有关铸造工艺简介.pptx

裂纹和变形的防止：
以有利于释放铸造应力为原则； 1、采用正确的铸造工艺（正确设计浇注系统、补缩系统等）； 2、铸件形状设计要求简单、对称和厚薄均匀； 3、对铸件进行热处理。
➢ 其它铸造缺陷：
鼓泡
渗漏
冷隔
未注满
第三节 砂型铸造
砂型铸造是指用砂粒制备铸型来生产铸件的铸造方 法。可追溯到公元前3000～4000年，用石头和金属型做 出铜器。
内置冷铁法 外置冷铁法
设置冒口法 冒口、冷铁共用法
➢ 裂纹与变形：
在铸件的固态收缩阶段会引起铸造应力。
铸造应力：
铸造应力
铸件收缩受阻
机械应力
铸件因V冷却、温度不同， 各部位收缩不一致产生
铸件组织发生相变时，因温 度差异出现体积变化不一致
热应力 相变应力
裂纹的常见部位：
铸件特殊位置的裂纹示意图
糊状凝固
铸件在结晶过程中，当结 晶温度范围很宽，且铸件截面 上的温度梯度较小，则不存在 固相层，固液两相共存的凝固 区贯穿整个区域。
中间凝固
大多数合金的凝固是介于逐 层凝固和糊状凝固之间，称为中 间凝固。
讨 论：
一般认为：铸模的冷却能力越大，越有利于在结晶 过程中保持较大的温度梯度，从而利于柱状晶区的发展。
第二章 铸 造
第一节 概述 第二节 铸造的工艺基础 第三节 砂型铸造 第四节 特种铸造
第一节 概 述
金属的成形方法可分为铸造、塑性成形（或称压力加 工）、切削加工、焊接和粉末冶金五大类。
铸造是生产金属零件毛坯的主要工艺方法之一，与其 它工艺方法相比，它具有成本低，工艺灵活性大，适合生 产不同材料、形状和重量的铸件，并适合于批量生产。
➢ 补缩系统的设计：
为消除缩孔和疏松，必须 设置冒口、冷铁等补缩系统。
柱状晶择优取向，晶界往往容易富集第二相，特别是 在两种位向交叉面是受力的薄弱环节，轧制时容易开裂。
因此，钢铁或镍合金（塑形较差）应避免柱状晶的出 现；而有色金属，有时要求获得柱状晶。
思 考：若要避免柱状晶的出现，应采用哪种凝固方式，并 如何实现？
➢ 铸件的收缩：
定义：收缩是指合金从浇注、凝固到冷却至室温的过
模型腔的尺寸。
合金 种类
表2-1 典型合金的收缩率εV
碳含量 浇注温度 液态收缩 凝固收缩 固态收缩 （％） （ ℃） （％） （％） （％）
碳钢
0.35 1610
1.6
3.0
7.86
白口铸铁 3.00 1400
2.4
4.2
5.4～6.3
灰口铸铁 3.50 1400
3.6
0.1
3.3～4.2
铸造缺陷
阶 段 主要影响因素
铸
金属的流动性
充 型 浇注温度
充型压力
造 凝 固 凝固方式
收 缩 冷却速度
➢wenku.baidu.com金属的流动性：
改善金属 有利于 的流动性
金属流动性 测试实验
实验如右图所示：
形成薄壁复杂的铸件 排除内部夹杂物和气体 加快凝固中液体的补缩
➢ 浇注温度：
T浇注↑
δ粘度↓ t凝固↑
流动性↑ 充填路径↑
充型能力↑
➢ 充型能力：
P充型↑
V流动↑
➢ 铸件的凝固方式：
充型能力↑
在铸件凝固过程中，对铸件质量影响较大的主要 是固液两相并存的凝固区的宽窄。铸件的“凝固方式 ”就是依据凝固区的宽窄来划分的。
逐层凝固
纯金属和共晶成分的合 金在凝固中因为不存在固液 两相并存的凝固区，所以固 体与液体分界面清晰可见， 一直向铸件中心移动。
程中，其体积或尺寸缩减的现象。
分类：分为三类，液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
体积收缩 铸件温度降低
液态收缩 凝固收缩
浇注温度 开始凝固温度
凝固终止温度
固态收缩
室温
线收缩
收缩率：
体积收缩是指单位体积的收缩量（体积收缩率）。 线收缩是指单位长度上的收缩量（线收缩率）。
体积收缩率：
V
V0 V1 100% V1
线收缩率：
L
L0 L1 L1
100%
其中 V0，L0表示铸件在高温T0时的体积和一维方向的长度； V1，L1表示铸件在高温T1时的体积和一维方向的长度。
合金的收缩给铸模的设计和铸件的精密成形等带来较 大困难，是多数铸造缺陷产生的根源。
注意：在铸模尺寸设计时必须考虑铸件的收缩因素。即利
用每种材料特定的收缩率和实际铸件的尺寸，来换算成铸
砂型铸造概略图
铸模设计：
➢ 确定浇注位置和分型面：
浇注位置： 指浇注时铸件再铸型中所处的位置。
分型面： 指铸型的分割或装配面。 正确设置浇注位置和分型面是完成造型、取模、设置
浇冒系统和安装砂芯的需要。
➢ 确定主要工艺参数：
正确选择收缩量、
机械加工余量和拔模
斜度等。
拔模斜度
➢ 浇注系统的设计：
浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道；通常由 交口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成。 设计原则：确保液态金属能够平稳 而合理地充满型腔。
但它的缺点是公差较大，易产生 内部缺陷。
第二节 铸造的工艺基础
定义：铸造是指将熔融态的金属（或合金）浇注于
特定型腔的铸型中凝固成形的金属材料成形方法。
铸造的基本过程：
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
实质：液态金属（或合金）充填铸型型腔并在其中
凝固和冷却。
砂型铸造概略图
主要影响因素
铸造的主要影响因素主要体现在二个方面：一是影响 充型的主要因素和影响凝固收缩的主要因素。
产生原因： 当合金的结晶温度范围很宽或铸件断面温
度梯度较小时，凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存 的区域。随着树枝晶长大，该区域被分割成许多孤立的小 熔池，各部分熔池内剩余液态合金的收缩得不到补充，最 后形成了形状不一的分散性孔洞即缩松。
另外，疏松还可能由凝固时被截留在铸件内的气体无 法排除所致。不过，疏松内表面应该是光滑，近似球状。
危害：显著降低铸件的机械性能，造成铸件渗漏等。 防止措施：采取顺序凝固的办法避免缩孔、疏松的出现。
顺序凝固：是指通过在铸件上可能出现疏松的后大部位 安装冒口或放置冷铁等工 艺措施，使铸件上远离冒 口的部位先凝固（图中 Ⅰ），尔后在靠近冒口的 部位凝固（图中Ⅱ、Ⅲ）， 最后是冒口本身凝固。
顺序凝固示意图
➢ 缩孔：
定义：缩孔是指金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸
件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容积较大的孔洞。
产生原因：先凝
固区域堵住液体 流动的通道，后 凝固区域收缩所 缩减的容积得不 到补充。
➢ 疏松：
定义：疏松是指金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸件
的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。