结构、冷却方式、缩孔和气孔等缺陷的预防。
同时，还需要进行合理的工艺控制，如控制熔化温度、浇注速度、冷却时间等，来保证产品的质量。
五、常见问题和解决方法在铸造过程中，常见的问题包括缺陷、变形和裂纹等。
要解决这些问题，可以采用改进模具设计、增加冷却措施、调整工艺参数等方法。
六、铸造在工业中的应用铸造广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、建筑等领域。
铸造的发展还推动了材料科学和工艺技术的进步。
七、总结铸造是一种常见且重要的制造方法，它具有成本低、生产效率高等特点。
在进行铸造前，了解铸造的基本概念、材料选择、铸造方法、设计和工艺控制等方面的知识是必不可少的，有助于提高产品的质量和生产效率。
随着科技的不断进步，铸造技术也在不断革新，为各行各业的发展做出了重要贡献。
2-1 铸造工艺基础
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浇 不 足
后 退
18
冷
隔
后 退
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三、影响充型能力的因素
1.合金性质——合金流动性：决定于合金种类与 化学成分。合金种类0.77
2.11
4.3
C%
2.浇注条件
浇注温度
对液态金属的充型能力有决定性的影响。
温度高，充型能力就强。这是因为浇注温度提高，合金液的粘度 就降低，浇注以后保持液态的时间也就延长，传给铸型的热量就 增多，这就使铸型和金属液的冷却速度就降低，从而使合金的充 型能力增强。 对于薄壁铸件，适当提高浇注温度是改善充型能力、防止产生浇 不到、冷隔的重要措施。这些措施在生产中经常采用，也比较方 便。
空腔中填充的金属。
冷铁：为了增加铸件局部的冷却速度，在砂型中安放的
金属物。
40
冒口补缩示意图
浇注系统 冒口
冷铁
设臵冒口，是我们在工艺上防止缩孔和缩松形成的非 常有效的一项措施。 铸件按照规定的方向顺序凝固，铸件的每一部分的收 缩都会得到在以后凝固的金属液的补充，这样使得缩 孔最后转移到冒口当中去，清理时将冒口切除即可。
有利于液态金属中的气体和熔渣的上浮 与排除。
有利于合金凝固收缩时的补缩等。
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2.合金充型能力差，铸件容易产生浇不足、冷隔、气 孔、夹渣、缩孔等铸造缺陷，不能得到完整的零件。
浇不足： 铸件残缺，轮廓不完整，或轮廓可能
完整但边角圆而且光亮。
冷隔：在铸件上穿透或不穿透，边缘呈圆角状的
《铸造基础知识》课件
铸造工艺能够生产出形状复杂 的零件，且具有节约金属材料 、生产成本较低等优点。
02 铸造材料
铸造用金属材料
01
02
03
铸钢
用于生产承受较大载荷和 要求高强度、高耐磨性的 机械零件，如齿轮、曲轴 等。
铸铁
具有良好的铸造性能、减 震性能和耐磨性能，广泛 应用于制造各种铸件，如 汽缸体、底座等。
铝合金
流程
主要包括造型、制芯、熔炼、浇注 、冷却和落砂等步骤。
特种铸造
定义
特种铸造是一种采用特殊工艺和 材料的铸造方法，如消失模铸造
、金属型铸造、压力铸造等。
特点
特种铸造能够提高铸件质量、减 少废品率、提高生产效率，适用 于生产复杂、高精度和高质量的
铸件。
流程
各种特种铸造工艺的流程略有不 同，但通常包括模具设计、材料
质量轻、耐腐蚀、导热性 好，常用于制造轻量化要 求的零件，如汽车发动机 缸体、缸盖等。
铸造用非金属材料
树脂砂
以树脂为粘结剂的型砂，具有较高的强度和耐热 性，主要用于生产复杂形状的铸件。
陶瓷砂
具有高强度、高硬度和耐高温特性，适用于生产 耐磨、耐腐蚀的铸件，如轴承、密封件等。
石墨
具有良好的耐高温、耐腐蚀和润滑性能，常用于 生产高温、高压环境下工作的铸件。
《铸造基础知识》ppt课件
目录
• 铸造简介 • 铸造材料 • 铸造工艺 • 铸造缺陷与质量控制 • 铸造技术的发展趋势与展望
01 铸造简介
铸造的定义
01
铸造是一种通过将液态金属倒入 模具中，待其冷却凝固后形成固 态零件的工艺。
02
铸造工艺广泛应用于机械、汽车 、航空、船舶、轻工等工业领域 。
铸造工艺基础知识及理论
4
铸造材料
1
工艺基础 工艺性能
2
铸件生产
铸造工艺
3 工艺方法
1. 金属液态成形（铸造）工艺基础
什么是金属的液态成形:
将熔炼好的液态金属浇入与零件形 状相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固， 以获得毛坯或零件的工艺方法,亦称铸造.
金属的液态成形的方法:
金属的液态成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按铸型材 料的不同，金属液态成形可分为砂型铸造和特种铸造（包括压力铸 造、金属型铸造等）.其中砂型铸造是最基本的液态成形方法，所生 产的铸件要占铸件总量的80%以上.特种铸造较适用于大批量生产， 应用范围逐渐增加。
松
的 方
方法
合理布置内浇道及确定浇铸工艺。
法
合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。
3. 铸件的生产工艺
整模造型
分模造型
手工造型
砂型铸造
活块造型 三箱造型
液
挖砂造型
态
机器造型
刮板造型
成
铸造工艺图的绘制
型
砂型铸造的工艺设计
分型面的选择
工
工艺参数的确定 浇注位置的确定
艺
金属型铸造
熔模铸造
压力铸造
特种铸造
低压铸造 陶瓷型铸造
内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程中，如得不到合金液的 补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔.
2. 铸件的生产—缩松的形成 缩松的形成原因:
铸件最后凝固的收缩未能得到补充，或者结晶温度范围宽的 合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发 达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。
合金的收缩的过程:
合金从液态冷却至室温的过程中，其体积或尺寸缩减的 现象。合金的收缩给液态成形工艺带来许多困难，会造成许 多铸造缺陷。（如：缩孔、缩松、裂纹、变形等）。
机械制造2-1 铸造工艺基础知识
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2.1
铸造的工艺基础知识
• 2.1.1 液态合金的充型 合金流动性的定义
流动性是指液态(熔融)金属的流动能力。 它是影响液态金属充型能力的主要因素之一， 也是合金的主要铸造性能之一。
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2.1
铸造的工艺基础知识
• 2.1.1 液态合金的充型 合金流动性的测量方法
常用浇注标准螺旋形试样的方法进行测定。 螺旋形试样的长度越长，则液态合金的流动性越好。 常用合金的螺旋形试样的长度数值见P11表2-1。
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充型能力的影响因素
主要影响因素：铸型条件和浇注条件 2.浇注条件：
浇注条件又与浇注系统结构、浇注温度和充型压力有关。 （2）浇注温度： 浇注温度越高，合金保持液态的时 间越长，金属液粘度降低，杂质容 易上浮或溶解，故合金流动性好， 充型能力强。但浇注温度过高，液 态合金收缩增大，吸收气体多，氧 化严重，流动性反而会下降。因此 在保证流动性的前提下，浇注温度 应尽可能低一些。
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砂型铸造的充型压力由 直浇道的静压力产生。
2.1
铸造的工艺基础知识
• 2.1.2 铸件的凝固与收缩
浇入铸型型腔的液态金属在冷凝过程中，如果其 液态收缩和凝固收缩得不到补充，铸件将产生缩孔 或缩松等铸造缺陷。因此，必须合理地控制铸件的 凝固过程。 1. 铸件的凝固方式 铸件的凝固： 液态合金转变为固态铸件的过程称为铸件的凝固。
阶段的收缩。用体收缩率表示。合金的结晶温度范围越大， 体收缩率也越大。液态收缩和凝固收缩时金属液体积缩小， 是形成缩孔和缩松的基本原因。
a)
a) 合金状态图
b)
c)
b) 一定温度范围合金 c) 共晶合金
图2-6 铸造合金收缩过程示意图
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熔剂主要是石灰石（CaCO3）， 必要时也可加入氟石（CaF2 ）。
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⒉ 电炉
冶炼设备：电弧炉、平炉和感应电炉等。
电弧炉用得最多，平炉仅用于重型铸钢件，感应电炉主要用于合金钢中、小型 铸件的生产。
A、电弧炉炼钢
利用电极与金属炉料间电弧 产生的热量来熔炼金属，如 图所示。炉子容量从 1 ~ 15吨。钢液质量较高，熔 炼速度快，一般为2 ~ 3 小时一炉，温度容易控制。 炼钢的金属材料主要是废钢、 生铁和铁合金等。其它材料 有造渣材料、氧化剂、还原 剂和增碳剂等。
铸造生产中常用的金属液有：铸铁、铸钢、铸造非 铁合金。
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1、 铸铁的熔炼
铸造生产中用量最多的合金：铸铁
熔炼铸铁的炉子有：冲天炉、电炉
一般情况： 灰铁一般采用冲天炉熔炼 球墨铸铁一般采用电炉熔炼。为了提高熔炼速度，采用
冲天炉熔炼，倒入电炉进行孕育处理。
冲天炉的大小是以每小时熔化金属液的多少来定的，一 般厂家都用每小时熔化1.5～10t金属液的冲天炉。
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二： 型（芯）砂的分类
（1） 按粘结剂的不同可分为、粘土砂、 水玻璃砂和树脂砂等。
1. 粘土砂：适用于机器造型型腔 2. 覆模砂：适用于做型芯 3. 树脂砂：适用于手工造型型腔
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黏土 砂 覆 模 砂
黏土砂、覆模砂
树脂砂
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三、砂型铸造
（一）砂型铸造简介
砂型铸造是最常用的造型方法，砂型铸造 按造型方法的不同可分为手工造型和机器造型 两大类。
致密的健全铸件，必须对收缩加以控制。
合金的收缩量通常用体收缩率或线收缩率来表示。
金
属从浇注温度冷却到室温要经历三个互相联系的收缩阶段：
（1）
液态收缩是金属在液体状态时的收缩。其原因是由于气体排出；
空穴减少,原子间间距减小所致。
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（2）凝固收缩是金属在凝固过程时的收缩。其原因是由于 空穴减少，原子间间距减小所致。
铸造工艺基础
编写:技术部购入品管理科
大金机电设备(苏州)有限公司 DAIKIN DEVICE (SUZHOU) CO., LTD.
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内容提要
一、铸造生产工艺 过程及特点
二、造型材料
三、砂型铸造
四、金属熔炼
五、浇注、落砂清 理及铸件检验
六、铸件缺陷分析
一、铸造生产工艺过程及特点
（一） 铸造生产在机械制造工业中的地位和作用
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手工造型
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常用的手工造型方法
1、整模造型
适用范围：适用于一端为最大截面，且为平面的中部且形状复杂的铸件，如套筒、三通管和阀体等
3、挖砂造型 4、假箱造型 5、活块造型 6、刮板造型
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机器造型:
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一：水平造型
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二：垂直造型
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四、金属熔炼
车床
铣床
刨床
磨床
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（二）砂型铸造生产过程简介
铸造按生产方式不同，可分为砂型铸造和特种铸造。用砂型 铸造生产铸件的方法，目前约占铸件总产量的80% 以上。其 生产过程的工艺流程如图所示：
型砂配制
造型
烘型 金属熔炼
工装准备
合型
浇注
落砂清理
检验
芯砂配制
造芯
烘芯
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（三）铸造生产的特点：
（1）砂型铸造生产的优点 1、适应性广，工艺灵活性大（材料、大小、形状几 乎不受限制）。 2、最适合形状复杂的箱体、机架、阀体、泵体、 缸体。
定义：铸造是熔炼金属， 制造铸型，并将熔融的金 属液浇入铸型，冷却凝固 后获得一定形状与性能的 金属物件的成形方法。采 用铸造方法获得的物件称 为铸件 。
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铸造生产在机械制造业中占有十分重要的地位。 大部分机器零件的毛坯是通过铸造方法来获得的 （如车床、铣床、刨床和磨床等），是其它加工 制。造方法无法替代的成形方法。
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（1） 冲天炉的构造 如图，主要有以下 几部分组成： ① 支撑部分； ② 炉体； ③ 送风系统； ④ 炉顶部分。
（2）冲天炉的辅助设 备 ① 鼓风机； ② 加料系统；
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（3）冲天炉的炉料 ① 金属炉料；
金属炉料包括：新生铁、废钢、回 炉铁及铁合金（硅铁、锰铁、铬铁、 钛铁、钒铁和钼铁等）。 ② 燃料
3、成本较低（铸件与最终零件的形状相似、尺寸相近）
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（2）铸造生产的缺点
1. 组织疏松、晶粒粗大，铸件内部常有缩孔、缩松、气孔等缺陷 产生，导致铸件力学性能差，特别是冲击性能较低。 2. 铸件局部形状和尺寸产生位置偏移及形状不完整，导致铸件 无法通过机械加工或直接造成报废。 3. 铸件表面粗糙，表面粘附着一层难以清除的砂粒。铸件表面有 一层突起的金属片状物，在金属片和铸件之间夹有一层型砂。
不同的合金其收缩率不同。在常用的合金中，铸钢的收缩 率最大，灰口铸铁的收缩率最小。因为灰口铸铁中大部分碳 是以石墨状态存在的，由于石墨的比容大，在结晶过程中， 石墨析出所产生的体积膨胀，抵销了合金的部分收缩（一般 每析出1%的石墨，铸铁体积约增加2%）。
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五、 浇注、落砂清理及铸件检验
⒈ 浇注
浇注是将合格的金属液按工艺规定，浇入已经准 备好的铸型中的过程称为浇注。
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2：凝固
合金的收缩及影响因素
1) 收缩
铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩。
收缩是铸
件中许多缺陷(如缩孔、缩松、裂纹、变形和残余应力等)产生
的基本原因。为了获得形状和尺寸既符合技术要求，又是组织
熔炼是指由固态通过加热转变成熔融状态的过程。 熔炼是铸造生产过程中的一个重要环节，要获得高 质量的铸件，首先必须要有高质量的金属液，当金 属液温度过低时，容易产生浇不足、冷隔、气孔、 夹渣等铸造缺陷，往往造成铸件报废，当金属液的 化学成份不符合要求时，即使铸件没有宏观铸造缺 陷，但因力学性能不符合要求，也同样会造成废品， 因此，熔炼出温度和化学成份都合乎要求的金属液 是保证铸件质量的关键。
液态收缩和凝固收缩在外部表现皆为体积减小，一般表现 为液面降低，因此称为体积收缩。是缩孔或缩松形成的基本 原因。
（3）固态收缩是金属在固态过程中的收缩。其原因在于空 穴减少；原子间间距减小所致。
固态收缩还引起铸件外部尺寸的变化故称尺寸收缩或线收 缩。线收缩对铸件形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、 变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。