铸造工艺基础大全

设：液态合金进入水平浇道后，经过时间T
停止流动，其流程L为L ：VT
V---在液态金属的静压头H（直浇道的高度）平 均流速。
因此可以认为：影响液态合金充型能力的外部 条件是通过两个途径发生作用的：
1）流动时间T----T=T浇 - T凝 ，即液态金属在 铸型中的热交换条件决定流动时间T。
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浇注温度对流动性的影响
流动性
合金温度高，液态 时间长、粘度低....
T熔
浇注温度
流动性精品与课件浇注温度的关
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2）平均流速V-----它与液态金属的流体性质有 关 如：粘度、表面张力等有关。还与流体压力H、
以及流动阻力（浇注系统、型腔截面积）有关。
流动阻 V 力 l
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从浇注条件及填充条件来看，影响充 型能力的主要因素有： 1. 浇注温度 （T） Tl 2.充型压力（H—V）H V l 3. 铸型的蓄热能力 蓄 热 散 热 l 4.铸型温度（热交换—延长T） 5 . 铸型中气体（阻力—V）
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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
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厚度 3 2 1
1--φ75
2—φ125
3—φ260
的应力。 内应力发生在铸件凝固以后的继续冷却过程中， 一般认为由下列三种情形产生： 1）二次结晶时，新相与旧相体积不同，膨胀与收缩 将产生----相变应力。 2）温度分布不同，各处收缩量不同时，内部互相制 约，产生---热应力。 3）收缩时受到铸型、型芯的阻碍，产生----收缩应力。
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应力状态------拉应力和压应力、剪应力。 应力性质-----分为临时应力和残余应力。 1 .热应力----由于铸件的壁厚不均匀、各部 分的冷却速度不同，使得在同一时期内铸件 各部分收缩不一致而引起的应力。
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防止缩孔和缩松的措施 1. 选择合适的合金成分。 2 . 工艺措施；
顺序凝固原则-----合理设置冒口。 同时凝固原则-----合理设置冷铁。
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通过控制凝固顺序，使缩孔产生在冒口中！
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§3铸造内应力、变形和裂纹 一 . 内应力的形成 铸造内应力---铸件在凝固收缩时，受到阻碍内部形成
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§1 液态合金的充型 充型----液态合金填充铸型的过程。 充型能力-----液态合金充满铸型型腔，获 得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。 影响充型能力的主要因素有： 一 .合金的流动性 流动性----液态合金本身的流动能力。
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在相同的浇注 工艺条件下， 将金属液浇入 铸型中，测出 其实际螺旋线 长度。浇出的 试样愈长，合 金的流动性愈
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。
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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。
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合金流动性的决定因素------具有共晶成分的 合金、纯金属流动性好。
铸铁类-----含碳量在4.3%C 附近的铁合金、 多数QT的（不含铬）流
动性较好。 有色金属类-----硅黄铜、硅铝明（铝—硅 系铸造铝合金）的流动性好一般。
铸钢----流动性很差。
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二 .浇注条件
在“铸造工艺学”中，引用了热力学和流体 力学的理论来研究液态金属的充型能力。
机器制造过程
矿石生铁 铸锭 毛坯 零件 机器 型材
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第二节 铸造
第一 铸造工艺基础 铸造----将液态合金浇注到与零件 形状、尺寸相适应的铸型空腔中， 待其冷却凝固，以获得毛坯或零件 的生产方法称为铸造。 影响铸件质量的因素很多，其中合 金的铸造工艺性就是主要因素之一。
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铸 造 生 产 过 程
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再结晶温度以上时，金 属处于塑性状态，不产
生应力。 再结晶温度以下时 ，金属处于弹性状 态，将产生弹性变 形从而形成应力。
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结论： 1）铸件的各部分截面积差越大，产生的应力
差越大。 2）当厚大部分进入弹性状态时，厚薄部分温差 越大，产生的热应力越大。 3）冷却慢的部分，残余应力为拉应力；冷却 快的部分，残余热应力为压应力。
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对于凝固区宽的合金，结晶是在液--固 两相区进行的，从晶粒的形成---晶枝的 长大过程中，晶体连成骨架，存在于骨 架内的金属形成互相分隔的小“溶池”， 继续结晶后，收缩的体积得不到补缩， 形成微小的孔洞-----缩松。
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缩孔形成过程
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结论如下： 1）逐层凝固和窄凝固范围的合金，在凝固过 程中的体积收缩能得到补缩，倾向于最后形 成大的孔洞---缩孔。 合金的致密性好 “热裂”倾向小。 这类合金包括：共晶合金、 纯金属。 2）凝固范围越宽，形成缩松及热裂的倾向越 大。 这类金属包括：远离共晶点成分的合金。
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时间
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温度 液相线
测
工件
温
中心
仪
固相线
时间
热电 偶
如图：沿铸件边缘向中心布置测温点，按
时间顺序记录各点温度。 精品课件 16
图示 ：铸件的凝固动态曲线。X/R--铸件表面向中心的距离比。
X/R 1
液相线
固相线
0
时间 精品课件
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三种含碳量的铸 铁的凝固方式
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结论： 合金在凝固过程中，一般存在三个区域，即 固相区、凝固区、液相区。 按凝固区的宽窄，划分为： 1. 逐层凝固---凝固区不明显。 2 .糊状凝固---凝固区很宽。
好！
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铸铁的流动性
铸 钢 的 流 动 性
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由以上图表可见： 合金的充型能力是由合金的流动性决定，同
时又受外界条件的影响。如铸型、浇注条件、 铸件结构........ 结论：合金流动性越强，充型能力越高。 设计零件时，尤其是结构复杂、壁厚薄的铸件， 一定要选流动性好的合金。