熱加工工藝基礎(chǔ)第一章鑄造課件

1、第一章鑄造 第一節(jié)第一節(jié) 概述（概述（P1P1）n鑄造鑄造：將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固后，獲相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固后，獲得一定形狀的得一定形狀的毛坯毛坯或或零件零件的方法。的方法。n鑄造的實(shí)質(zhì)是液態(tài)金屬凝固而成形。鑄造的實(shí)質(zhì)是液態(tài)金屬凝固而成形。鑄造成形的特點(diǎn)（P1）1）可以鑄出內(nèi)腔、外形很復(fù)雜的毛坯；2）工藝靈活性大。幾乎各種合金、各種尺寸、形狀、重量和數(shù)量的鑄件都能生產(chǎn)；3）成本較低。原材料來源廣泛，價(jià)格低廉。 鑄造成形的缺點(diǎn)（P1）1）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷。 2）鑄件的機(jī)械

2、性能較低。3）鑄造工序多，難以精確控制，使得鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。4）勞動(dòng)條件較差，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。 第二節(jié) 金屬的液態(tài)成形（P2） n鑄件在成形過程中主要進(jìn)行液體的充填和凝固n同時(shí)還伴隨收縮、吸氣和偏析等現(xiàn)象；這將極大地影響鑄件質(zhì)量和鑄造工藝的設(shè)置一、鑄件的凝固（P2） n液態(tài)金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程，從結(jié)晶學(xué)液態(tài)金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程，從結(jié)晶學(xué)的角度，就是原子由無序排列經(jīng)過生核、核心的角度，就是原子由無序排列經(jīng)過生核、核心長大成為規(guī)則排列的晶體的過程。因此合金凝長大成為規(guī)則排列的晶體的過程。因此合金凝固又稱固又稱一次結(jié)晶一次結(jié)晶。n得到的凝固組織稱為得到的凝固組織稱為鑄態(tài)組織鑄態(tài)組織（晶粒

3、形態(tài)、大（晶粒形態(tài)、大小、分布、缺陷等）取決于成分、冷卻速度、小、分布、缺陷等）取決于成分、冷卻速度、形核條件等。形核條件等。1、鑄件的溫度場(chǎng)（P2） 鑄件斷面上溫度 分布曲線線稱為 鑄件的溫度場(chǎng)鑄件的溫度場(chǎng)。 如圖所示的T曲 線是某圓柱形鑄 件的溫度場(chǎng)。2、鑄件的凝固區(qū)域（P3） n除純金屬和共晶合金外， 斷面上存在三個(gè)區(qū)域：（1）固相區(qū)（2）凝固區(qū)（3）液相區(qū)n這三個(gè)區(qū)域隨時(shí)間變化 而 變化：液相區(qū)不斷縮 小，凝固區(qū)不斷向中心 推進(jìn) 固相區(qū)鑄件擴(kuò)大。3、鑄件的凝固方式（P3） 鑄件的凝固方式主要取決于凝固區(qū)的寬度，可分成三種：（1）逐層凝固逐層凝固（2）糊狀凝固糊狀凝固（3）中間凝固中間凝

4、固a)逐層凝固b)中間凝固c)糊狀凝固3、鑄件的凝固方式（P4） n逐層凝固逐層凝固：純金屬或共晶成分的合金，由于不存在液固并存的凝固區(qū)，固液之間由一條界限清楚分開，隨溫度下降，界限不斷向中心移動(dòng)，直至凝固完成。n糊狀凝固：糊狀凝固：合金的結(jié)晶溫度范圍很寬，且鑄件溫度分布較為平坦，則在凝固時(shí)鑄件表面不存在固體層，凝固區(qū)貫穿整個(gè)斷面，即先糊狀而固化。n中間凝固：中間凝固：介于逐層凝固和糊狀凝固之間，大多數(shù)合金為此凝固方式鑄件質(zhì)量與凝固方式有關(guān)（鑄件質(zhì)量與凝固方式有關(guān)（P4P4） 逐層凝固時(shí)，合金充型能力強(qiáng)（流動(dòng)逐層凝固時(shí)，合金充型能力強(qiáng)（流動(dòng)性好），便于防止縮孔、縮松。性好），便于防止縮孔、縮松

5、。 而糊狀凝固時(shí)，充型能力差，易產(chǎn)生而糊狀凝固時(shí)，充型能力差，易產(chǎn)生縮松縮松二、液態(tài)金屬的充型能力（二、液態(tài)金屬的充型能力（P4P4） n充型能力充型能力：熔融金屬或合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整，輪廓清晰鑄件的能力。n一些鑄造缺陷，如澆不到、冷隔、砂眼、抬箱及氣孔等都是在充型能不利的情況下產(chǎn)生的。n對(duì)于充型能力強(qiáng)的合金液，卷 入其中的氣體易于上浮而被排 除，有利于對(duì)鑄件凝固收縮進(jìn) 行補(bǔ)縮及補(bǔ)合在凝固后期出現(xiàn) 的熱裂紋，從而防止氣孔、縮 孔、縮松和熱裂等缺陷。影響液態(tài)合金充型能力的主要因素（影響液態(tài)合金充型能力的主要因素（P4P4） 1、合金的流動(dòng)性2、鑄型和澆注條件3、鑄件結(jié)構(gòu) 合金的流動(dòng)性

6、是：合金的流動(dòng)性是： 液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力。合金的流動(dòng)性越好，填充性也越好。 流動(dòng)性對(duì)鑄件性能的影響：流動(dòng)性對(duì)鑄件性能的影響： (1)有利于液態(tài)合金中氣體和熔渣的上浮與排除； (2)有助于對(duì)凝固過程中所產(chǎn)生的收縮進(jìn)行補(bǔ)縮； (3)若合金的流動(dòng)性差，鑄件容易產(chǎn)生澆不到、冷隔等缺陷，而且也是引起鑄件氣孔、夾渣和縮孔等缺陷的間接原因。0.45%C 鑄鋼：2004.3%C 鑄鐵：1800流動(dòng)性的測(cè)定與鋼和鑄鐵流動(dòng)性比較 合金的流動(dòng)性合金的流動(dòng)性用澆注流動(dòng)性試樣的方法來衡 量，一般采用如圖所示的螺旋形試樣，流動(dòng)距離越長，表明流動(dòng)性越好。澆口杯出氣口決定合金流動(dòng)性的主要因素有：1）合金的種類。2）合金的

7、成分。3）雜質(zhì)和含氣量。1）合金的種類。合金的熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、粘度等物理性能影響流動(dòng)性；熔點(diǎn)越高，熱導(dǎo)率越大，粘度越大其流動(dòng)性越差。合金種類 鑄型種類 澆注溫度/ 螺旋線長度/ 鑄鐵 wC+Si=6.2% wC+Si=5.9% wC+Si=5.2% wC+Si=4.2% 砂型 砂型 砂型 砂型 1300 1300 1300 1300 1800 1300 1000 600 鑄鋼 wC=0.4% 鋁硅合金（硅鋁明） 鎂合金（含Al和Zn） 錫青銅（wSn10%，wZn2%） 硅黃銅（wSi=1.5%4.5%） 砂型 砂型 金屬型（300 砂型 砂型 砂型 1600 1640 680720 700 1

8、040 1100 100 200 700800 400600 420 1000 2）合金的成分。同種合金，成分不同，其結(jié)晶特點(diǎn)不同，流動(dòng)性也不同。如圖5所示鐵碳合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系.純金屬和共晶合金在恒溫下結(jié)晶，為逐層凝固方式，如圖a所示，凝固層表面光滑，阻力小，故流動(dòng)性好，同時(shí)共晶合金熔點(diǎn)最低，故流動(dòng)性最好。而亞共晶合金，為中間凝固方式，復(fù)雜枝晶阻礙流動(dòng)，故流動(dòng)性差，如圖b所示。圖5鐵碳合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系100200300溫度（）0PbSb20406080204060800流動(dòng)性（cm）2 2、鑄型和澆注條件（、鑄型和澆注條件（P5P5） 1）澆注溫度澆注溫度 越高，保持液態(tài)的時(shí)間

9、越長，流動(dòng)性越好；越高，保持液態(tài)的時(shí)間越長，流動(dòng)性越好； 越高，合金粘度越低，阻力越小，充型能力越強(qiáng)。越高，合金粘度越低，阻力越小，充型能力越強(qiáng)。2）充型壓力充型壓力 壓力越大，充型能力越強(qiáng)。3 3）鑄型條件鑄型條件 鑄型溫度越高，充型能力越好；鑄型溫度越高，充型能力越好； 鑄型中的氣體阻礙充型。鑄型中的氣體阻礙充型。3 3、鑄件結(jié)構(gòu)條件（、鑄件結(jié)構(gòu)條件（P5P5） 1）折算厚度折算厚度 折算厚度也叫當(dāng)量厚度或模數(shù)，為鑄件體積與表面積之比。折算厚度大，熱量散失慢，充型能力就好。鑄件壁厚相同時(shí)，垂直壁比水平壁更容易充填。2）鑄件復(fù)雜程度 鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大，鑄型的鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大，

10、鑄型的 充填就困難。充填就困難。 三、鑄件的收縮（P6） n合金的收縮合金的收縮： 合金從液態(tài)冷卻至常溫的過程中，體積或尺寸縮小的合金從液態(tài)冷卻至常溫的過程中，體積或尺寸縮小的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。n收縮能使鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、裂紋、變形和內(nèi)應(yīng)力收縮能使鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、裂紋、變形和內(nèi)應(yīng)力等缺陷。等缺陷。n通常用體收縮率或線收縮率來表示：通常用體收縮率或線收縮率來表示： 體收縮率體收縮率：%100 鑄鑄件件鑄鑄件件鑄鑄型型VVVV 體收縮率是鑄件產(chǎn)生縮孔或縮松的根本原因。 線收縮率：線收縮率：%100 鑄件鑄件鑄件鑄件鑄型鑄型LLLL 線收縮率是鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形、裂紋的根本原因。 三、鑄件的收縮（P

11、6） 合金的收縮過程可分為三個(gè)階段：如圖所示。1）液態(tài)收縮2）凝固收縮3）固態(tài)收縮1）液態(tài)收縮：液態(tài)收縮：指合金從澆注溫度冷卻到液相線溫度過程中的收縮。過熱度越大，收縮系數(shù)越大，液態(tài)收縮率均增加。液態(tài)時(shí)的體積收縮僅表現(xiàn)為型腔內(nèi)液面得降低，可以從澆注系統(tǒng)中獲得液體補(bǔ)充，以保持形腔充滿。2 2）凝固收縮：）凝固收縮： 指合金在液相線和固相線之間凝固階段的收縮；由狀態(tài)改變和溫度下降兩部分組成。結(jié)晶溫度范圍越大，收縮率越大。 在凝固階段如果合金的體積收縮得不到及時(shí)補(bǔ)充，則會(huì)形成縮孔和縮松。 3 3）固態(tài)收縮）固態(tài)收縮：指合金從固相線溫度冷卻到室溫時(shí)的收縮。表現(xiàn)為鑄件外形尺寸的減小，用線收縮率表示.它對(duì)

12、鑄件形狀和尺寸精度影響很大.是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因 。2 2、鑄件的收縮、鑄件的收縮(P7)(P7)n鑄件的收縮要比合金的收縮復(fù)雜得多，當(dāng)合金成分和溫度一定時(shí)，鑄件的收縮還與鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件有關(guān)。n鑄件結(jié)構(gòu)造成各部分冷卻速度不同，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力阻礙收縮；鑄型和型芯產(chǎn)生機(jī)械阻力。3 3、縮孔、縮松的形成和防止辦法、縮孔、縮松的形成和防止辦法(P7)(P7)n鑄件的收縮要比合金的收縮復(fù)雜得多，當(dāng)合金成分和溫度一定時(shí)，鑄件的收縮還與鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件有關(guān)。n鑄件結(jié)構(gòu)造成各部分冷卻速度不同，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力阻礙收縮；鑄型和型芯產(chǎn)生機(jī)械阻力。3 3、縮孔、縮松的形成和防止辦法、縮孔、縮松

13、的形成和防止辦法(P7)(P7)n凝固結(jié)束后在鑄件某些部位出現(xiàn)的孔洞，大而集中的孔洞稱縮孔縮孔，細(xì)小而分散的孔洞稱縮松縮松。n縮孔縮松可使鑄件機(jī)械性能大大降低，以致成為廢品。n縮孔和縮松是常見的鑄造缺陷之一，要設(shè)法防止。（1）縮孔的形成（P8）n形成條件，金屬在恒溫或很窄的溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，鑄件壁成逐層凝固方式。形成過程如圖1-6所示；動(dòng)畫視頻演示 ； n縮孔產(chǎn)生的基本原因是合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值大于固態(tài)收縮值，且得不到補(bǔ)償?？s孔產(chǎn)生的部位在鑄件最后凝固區(qū)域；此區(qū)域也稱熱節(jié)，用畫圓方法確定。 （2）縮松的形成（P8）n縮松形成的基本原因也是液態(tài)收縮和凝固收縮大于固態(tài)收縮。但主要出現(xiàn)在糊狀凝固

14、的合金中，或斷面較大的鑄件壁中。形成過程如圖18所示。動(dòng)畫視頻演示。n一般出現(xiàn)在鑄件壁的軸線區(qū)域、熱節(jié)處、冒口根部和內(nèi)澆口附近縮孔和縮松影響縮孔、縮松形成的因素a)a)合金的成分合金的成分：縮孔、縮松的形成傾向與化學(xué)成分密切相關(guān)；共晶點(diǎn)附近的合金易形成縮孔，反之易形成縮松，如圖所示；b)b)澆注條件和鑄型條件澆注條件和鑄型條件：合金的澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大，越易形成縮孔；鑄型材料的冷卻能力愈大，有利于減少縮松；c)c)鑄件的結(jié)構(gòu)鑄件的結(jié)構(gòu)。消除縮孔、縮松的方法（P8）防止縮孔和縮松的基本原則是：采用合理的工藝條件，是縮松轉(zhuǎn)化為縮孔，并使縮孔移至冒口中。主要措施有：1）實(shí)現(xiàn)順序凝固，用冒口補(bǔ)

15、縮：是指采用各種工藝措施，使鑄件上從遠(yuǎn)離冒口的部分到冒口之間建立一個(gè)逐漸遞增的溫度梯度，從而實(shí)現(xiàn)由遠(yuǎn)離冒口的部分向冒口的方向順序地凝固， 如圖19所示。2）合理利用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼（P9）n冒口冒口：在鑄件厚壁處和熱節(jié)部位設(shè)置冒口，是防止縮孔、縮松最有效的措施。n冷鐵：冷鐵：用鑄鐵、鋼、銅等材料制成的激冷物。加大冷卻速度，調(diào)節(jié)凝固順序。n補(bǔ)貼：在鑄件壁上部靠近冒口處增加一個(gè)楔型厚度，使鑄件壁厚變成朝冒口逐漸增厚的形狀，即造成一個(gè)向冒口逐漸遞增的溫度梯度，增大補(bǔ)縮距離。n三者綜合應(yīng)用是消除縮孔縮松的有效措施。動(dòng)畫視頻演示四、鑄造應(yīng)力、鑄件變形和裂紋（P10）n鑄件的固態(tài)收縮受到阻礙而引起的內(nèi)應(yīng)力

16、稱為鑄造應(yīng)鑄造應(yīng)力力。n阻礙按形成的原因不同分為熱阻礙熱阻礙和機(jī)械阻礙機(jī)械阻礙。n鑄件各部分由于冷卻速度不同，收縮量不同而引起的阻礙稱為熱阻礙，由其引起的應(yīng)力稱熱應(yīng)力熱應(yīng)力。n鑄型、型芯對(duì)鑄件收縮的阻礙稱為機(jī)械阻礙，由其引起的應(yīng)力稱機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力。 （1 1）熱應(yīng)力（）熱應(yīng)力（P10P10）n熱應(yīng)力：由熱阻礙引起，落砂后熱應(yīng)力仍存在于鑄件內(nèi)，是一種殘留應(yīng)力殘留應(yīng)力。n殘留熱應(yīng)力的形成過程：圖132為一框架鑄件，第一階段，兩者都為塑性變形，無熱應(yīng)力；第二階段，一塑一彈，仍無熱應(yīng)力；第三階段，兩者均為彈性變形此時(shí)產(chǎn)生熱應(yīng)力。n冷卻慢的產(chǎn)生拉應(yīng)力，冷卻快的產(chǎn)生壓應(yīng)力。n殘留熱應(yīng)力和合金的彈性模量、

17、線收縮系數(shù)、鑄件各部分壁厚差及溫度差成正比。 （2 2）機(jī)械應(yīng)力（）機(jī)械應(yīng)力（P11P11）n由機(jī)械阻礙產(chǎn)生，一般都是拉應(yīng)力拉應(yīng)力。n機(jī)械應(yīng)力是一種臨時(shí)應(yīng)力臨時(shí)應(yīng)力，在形成應(yīng)力的原因消除時(shí)，應(yīng)力也隨之消除。n但如果臨時(shí)拉應(yīng)力和殘留熱應(yīng)力同時(shí)作用在某瞬間超過鑄件的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件將產(chǎn)生裂紋裂紋。（3）減小和消除鑄件應(yīng)力的方法（P11）1）合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)。盡量避免牽制收縮的結(jié)構(gòu)，使鑄件各部分能自由收縮。 2）采用同時(shí)凝固的工藝。如圖134所示，各部分溫差小，不易產(chǎn)生熱應(yīng)力。主要用于收縮較小的普通灰鑄鐵、結(jié)晶范圍大，不易實(shí)現(xiàn)冒口補(bǔ)縮，對(duì)氣密性要求不高的錫青銅鑄件等。3）設(shè)法改善鑄型、型芯的退讓性，

18、合理設(shè)置澆冒口。4）對(duì)鑄件進(jìn)行時(shí)效處理。自然時(shí)效、熱時(shí)效（去應(yīng)力退火）和共振時(shí)效。2、鑄件的變形（P11）n鑄件的變形鑄件的變形：殘留鑄造應(yīng)力超過鑄件材料的屈服極限時(shí)將產(chǎn)生變形 。P12圖115的T型梁，當(dāng)剛度不夠時(shí)，將產(chǎn)生如圖所示的變形。n防止辦法防止辦法：防止鑄造應(yīng)力的方法也是防止變形的根本方法；同時(shí)在工藝上還可以采用反變形法，提早落砂、去應(yīng)力退火消除機(jī)械應(yīng)力。 3、鑄件的裂紋（P13）n當(dāng)鑄造應(yīng)力超過金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便產(chǎn)生裂紋。n裂紋是嚴(yán)重的鑄造缺陷，必須設(shè)法防止。n按裂紋形成的溫度范圍可分為熱裂紋和冷裂紋。 3、鑄件的裂紋（P14）（1 1）熱裂紋）熱裂紋：在凝固末期高溫下形成的

19、裂紋。裂紋表面被氧化而呈氧化色，裂紋沿晶粒邊界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則；裂紋短，縫隙寬。n產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因：凝固末期，合金絕大部分已成固體，但強(qiáng)度和塑性很低，當(dāng)鑄件受到機(jī)械阻礙產(chǎn)生很小的鑄造應(yīng)力就能引起熱裂。分布在應(yīng)力集中處或熱節(jié)處。n防止熱裂的措施防止熱裂的措施：提高鑄型、型芯的退讓性，減小機(jī)械應(yīng)力；合理設(shè)計(jì)澆道、冒口，采取同時(shí)凝固原則；嚴(yán)格控制硫含量，防止熱脆性。（3）鑄件的裂紋（P13）（2 2）冷裂紋）冷裂紋：是鑄件處于彈性狀態(tài)即在低溫時(shí)形成的裂紋。n冷裂紋的特征：冷裂紋的特征：其表面光滑，具有金屬光澤或呈微氧化色，裂紋穿過晶粒而發(fā)生，外形規(guī)則，常是圓滑曲線或直線。n防止冷裂的措施

20、防止冷裂的措施：防止方法是盡量減少鑄造應(yīng)力。 避免產(chǎn)生裂紋的輪輻設(shè)計(jì)五、鑄件中的氣體（14）氣體以固溶體和化合物存在時(shí)，會(huì)大幅度降低鑄件的韌性。氣體以氣孔形式存在時(shí)將減小有效截面積、降低強(qiáng)度；會(huì)造成局部應(yīng)力集中，成為零件斷裂的裂紋源。其中氣孔氣孔是最常見的一種鑄造缺陷。（1）侵入性氣孔：防止措施：減少型砂的水分、砂芯的發(fā)氣量，增加型砂、型芯的通氣能力，適當(dāng)提高澆注溫度。（2）析出性氣孔：防止措施：首先，減少金屬原始含氣量，對(duì)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，爐煉中應(yīng)進(jìn)行出氣處理。其次，阻止氣體析出。（3）反應(yīng)性氣孔：防止措施：首先，盡量降低金屬液中的含氣量，嚴(yán)格控制鑄

21、型的水分，提高其透氣性。鑄件中的氣孔可以分成三類（14）第三節(jié) 砂型和砂芯的制造（P15） 造型和制芯是砂型鑄造最基造型和制芯是砂型鑄造最基本的工序，按照緊實(shí)型砂和起模本的工序，按照緊實(shí)型砂和起模的方法，可分為的方法，可分為手工造型手工造型和和機(jī)器機(jī)器造型造型兩大類。兩大類。鑄造的主要工序 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(yù)處理造型材料預(yù)處理造型材料混制型砂混制型砂造型造型制芯制芯準(zhǔn)備準(zhǔn)備爐料爐料熔煉熔煉金屬金屬澆注澆注化驗(yàn)化驗(yàn)落砂、清理落砂、清理檢驗(yàn)檢驗(yàn)熱處理熱處理合格鑄件合格鑄件合型合型烘干鑄型

22、烘干鑄型烘干芯子烘干芯子主要工序演示主要工序演示為省卻挖砂操作，在造型前特制一為省卻挖砂操作，在造型前特制一個(gè)底胎，然后在底胎上造下箱；底個(gè)底胎，然后在底胎上造下箱；底胎可多次使用，不參與澆注。胎可多次使用，不參與澆注。一、手工造型一、手工造型(P15)造型方法造型方法主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)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(gè)整體模，平面分型面，型腔在一個(gè)砂箱內(nèi)；造型簡(jiǎn)單，鑄件精度表面砂箱內(nèi)；造型簡(jiǎn)單，鑄件精度表面質(zhì)量較好。質(zhì)量較好。分模造型分模造型模樣沿最大截面分為兩半，型腔位模樣沿最大截面分為兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱，造型簡(jiǎn)便。于上、下兩個(gè)砂箱，造型簡(jiǎn)便。挖砂造型挖

23、砂造型假箱造型假箱造型最大截面位于一端并為平最大截面位于一端并為平面的簡(jiǎn)單鑄件的單件、小面的簡(jiǎn)單鑄件的單件、小批生產(chǎn)。批生產(chǎn)。最大截面在中部，一般為最大截面在中部，一般為對(duì)稱性鑄件，如套、管、對(duì)稱性鑄件，如套、管、閥類零件單件、小批生產(chǎn)。閥類零件單件、小批生產(chǎn)。模樣為整體，但分型面不是平面，模樣為整體，但分型面不是平面，造型時(shí)手工挖去阻礙取模的型砂，造型時(shí)手工挖去阻礙取模的型砂，生產(chǎn)率低，技術(shù)水平高。生產(chǎn)率低，技術(shù)水平高。分型面不是平面的鑄件的分型面不是平面的鑄件的單件、小批生產(chǎn)。單件、小批生產(chǎn)。分型面不是平面的鑄件的分型面不是平面的鑄件的成批生產(chǎn)。成批生產(chǎn)?；顗K造型活塊造型對(duì)鑄件上妨礙起模的

24、小部分做成活對(duì)鑄件上妨礙起模的小部分做成活動(dòng)部分，起模時(shí)先取出主體部分，動(dòng)部分，起模時(shí)先取出主體部分，再取出活動(dòng)部分。再取出活動(dòng)部分。用于妨礙起模部分的鑄件用于妨礙起模部分的鑄件的單件、小批生產(chǎn)。的單件、小批生產(chǎn)。生產(chǎn)錄像生產(chǎn)錄像生產(chǎn)錄像生產(chǎn)錄像生產(chǎn)錄像生產(chǎn)錄像生產(chǎn)錄像生產(chǎn)錄像生產(chǎn)錄像生產(chǎn)錄像采用活動(dòng)砂箱造型，合型后脫出砂采用活動(dòng)砂箱造型，合型后脫出砂箱。箱。續(xù)表續(xù)表1-2 常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用 造型方法造型方法主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)適用范圍適用范圍刮板造型刮板造型用刮板代替模樣造型。節(jié)約木材，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(shù)水縮短生產(chǎn)周

25、期，生產(chǎn)率低，技術(shù)水平高，精度較差。平高，精度較差。兩箱造型兩箱造型鑄型由上型和下型構(gòu)成，各類模樣，鑄型由上型和下型構(gòu)成，各類模樣，操作方便操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(zhuǎn)體大中用于等截面或回轉(zhuǎn)體大中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)。型鑄件的單件、小批生產(chǎn)。最基本的造型方法。各種最基本的造型方法。各種鑄型，各種批量。鑄型，各種批量。鑄件兩端截面尺寸比中間大，必須鑄件兩端截面尺寸比中間大，必須有兩個(gè)分型面。有兩個(gè)分型面。動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示主要用于手工造型，具兩主要用于手工造型，具兩個(gè)分型面的鑄件的單件、個(gè)分型面的鑄件的單件、小批生產(chǎn)。小批生產(chǎn)。由于小鑄件的生產(chǎn)。由于小鑄件的生產(chǎn)。地坑

26、造型地坑造型在地面砂床中造型，不用砂箱或只在地面砂床中造型，不用砂箱或只用上箱。用上箱。用于要求不高的中、大型用于要求不高的中、大型鑄件的單件、小批生產(chǎn)。鑄件的單件、小批生產(chǎn)。生產(chǎn)錄像生產(chǎn)錄像生產(chǎn)錄像生產(chǎn)錄像二、機(jī)器造型（P16）機(jī)器造型：機(jī)器造型：用機(jī)器全部或至少完成緊砂操作的造型。生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好，砂型質(zhì)量好（緊實(shí)度高而均勻，型腔輪廓清晰，鑄件質(zhì)量也好。但設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間較長，適于中小鑄件的成批或大量生產(chǎn)。1、震壓造型2、微震壓實(shí)造型3、高壓造型4、射壓造型5、空氣沖擊造型6、拋砂造型造型生產(chǎn)線造型生產(chǎn)線是將造型機(jī)和其它輔機(jī)（翻轉(zhuǎn)機(jī)、下芯機(jī)、合型機(jī)、壓鐵機(jī)、落砂機(jī)等

27、）按造鑄造工藝流程，用運(yùn)輸設(shè)備（鑄型輸送機(jī)或輥道）聯(lián)系起來，組成一套機(jī)械化、自動(dòng)化鑄造生產(chǎn)系統(tǒng)。第四節(jié) 砂型鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性（P22）一、鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求（表1-4）設(shè)計(jì)的鑄件要符合鑄造工藝的要求。結(jié)構(gòu)與工藝之間的關(guān)系，通常稱為結(jié)構(gòu)工藝性。（一）鑄件的外形1、盡量避免外表面有側(cè)凹；2、盡量使分型面為平面；3、臺(tái)和肋條等結(jié)構(gòu)應(yīng)便于起模；4、盡量減少分型面的數(shù)目；5、應(yīng)具有結(jié)構(gòu)斜度。第四節(jié) 砂型鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性（P24表1-4）（二）鑄件的內(nèi)腔1、盡量少用和不用型芯；2、應(yīng)有足夠的芯頭使型芯定位牢固、排氣通暢和清理方便；二、合金的鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求（P24）n鑄造性能是一個(gè)極其重要的

28、工藝性能，對(duì)鑄件質(zhì)量、鑄造工藝及鑄件結(jié)構(gòu)有顯著的影響；n鑄造性能通常用流動(dòng)性流動(dòng)性、收縮性收縮性來衡量。合金的鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求（合金的鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求（P26P26）n與鑄造性能有關(guān)的各種鑄造缺陷同樣與鑄件結(jié)構(gòu)有很大有關(guān)系；n設(shè)計(jì)鑄件時(shí)要采用合理的鑄件結(jié)構(gòu)；nP26表15列出了合金的鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求（P26）。第五節(jié) 砂型鑄造工藝方案的確定（P27）n設(shè)計(jì)的鑄件要符合鑄造工藝的要求；設(shè)計(jì)的鑄件要符合鑄造工藝的要求；n鑄造工藝方案包括下列內(nèi)容：鑄造工藝方案包括下列內(nèi)容：1）澆注位置的確定；）澆注位置的確定； 2）分型面的確定；）分型面的確定；3）鑄造工藝參數(shù)的確定；）鑄造

29、工藝參數(shù)的確定；4）型芯設(shè)計(jì)；）型芯設(shè)計(jì)；5）鑄造工藝圖的繪制。）鑄造工藝圖的繪制。一、澆注位置的確定一、澆注位置的確定（ P27P27）Choose of Pouring Position n澆注位置澆注位置是指鑄件在型內(nèi)所處的空間位置。澆注位置對(duì)鑄件質(zhì)量及鑄造工藝有很大影響。澆注位置的選用原則如表1-6n車床床身的合理澆注位置應(yīng)如P10圖110所示的倒立位置；n手工造型時(shí)，可采用立造立澆的工藝方案；n機(jī)器造型時(shí)，只能采用平造平澆的工藝方案；n有時(shí)為了兼顧簡(jiǎn)化操作與保證質(zhì)量兩方面要求，而采用平造立澆工藝。此時(shí)造型位置與澆注位置不一致。澆注位置的選擇原則（ P27P27）1）鑄件的重要加工面應(yīng)

30、朝下或位于側(cè)面。機(jī)床床身和錐齒輪，導(dǎo)軌和錐面為重要加工面，應(yīng)朝下。2）鑄件寬大平面應(yīng)朝下，否則易造成夾砂結(jié)疤缺陷。3）面積較大的薄壁部分應(yīng)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(cè)面，便于安置澆冒口補(bǔ)縮。二、分型面的選擇二、分型面的選擇（ P28P28）Choose of Mold Jointn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(shí)的位置。通常造型位置和澆注位置一致。分型面對(duì)鑄件質(zhì)量及鑄造工藝有很大影響。首先應(yīng)保證鑄件質(zhì)量要求，其次應(yīng)使操作盡量簡(jiǎn)化，再考慮具體生產(chǎn)條件。3、分型面的選擇原則（ P30P30）1）盡量使鑄件重要加工面或大部分加工面、加工基準(zhǔn)面盡

31、量使鑄件重要加工面或大部分加工面、加工基準(zhǔn)面放在放在一個(gè)砂型內(nèi)一個(gè)砂型內(nèi)，減少錯(cuò)箱，提高鑄件精度。，減少錯(cuò)箱，提高鑄件精度。2 2）分型面應(yīng)）分型面應(yīng)盡量為平直面盡量為平直面；3 3）應(yīng)盡量）應(yīng)盡量減少型芯減少型芯和活塊的數(shù)量；和活塊的數(shù)量；4 4）使型腔和）使型腔和主要型芯位于下箱主要型芯位于下箱，以便于下芯、合型和檢，以便于下芯、合型和檢查型腔尺寸。查型腔尺寸。 分型面表示法分型面方案比較三、鑄造工藝參數(shù)確定(P31) 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù)是與鑄造工藝過程有關(guān)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、芯盒的尺寸和結(jié)構(gòu)，選擇不當(dāng)會(huì)影響鑄件的精度

32、、生產(chǎn)率和成本。 1、鑄造收縮率鑄造收縮率：為補(bǔ)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、結(jié)構(gòu)、壁厚，鑄造合金的線收縮率及收縮時(shí)受阻礙情況有關(guān)。常以鑄件線收縮率表示。即L模L件鑄造收縮率KL件100%二、鑄造工藝參數(shù)確定(P30)L模模樣尺寸L件鑄件尺寸二、鑄造工藝參數(shù)確定(P12)2 2、加工余量加工余量：（：（Machining Allowance）指在鑄件表面上留出的準(zhǔn)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、鑄件結(jié)構(gòu)、尺寸及加工面在型內(nèi)的位置等。3 3、起模斜度起模斜度（Pattern Draft）為便于取模，在平行于出模方向的模樣表面上所增加的斜

33、度稱拔模斜度。一般用角度或?qū)挾缺硎?。拔模斜度?yīng)根據(jù)模樣高度及造型方法來確定。4 4、最小鑄出孔和槽：較小孔槽一般不鑄出 。四、型芯設(shè)計(jì)（P32）Cores Designn型芯設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括型芯的數(shù)量及形狀，芯頭結(jié)構(gòu)，下芯順序等，同時(shí)要考慮加強(qiáng)和通氣。n芯頭（芯頭（Cores Print）是型芯的重要組成部分，起定位和支撐型芯、排除型芯內(nèi)氣體的作用。n芯頭可分為垂直芯頭和水平芯頭兩種形式。五、鑄造工藝圖的繪制（P33）1、分析鑄件質(zhì)量要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)批量；2、選擇造型方法； 3、選擇澆注位置和分型面 ；4、確定工藝參數(shù)：加工余量、拔模斜度、不鑄孔、鑄造收縮率。5、設(shè)計(jì)型芯 ；6、設(shè)計(jì)澆、

34、冒口系統(tǒng) ；7、繪制鑄造工藝圖。 鑄造工藝圖2第六節(jié) 常用合金鑄件生產(chǎn)（P35）1、白口鑄鐵：、白口鑄鐵：碳主要以Fe3C形式存在，斷口呈銀白色；2、麻口鑄鐵：、麻口鑄鐵：一部分碳以Fe3C形式存在，另一部分以石墨形式存在；3、灰鑄鐵：、灰鑄鐵：碳主要以片狀石墨形態(tài)出現(xiàn)，斷口為暗灰色；4、可鍛鑄鐵：、可鍛鑄鐵：碳主要以團(tuán)絮狀石墨形態(tài)出現(xiàn)；5、球墨鑄鐵：、球墨鑄鐵：石墨大部或全部呈球狀；6、蠕墨鑄鐵：、蠕墨鑄鐵：大部分石墨為蠕蟲狀；n各種鑄鐵的石墨形態(tài)如P37圖132所示一、鑄鐵件生產(chǎn)1、鑄鐵的凝固過程和石墨化（P35）n石墨析出的過程稱為石墨化；1）一次結(jié)晶過程和共晶石墨化：鑄鐵液從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

35、固態(tài)時(shí)的結(jié)晶稱一次結(jié)晶；2）二次結(jié)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(zhuǎn)變稱為二次結(jié)晶。（1）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；（2）鑄鐵冷卻到共析轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)，奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變。n一次結(jié)晶決定了石墨形態(tài)、分布特征和大?。欢谓Y(jié)晶決定了鑄鐵的基體組織。（3）影響鑄鐵石墨化的因素（P36）n鑄鐵的石墨化程度決定了鑄鐵的組織和性能，因而影響石墨化的鑄鐵的石墨化程度決定了鑄鐵的組織和性能，因而影響石墨化的因素就是鑄鐵性能的因素。因素就是鑄鐵性能的因素。影響石墨化的因素主要是影響石墨化的因素主要是：1 1）化學(xué)成分）化學(xué)成分：C C、SiSi、P P是促

36、進(jìn)石墨化元素；是促進(jìn)石墨化元素；MnMn、S S是反石墨化元是反石墨化元素；素；2 2）冷卻速度）冷卻速度：減小冷卻速度可以促進(jìn)石墨化，反之則阻止石墨化；：減小冷卻速度可以促進(jìn)石墨化，反之則阻止石墨化；n把各元素按其對(duì)石墨化影響的程度折算成碳的相當(dāng)含量，其總和把各元素按其對(duì)石墨化影響的程度折算成碳的相當(dāng)含量，其總和叫叫碳當(dāng)量碳當(dāng)量：C CE EC C1 13 3（Si+P)Si+P)n砂型鑄鐵件壁厚、化學(xué)成分和組織的關(guān)系如砂型鑄鐵件壁厚、化學(xué)成分和組織的關(guān)系如圖圖1 14343所示所示3、灰鑄鐵（P39）(1)灰鑄鐵的組織性能特點(diǎn)：1）鑄造性能和機(jī)加工性能良好；2）減磨性能好；3）減震性能好；

37、4）缺口敏感性?。?）力學(xué)性能較差。3、灰鑄鐵（P39）（1）灰鑄鐵的牌號(hào)：HT100、HT150、T200、HT225、HT250、HT275、HT300和HT350共八個(gè)牌號(hào)；nHT灰鐵n數(shù)字表示標(biāo)準(zhǔn)試樣所測(cè) 得的最小抗拉強(qiáng)度值（MPa)(3)灰鑄鐵的分類和應(yīng)用（P40）1 1）普通灰鑄鐵：）普通灰鑄鐵：鐵水不經(jīng)任何處理，如HT100和HT150屬于這一類(HT225以下)，也稱低強(qiáng)度灰鑄鐵，主要缺點(diǎn)是壁厚敏感性較大。2 2）孕育鑄鐵）孕育鑄鐵：鐵水需經(jīng)孕育處理，如HT200及其以上牌號(hào)，也稱高強(qiáng)度灰鑄鐵，壁厚敏感性很小，同一截面上機(jī)械性能的齊一性較好。(4)孕育處理（P40）n變質(zhì)處理變

38、質(zhì)處理：澆注前向鐵水內(nèi)加入少量促進(jìn)石墨化元素（稱孕育劑），大大增加了結(jié)晶核心，促進(jìn)石墨細(xì)化，分布均勻;防止產(chǎn)生白口組織。n常用變質(zhì)劑為含硅75%的硅鐵，加入量一般為鐵液重量的0.4%左右。n性能性能：孕育鑄鐵的強(qiáng)度有很大提高，并且塑性、韌性也有所提高。 4、球墨鑄鐵（P41）(1)球墨鑄鐵的組織和性能特點(diǎn)：由于石墨呈球狀,對(duì)基體的縮減和割裂作用降至最低,強(qiáng)度、塑性和韌性大為提高。（2）球墨鑄鐵牌號(hào)（P41）n球墨鑄鐵牌號(hào)：QT350-22、QT40018、QT400-15、QT7002、QT9002等10個(gè)牌號(hào)。nQT”表示“球鐵”n第一組數(shù)字400為最低抗拉強(qiáng)度400MPa，第二組數(shù)字17為最低延伸率17%。（3）球墨鑄鐵的分類及應(yīng)用（P42）（1）珠光體球墨鑄鐵珠光體球墨鑄鐵：基體組織中P占80%以上，典型牌號(hào)是QT6003、QT7002、QT8002等三個(gè)牌號(hào)。（2）鐵素體球墨鑄鐵鐵素體球墨鑄鐵：基體組織中F占80%以上，典型牌號(hào)是QT40018、