熱加工工藝鑄造

1、氣體以固溶體和化合物存在時，會大幅度降低鑄件的韌性氣體以氣孔形式存在時將減小有效截面積、降低強度；會造成部分應力集中，成為零件斷裂的裂紋源氣孔是最常見的一種鑄造缺陷七、鑄件中的氣體氣孔的種類氣孔氣孔侵入性氣孔析出性氣孔反響性氣孔砂型和砂芯在高溫澆注時產(chǎn)生的氣體侵入金屬液內所形成的氣孔。多出如今鑄件澆注位置的上外表附近金屬液高溫熔煉時溶解的大量氣體在凝固過程中溶解度急劇下降而析出，部分留在鑄件內形成析出性氣孔。主要是氫氣孔，其次是氮氣孔；鋁合金鑄件中最常見，其次是鑄鋼件，鑄鐵件偶爾出現(xiàn)金屬液與鑄型之間發(fā)生化學反響而產(chǎn)生的氣孔。常分布在鑄件皮下1-3mm處，外表加工后就暴露出來，又稱皮下氣孔，分為

2、氫氣孔、氮氣孔和一氧化碳氣孔氣孔的特征氣孔氣孔侵入性氣孔析出性氣孔反響性氣孔多位于鑄件上外表附近，尺寸較大，呈橢圓形或梨形，孔的內外表被氧化大面積分布于鑄件斷面上，氣孔尺寸較小，形狀呈團球形或裂紋狀多角形鑄鋼中的皮下氣孔多呈細長狀，垂直于鑄件外表；鑄鐵中多呈球狀或梨狀。氣孔外表光滑，呈銀白色或金屬光亮色氣孔的預防氣孔氣孔侵入性氣孔析出性氣孔反響性氣孔減少型砂的水分和砂芯的發(fā)氣量；增加型砂和砂芯的通氣才能；適當進步澆注溫度減少金屬液原始含氣量，對爐料、與金屬接觸的添加劑、澆注用具等充分烘干；減低鑄型水分；熔煉中進展出氣處理；鋁合金鑄件盡量用金屬型以進步鑄件冷卻速度，阻止氣體析出盡量減少金屬液的含

3、氣量；嚴格控制合金中氧化性較強的元素的用量(如球墨鑄鐵中的球化劑); 嚴格控制鑄型的水分；進步鑄型的透氣性常用合金鑄件的生產(chǎn)鑄 鐵可鍛鑄鐵熔煉鑄鋼件的熱處理鑄鋼的鑄造工藝鑄鋼的鑄造特性鑄 鋼蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵灰 鑄 鐵鑄造普通灰鑄鐵孕育鑄鐵鑄造工藝特點第二節(jié) 鑄件的生產(chǎn)工藝零件圖零件圖鑄造工藝圖鑄造工藝圖模樣圖、芯盒圖、鑄型裝配圖模樣圖、芯盒圖、鑄型裝配圖制造模樣及芯盒制造模樣及芯盒混制芯砂混制芯砂預處理造型材料預處理造型材料混制型砂混制型砂造型造型制芯制芯準備爐準備爐料料熔煉金熔煉金屬屬澆注澆注化驗化驗落砂、清理落砂、清理檢驗檢驗熱處理熱處理合格鑄件合格鑄件合型合型烘干鑄型烘干鑄型烘干芯子烘干

4、芯子鑄造的主要工序造型和制芯是砂型鑄造最根本的工序。按照緊實型砂和起模的方法，可分為手工造型和機器造型兩大類為省卻挖砂操作，在造型前特制一個底胎，然為省卻挖砂操作，在造型前特制一個底胎，然后在底胎上造下箱；底胎可多次使用，不參與后在底胎上造下箱；底胎可多次使用，不參與澆注澆注常用手工造型方法的特點及應用常用手工造型方法的特點及應用造型方法造型方法主要特點主要特點適用范圍適用范圍整模造型整模造型整體模，平面分型面，型腔在一個砂箱內；造型整體模，平面分型面，型腔在一個砂箱內；造型簡單，鑄件精度表面質量較好簡單，鑄件精度表面質量較好分模造型分模造型模樣沿最大截面分為兩半，型腔位于上、下兩模樣沿最大截

5、面分為兩半，型腔位于上、下兩個砂箱，造型簡便個砂箱，造型簡便假箱造型假箱造型最大截面位于一端并為平面的簡單鑄最大截面位于一端并為平面的簡單鑄件的單件、小批量生產(chǎn)件的單件、小批量生產(chǎn)最大截面在中部，一般為對稱性鑄件最大截面在中部，一般為對稱性鑄件，如套、管、閥類零件單件、小批量，如套、管、閥類零件單件、小批量生產(chǎn)生產(chǎn)模樣為整體，但分型面不是平面，造型時手工模樣為整體，但分型面不是平面，造型時手工挖去阻礙取模的型砂，生產(chǎn)率低，技術水平高挖去阻礙取模的型砂，生產(chǎn)率低，技術水平高分型面不是平面的鑄件的單件、小批分型面不是平面的鑄件的單件、小批量生產(chǎn)量生產(chǎn)分型面不是平面的鑄件的成批量生產(chǎn)分型面不是平面的

6、鑄件的成批量生產(chǎn)活塊造型活塊造型鑄件上妨礙起模的部分做成活動的，起模時先鑄件上妨礙起模的部分做成活動的，起模時先取出主體部分，再取出活動部分取出主體部分，再取出活動部分用于妨礙起模部分的鑄件的單件、小用于妨礙起模部分的鑄件的單件、小批量生產(chǎn)批量生產(chǎn)挖砂造型挖砂造型手工造型采用活動砂箱造型，合型后脫出砂箱采用活動砂箱造型，合型后脫出砂箱常用手工造型方法的特點及應用常用手工造型方法的特點及應用(續(xù)上表續(xù)上表) 造型方法造型方法主要特點主要特點適用范圍適用范圍用刮板代替模樣造型。節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期用刮板代替模樣造型。節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期，生產(chǎn)率低，技術水平高，但精度較差，生產(chǎn)率低，技術水平高，

7、但精度較差兩箱造型兩箱造型鑄型由上型和下型構成，適用于各類模樣，操鑄型由上型和下型構成，適用于各類模樣，操作方便作方便三箱造型三箱造型脫箱造型脫箱造型用于等截面或回轉體大中型鑄件的單用于等截面或回轉體大中型鑄件的單件、小批量生產(chǎn)件、小批量生產(chǎn)最基本的造型方法，適用于各種鑄型最基本的造型方法，適用于各種鑄型、各種批量、各種批量鑄件兩端截面尺寸比中間大，必須有兩個分型鑄件兩端截面尺寸比中間大，必須有兩個分型面面主要用于手工造型、具有兩個分型面主要用于手工造型、具有兩個分型面鑄件的單件或小批量生產(chǎn)鑄件的單件或小批量生產(chǎn)用于小鑄件的生產(chǎn)用于小鑄件的生產(chǎn)地坑造型地坑造型在地面砂床中造型，不用砂箱或只用上

8、箱在地面砂床中造型，不用砂箱或只用上箱用于要求不高的中、大型鑄件的單件用于要求不高的中、大型鑄件的單件或小批量生產(chǎn)或小批量生產(chǎn)刮板造型刮板造型機器造型機器造型機器造型用機器全部或至少完成緊砂操作的造型用機器全部或至少完成緊砂操作的造型消費效率高，勞動條件好，砂型質量好消費效率高，勞動條件好，砂型質量好緊實度高而均勻，型腔輪廓明晰，鑄件質量好緊實度高而均勻，型腔輪廓明晰，鑄件質量好設備和工藝裝備費用高，消費準備時間較長，適于中設備和工藝裝備費用高，消費準備時間較長，適于中 小鑄件的批量消費小鑄件的批量消費機器造型分類機器造型分類震壓造型震壓造型微震壓實造型微震壓實造型高壓造型高壓造型射壓造型射壓

9、造型空氣沖擊造型空氣沖擊造型拋砂造型拋砂造型造型消費線造型消費線是將造型機和其它輔機(翻轉機、下芯機、合型機、壓鐵機、落砂機等)按照鑄造工藝流程，用運輸設備(鑄型輸送機或輥道)聯(lián)絡起來，組成一套機械化、自動化的鑄造消費系統(tǒng)鑄造工藝對鑄件構造的要求鑄件的外形：盡量防止外外表有側凹盡量使分型面為平面臺和肋條等構造應便于起模盡量減少分型面的數(shù)目應具有構造斜度設計的鑄件要符合鑄造工藝的要求。構造與工藝之間的關系，通常稱為構造工藝性鑄件的內腔：盡量少用和不用型芯應有足夠的芯頭使型芯定位結實、排氣通暢和清理方便臺和肋條等構造應便于起模第三節(jié) 砂型鑄造工藝方案設計設計的鑄件應符合鑄造工藝的要求鑄造工藝方案包

10、括以下內容：1澆注位置確實定 2分型面確實定3鑄造工藝參數(shù)確實定4型芯的設計5鑄造工藝圖的繪制澆注位置是指鑄件在型內所處的空間位置。澆注位置對鑄件質量及鑄造工藝有很大影響澆注位置確實定澆注位置的選擇原那么：1鑄件的重要加工面應朝下或位于側面。機床床身和錐齒輪，導軌和錐面為重要加工面，應朝下2鑄件寬大平面應朝下，否那么易造成夾砂、結疤缺陷3面積較大的薄壁部分應置于鑄型下部或垂直、傾斜位置4鑄件的厚大部分置于上部或側面，便于安置澆冒口補縮分型面的選擇分型面是指分開鑄型便于取模的接合面，它決定了鑄件在造型時的位置通常造型位置和澆注位置一致分型面對鑄件質量及鑄造工藝有很大影響。首先，應保證鑄件質量要求

11、；其次，應使操作盡量簡化；第三，應考慮詳細消費條件分型面的選擇原那么盡量使鑄件的重要加工面或大部分加工面、加工基準面放在一個砂型內，減少錯箱，進步鑄件精度分型面應盡量為平直面應盡量減少型芯和活塊的數(shù)量使型腔和主要型芯位于下箱，以便于下芯、合型和檢查型腔尺寸 鑄造工藝參數(shù)確定鑄造工藝參數(shù)是與鑄造工藝過程有關的某些工藝數(shù)據(jù)，包括收縮率、加工余量、拔模斜度、鑄造圓角、芯頭芯座等，它直接影響模樣、芯盒的尺寸和構造，選擇不當會影響鑄件的精度、消費率和本錢 鑄造收縮率為補償收縮，模樣比鑄件圖樣尺寸增大的數(shù)值。其大小與鑄件尺寸大小、構造、壁厚、鑄造合金的線收縮率及收縮時受阻礙情況有關，常以鑄件線收縮率表示L

12、模L件鑄造收縮率KL件100%L模模樣尺寸L件鑄件尺寸加工余量指在鑄件外表上留出的準備切削去的金屬層厚度。影響加工余量的因素有合金種類、鑄造方法、鑄件構造、尺寸及加工面在型內的位置等拔模斜度為便于取模，在平行于出模方向的模樣外表上所增加的斜度稱拔模斜度，一般用角度或寬度表示。拔模斜度應根據(jù)模樣高度及造型方法來確定最小鑄出孔和槽較小孔槽一般不鑄出型芯設計型芯設計的主要內容包括型芯的數(shù)量及形狀、芯頭構造、下芯順序等，同時要考慮加強通氣芯頭是型芯的重要組成部分，起定位和支撐型芯、排除型芯內氣體的作用芯頭分為垂直芯頭和程度芯頭兩種形式鑄造工藝圖的繪制分析鑄件質量要求、構造特點、消費批量選擇造型方法 選

13、擇澆注位置和分型面確定工藝參數(shù)：加工余量、拔模斜度、鑄造收縮率、是否鑄孔等設計型芯設計澆冒口系統(tǒng)繪制鑄造工藝圖 實際消費中，由于鑄鐵材料(包括灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵)具有優(yōu)良的鑄造性能，且資源豐富、冶煉方便、價格低廉，鑄鐵件占液態(tài)成形件中相當大的份額鑄鐵通常是C%=2.5%-4.0%的鐵碳合金碳在鐵碳合金中的存在形式滲碳體和石墨根據(jù)碳在鐵碳合金中的存在形式，鑄鐵可分為： 灰口鑄鐵 白口鑄鐵：碳主要以Fe3C形式存在，斷口呈銀白色 麻口鑄鐵：碳部分以Fe3C形式存在，部分以石墨形式存在普通灰鐵：碳主要以片狀石墨形態(tài)出現(xiàn)，斷口為暗灰色普通灰鐵：碳主要以片狀石墨形態(tài)出現(xiàn)，斷口為暗灰色可鍛鑄鐵：

14、碳主要以團絮狀石墨形態(tài)出現(xiàn)可鍛鑄鐵：碳主要以團絮狀石墨形態(tài)出現(xiàn)球墨鑄鐵：石墨大部分或全部呈球狀球墨鑄鐵：石墨大部分或全部呈球狀蠕墨鑄鐵：大部分石墨為蠕蟲狀蠕墨鑄鐵：大部分石墨為蠕蟲狀第四節(jié) 常用合金鑄件的生產(chǎn)鑄鐵的優(yōu)點鑄鐵的優(yōu)點 良好的鑄造性能如流動性好、收縮小良好的鑄造性能如流動性好、收縮小 良好的切削加工性能良好的切削加工性能 優(yōu)良的耐磨性能優(yōu)良的耐磨性能 良好的吸振緩沖性能良好的吸振緩沖性能 低的缺口敏感性能低的缺口敏感性能鑄鐵中石墨的存在，使鑄鐵具有鑄鋼所不具備的性能石墨形態(tài)對鑄鐵性能的影響石墨片越圓整、越細小、分布越均勻，對基體割裂越小鑄鐵的基體：鐵素體灰口鑄鐵鐵素體灰口鑄鐵鐵素體鐵

15、素體珠光體灰口鑄鐵珠光體灰口鑄鐵珠光體灰口鑄鐵珠光體灰口鑄鐵碳以石墨形式析出的過程即為鑄鐵的石墨化。石墨化過程進展的程度不同，會導致得到不同基體的鑄鐵組織鑄鐵的凝固過程和石墨化石墨析出的過程稱為石墨化一次結晶過程和共晶石墨化：鑄鐵液從液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)時的結晶稱一次結晶二次結晶過程和共析石墨化：鑄鐵凝固后在繼續(xù)冷卻的過程中發(fā)生的組織轉變稱為二次結晶奧氏體中固溶碳隨溫度下降不斷析出，沉積在原有共晶石墨上鑄鐵冷卻到共析轉變溫度以下時，奧氏體發(fā)生共析轉變一次結晶決定石墨形態(tài)、分布特征和大??；二次結晶決定鑄鐵的基體組織影響鑄鐵石墨化的因素鑄鐵的石墨化程度決定了鑄鐵的組織和性能，因此影響石墨化的因素就是影響

16、鑄鐵性能的因素影響石墨化的主要因素： 1化學成分：C、Si、P是促進石墨化元素；Mn、S是 反石墨化元素 2冷卻速度：減小冷卻速度可以促進石墨化，反之 那么阻止石墨化 3鑄件壁厚：鑄件厚那么冷卻速度慢，促進石墨化， 反之那么阻礙石墨化影響石墨化的因素化學成分把各元素按其對石墨化影響的程度折算成碳的相當含量，其總和稱為碳當量：CEC13(Si+P)化學成分：C%、 Si%越高，越容易石墨化v減小冷卻速度可以促進石墨化，易得到粗大的石墨片和鐵素體基體v增大冷卻速度那么阻礙石墨化，此時只有部分碳以細石墨片析出，而另一部分碳那么以滲碳體析出， 得到珠光體基體影響石墨化的因素冷卻速度影響石墨化的因素鑄件

17、壁厚在鋼的基體上分布著不同形態(tài)的石墨，而石墨的形態(tài)、大小和分布直接在鋼的基體上分布著不同形態(tài)的石墨，而石墨的形態(tài)、大小和分布直接影響鑄鐵的性能影響鑄鐵的性能灰口鑄鐵灰鑄鐵的組織性能特點：鑄造性能和機加工性能良好減磨性能好減震性能好缺口敏感性小力學性能較差一、灰鑄鐵的消費灰鑄鐵的牌號：HT100、HT150、HT200、HT225、HT250、HT275、HT300和HT350共八個牌號HT灰鐵數(shù)字表示標準試樣測得的最小抗拉強度值/MPa灰鑄鐵的分類普通灰鑄鐵：普通灰鑄鐵：鐵水不經(jīng)任何處理，如HT100和HT150，也稱低強度灰鑄鐵，主要缺點是壁厚敏感性較大孕育鑄鐵：孕育鑄鐵：鐵水需經(jīng)孕育處理，

18、如HT200及其以上牌號，也稱高強度灰鑄鐵，壁厚敏感性很小，同一截面上機械性能的齊一性較好進步和改善灰口鑄鐵機械性能的途徑改善基體組織改善基體組織改變石墨形態(tài)、數(shù)量、改變石墨形態(tài)、數(shù)量、 大小和分布大小和分布孕育處理是進步和改善灰口鑄鐵機械性能行之有效的方法。常用的孕育劑是含Si量為75%的硅鐵灰口鑄鐵孕育處理方法將熔煉出的鐵水在澆鑄前參加質量分數(shù)為0.250.60%的孕育劑，孕育劑在鐵水中形成大量彌散的石墨結晶核心，使石墨化作用顯著進步，從而得到在細珠光體上均勻分布著細片狀石墨的組織球化劑：金屬鎂或稀土鎂 孕育劑：含Si量為75%或95%的硅鐵向高溫鐵水中參加一定量的球化劑和孕育劑，直接得到

19、球狀石墨的鑄造合金，即球墨鑄鐵二、球墨鑄鐵的消費球墨鑄鐵組織和性能特點：石墨呈球狀，對基體的割裂作用降至最低，其強度、塑性和韌性大為進步球墨鑄鐵牌號：QT350-22、QT400-18、QT400-15、QT700-2、QT900-2等10個牌號“QT表示“球鐵第一組數(shù)字400為最低抗拉強度400MPa，第二組數(shù)字18為最低延伸率18%球墨鑄鐵的分類珠光體球墨鑄鐵：基體組織中P占80%以上，典型牌號是QT600-3、QT700-2、QT800-2三個牌號鐵素體球墨鑄鐵：基體組織中F占80%以上，典型牌號是QT400-18、QT450-10，其抗拉強度比珠光體球墨鑄鐵低，但塑性和韌性高，其機械性

20、能優(yōu)于可鍛鑄鐵混合基體球墨鑄鐵：如QT500-7、QT550-5，有較好的強度和韌性的配合球墨鑄鐵主要特球墨鑄鐵主要特點點石墨成球狀，對基體的割裂作用降到最低，力學性能比灰鑄鐵有顯著進步可通過熱處理改善金屬基體，進一步進步性能，此點與灰鑄鐵不同球墨鑄鐵較灰鑄鐵易產(chǎn)生縮孔、縮松、皮下氣孔、夾渣等缺陷石墨析出時發(fā)生膨脹，應適當進步鑄型剛度球墨鑄鐵的消費嚴格控制化學成分較高的出鐵溫度球化處理：往鐵水中參加球化劑，使石墨成球狀孕育處理：促進石墨化，消除白口傾向和細化石墨球球墨鑄鐵的熱處理：主要有退火、正火、調質和等溫 淬火等球墨鑄鐵件消費應 注 意 問 題控制原鐵液化學成分，與一般灰鑄鐵根本一樣；具有

21、高C、高Si、中Mn、低S、低P特點較高的鐵液溫度，以防止球化處理、孕育處理后鐵液溫度過低，產(chǎn)生澆缺乏等缺陷球化處理、孕育處理球墨鑄鐵的牌號、性能及用處將白口鑄鐵件經(jīng)長時間的高溫石墨化退火，使白口鑄鐵中的滲碳體分解，獲得在鐵素體或珠光體的基體中分布著團絮狀石墨的鑄鐵，即為可鍛鑄鐵黑心可鍛鑄鐵(KTH, 鐵素體基體)珠光體可鍛鑄鐵(KTZ) 白心可鍛鑄鐵(KTB，很少用)可鍛可鍛鑄鐵鑄鐵種類種類可鍛鑄鐵特點：可鍛鑄鐵特點：強度高強度高(b=300-400MPa)(b=300-400MPa)、塑性好、塑性好(12%)(12%)、韌性好、韌性好(k30J/cm2)(k30J/cm2)石墨化退火周期長石墨化退火周期長(40-70h), (40-70h), 鑄件本錢高鑄件本錢高適用于制造承受震動和沖擊、形狀復雜的薄壁適用于制造承受震