第一章铸造工艺基础

床身的变形
平板铸件的变形
铸造内应力作用下铸件的变形规律：
★受拉应力的部位缩短 ★受压应力的部位伸长
试验：
有一直径为φ50mm，高100mm的圆柱形铸
件，已知清理后未发生变形，假定立即进行 切削加工，当：
①中心钻一φ30mm的通孔；
②车去厚度为15mm的外圆； ③铣去20mm一边。 问该铸件会发生怎样的变形？
防止：降低内应力、 避免应力 集中、 降低含P量、 设 防裂筋。
三 合金的吸气性与铸件质量的关系
浇注 温度/℃
1610 1400 1400
液态 收缩/%
1.6 2.4 3.5
凝固 固态 总体积
收缩 /% 收缩 /% 收缩/%
3
7.8
12.4
4.2
5.4~6.3 12~12.9
0.1
3.3~4.2 6.9~7.8
★浇注温度 浇注温度越高，液态收缩越大，合金的总收缩量也大
★铸型条件 铸型对铸件收缩的阻力越大，收缩越小。
b.防止铸件变形的方法 设计上：
★结构简单，以减少收缩阻力； ★壁厚均匀，厚薄逐步过渡，以减少温差; ★设计加强筋，以增加铸件刚性。
工艺上：反变形法
3）铸件的裂纹及防止
a.热裂
特征：裂纹短、缝隙宽、形状
曲折、缝内呈氧化色。 防止：减少含S量、减少铸型
阻力。 b.冷裂
特征：裂纹细小，呈连续直线 状, 缝内有金属光泽或 轻微氧化色。
★铸件结构 铸件结构越复杂，对收缩的阻力越大，收缩较小。
三、合金的吸气性 合金在熔炼和浇注时吸收气体的性能称为合金的吸气性
四、合金的偏析 合金凝固后成分的不均匀现象
氢在纯铝中的溶解度
第二节 合金的铸造性能与铸件质量的关系
教学目的：1.掌握合金的铸造性能对铸件质量 的影响。
2.掌握铸造缺陷的成因与预防方法。 教学重点：合金的流动性及收缩性对铸件质量的
第一章 铸造成形工艺理论基础
第一节 合金的铸造性能 合金的铸造性能即金属在液态成形过程中表现
出的性能。主要有：流动性、收缩性、吸气性、氧 化性、偏析等 一、合金的流动性 1 流动性的概念
金属的流动性指液态金属本身的流动能力 2 流动性的测定
用螺旋形标准试样形成的铸型来测量，在相同条 件下，合金在其中流动的长度越长，流动性越好。
目录
螺旋型标准试样
3 影响合金流动性的因素 主要有金属的化学成分，浇注温度和物理性质。
★合金的种类及成分的影响 合金的种类不同，流动性也不同，铸钢的流动性∠硅
黄铜的∠铸铁的
常用合金的流动性（砂型，试样截面8×8mm）
合金种类
铸型种类
浇注温度/℃ 螺旋线长度/mm
铸铁 C + Si=6.2%
C + Si=5.9% C + Si=5.2% C + Si=4.2%
10wenku.baidu.com%
4、影响收缩的因素
★化学成分 合金不同，化学成分不同，其收缩率也不同； C%含量增大，碳钢的收
缩量增大（相同浇注温度下，过热度大，液态收缩大）；碳以石墨析出 时，体积膨胀，故铸铁的收缩率小。
几种铁碳合金的体积收缩率
合金 含碳 种类 量/%
铸造碳钢 0.35 白口铸铁 3.00 灰口铁 3.5
100 700~800 400~600
420 1000
同类合金，化学成分不同，流动性也不同：纯金属及接近 共晶成分的流动好，结晶范围越宽，流动性越差
Fe-C合金的流动性与含碳量的关系
a）在恒温下凝固 b）在一定温度范围内凝固
★浇注温度 提高温度，合金的粘性降低，流动性增大。
★物理性质 粘度小的合金流动性大
缺点
易产生应力，材 质浪费大，工艺 复杂，使铸件成 本提高。
同时凝固 防止内应力
灰铸铁、锡青铜
铸件心部易产 生缩孔和缩松
b.机械应力的形成与防止 ★形成原因：合金的线收缩受到铸型、型芯、浇冒系统
的机械阻碍而形成的应力。
上型
下型
★防止方法：增加造型材料的退让性、铸件及时出型。
2）铸件的变形与防止 a.铸件的变形
及冷铁，使铸件按照：
薄截面 次厚截面 厚截面 补缩冒口
的顺序进行凝固，将缩孔转移到冒口中以防 止在铸件中产生缩孔的铸造工艺措施。
3）缩松的防止
2. 铸造应力、铸件的变形及裂纹
1)铸造应力的形成及防止 a.铸造内应力的形成及防止
铸件图
★铸造内应力的形成原因
（a）凝固结束的铸件 （b）高温暂时应力状态 (c)瞬时零应力状态 （d）室温残余应力状态
二、合金的收缩 1、收缩的概念：合金在冷却凝固过程中，体积和尺寸缩小的现象 2、收缩的构成：液态收缩、凝固收缩、固态收缩
T浇
T℃
T凝
液态收缩 凝固收缩
产生缩孔及缩松
固态收缩
产生内应力及变形
成分
3、收缩的表示方法
体收缩率：
V
V铸型 V铸件 100% V铸 件
线收缩率： L
L铸型 L铸件 L铸 件
★铸造内应力的防止与消除
基本思路：尽量减少铸件各部位间的温度差， 使其均匀冷却。
设计上：截面均匀 防止铸造内应力的方法
工艺上：同时凝固
铸件的同时凝固原则
冷铁
距离
消除内应力的方法
人工时效（去应力退火） 自然时效
定向凝固与同时凝固的区别
工艺措施
顺序凝固
作用 应用场合
防止缩孔
铝青铜、铝硅合金 和铸钢件
影响。 教学难点：铸造内应力的形成过程分析 计划课时：1学时
目录
一 、合金的流动性与铸件质量的关系
合金的流动性直接影响其充型能 力，进而影响铸件的质量，流动性不足 易产生浇不足、冷隔等缺陷。
二、 合金的收缩性与铸件质量的关系
液态收缩和凝固收缩——缩孔、缩松。 固态收缩——内应力、变形、甚至开裂。 1.缩孔与缩松
砂型 砂型 砂型 砂型
1300 1300 1300 1300
1800 1300 1000 600
铸钢 C=0.4% 铝硅合金（硅铝明） 镁合金（含A1及Zn） 锡青铜（Sn≈10%,Zn≈2%） 硅黄铜（Si=1.5~4.5%）
砂型 金属型（300℃）
砂型 砂型 砂型
1600 680~720
700 1040 1100
液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固 收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固
的部位形成一些孔洞 。大而集中的称为缩孔，细 小而分散的称为缩松。
1)缩孔和缩松的形成
缩孔的形成过程
缩松的形成
过程
2)缩孔的防止
用顺序凝固方法防止
暗冒口
距离
顺序凝固原则
外冷铁的使用
内冷铁的使用
总结：
★铸造工艺中常用顺序凝固的方法防止缩孔 ★顺序凝固就是在铸件的热节处加补缩冒口