铸造工艺基础知识

普通灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁
1. 普通灰铸铁(习惯上简称灰铸铁)
灰铸铁的特性： 抗拉强度较低，塑性、韧性很差，属脆性材料； 具有良好的减振性和耐磨性； 具有良好的铸造性能； 常用灰铸铁： 普通灰铸铁 HT100，HT150，HT200 孕育铸铁 HT200，HT250 ，HT300
2. 可锻铸铁 可锻铸铁的特性： 具有一定塑性和韧性； 铸造性能较灰铸铁差。
铸造内应力、变形和裂纹
1.铸造内应力 铸造内应力——铸件在进行固态收缩时受到阻碍，在铸件 内部产生的应力
根据应力产生的原因不同，分为热应力和收缩应力 热应力是铸件在冷却过程中各部分冷却速度不同导致同一 时间收缩量不一致而产生的应力。 收缩应力是铸件在冷却过程中的固态收缩受到型芯、铸型 等机械阻碍而产生的应力。
2.2 常用铸造合金
常用的铸造合金有： 铸铁、铸钢、铸造铝合金和铸造铜合金 一、合金的铸造性能
合金的铸造性能包括：流动性、收缩性、氧化性、吸气性和偏析 合金的铸造性能不好时：容易产生浇铸不足、冷隔、缩孔、缩松、气孔、 夹渣和裂纹等铸造缺陷。
1. 合金的流动性
铸造时液态金属充填铸型的能力，称为流动性。 流动性好，容易获得轮廓清晰的薄而复杂的铸件，避免产生 浇不足和冷隔，减少气孔、夹渣和缩孔等缺陷。
2.1 砂型铸造的造型工艺
砂型铸造的应用最为广泛，其基本工序是： 模样和芯盒制作； 配制型(芯)砂、造型造芯、合型——形成铸型； 熔炼合金、浇注； 落砂清理和检验。 一、造型材料 型砂、芯砂和原材料统称为造型材料 二、造型方法 造型方法可分为手工和机器造型两大类 手工造型主要用于单件小批生产， 机器造型主要用于大批量生产。
3. 球磨铸铁 球磨铸铁的特性： 力学性能与铸钢相近，特别是屈服强度高 ； 塑性、韧性高于其他铸铁，耐磨性高于钢材； 具有良好的铸造性能。
球墨铸铁的牌号、力学性能及用途
牌 号 抗拉强度 屈服强度 伸长率 (%)
δ
硬度 HBS
基体组 织
应用举例
缩孔和缩松的形成及防止
铸件在凝固过程中，内部的液态金属不断补充各部金 属的收缩，体积减小，液面下降，在铸件内部上表面出现 的空隙称为缩孔。 铸件在凝固过程中，树枝状枝晶很发达，将液体分隔 成互相不连通的小区域，导致外部金属液不能进行补缩， 使枝晶间和枝晶内产生了细小的缩孔即缩松。
防止缩孔的措施： 设置冒口，使缩孔集中到冒口中，最后切去 冒口部分 尽量选用共晶成分和结晶温度范围窄的合金
活块造型
挖砂造型
用于单件、小批生产分型面不 是平面的铸件。
用于成批生产需要挖砂的铸件。
假箱造型
此外还有三箱造型，脱箱造型(无箱造型）等
机器造型
在大量生产铸件时，都采用机器造型 与手工造型相比，机器造型生产率高、质量稳定、工人 劳动强度低、对工人技术水平要求不高、便于实现自动化。 按照紧砂方式不同，机器造型可分为： 震压造型 震压式造型机以压缩空气为动力，使振动活塞带 动工作台振击将砂型震实。 射压造型 利用压缩空气将型砂射入型腔进行初紧实，然后 压实活塞将砂型再紧实。 高压造型 高压造型机是利用液压系统产生很高的压力来压 实砂型。 抛砂造型 抛砂机是利用高速旋转的叶片将输送带输送过来 的型砂高速抛下来紧实砂型。
影响流动性最主要的因素是化学成分和铸造工艺条件
2. 合金的收缩
收缩指在金属熔液凝固冷却过程中体积和尺寸减小的现象
收缩过程的三个阶段：
①液态收缩 从浇注温度到液相线温度间的收缩； ②凝固收缩 从液相线到固相线温度间的收缩； ③固态收缩 从固相线到室温温度间的收缩。
合金收缩的影响因素：
不同合金的收缩率不同 碳钢收缩最大，灰铸铁最小。 不同的浇注温度收缩率不同 合金的浇注温度越高，液态 收缩越大，形成缩孔的倾向越大。
三、铸件浇注位置和分型面的选择
铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型内所处的位置 分型面是指两半铸型相互接触的表面 它们的选择原则主要是：保证铸件质量和简化造型工艺
1. 浇注位置的选择原则 (1) 铸件的重要加工面应朝下 (2) 铸件的大平面应朝下 (3) 铸件薄壁部分应放在下部 (4) 应保证铸件实现定向凝固 (5) 应便于型芯的固定、安装和排气并便于合型
当铸件在冷却过程中收缩不均时会产生变来自百度文库。 当热应力和收缩应力超过材料当时的强度极限时， 铸件就会产生裂纹。
二、铸铁及其工艺性能
铸铁是碳的质量分数大于2.11％的铁碳合金 铸铁可分为白口铸铁、麻口铸铁和灰铸铁
白口铸铁断口呈银白色，性能特征是硬而脆，切削 加工很困难。 灰铸铁断口呈灰色，可切削加工，工业上常用。 麻口铸铁介于白口铸铁和灰铸铁之间，应用极少。 根据灰铸铁中石墨形态的不同，把灰铸铁分为：
2. 分型面的选择原则 (1) 分型面尽量采用平面 (2) 分型面数量尽量减少 (3) 尽量使铸件全部或大部 分放在同一砂型内 (4) 应尽量减少型芯和活块 的数量 2半环形砂芯
加砂芯后变成整箱造型
四、工艺参数的选择
铸造工艺的工艺参数包括： 加工余量 ；起模斜度；铸造圆角 ；型芯头 ；收缩余量
加工余量
各种手工造型方法的特点和适用范围
造型方法 整模造型 分模造型 主要特点 模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部 在半个铸型内，其造型简单，铸件不会产生错 型缺陷。 模样沿截面最大处分为两半，型腔位于上、下 两个半型内，造型简单，节省工时。 铸件上有妨碍起模的小凸台、肋板等，制模时 将它们做成活动部分。造型起模时，先起出主 体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费工 时，要求操作技术水平高。 模样虽为整体的，但铸件的分型面为曲面。为 了起出模型，造型时用手工挖去阻碍起模的型 砂。其造型费工时、生产率低，要求操作技术 水平高。 克服上述挖砂成型的挖砂缺点，在造型前预先 作个底胎(即假箱)，然后再在底胎上造下箱。由 于底胎并不参加浇注，故称假箱。此法比挖砂 造型简便，且分型面整齐。 适用范围 适用于最大截面在一端，且为 平面的铸件。 适用于最大截面在中部的铸件。 主要用于单件、小批生产带有 突出部分并且难以起模的铸件。