金属液态成形技术理论
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铸造工艺方法有许多，但其成形原理相同， 基本工序及流程相似。由于大多数金属材料 的熔点较高，故对装盛金属液的“容器”即 铸型的耐热性、退让性、溃散性、回用性等 要求较高。
3）铸造的特点
（1）突出的优点：①能一次性成形大且内腔复杂
的毛坯；②适应性广(铸件形状、大小、合金种类、 生产批量都几乎不受限制) 。
§7-1金属液态成形技术理论基础
对于体收缩小（或具有宽结晶温度范围）趋于糊状结晶的合金，对气密性要求不高， 而要求内应力小的场合可采用同时凝固措施来满足要求。
②固态或线收缩 若铸件的线收缩在铸件固态冷却中受到阻碍，则会在铸件内产生铸造内应力。这些 阻碍包括机械阻碍和热阻碍。 机械阻碍引起的内应力容易理解，如型芯、铸型或浇冒口等对铸件收缩的阻碍。 这样产生的应力是暂时性的，一旦机械阻碍消除，应力便自行消失。 热阻碍(应力)则较难理解，它与铸件结构有关。壁厚不均的铸件，冷却过程中各部 分冷速不一，薄壁部分由于冷速快，率先从塑性变形阶段进入弹性变形阶段，此时， 由于厚壁部分仍处于塑性变形阶段，厚、薄两部分之间不会产生应力；当厚壁部分从 塑性变形阶段进入弹性变形阶段进行弹性收缩时，由于这两部分为一整体，厚壁部分 的弹性收缩必然受到薄壁部分的弹性阻碍，为维持它们共同的长度，厚壁部分受到薄 壁部分对它的拉应力，而薄壁部分则受到相反的力——压应力。 在铸件生产中，由于铸件各部分（如厚壁处与薄壁处，表层与心部，与内浇道、 冒口连接处和非连接处等）的蓄热和散热几乎是不可能达到一致，因此铸件的线收缩 也不可能一致，这样导致铸件在固态冷却的线收缩中其内不可避免的将产生(热)内应 力。内部存在铸造内应力的铸件是一个不稳定的系统，它会自行地向减小或松弛内应 力状态发展，如刚度较差的铸件通过“热凹冷凸”，即产生冷得慢的部分下凹，冷得 快的部分突出的变形，来减小或松弛内应力，但不会消除，故铸件内总是存在着残余 的铸造内应力。 这就是铸件尤其是大型及复杂铸件必须进行去应力退火的原因。
a、针对合金的体收缩特点，在进行铸造工艺设计时，合理确定内浇口位置、应用 冒口、冷铁等技术措施控制铸件的凝固方向，使之实现顺序凝固方式（即铸件上远离 冒口部分先凝固，冒口最后凝固） 。
冒口和冷铁都不是铸件的组成部分，但它们的运用是防止（或消除）铸件在凝固过 程中产生缩孔缩松较有效的措施。
顺序凝固虽可防止铸件产生缩孔缩松尤其是缩孔，但使铸件各部分的温差加大对减 小热应力不利。
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件结构等因素有关。液态合金的充型能力是内外因素的综合反映。
生产上要改善合金的充型能力可从以下几方面着手：
①选择靠近共晶成分的趋于逐层凝固的合金，它们的流动性较好；
②提高浇注温度，延长金属液流动时间；
③提高充填压力；
④设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时的阻力。
2)收缩性
凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象。在铸件的形成过程中，合金的收缩要
（2）“致命”的缺点：①工序多，铸件质量不易 控制（材料的形态由原料的固态→液态→铸件的固 态，温度由室温→高温→室温，经历一个冶金过 程），废品率高；②消耗较高，污染大（在固态→ 液态→固态的转变过程中，有大量的消耗以及产物 和现象的产生）。
4）铸造的应用
铸造主要用于形状复杂(尤其是内腔复杂) 、 重量较大、尤其是零件所有材料为脆性材 质的毛坯生产。
经历液态、凝固和固态三个阶段。
①体收缩
若铸件的体收缩（液态收缩和凝固收缩）所缩减的体积得不到足够的补偿，则在铸
件的最后凝固部位会形成一些孔洞——缩孔、缩松。
§7-1金属液态成形技术理论基础
缩孔、缩松在铸件有效截面内一般是不允许有的，然而铸件的体收缩是客观存在的， 只有掌握了铸件体收缩的特征和规律才能合理地防止铸件在凝固过程中产生缩孔和缩 松。
第7章 金属材料的液态成形技术
7
目录
§7-1金属液态成形技术理论基础 §7-2常用液态成形技术或铸造工艺方法
§7-3常用合金的铸件生产特点
§7-1金属液态成形技术理论基础
1、铸造在制造业中的地位
金属液态成形技术就是工业生产中铸造，铸造是机械制造业的基础工业，在很大程 度上反映国家的制造业技术水平；铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已 有约6000年的历史，中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期， 工艺上已达到相当高的水平；铸造业是典型的劳动密集型产业，同时也是资源和能源 消耗大户，我国的铸造业虽具有年产3000多万吨的生产能力，但铸件质量尤其是高品 质铸件与美、日、德、法等铸造强国相比还有较大差距。
b、合理地浇注条件，采用加压补缩、离心浇注等技术防止（或消除）铸件在凝固 过程中产生缩孔和缩松。
对于体收缩大（或逐层凝固）的合金，宜采用顺序凝固防止铸件产生缩孔缩松尤其 是缩孔。
对于体收缩小（或具有宽结晶温度范围）趋于糊状结晶的合金，由于液固两相共存 区很宽甚至布满整个断面，发达的枝状晶彼此相互交错而把尚未结晶的金属液分割成 许多小而分散的封闭区域，当该区域内的金属液凝固时，收缩得不到外来金属液的补 偿，而形成了分散的小缩孔，即缩松。这类合金即使采用顺序凝固加冒口的措施也很 难彻底消除缩松缺陷。因此，对于气密性要求不高，而要求内应力小的场合可采用同 时凝固措施来满足要求。
§7-1金属液态成形技术理论基础
3、铸造工艺作业基本模块 铸造工艺设计（零件图→工艺方案、工艺图、工装、技术文件等）
模样制作
工装、铸型材料等准备
合金液熔炼
铸型制作
合箱浇注
冷凝后开型
(落砂)清理
铸件检验
§7-1金属液态成形技术理论基础
4、合金的铸造性能
合金的铸造性能是合金在铸造生产中表现出来的工艺性能，主要包括流动性、收缩
商朝的司母戊方鼎 战国时期的曾侯乙尊盘 晋国铸刑鼎 现代发动机缸体铸件
2、铸造技术概述 §7-1金属液态成形技术理论基础
1）铸造的成形原理—金属液态凝固成形
实现液态凝固成形的基本条件：(1)要有合格 的合金液；(2）准备好装盛液体的“容 器”(铸造中称铸型）；(3）“容器”中合金 液冷凝定形。
2）工艺特征
性、氧化吸气性等。合金的铸造性能直接影响铸件的质量，是铸造工艺设计的重要依据。
1）流动性
合金的流动性即为液态合金的流动能力，是合金本身的性能，它反映了液态合金充
填铸型的内在能力。若合金的流动性差则铸件易产生浇不足、冷隔、气孔和夹杂等铸造
缺陷。
液态合金的充型能力除与流动性有关外，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸
3）铸造的特点
（1）突出的优点：①能一次性成形大且内腔复杂
的毛坯；②适应性广(铸件形状、大小、合金种类、 生产批量都几乎不受限制) 。
§7-1金属液态成形技术理论基础
对于体收缩小（或具有宽结晶温度范围）趋于糊状结晶的合金，对气密性要求不高， 而要求内应力小的场合可采用同时凝固措施来满足要求。
②固态或线收缩 若铸件的线收缩在铸件固态冷却中受到阻碍，则会在铸件内产生铸造内应力。这些 阻碍包括机械阻碍和热阻碍。 机械阻碍引起的内应力容易理解，如型芯、铸型或浇冒口等对铸件收缩的阻碍。 这样产生的应力是暂时性的，一旦机械阻碍消除，应力便自行消失。 热阻碍(应力)则较难理解，它与铸件结构有关。壁厚不均的铸件，冷却过程中各部 分冷速不一，薄壁部分由于冷速快，率先从塑性变形阶段进入弹性变形阶段，此时， 由于厚壁部分仍处于塑性变形阶段，厚、薄两部分之间不会产生应力；当厚壁部分从 塑性变形阶段进入弹性变形阶段进行弹性收缩时，由于这两部分为一整体，厚壁部分 的弹性收缩必然受到薄壁部分的弹性阻碍，为维持它们共同的长度，厚壁部分受到薄 壁部分对它的拉应力，而薄壁部分则受到相反的力——压应力。 在铸件生产中，由于铸件各部分（如厚壁处与薄壁处，表层与心部，与内浇道、 冒口连接处和非连接处等）的蓄热和散热几乎是不可能达到一致，因此铸件的线收缩 也不可能一致，这样导致铸件在固态冷却的线收缩中其内不可避免的将产生(热)内应 力。内部存在铸造内应力的铸件是一个不稳定的系统，它会自行地向减小或松弛内应 力状态发展，如刚度较差的铸件通过“热凹冷凸”，即产生冷得慢的部分下凹，冷得 快的部分突出的变形，来减小或松弛内应力，但不会消除，故铸件内总是存在着残余 的铸造内应力。 这就是铸件尤其是大型及复杂铸件必须进行去应力退火的原因。
a、针对合金的体收缩特点，在进行铸造工艺设计时，合理确定内浇口位置、应用 冒口、冷铁等技术措施控制铸件的凝固方向，使之实现顺序凝固方式（即铸件上远离 冒口部分先凝固，冒口最后凝固） 。
冒口和冷铁都不是铸件的组成部分，但它们的运用是防止（或消除）铸件在凝固过 程中产生缩孔缩松较有效的措施。
顺序凝固虽可防止铸件产生缩孔缩松尤其是缩孔，但使铸件各部分的温差加大对减 小热应力不利。
wenku.baidu.com
件结构等因素有关。液态合金的充型能力是内外因素的综合反映。
生产上要改善合金的充型能力可从以下几方面着手：
①选择靠近共晶成分的趋于逐层凝固的合金，它们的流动性较好；
②提高浇注温度，延长金属液流动时间；
③提高充填压力；
④设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时的阻力。
2)收缩性
凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象。在铸件的形成过程中，合金的收缩要
（2）“致命”的缺点：①工序多，铸件质量不易 控制（材料的形态由原料的固态→液态→铸件的固 态，温度由室温→高温→室温，经历一个冶金过 程），废品率高；②消耗较高，污染大（在固态→ 液态→固态的转变过程中，有大量的消耗以及产物 和现象的产生）。
4）铸造的应用
铸造主要用于形状复杂(尤其是内腔复杂) 、 重量较大、尤其是零件所有材料为脆性材 质的毛坯生产。
经历液态、凝固和固态三个阶段。
①体收缩
若铸件的体收缩（液态收缩和凝固收缩）所缩减的体积得不到足够的补偿，则在铸
件的最后凝固部位会形成一些孔洞——缩孔、缩松。
§7-1金属液态成形技术理论基础
缩孔、缩松在铸件有效截面内一般是不允许有的，然而铸件的体收缩是客观存在的， 只有掌握了铸件体收缩的特征和规律才能合理地防止铸件在凝固过程中产生缩孔和缩 松。
第7章 金属材料的液态成形技术
7
目录
§7-1金属液态成形技术理论基础 §7-2常用液态成形技术或铸造工艺方法
§7-3常用合金的铸件生产特点
§7-1金属液态成形技术理论基础
1、铸造在制造业中的地位
金属液态成形技术就是工业生产中铸造，铸造是机械制造业的基础工业，在很大程 度上反映国家的制造业技术水平；铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已 有约6000年的历史，中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期， 工艺上已达到相当高的水平；铸造业是典型的劳动密集型产业，同时也是资源和能源 消耗大户，我国的铸造业虽具有年产3000多万吨的生产能力，但铸件质量尤其是高品 质铸件与美、日、德、法等铸造强国相比还有较大差距。
b、合理地浇注条件，采用加压补缩、离心浇注等技术防止（或消除）铸件在凝固 过程中产生缩孔和缩松。
对于体收缩大（或逐层凝固）的合金，宜采用顺序凝固防止铸件产生缩孔缩松尤其 是缩孔。
对于体收缩小（或具有宽结晶温度范围）趋于糊状结晶的合金，由于液固两相共存 区很宽甚至布满整个断面，发达的枝状晶彼此相互交错而把尚未结晶的金属液分割成 许多小而分散的封闭区域，当该区域内的金属液凝固时，收缩得不到外来金属液的补 偿，而形成了分散的小缩孔，即缩松。这类合金即使采用顺序凝固加冒口的措施也很 难彻底消除缩松缺陷。因此，对于气密性要求不高，而要求内应力小的场合可采用同 时凝固措施来满足要求。
§7-1金属液态成形技术理论基础
3、铸造工艺作业基本模块 铸造工艺设计（零件图→工艺方案、工艺图、工装、技术文件等）
模样制作
工装、铸型材料等准备
合金液熔炼
铸型制作
合箱浇注
冷凝后开型
(落砂)清理
铸件检验
§7-1金属液态成形技术理论基础
4、合金的铸造性能
合金的铸造性能是合金在铸造生产中表现出来的工艺性能，主要包括流动性、收缩
商朝的司母戊方鼎 战国时期的曾侯乙尊盘 晋国铸刑鼎 现代发动机缸体铸件
2、铸造技术概述 §7-1金属液态成形技术理论基础
1）铸造的成形原理—金属液态凝固成形
实现液态凝固成形的基本条件：(1)要有合格 的合金液；(2）准备好装盛液体的“容 器”(铸造中称铸型）；(3）“容器”中合金 液冷凝定形。
2）工艺特征
性、氧化吸气性等。合金的铸造性能直接影响铸件的质量，是铸造工艺设计的重要依据。
1）流动性
合金的流动性即为液态合金的流动能力，是合金本身的性能，它反映了液态合金充
填铸型的内在能力。若合金的流动性差则铸件易产生浇不足、冷隔、气孔和夹杂等铸造
缺陷。
液态合金的充型能力除与流动性有关外，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸