铸造工艺学(课本)

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目录

第一章铸造工艺设计概论 (1)

第一节铸造工艺设计的概念、设计依据、内容及程序 (1)

第二节铸造工艺设计与经济指标和环境保护的关系 (3)

第二章铸造工艺方案的确定 (4)

第一节零件结构的铸造工艺性 (4)

第二节造型、造芯方法的选择 (4)

第三节浇注位置的确定 (6)

第四节分型面的选择 (8)

第三章砂芯设计及铸造工艺设计参数 (10)

第一节砂芯设计 (10)

第二节铸造工艺设计参数 (12)

第四章浇注系统设计 (17)

第一节液态金属在浇注系统基本组元中的流动 (17)

第二节浇注系统的基本类型及选择 (21)

第三节计算阻流截面的水力学公式 (25)

第四节铸铁件浇注系统设计与计算 (28)

第五节其他合金铸件浇注系统的特点 (32)

第六节金属过滤技术 (35)

第五章冒口、冷铁和铸肋 (37)

第一节冒口的种类及补缩原理 (37)

第二节铸钢件冒口的设计与计算 (39)

第三节铸铁件实用冒口的设计 (44)

第四节提高通用冒口补缩效率的措施和特种冒口 (53)

第五节冷铁 (56)

第六节铸肋 (59)

第一章铸造工艺设计概论

第一节铸造工艺设计的概念、设计依据、内容及程序

一、概念

现代科学技术的发展，要求金属铸件具有高的力学性能、尺寸精度和低的表面粗糙度值；要求具有某些特殊性能，如耐热、耐蚀、耐磨等，同时还要求生产周期短，成本低。因此，铸件在生产之前，首先应进行铸造工艺设计，使铸件的整个工艺过程都能实现科学操作，才能有效地控制铸件的形成过程，达到优质高产的效果。

铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。铸造工艺设计的有关文件，是生产准备、管理和铸件验收的依据，并用于直接指导生产操作。因此，铸造工艺设计的好坏，对铸件品质、生产率和成本起着重要作用。

二、设计依据

在进行铸造工艺设计前，设计者应掌握生产任务和要求，熟悉工厂和车间的生产条件，这些是铸造工艺设计的基本依据。此外，要求设计者有一定的生产经验和设计经验，并应对铸造先进技术有所了解。具有经济观点和发展观点，才能很好地完成设计任务。

（一）生产任务

（1）铸造零件图样提供的图样必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记。设计者应仔细审查图样。注意零件的结构是否符合铸造工艺性，若认为有必要修改图样时，须与原设计单位或订货单位共同研究，取得一致意见后以修改后的图样作为设计依据。

（2）零件的技术要求金属材质牌号、金相组织、力学性能要求、铸件尺寸及重量公差及其他特殊性能要求，如是否经水压、气压试验，零件在机器上的工作条件等。在铸造工艺设计时应注意满足这些要求。

（3）产品数量及生产期限产品数量是指批量大小。生产期限是指交货日期的长短。对于批量大的产品，应尽可能采用先进技术。对于应急的单件产品，则应考虑使工艺装备尽可能简单，以便缩短生产周期，并获得较大的经济效益。

（二）生产条件

（1）设备能力包括起重运输机的吨位和最大起重高度、熔炉的形式、吨位和生产率、造型和制芯机种类、机械化程度、烘干炉和热处理炉的能力、地坑尺寸、厂房高度和大门尺寸等。

（2）车间原材料的应用情况和供应情况。

（3）工人技术水平和生产经验。

（4）模具等工艺装备制造车间的加工能力和生产经验。

（三）考虑经济性

对各种原材料、炉料等的价格、每吨金属液的成本、各级工种工时费用、设备每小时费用等，都应有所了解，以便考核该项工艺的经济性。

三、设计内容和程序

铸造工艺设计的一般内容和程序

铸造工艺设计内容的繁简程度，主要决定于批量的大小、生产要求和生产条件。一般包括下列内容：铸造工艺图，铸件（毛坯）图、铸型装配图（合箱图）、工艺卡

及操作工艺规程。广义地讲，铸造工艺装备的设计也属于铸造工艺设计的内容，例如模样图、芯盒图、砂箱图、压铁图、专用量具图和样板图、组合下芯夹具图等。

大量生产的定型产品、特殊重要的单件生产的铸件等铸造工艺设计一般订得细致，内容涉及较多。单件、小批生产的一般性产品，设计内容可以简化。在最简单的情况下，只绘一张铸造工艺图。

铸造工艺设计所涉及的内容和一般设计程序如表所列。

第二节铸造工艺设计与经济指标和环境保护的关系

铸造工艺设计人员应时刻关心铸件成本、节约能源和环境保护问题。从零件结构的铸造工艺性的改进，铸造、造型、造芯方法的选择，铸造工艺方案的确定，浇注系统和冒口的设计，直至铸件清理方法等，每道工序都与上述问题有关。举例而言，对铸钢件采用保温冒口后，绝大多数的铸件工艺出品率都可以提高10％～20％，甚至更高。

专门的分析表明，铸件的工艺出品率还不能充分表明保温冒口的经济效益，应该用铸件成品率来考核。铸件成品率的定义是铸件质量除以投入熔炉中的金属原料质量，，以百分数表示。它和铸件工艺出品率的差别是计入了熔炼和浇注的损耗。对铸钢来说，这种损耗约占6％。用普通砂型冒口的铸钢件成品率约为43％；而用保温冒口的铸钢件成品率约为68％。相应地，利润率也由原来的5.37％增加为14.16％。

由此可见，铸造工艺设计时，采用不同的工艺，对铸造车间或工厂的金属成本、熔炼金属量、能源消耗、铸件工艺出品率和成品率、工时费用、铸件成本和利润率等，都有显著的影响。

铸造工艺设计中要注意节约能源。例如，采用湿型铸造法比干型铸造法要节省燃料消耗。使用自硬砂型取代普通干砂型，采用冷芯盒法制芯，而不选用普通烘干法制或热芯盒法，都可以节约燃料或电力消耗。

为了保护环境和维护工人身体健康，在铸造工艺设计中要避免选用有毒害和高粉尘的工艺方法，或者应采用相应对策，以确保安全和不污染环境。例如，当采用冷芯盒制芯工艺时，对于硬化气体中的二甲基乙胺、三乙胺、SO2等应进行严格的控制，经过有效地吸收、净化后，才可以排放入大气。对于浇注、落砂等造成的烟气和高粉尘空气，也应净化后排放。