工程材料实训报告

热加工工艺专用周教学计划

本周实习内容主要是铸造、锻压、焊接。

先说铸造吧！

铸造：1.将液态金属浇注到与零件的形状和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。

2.用于铸造的金属统称为铸造合金。铸造方法包括两大类：砂型铸造（最常用的方法）和特种铸造。

铸造的优点：

l .可以制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、汽缸体、床身、机座等，而且铸件的重量可轻仅几克，重达几百吨（铸件在液态下成型，因而可以制成各种形状复杂的铸件）。

2 .适应性强。工业中常用的金属材料（碳钢、合金钢、铸铁、铜合金、铝合金、镁合金等），都可以用于铸造，其中应用最广的是铸铁；

3 .铸造所用的原材料来源广泛，价格低廉，设备投资小，铸件成本较低。因此，铸造方法是最常用的毛坯生产手段之一，广泛应用于机器制造业中。

铸造生产存在的主要问题：

1.生产过程较复杂，工序多，影响铸件质量的因素较多，所以废品率较高。特别是手工造型，劳动强度大，生产率低，铸件质量不够稳定；

2.铸件质量问题不仅涉及铸型工艺，还与铸型材料、模具、合金种类、合金熔炼及浇注等因素密切相关，而这些因素在生产过程中较难综合、精确地控制，所以，铸件一般较容易出现成分和组织不太均匀、晶粒较粗、缩孔、缩松、气孔、夹渣、砂眼等缺陷，使铸件的力学性能一般不如锻件高。

合金的铸造性能

铸造合金除具有符合要求的物理、化学和力学性能外，还要考虑它的铸造性能。合金的铸造性能是指在铸造生产中表现出来的工艺性能，它对获得合格铸件具有极大的影响。

一、

1 ．流动性及其对铸件质量的影响

金属液充满铸型的能力称为流动性。合金的流动性好，容易充满铸型，能获得外形完整、轮廓清晰、尺寸精确、薄而复杂的铸件；合金凝固收缩时能得到补缩；此外还有利于非金属合金的流动性

杂质及气体的上浮和排除，使铸件的质量提高。相反，流动性差的合金，由于充型不好，可使铸件产生浇不足、冷隔、气孔和夹渣等缺陷。

2 温度及铸型条件等。

（1）化学成分位于共晶成分附近的合金，凝固温度低，凝固范围窄，流动性好；离开共晶点越远，凝固范围越宽，其流动性越差。这是由于枝晶发达，会嘛磕属液的流动。铸铁中的硅和磷可提高铁水的流动性，而硫则使铁液的流动性降低。在常用的铸造合金中，铸铁和有色合金的流动性较好，铸钢较差。

（2）浇注温度提高浇注温度可使金属液的粘度下降，同时因过热度大，金属液含热量增加，传给铸型的热量也增多，减慢了金属液的冷却速度，使合金的流动性提高。所以高温浇注是防止铸件产生浇不足、冷隔和某些气孔、夹渣等铸造缺陷的主要工艺措施。但过大地提高浇注温度，会使合金的总收缩量增加，吸气增多，氧化严重，晶粒粗大，又会使铸件产生缩孔、缩松、粘砂和气孔等缺陷。

（3）铸型条件含水量过高，导热性好，型腔薄而复杂，浇口截面小，直浇口过低，铸

型排气不畅或透气性不好，都要降低合金的流动性。

二、合金的收缩

1 ．合金的收缩及其影响因素

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。收缩能使铸件产生缩孔、缩松、内应力、变形和裂纹等缺陷，严重地影响铸件的质量。

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）液态收缩从浇铸温度冷却到凝固开始温度（液相线温度）的收缩

（2）凝固收缩从凝固开始温度冷却到凝固终止温度（固相线温度）的收缩

（3）固态收缩从凝固终止温度冷却到室温的收缩。

液态收缩和凝固收缩表现为合金的体积缩小，通常用体收缩率来表示，它们是使铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。固态收缩只引起铸件外部尺寸的变化，通常用线收缩率来表示，它是铸件产生内应力、变形和裂纹等缺陷的主要原因。

铸件的收缩与合金的种类、化学成分、浇注温度和铸型条件等有关。

（1）化学成分不同的铸造合金有不同的收缩率。在常用合金中，铸钢收缩最大，灰铸铁最小。碳素钢随， c 的增加，凝固收缩要增加，固态收缩略有减少。灰铸铁由于大部分的碳是以石墨状态存在，因石墨比热容大，在结晶过程中，析出石墨所产生的体积膨胀，抵消了一部分收缩。硅是促进石墨化的元素，所以碳硅含量越多，收缩就越小。硫能阻碍石墨的析出，使铸件的收缩率增大，若适当提高含锰量，可减小硫对石墨化的阻碍作用，使收缩率减小。但含锰量过高，也有阻碍石墨化的作用，又使铸铁的收缩率有所增加。

（2）浇注温度浇注温度越高，过热度越大，液态收缩增加。

（3）铸型结构与铸型条件合金在铸型中并不是自由收缩，而是受阻收缩。其阻力来自两个方面：①铸件各部分冷速不同，相互制约而对收缩产生阻力；②铸型和型芯对收缩的机械阻力。显然，铸件的实际线收缩率比合金的自由线收缩率小。因此，在设计模型时，应根据合金的材质，铸件的形状、尺寸等，选用适当的收缩率。

2 ．缩孔和缩松

（1）缩孔和缩松的形成液态金属在铸型内凝固时，如果收缩得不到补充，在铸件最后凝固的部位将形成孔洞，这种孔洞称为缩孔。缩孔可分为集中缩孔和分散缩孔两类。集中缩孔是容积较大的孔洞，通常所说的缩孔是指集中缩孔。分散缩孔通常称为缩松。

1）缩孔缩孔通常

隐藏在铸件上部或最后凝

固的部位，有时经机械加

工可暴露出来。在某些情

况下，缩孔产生在铸件的

上表面，呈明显凹坑，这

种缩孔又称为“明缩孔”。

缩孔的外形特征是：形状

不规则，但多近于倒圆锥

形，其内表面粗糙

缩孔的形成过程如图 10 - 2 所示。金属液填满铸型（图 10 -za ）后，由于铸型吸热，靠近型腔表面的金属液很快就降低到凝固温度，结成一层外壳（图 10-zb ) ; 温度继续下降，凝固层加厚，内部的剩余液体由于液态收缩和补充凝固层的凝固收缩，体积缩减，液面下降，在铸件内出现了空隙（图 10 - 2 。）；温度继续下降，外壳继续加厚，液面不断下降，待内部完全凝固，则在铸件上表面形成了缩孔（图 10 - zd ) ；已经产生缩孔的铸件自凝固终止温度冷却到室温，因固态收缩使外廓尺寸略有缩小（图 10 - ze ）。纯金属或共晶成分的合