熱加工工藝基礎(chǔ)知識(shí)

北京理工大學(xué)遠(yuǎn)程教育熱加工工藝基礎(chǔ)材料學(xué)院張朝暉副教授TEL：010—68913304E-MAIL：zzhbit@《熱加工工藝基礎(chǔ)》教學(xué)大綱英文名稱(chēng)：HighTemperatureProcess學(xué)分：2學(xué)時(shí)：40適用專(zhuān)業(yè)：機(jī)電工程、車(chē)輛工程課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)熱加工工藝基礎(chǔ)是材料科學(xué)與工程、機(jī)電工程、車(chē)輛工程等專(zhuān)業(yè)的必修課程。本課程對(duì)了解材料的熱加工工藝過(guò)程、材料熱加工過(guò)程中的結(jié)晶、變形及強(qiáng)化規(guī)律有重要作用，對(duì)解決材料加工實(shí)際問(wèn)題有很大幫助。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排第一章.

鑄造 （16學(xué)時(shí)）1.1

合金的鑄造性能（4學(xué)時(shí)）1.2

常用合金鑄件的生產(chǎn)（2學(xué)時(shí)）1.3

砂型鑄造（4學(xué)時(shí)）1.4

特種鑄造（2學(xué)時(shí)）1.5

零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排

第二章.

鍛壓 （12學(xué)時(shí)）2.1

金屬的鍛造性能（4學(xué)時(shí)）2.2

自由鍛（2學(xué)時(shí)）2.3

模鍛（2學(xué)時(shí)）2.4

沖壓（2學(xué)時(shí)）2.5

少無(wú)切削鍛壓工藝簡(jiǎn)介（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排第三章.

焊接 （12學(xué)時(shí)）3.1

焊接的基本原理（1學(xué)時(shí)）3.2

焊條電弧焊（2學(xué)時(shí)）3.3

其它焊接方法（1學(xué)時(shí)）3.4

壓焊與釬焊（2學(xué)時(shí)）3.5

堆焊與熱噴涂（2學(xué)時(shí)）3.6

常用金屬材料的焊接（2學(xué)時(shí)）3.7

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）教材及參考書(shū)：教材：王俊昌、王榮聲《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)》

機(jī)械工業(yè)出版社

參考書(shū)：趙一善《熱加工工藝基礎(chǔ)》高等教育出版社第一章鑄造1、何為鑄造？

熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法，稱(chēng)為鑄造。2、鑄造優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛坯，如各種箱體、床身、機(jī)架等。2）鑄造生產(chǎn)的適應(yīng)性廣，工藝靈活性大。工業(yè)上常用的金屬材料均可用來(lái)進(jìn)行鑄造，鑄件的重量可由幾克到幾百?lài)?，壁厚可?.5mm到1m左右。3）鑄造用原材料大都來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，并可直接利用廢機(jī)件，故鑄件成本較低。缺點(diǎn)：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，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度低于同種材料的鍛件。2）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。一、流動(dòng)性和和充型能力（一）合金的的流動(dòng)性1.流動(dòng)性性流動(dòng)性是指熔熔融金屬的流流動(dòng)能力。合金流動(dòng)性的的好壞，通常常以"螺旋形形流動(dòng)性試樣樣"的長(zhǎng)度來(lái)來(lái)衡量，將金金屬液體澆入入螺旋形試樣樣鑄型中，在在相同的澆注注條件下，合合金的流動(dòng)性性愈好，所澆澆出的試樣愈愈長(zhǎng)。第一節(jié)合合金的鑄鑄造性能2.流動(dòng)性性的影響因素素1）合金的種種類(lèi)不不同種類(lèi)的的合金，具有有不同的螺旋旋線(xiàn)長(zhǎng)度，即即具有不同的的流動(dòng)性。其其中灰鑄鐵的的流動(dòng)性最好好，硅黃銅、、鋁硅合金次次之，而鑄鋼鋼的流動(dòng)性最最差。2）化學(xué)成分分和結(jié)晶特征征純純金屬和共共晶成分的合合金，凝固是是由鑄件壁表表面向中心逐逐漸推進(jìn)，凝凝固后的表面面比較光滑，，對(duì)未凝固液液體的流動(dòng)阻阻力較小，所所以流動(dòng)性好好，見(jiàn)圖1-3a。在一定凝固溫溫度范圍內(nèi)結(jié)結(jié)晶的亞共晶晶合金，凝固固時(shí)鑄件內(nèi)存存在一個(gè)較寬寬的既有液體體又有樹(shù)枝狀狀晶體的兩相相區(qū)。凝固溫溫度范圍越寬寬，則枝狀晶晶越發(fā)達(dá)，對(duì)對(duì)金屬流動(dòng)的的阻力越大，，金屬的流動(dòng)動(dòng)性就越差，，見(jiàn)圖1-3b。鐵鐵碳合金的流流動(dòng)性與相圖圖的關(guān)系見(jiàn)圖圖1-4。圖圖中表明，純純鐵和共晶鑄鑄鐵的流動(dòng)性性最好，亞共共晶鑄鐵和碳碳素鋼隨凝固固溫度范圍的的增加，其流流動(dòng)性變差。。（二）合金的的充型能力1.充型能能力考慮鑄型及工工藝因素影響響的熔融金屬屬流動(dòng)性叫合合金的充型能能力。合金的的流動(dòng)性是金金屬本身的屬屬性，不隨外外界條件的改改變而變化，，而合金的充充型能力不僅僅和金屬的流流動(dòng)性相關(guān)，，而且也受外外界因素的影影響。2.充型能能力的影響因因素（1）鑄型填填充條件a）鑄型的蓄蓄熱能力鑄鑄型型從金屬液中中吸收和儲(chǔ)存存熱量的能力力。鑄型的熱熱導(dǎo)率和質(zhì)量量熱容越大，，對(duì)液態(tài)合金金的激冷作用用越強(qiáng)，合金金的充型能力力就越差。b）鑄型溫度度提提高鑄型溫溫度，可以降降低鑄型和金金屬液之間的的溫差，進(jìn)而而減緩了冷卻卻速度，可提提高合金液的的充型能力。。c）鑄型中的的氣體鑄鑄型中中氣體越多，，合金的充型型能力就越差差。（2）澆注條條件a）澆注溫度度澆澆注溫度對(duì)合合金的充型能能力有著決定定性的影響。。澆注溫度越越高，合金的的粘度越低，，合金的充型型能力就越好好；但澆注溫溫度過(guò)高，液液態(tài)合金的收收縮增大，吸吸氣量增加，，氧化嚴(yán)重，，容易導(dǎo)致產(chǎn)產(chǎn)生縮孔、縮縮松、氣孔、、粘砂、粗晶晶等缺陷。b）充型壓力力液液態(tài)合金在在流動(dòng)方向上上所受的壓力力越大，其充充型能力越好好。c）鑄件結(jié)構(gòu)構(gòu)鑄鑄件壁厚過(guò)過(guò)小，壁厚急急劇變化，結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有有大的水平面面時(shí)，都將會(huì)會(huì)影響合金的的充型能力。。二合金金的凝固與收收縮（一）鑄件的凝凝固方式及影影響因素1.鑄件的的凝固方式（1）逐層凝凝固方式合金在凝固過(guò)過(guò)程中其斷面面上固相和液液相由一條界界線(xiàn)清楚地分分開(kāi)，這種凝凝固方式稱(chēng)為為逐層凝固。。常見(jiàn)合金如如灰鑄鐵、低低碳鋼、工業(yè)業(yè)純銅、工業(yè)業(yè)純鋁、共晶晶鋁硅合金及及某些黃銅都都屬于逐層凝凝固的合金。。（2）糊狀凝凝固方式合金在凝固過(guò)過(guò)程中先呈糊糊狀而后凝固固，這種凝固固方式稱(chēng)為糊糊狀凝固。球球墨鑄鐵、高高碳鋼、錫青青銅和某些黃黃銅等都是糊糊狀凝固的合合金。3）中間凝固固方式大多數(shù)合金的的凝固介于逐逐層凝固和糊糊狀凝固之間間，稱(chēng)為中間間凝固方式。。中碳鋼、高高錳鋼、白口口鑄鐵等具有有中間凝固方方式。2.凝固方方式的影響因因素（1）合金凝凝固溫度范圍圍的影響合金的液相線(xiàn)線(xiàn)和固相交叉叉在一起，或或間距很小，，則金屬趨于于逐層凝固；；如兩條相線(xiàn)線(xiàn)之間的距離離很大，則趨趨于糊狀凝固固；如兩條相相線(xiàn)間距離較較小，則趨于于中間凝固方方式。（2）鑄件溫溫度梯度的影影響增大溫度梯度度，可以使合合金的凝固方方式向逐層凝凝固轉(zhuǎn)化；反反之，鑄件的的凝固方式向向糊狀凝固轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化。（二）鑄造造合金的收縮縮鑄造合金從液液態(tài)冷卻到室室溫的過(guò)程中中，其體積和和尺寸縮減的的現(xiàn)象稱(chēng)為收收縮。它主要要包括以下三三個(gè)階段：1.液態(tài)收縮縮金屬屬在液態(tài)時(shí)由由于溫度降低低而發(fā)生的體體積收縮。2.凝固收縮縮熔熔融金屬在在凝固階段的的體積收縮。。液態(tài)收縮和和凝固收縮是是鑄件產(chǎn)生縮縮孔和縮松的的基本原因。。3.固態(tài)收縮縮金金屬在固態(tài)態(tài)時(shí)由于溫度度降低而發(fā)生生的體積收縮縮。固態(tài)收縮縮對(duì)鑄件的形形狀和尺寸精精度影響很大大，是鑄造應(yīng)應(yīng)力、變形和和裂紋等缺陷陷產(chǎn)生的基本本原因。（三）影響響合金收縮的的因素1.化學(xué)成成分不同成分的合合金其收縮率率一般也不相相同。在常用用鑄造合金中中鑄剛的收縮縮最大，灰鑄鑄鐵最小。2.澆注溫溫度合金澆注溫度度越高，過(guò)熱熱度越大，液液體收縮越大大。3.鑄件結(jié)結(jié)構(gòu)與鑄型條條件鑄件冷卻收縮縮時(shí)，因其形形狀、尺寸的的不同，各部部分的冷卻速速度不同，導(dǎo)導(dǎo)致收縮不一一致，且互相相阻礙，又加加之鑄型和型型芯對(duì)鑄件收收縮的阻力，，故鑄件的實(shí)實(shí)際收縮率總總是小于其自自由收縮率。。這種阻力越越大，鑄件的的實(shí)際收縮率率就越小。（四）收縮對(duì)對(duì)鑄件質(zhì)量的的影響1.縮孔和和縮松（1）縮孔的的形成縮孔總是出現(xiàn)現(xiàn)在鑄件上部部或最后凝固固的部位，其其外形特征是是：內(nèi)表面粗粗糙，形狀不不規(guī)則，多近近于倒圓錐形形。通?？s孔孔隱藏于鑄件件的內(nèi)部，有有時(shí)經(jīng)切削加加工才能暴露露出來(lái)。縮孔孔形成的主要要原因是液態(tài)態(tài)收縮和凝固固收縮?？s孔孔形成過(guò)程見(jiàn)見(jiàn)圖1-6。。（2）縮松的的形成宏觀縮松多分分布在鑄件最最后凝固的部部位，顯微縮縮松則是存在在于在晶粒之之間的微小孔孔洞，形成縮縮松的主要原原因也是液態(tài)態(tài)收縮和凝固固收縮所致。?？s松形成過(guò)過(guò)程見(jiàn)圖1-7。（3）縮孔、、縮松的防止止措施a）采用定向向凝固的原則則所所謂定向凝固固，是使鑄件件按規(guī)定方向向從一部分到到另一部分逐逐漸凝固的過(guò)過(guò)程。冒口和和冷鐵的合理理使用，可造造成鑄件的定定向凝固，有有效地消除縮縮孔、縮松。。定向凝固原原則見(jiàn)圖1-8。b）合理確定定鑄件的澆注注位置、內(nèi)澆澆道位置及澆澆注工藝澆澆注位置的選選擇應(yīng)服從定定向凝固原則則；內(nèi)澆道應(yīng)應(yīng)開(kāi)設(shè)在鑄件件的厚壁處或或靠近冒口；；要合理選擇擇澆注溫度和和澆注速度，，在不增加其其它缺陷的前前提下，應(yīng)盡盡量降低澆注注溫度和澆注注速度。2.鑄造應(yīng)應(yīng)力、變形和和裂紋在鑄件的凝固固以及以后的的冷卻過(guò)程中中，隨溫度的的不斷降低，，收縮不斷發(fā)發(fā)生，如果這這種收縮受到到阻礙，就會(huì)會(huì)在鑄件內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生應(yīng)力，引引起變形或開(kāi)開(kāi)裂，這種缺缺陷的產(chǎn)生，，將嚴(yán)重影響響鑄件的質(zhì)量量。（1）鑄造造應(yīng)力的產(chǎn)生生鑄造應(yīng)力按其其產(chǎn)生的原因因可分為三種種：a）熱應(yīng)力鑄鑄件在凝凝固和冷卻過(guò)過(guò)程中，不同同部位由于不不均衡的收縮縮而引起的應(yīng)應(yīng)力。b）固態(tài)相變變應(yīng)力鑄鑄件由于固態(tài)態(tài)相變，各部部分體積發(fā)生生不均衡變化化而引起的應(yīng)應(yīng)力。c）收縮應(yīng)力力鑄鑄件在在固態(tài)收縮時(shí)時(shí)，因受到鑄鑄型、型芯、、澆冒口等外外力的阻礙而而產(chǎn)生的應(yīng)力力。（2）鑄造應(yīng)應(yīng)力的防止和和消除措施a）采用同時(shí)時(shí)凝固的原則則同時(shí)凝固是指指通過(guò)設(shè)置冷冷鐵、布置澆澆口位置等工工藝措施，使使鑄件溫差盡盡量變小，基基本實(shí)現(xiàn)鑄件件各部分在同同一時(shí)間凝固固。如圖1-9所示。b）提高鑄型型溫度c）改善鑄型型和型芯的退退讓性d）進(jìn)行去應(yīng)應(yīng)力退火（3）鑄件的的變形和防止止鑄件的變形包包括鑄件凝固固后所發(fā)生的的變形以及隨隨后的切削加加工變形。防防止鑄件變形形有以下幾種種方法：a)采用反反變形法可可在模樣樣上做出與鑄鑄件變形量相相等而方向相相反的預(yù)變形形量來(lái)抵消鑄鑄件的變形，，此種方法稱(chēng)稱(chēng)為反變形法法。b)進(jìn)行去去應(yīng)力退火鑄鑄件機(jī)機(jī)加工之前應(yīng)應(yīng)先進(jìn)行去應(yīng)應(yīng)力退火，以以穩(wěn)定鑄件尺尺寸，降低切切削加工變形形程度。c)設(shè)置工工藝?yán)邽闉榱朔乐硅T件件的鑄態(tài)變形形，可在容易易變形的部位位設(shè)置工藝?yán)呃?。?）鑄件的的裂紋及防止止a)鑄件裂裂紋的分類(lèi)及及其形貌鑄件一般有熱熱裂和冷裂兩兩種開(kāi)裂方式式。當(dāng)固態(tài)合合金的線(xiàn)收縮縮受到阻礙，，產(chǎn)生的應(yīng)力力若超過(guò)該溫溫度下合金的的強(qiáng)度，即產(chǎn)產(chǎn)生熱裂；而而冷裂是鑄件件處于彈性狀狀態(tài)時(shí)，鑄造造應(yīng)力超過(guò)合合金的強(qiáng)度極極限而產(chǎn)生的的。熱裂裂紋紋一般沿晶界界產(chǎn)生和發(fā)展展，其外形曲曲折短小，裂裂紋縫內(nèi)表面面呈氧化色；；冷裂裂紋常常常是穿晶斷斷裂，裂紋細(xì)細(xì)小，外形呈呈連續(xù)直線(xiàn)狀狀或圓滑曲線(xiàn)線(xiàn)狀，裂紋縫縫內(nèi)干凈，有有時(shí)呈輕微氧氧化色。b）鑄件裂紋紋的防止為有效地防止止鑄件裂紋的的發(fā)生，應(yīng)盡盡可能采取措措施減小鑄造造應(yīng)力；同時(shí)時(shí)金屬在熔煉煉過(guò)程中，應(yīng)應(yīng)嚴(yán)格控制有有可能擴(kuò)大金金屬凝固溫度度范圍元素的的加入量及鋼鋼鐵中的硫、、磷含量。三、鑄造合金金的偏析和吸吸氣性1.偏析鑄件中出現(xiàn)化化學(xué)成分不均均勻的現(xiàn)象稱(chēng)稱(chēng)為偏析。鑄鑄件的偏析可可分為晶內(nèi)偏偏析、區(qū)域偏偏析和體積質(zhì)質(zhì)量偏析三類(lèi)類(lèi)。晶內(nèi)偏析（又又稱(chēng)枝晶偏析析）是指晶粒粒內(nèi)各部分化化學(xué)成分不均均勻的現(xiàn)象，，這種偏析出出現(xiàn)在具有一一定凝固溫度度范圍的合金金鑄件中。為為防止和減少少晶內(nèi)偏析的的產(chǎn)生，在生生產(chǎn)中常采取取緩慢冷卻或或孕育處理的的方法。區(qū)域偏析是指指鑄件截面的的整體上化學(xué)學(xué)成分和組織織的不均勻。。鑄件上、下部部分化學(xué)成分分不均勻的現(xiàn)現(xiàn)象稱(chēng)為體積積質(zhì)量偏析。。2.鑄件中中的氣孔和合合金的吸氣（1）侵入性性氣孔侵侵入入性氣孔是由由于鑄型表面面聚集的氣體體侵入金屬液液中而形成的的孔洞。多位位于鑄件的上上表面附近，，尺寸較大，，呈橢圓形或或梨形，孔壁壁光滑，表面面有光澤或有有輕微氧化色色。（2）析出性性氣孔析析出出性氣孔是溶溶解在金屬液液中的氣體，，在凝固時(shí)由由金屬液中析析出而未能逸逸出鑄件所產(chǎn)產(chǎn)生的氣孔。。其特征是尺尺寸細(xì)小，多多而分散，形形狀多為圓形形、橢圓形或或針狀，往往往分布于整個(gè)個(gè)鑄件斷面內(nèi)內(nèi)。（3）反應(yīng)性性氣孔澆澆入入鑄型中的金金屬液與鑄型型材料、型芯芯撐、冷鐵或或溶渣之間，，因化學(xué)反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)生氣體而而形成的氣孔孔，統(tǒng)稱(chēng)反應(yīng)應(yīng)性氣孔。這這種氣孔經(jīng)常常出現(xiàn)在鑄件件表面層下1mm-2mm處，孔內(nèi)內(nèi)表面光滑，，孔徑1mm-3mm。。第二節(jié)節(jié)常常用用鑄造造合金金一、鑄鑄鐵鑄鐵是是一系系列主主要由由鐵、、碳和和硅組組成的的合金金的總總稱(chēng)。。在這這些合合金中中，碳碳的質(zhì)質(zhì)量分分?jǐn)?shù)超超過(guò)了了在共共晶溫溫度時(shí)時(shí)能保保留在在奧氏氏體固固溶體體中的的量。。（一））鑄鑄鐵的的分類(lèi)類(lèi)1.根根據(jù)據(jù)碳在在鑄鐵鐵中的的存在在形式式分類(lèi)類(lèi)（1））白口口鑄鐵鐵指指碳主主要以以游離離碳化化鐵形形式出出現(xiàn)的的鑄鐵鐵，斷斷口呈呈銀白白色。。（2））灰鑄鑄鐵指指碳碳主要要以片片狀石石墨形形式出出現(xiàn)的的鑄鐵鐵，斷斷口呈呈灰色色。它它是工工業(yè)中中應(yīng)用用最廣廣的鑄鑄鐵。。（3））麻口口鑄鐵鐵指指碳部部分以以游離離碳化化鐵形形式出出現(xiàn)，，部分分以石石墨形形式出出現(xiàn)，，斷口口灰白白相間間。2.根根據(jù)據(jù)鑄鐵鐵中石石墨形形態(tài)分分類(lèi)（1））普通通灰鑄鑄鐵石石墨墨呈片片狀，，見(jiàn)圖圖1-10；（2））蠕墨墨鑄鐵鐵石石墨呈呈蠕蟲(chóng)蟲(chóng)狀，，見(jiàn)圖圖1-11；（3））可鍛鍛鑄鐵鐵石石墨呈呈團(tuán)絮絮狀，，見(jiàn)圖圖1-12；（4））球墨墨鑄鐵鐵石石墨呈呈球狀狀，見(jiàn)見(jiàn)圖1-13。。3.根根據(jù)據(jù)鑄鐵鐵的化化學(xué)成成分分分類(lèi)（1））普通通鑄鐵鐵（（2））合合金鑄鑄鐵（二））灰灰鑄鐵鐵1.灰灰鑄鑄鐵的的顯微微組織織及其其性能能（1））灰鑄鑄鐵的的顯微微組織織灰鑄鐵鐵的顯顯微組組織由由金屬屬基體體（鐵鐵素體體和珠珠光體體）與與片狀狀石墨墨組成成。（2））灰鑄鑄鐵的的性能能a)力力學(xué)學(xué)性能能由由于于石墨墨的存存在，，一方方面使使得基基體承承載的的有效效面積積減少少，另另一方方面在在基體體中容容易造造成應(yīng)應(yīng)力集集中現(xiàn)現(xiàn)象，，最終終導(dǎo)致致灰鑄鑄鐵的的抗拉拉強(qiáng)度度和彈彈性模模量均均比鋼鋼低得得多，，斷裂裂強(qiáng)度度通常常為120～250Mpa；；塑性性和沖沖擊韌韌性近近于0，屬屬于脆脆性材材料。。b)工工藝藝性能能灰灰鑄鐵鐵屬于于脆性性材料料，不不能進(jìn)進(jìn)行沖沖壓；；同同時(shí)，，其焊焊接性性能也也很差差。但但灰鑄鑄鐵的的切削削加工工性能能較好好。c)減減振振性灰灰鑄鐵鐵具有有良好好的減減振性性，其其減震震能力力約為為鋼的的5～～10倍。。工業(yè)業(yè)上常常用它它來(lái)制制造機(jī)機(jī)床床床身、、機(jī)座座等。。d)耐耐磨磨性好好e)缺缺口口敏感感性低低2.灰灰鑄鑄鐵的的孕育育處理理孕育是是以少少量材材料加加入熔熔融金金屬，，促進(jìn)進(jìn)成核核，以以改善善其組組織和和性能能的方方法。。加入入的材材料稱(chēng)稱(chēng)為孕孕育劑劑。常常用的的孕育育劑是是FeSi75，熔熔點(diǎn)為為1300℃，，經(jīng)孕孕育處處理后后的鑄鑄鐵稱(chēng)稱(chēng)孕育育鑄鐵鐵。孕孕育鑄鑄鐵的的強(qiáng)度度、硬硬度比比普通通灰鑄鑄鐵有有顯著著提高高。孕孕育鑄鑄鐵適適用于于對(duì)強(qiáng)強(qiáng)度、、硬度度和耐耐磨性性要求求較高高的重重要鑄鑄件，，尤其其是厚厚大鑄鑄件，，如床床身、、凸輪輪、凸凸輪軸軸、氣氣缸體體和氣氣缸套套等。。灰鑄鑄鐵的的孕育育處理理見(jiàn)圖圖1－－14。（三））可可鍛鑄鑄鐵可鍛鑄鑄鐵是是白口口鑄鐵鐵通過(guò)過(guò)石墨墨化或或氧化化脫碳碳可鍛鍛化處處理，，改變變其金金相組組織或或成分分而獲獲得的的有較較高韌韌性的的鑄鐵鐵?？煽慑戣T鑄鐵實(shí)實(shí)際上上并非非可以以鍛造造，這這個(gè)名名子只只表示示它具具有一一定的的塑性性和韌韌性。。1.可可鍛鍛鑄鐵鐵件的的微觀觀組織織及其其性能能特點(diǎn)點(diǎn)（1））可鍛鍛鑄鐵鐵的顯顯微組組織可鍛鑄鑄鐵的的顯微微組織織由金金屬基基體（（鐵素素體和和珠光光體））與團(tuán)團(tuán)絮狀狀石墨墨組成成。（2））可鍛鍛鑄鐵鐵的性性能可鍛鑄鑄鐵的的強(qiáng)度度一般般為300～400Mpa，，最高高可達(dá)達(dá)700Mpa，，同時(shí)時(shí)，可可鍛鑄鑄鐵具具有一一定的的塑性性和較較高的的沖擊擊韌度度。2.可可鍛鍛鑄鐵鐵的鑄鑄造性性能可鍛鑄鑄鐵的的碳、、硅質(zhì)質(zhì)量分分?jǐn)?shù)低低，熔熔點(diǎn)比比灰鑄鑄鐵高高，凝凝固溫溫度范范圍大大，故故鐵液液的流流動(dòng)性性差，，必須須適當(dāng)當(dāng)提高高鐵液液的出出爐溫溫度，，以防防產(chǎn)生生冷隔隔、澆澆不到到等缺缺陷。。同時(shí)時(shí)，可可鍛鑄鑄鐵的的凝固固過(guò)程程沒(méi)有有石墨墨化膨膨脹階階段，，體積積收縮縮和線(xiàn)線(xiàn)收縮縮較大大，易易形成成縮孔孔和裂裂紋等等缺陷陷。在在設(shè)計(jì)計(jì)鑄件件時(shí)除除應(yīng)考考慮合合理的的結(jié)構(gòu)構(gòu)形狀狀外，，在鑄鑄造工工藝上上應(yīng)采采用定定向凝凝固的的原則則設(shè)置置冒口口和冷冷鐵，，適當(dāng)當(dāng)提高高型砂砂的耐耐火度度，退退讓性性和透透氣，，為擋擋住熔熔渣，，在澆澆注系系統(tǒng)中中應(yīng)安安放過(guò)過(guò)濾網(wǎng)網(wǎng)。（四））球墨墨鑄鐵鐵球墨鑄鑄鐵是是鐵液液經(jīng)過(guò)過(guò)球化化處理理后使使石墨墨大部部分或或全部部呈球球狀，，有時(shí)時(shí)少量量為團(tuán)團(tuán)絮狀狀的鑄鑄鐵。。1.球球墨墨鑄鐵鐵的組組織與與性能能球墨鑄鑄鐵的的顯微微組織織由金金屬基基體（（鐵素素體和和珠光光體））與球球狀石石墨組組成。。球墨墨鑄鐵鐵不僅僅強(qiáng)度度遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于于灰鑄鑄鐵，，優(yōu)于于可鍛鍛等鐵鐵，甚甚至可可與鋼鋼媲美美，尤尤其屈屈強(qiáng)比比（一一般大大于0.7）明明顯高高于碳碳鋼（（僅0.6左右右），，疲勞勞強(qiáng)度度與中中碳鋼鋼接近近，而而且其其耐磨磨性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于于45鋼表表面淬淬火。。球墨墨鑄鐵鐵還具具有優(yōu)優(yōu)良的的熱處處理性性能，，球墨墨鑄鐵鐵的鑄鑄造性性能、、減振振性、、切削削加工工性及及缺口口敏感感性較較灰鑄鑄鐵差差，但但仍?xún)?yōu)優(yōu)于鑄鑄鋼。。其塑塑性和和韌性性雖低低于鋼鋼，但但仍能能滿(mǎn)足足一般般零件件的要要求。。2.球球墨墨鑄鐵鐵的鑄鑄造工工藝特特點(diǎn)球墨鑄鑄鐵的的鑄造造性能能介于于灰鑄鑄鐵與與鑄鋼鋼之間間。其其流動(dòng)動(dòng)性與與灰鑄鑄鐵相相近，，可生生產(chǎn)壁壁厚3mm~4mm鑄件件。球球墨鑄鑄鐵的的結(jié)晶晶特點(diǎn)點(diǎn)是在在凝固固收縮縮前有有較大大的膨膨脹，，在鑄鑄造工工藝上上應(yīng)采采用定定向凝凝固原原則，，用干干型或或水玻玻璃砂砂快干干型提提高鑄鑄型的的強(qiáng)度度，并并增設(shè)設(shè)冒口口以加加強(qiáng)補(bǔ)補(bǔ)縮。。球墨墨鑄鐵鐵凝固固時(shí)有有較大大的內(nèi)內(nèi)應(yīng)力力、變變形和和冷裂裂傾向向，故故對(duì)重重要的的球墨墨鑄鐵鐵件要要退火火以消消除應(yīng)應(yīng)力。。（五））蠕蠕墨鑄鑄鐵指大部部分石石墨為為蠕蟲(chóng)蟲(chóng)狀石石墨的的鑄鐵鐵。蠕蠕墨鑄鑄鐵的的力學(xué)學(xué)性能能介于于基體體相同同的灰灰鑄鐵鐵和球球墨鑄鑄鐵之之間。。二、鑄鑄鋼（一））鑄鋼鋼的種種類(lèi)與與性能能鑄鋼按按化學(xué)學(xué)成分分的不不同，，可分分為以以下兩兩大類(lèi)類(lèi)：1.碳碳素素鑄鋼鋼指以碳碳為主主要合合金元元素并并含有有少量量其他他元素素的鑄鑄鋼。。根據(jù)據(jù)碳質(zhì)質(zhì)量分分?jǐn)?shù)的的高低低可分分為低低碳、、中碳碳和高高碳鑄鑄鋼。。鑄鋼鋼的強(qiáng)強(qiáng)度與與球墨墨鑄鐵鐵相近近，但但鑄鋼鋼的沖沖擊韌韌度和和疲勞勞強(qiáng)度度都高高得多多，另另外，，鑄鋼鋼的焊焊接性性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比鑄鑄鐵優(yōu)優(yōu)良。。2.鑄鑄造造合金金鋼對(duì)于具具有較較高力力學(xué)性性能或或某些些特殊殊性能能要求求的零零件或或工具具，可可采用用合金金鑄鋼鋼（即即鑄造造合金金鋼））。合合金鑄鑄鋼按按其合合金質(zhì)質(zhì)量分分?jǐn)?shù)可可分為為低合合金鑄鑄鋼和和高合合金鑄鑄鋼。。（二）鑄鑄鋼的鑄鑄造工藝藝特點(diǎn)1.鋼鋼液的流流動(dòng)性差差其鑄件壁壁厚不能能小于8mm，，且澆注注系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)力求簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、截截面尺寸寸要比鑄鑄鐵大、、鑄型常常用干型型。此外外，鑄鋼鋼件晶粒粒粗大，，熱裂、、氣孔和和粘砂等等傾向大大，故應(yīng)應(yīng)根據(jù)具具體情況況確定合合適的澆澆注溫度度。一般般小件、、薄壁及及形狀復(fù)復(fù)雜的鑄鑄件，其其澆注溫溫度比鋼鋼的熔點(diǎn)點(diǎn)高150℃左左右；大大件、厚厚壁鑄件件的澆注注溫度比比鋼的熔熔點(diǎn)高100℃℃左右。。2.鑄鑄鋼的體體積收縮縮率和線(xiàn)線(xiàn)性縮率率大鑄鋼的體體積收縮縮率為10%-14%，線(xiàn)收收縮率為為1.8%-2.5%。3.易易吸氣氧氧化和粘粘砂（三）鑄鑄鋼件的的熱處理理為了細(xì)化化組織，，消除內(nèi)內(nèi)應(yīng)力，，改善偏偏析，提提高鑄件件的力學(xué)學(xué)性能，，必須對(duì)對(duì)鑄鋼件件進(jìn)行正正火或退退火處理理。正火火的力學(xué)學(xué)性能較較退火高高，且生生產(chǎn)率高高、成本本低、應(yīng)應(yīng)盡量采采用正火火代替退退火。但但正火較較退火的的內(nèi)應(yīng)力力大，因因此形狀狀復(fù)雜、、易產(chǎn)生生裂紋、、硬化的的鑄鋼件件，則需需退火。。對(duì)于小小型中碳碳鋼鑄件件，則常常用調(diào)質(zhì)質(zhì)處理，，以提高高其綜合合力學(xué)性性能。三、有色色金屬鑄鑄造（一）鋁鋁合金鑄鑄造1.鑄鑄造鋁合合金的種種類(lèi)按化學(xué)成成分的不不同，鑄鑄造鋁合合金可分分為鑄造造鋁硅合合金、鋁鋁銅合金金、鋁鎂鎂合金和和鋁鋅合合金。2.鋁鋁合金的的鑄造工工藝特點(diǎn)點(diǎn)（1）鑄鑄造鋁合合金熔點(diǎn)點(diǎn)低、流流動(dòng)性好好、對(duì)型型砂耐火火度要求求不高，，可用細(xì)細(xì)砂造型型。（2）為為防止鋁鋁液在澆澆注過(guò)程程中的氧氧化和吸吸氣，通通常采用用開(kāi)放式式澆注系系統(tǒng)及應(yīng)應(yīng)用，蛇蛇形直澆澆道和縫縫隙內(nèi)澆澆道等。。（3）應(yīng)應(yīng)能造成成合理的的溫度分分布，使使鑄型進(jìn)進(jìn)行定向向凝固。。（二）銅銅合金鑄鑄件的生生產(chǎn)1.銅銅合金種種類(lèi)鑄造銅合合金按其其成分不不同可分分為黃銅銅和青銅銅。2.銅銅合金的的鑄造工工藝特點(diǎn)點(diǎn)（1）鑄鑄造黃銅銅熔點(diǎn)低低、結(jié)晶晶溫度窄窄，流動(dòng)動(dòng)性好、、對(duì)型砂砂耐火度度要求不不高，可可用細(xì)砂砂造型，，但其收收縮率大大、容易易產(chǎn)生集集中縮孔孔，鑄造造時(shí)應(yīng)配配置較大大的冒口口。（2）錫錫青銅在在液態(tài)下下易氧化化，在開(kāi)開(kāi)設(shè)澆道道時(shí)，應(yīng)應(yīng)盡量使使金屬液液流動(dòng)平平穩(wěn)、防防止飛濺濺，故常常用開(kāi)放放式及底底注式澆澆注系統(tǒng)統(tǒng)。錫青青銅的凝凝固溫度度寬，凝凝固收縮縮和線(xiàn)收收縮率小小，雖不不易產(chǎn)生生大的集集中縮孔孔，但常常出現(xiàn)枝枝晶偏析析與縮松松，降低低鑄件的的致密度度。錫青青銅適合合采用金金屬型鑄鑄造，利利用快速速冷卻與與補(bǔ)縮，，鑄件結(jié)結(jié)晶細(xì)小小致密。。（3）鋁鋁青銅的的凝固溫溫度范圍圍小，有有利于提提高流動(dòng)動(dòng)性和鑄鑄件組織織致密度度，是青青銅的代代用材料料，廣泛泛應(yīng)用于于制造重重要的齒齒輪、軸軸套、蝸蝸桿和閥閥體等鑄鑄件。但但鋁青銅銅的收縮縮較大，，易產(chǎn)生生集中縮縮孔，為為此需安安置冒口口、定向向凝固。。又因液液態(tài)鋁青青銅易氧氧化吸氣氣，故宜宜采用開(kāi)開(kāi)放式及及底注式式澆注系系統(tǒng)，且且澆注時(shí)時(shí)不能斷斷流。此此外，澆澆注系統(tǒng)統(tǒng)中還應(yīng)應(yīng)安放過(guò)過(guò)濾網(wǎng)以以除去浮浮渣。（4）鉛鉛青銅澆澆注時(shí)，，因鉛體體積質(zhì)量量大會(huì)下下沉，故故需控制制澆注溫溫度，且且澆注前前應(yīng)充分分?jǐn)嚢?，，并加快快鑄件冷冷卻以減減小偏析析。第三節(jié)砂砂型鑄造造用型砂緊緊實(shí)成型型的鑄造造方法稱(chēng)稱(chēng)為砂型型鑄造。。砂型鑄鑄造是應(yīng)應(yīng)用最廣廣泛的一一種鑄造造方法，，其主要要工序包包括：制制造模樣樣，制備備造型材材料、造造型、造造芯、合合型、熔熔煉、澆澆注、落落砂、清清理與檢檢驗(yàn)等。。一、造型型方法的的選擇用造型混混合料及及模樣等等工藝裝裝備制造造鑄型的的過(guò)程稱(chēng)稱(chēng)為造型型。造型型是砂型型鑄造的的最基本本工序，，通常分分為手工工造型和和機(jī)器造造型兩大大類(lèi)。（一）手手工造型型手工造型型是全部部用手工工或手動(dòng)動(dòng)工具完完成的造造型工序序。手工工造型操操作靈活活、適應(yīng)應(yīng)性廣、、工藝裝裝備簡(jiǎn)單單、成本本低，但但其鑄件件質(zhì)量差差、生產(chǎn)產(chǎn)率低、、勞動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度大、、技術(shù)水水平要求求高，所所以手工工造型主主要用于于單件小小批生產(chǎn)產(chǎn)，特別別是重型型和形狀狀復(fù)雜的的鑄件。。1.手手工造型型方法分分類(lèi)根據(jù)砂型型的不同同特征，，手工造造型方法法可分為為：兩箱箱造型、、三箱造造型、脫脫箱造型型、地坑坑造型、、組芯造造型；根根據(jù)模樣樣的不同同特征，，手工造造型方法法可分為為：整模模造型、、分模造造型、挖挖砂造型型、假箱箱造型、、活塊造造型、刮刮板造型型。各種種手工造造型方法法的示意意圖如圖圖1-15所示示。2.各各種手工工造型方方法的主主要特征征及其適適用范圍圍兩箱造型型是造型的的最基本本方法，，鑄型由由成對(duì)的的上型和和下型構(gòu)構(gòu)成，操操作簡(jiǎn)單單。適用用于各種種生產(chǎn)批批量和各各種大小小的鑄件件。三箱造型型的鑄型由由上、中中、下三三型構(gòu)成成。中型型高度需需與鑄件件兩個(gè)分分型面的的間距相相適應(yīng)。。三箱造造型操作作費(fèi)工。。主要適適用于具具有兩個(gè)個(gè)分型面面的單件件、小批批生產(chǎn)的的鑄件。。脫箱造型型主要采用用活動(dòng)砂砂箱來(lái)造造型，在在鑄型合合型后，，將砂箱箱脫出，，重新用用于造型型。一一個(gè)砂箱箱可制出出許多鑄鑄型。金金屬澆注注時(shí)為防防止錯(cuò)型型，需用用型砂將將鑄型周周?chē)罹o緊，也可可在鑄型型上套箱箱。常用用于生產(chǎn)產(chǎn)小鑄件件，因砂砂箱無(wú)箱箱帶，故故砂箱一一般小于于400mm。。地抗造型型是利用車(chē)車(chē)間地面面砂床作作為鑄型型的下箱箱。大鑄鑄件需在在砂床下下面鋪以以焦炭，，埋上出出氣管，，以便澆澆注時(shí)引引氣。地地坑造型型僅用或或不用上上箱即可可造型，，因而減減少了造造砂箱的的費(fèi)用和和時(shí)間，，但造型型費(fèi)工、、生產(chǎn)率率低，要要求工人人技術(shù)水水平高。。適用于于砂箱不不足，或或生產(chǎn)要要求不高高的中、、大型鑄鑄件，如如砂箱、、壓鐵、、爐柵、、芯骨等等。組芯造型型是用若干干塊砂芯芯組合成成鑄型，，而無(wú)需需砂箱。。它可提提高鑄件件的精度度，但成成本高。。適用于于大批量量生產(chǎn)形形狀復(fù)雜雜的鑄件件。整模造型型的模樣是是整體的的，分型型面是平平面，鑄鑄型型腔腔全部在在半個(gè)鑄鑄型內(nèi)，，其造型型簡(jiǎn)單，，鑄件不不會(huì)產(chǎn)生生錯(cuò)型缺缺陷。適適用于鑄鑄件最大大截面在在一端，，且為平平面的鑄鑄件。挖砂造型型的模樣是是整體的的，但鑄鑄件分型型面為曲曲面。為為便于起起模，造造型時(shí)用用手工挖挖去阻礙礙起模的的型砂、、其造型型費(fèi)工、、生產(chǎn)率率低，工工人技術(shù)術(shù)水平要要求高。。用于分分型面不不是平面面的單件件、小批批生產(chǎn)鑄鑄件。假箱造型型是為克服服挖砂造造型的挖挖砂缺點(diǎn)點(diǎn)，在造造型前預(yù)預(yù)先做個(gè)個(gè)底胎（（即假箱箱），然然后在底底胎上制制下箱，，因底胎胎不參予予澆注，，故稱(chēng)假假箱。比比挖砂造造型操作作簡(jiǎn)單，，且分型型面整齊齊。適用用于成批批生產(chǎn)中中需要挖挖砂的鑄鑄件。分模造型型是將模樣樣沿最大大截面處處分成兩兩半，型型腔位于于上、下下兩個(gè)砂砂箱內(nèi)，，造型簡(jiǎn)簡(jiǎn)單省工工。常用用于最大大截面在在中部的的鑄件。?；顗K造型型是在制模模時(shí)將鑄鑄件上的的妨礙起起模的小小凸臺(tái)，，肋條等等這些部部分作成成活動(dòng)的的（即活活塊）。。起模時(shí)時(shí)，先起起出主體體模樣，，然后再再?gòu)膫?cè)面面取出活活塊。其其造型費(fèi)費(fèi)時(shí)，工工人技術(shù)術(shù)水平要要求高。。主要用用于單件件、小批批生產(chǎn)帶帶有突出出部分、、難以起起模的鑄鑄件。刮板造型型是用刮板板代替實(shí)實(shí)體模樣樣造型，，它可降降低模樣樣成本，，節(jié)約木木材，縮縮短生產(chǎn)產(chǎn)周期。。但生產(chǎn)產(chǎn)率低，，工人技技術(shù)水平平要求高高。用于于有等載載面或回回轉(zhuǎn)體的的大、中中型鑄件件的單件件、小批批生產(chǎn)、、如帶輪輪、鑄管管、彎頭頭等。（二）機(jī)機(jī)器造型型機(jī)器造型型是指用用機(jī)器全全部完成成或至少少完成緊緊砂操作作的造型型工序。。機(jī)器造造型鑄件件尺寸精精確、表表面質(zhì)量量好、加加工余量量小，但但需要專(zhuān)專(zhuān)用設(shè)備備，投資資較大，，適合大大批量生生產(chǎn)。1.機(jī)機(jī)器造型型方法分分類(lèi)常用的機(jī)機(jī)器造型型方法有有：壓實(shí)實(shí)緊實(shí)、、高壓緊緊實(shí)、震震擊緊實(shí)實(shí)、震壓壓緊實(shí)、、微震緊緊實(shí)、拋拋砂緊實(shí)實(shí)、射壓壓緊實(shí)、、射砂緊緊實(shí)。2.各各種機(jī)器器造型方方法的主主要特征征及其適適用范圍圍壓實(shí)緊實(shí)實(shí)方法單純純借助壓壓力緊實(shí)實(shí)砂型，，機(jī)器結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單、噪聲聲小，生生產(chǎn)率高高，消耗耗動(dòng)力少少，型砂砂的緊實(shí)實(shí)度沿砂砂箱高度度方向分分布不均均勻，上上下緊實(shí)實(shí)度相差差很大。。主要適適用于成成批生產(chǎn)產(chǎn)高度小小于200mm的鑄件件。高壓緊實(shí)實(shí)主要是用用較高壓壓實(shí)比壓壓壓實(shí)砂砂型。砂砂型緊實(shí)實(shí)度高，，鑄件尺尺寸精度度高，表表面粗糙糙度Ra值小，，廢品率率低，生生產(chǎn)率高高、噪聲聲低、灰灰塵小、、易于機(jī)機(jī)械化、、自動(dòng)化化、但機(jī)機(jī)器結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜、、制造成成本高。。主要適適用于需需大量生生產(chǎn)的中中、小型型鑄件，，如汽車(chē)車(chē)、機(jī)械械車(chē)輛、、縫紉機(jī)機(jī)等產(chǎn)品品較為單單一的制制造業(yè)。。震擊緊實(shí)實(shí)主要依靠靠震擊力力堅(jiān)實(shí)砂砂型。該該方法機(jī)機(jī)器結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，，制造成成本低，，但噪聲聲大、生生產(chǎn)率低低、要求求廠房基基礎(chǔ)好。。砂型堅(jiān)堅(jiān)實(shí)度沿沿砂箱高高度方向向愈往下下愈大。。主要適適用于需需成批生生產(chǎn)的中中，小型型鑄件。。震壓緊實(shí)實(shí)是經(jīng)過(guò)多多次震擊擊后再壓壓實(shí)砂型型。該方方法生產(chǎn)產(chǎn)率高，，能量消消耗少，，機(jī)械磨磨損少，，砂型堅(jiān)堅(jiān)實(shí)度較較均勻，，但噪聲聲大。廣廣泛用于于成批生生產(chǎn)中、、小型鑄鑄件。微震緊實(shí)實(shí)是在加壓壓堅(jiān)實(shí)型型砂的同同時(shí)，砂砂箱和模模板作高高頻率、、小振幅幅震動(dòng)。。此方法法生產(chǎn)率率較高、、緊實(shí)度度均勻、、噪聲小小。廣泛泛用于成成批生產(chǎn)產(chǎn)中、小小型鑄件件。拋砂緊實(shí)實(shí)是利用離離心力拋拋出型砂砂，使型型砂在慣慣性力下下完成填填砂和堅(jiān)堅(jiān)實(shí)。該該方法生生產(chǎn)率高高，能量量消耗少少、噪聲聲低、型型砂堅(jiān)實(shí)實(shí)度均勻勻、適用用性廣。。主要適適用于單單件、小小批、成成批、大大量生產(chǎn)產(chǎn)中、大大型鑄件件或大型型芯。射壓緊實(shí)實(shí)是使壓縮縮空氣驟驟然膨脹脹，將型型砂射人人砂箱進(jìn)進(jìn)行填砂砂和堅(jiān)實(shí)實(shí)，再進(jìn)進(jìn)行壓實(shí)實(shí)。該方方法生產(chǎn)產(chǎn)率高，，堅(jiān)實(shí)度度均勻，，砂型型型腔尺寸寸精確、、表面光光滑、工工人勞動(dòng)動(dòng)強(qiáng)度低低、易于于自動(dòng)化化、但造造型機(jī)調(diào)調(diào)整維修修復(fù)雜。。主要適適用于大大批、大大量生產(chǎn)產(chǎn)的形狀狀簡(jiǎn)單的的中、小小型鑄件件。射砂緊實(shí)實(shí)是用壓縮縮空氣將將型（芯芯）砂高高速射入入砂箱或或芯盒而而進(jìn)行緊緊實(shí)。因因其將填填砂、緊緊實(shí)兩個(gè)個(gè)工序同同時(shí)完成成，故生生產(chǎn)率高高，但用用于造型型，其堅(jiān)堅(jiān)實(shí)度不不高、需需進(jìn)行輔輔助壓實(shí)實(shí)。廣泛泛用于制制芯、并并開(kāi)始用用于造型型。二、鑄造造工藝設(shè)設(shè)計(jì)鑄造工藝藝圖是表表示鑄型型分型面面、澆冒冒口系統(tǒng)統(tǒng)、澆注注位置、、型芯結(jié)結(jié)構(gòu)尺寸寸、控制制凝固措措施（冷冷鐵、保保溫襯板板）等的的圖樣。。圖中應(yīng)應(yīng)表示出出：鑄件件的澆注注位置、、分型面面、型芯芯的數(shù)量量、形狀狀、尺寸寸及固定定方法、、加工余余量、起起模斜度度、澆口口、冒口口、冷鐵鐵的尺寸寸和位置置。1.鑄鑄造方案案的確定定（1）澆澆注位置置的選擇擇澆注位置置的選擇擇應(yīng)考慮慮以下原原則：a）體積積收縮大大的合金金及壁厚厚差較大大的鑄件件，應(yīng)按按定向凝凝固的原原則，將將壁厚較較大的部部位和鑄鑄件的熱熱節(jié)部置置于上部部或側(cè)部部，以便便設(shè)置冒冒口進(jìn)行行補(bǔ)縮。。b）重要要加工面面、耐磨磨表面等等質(zhì)量要要求較高高部位應(yīng)應(yīng)置于下下面或側(cè)側(cè)面。見(jiàn)見(jiàn)圖1－－17。。c）具有大大面積的薄薄壁鑄件，，應(yīng)將薄壁壁部分放在在鑄型的下下部，同時(shí)時(shí)要盡量使使薄壁部分分處于垂直直位置或傾傾斜位置。。見(jiàn)圖1－－18。d）具有大大平面的鑄鑄件，應(yīng)將將鑄件的大大平面朝下下。見(jiàn)圖1－19。。e）盡量減減少型芯的的數(shù)目，最最好使型芯芯位于下型型以便下芯芯和檢查，，同時(shí)應(yīng)保保證型芯在在鑄型中安安放牢靠、、排氣通暢暢。（2）分型型面的選擇擇分型面為鑄鑄型組元間間的接合面面，選擇分分型面應(yīng)考考慮以下原原則：a）分型面面應(yīng)盡量采采用平面分分型，避免免曲面分型型，并應(yīng)盡盡量選在最最大截面上上，以簡(jiǎn)化化模具制造造和造型工工藝。見(jiàn)圖圖1－20。b）盡量將將鑄件全部部或大部放放在同一砂砂箱以防止止錯(cuò)型、飛飛翅、毛刺刺等缺陷，，保證鑄件件尺寸的精精確。見(jiàn)圖圖1－21。c）應(yīng)使鑄鑄件的加工工面和加工工基準(zhǔn)面處處于同一砂砂箱中。見(jiàn)見(jiàn)圖1－22。d）若鑄件件的加工面面很多，又又不可能全全部與基準(zhǔn)準(zhǔn)面放在分分型面的同同一側(cè)時(shí)，，則應(yīng)使加加工基準(zhǔn)面面與大部分分加工面處處于分型面面的同一側(cè)側(cè)。e）盡量減減少分型面面的數(shù)目，，最好只有有一個(gè)分型型面。見(jiàn)圖圖1－23。f）鑄件的的非加工表表面上，盡盡量避免有有披縫。見(jiàn)見(jiàn)圖1－24。g）分型面面的選擇應(yīng)應(yīng)盡量與鑄鑄型澆注時(shí)時(shí)位置一致致。2.鑄造造工藝參數(shù)數(shù)的選擇（1）加工余量指為保證鑄鑄件加工面面尺寸和零零件精度，，在鑄件工工藝設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)預(yù)先增加加而在機(jī)械械加工時(shí)切切去的金屬屬層厚度。。零件上需要要加工的表表面，應(yīng)有有適當(dāng)?shù)募蛹庸び嗔?。。鑄件加工工余量的大大小取決于于鑄件的材材料、鑄造造方法、鑄鑄件尺寸與與復(fù)雜程度度、生產(chǎn)批批量、加工工面與基準(zhǔn)準(zhǔn)面的距離離及加工面面在鑄型中中的位置、、加工精度度要求等。?；诣T鐵件較較鑄鋼件線(xiàn)線(xiàn)收縮率小小、熔點(diǎn)低低，鑄件表表面較光潔潔、平整，，故其加工工余量小，，鑄鋼件因因澆注溫度度高、表面面粗糙、變變形大、其其加工余量量應(yīng)比鑄鐵鐵件大；非非鐵合金鑄鑄件表面光光潔、且材材料昂貴、、加工余量量應(yīng)比鑄鐵鐵件??；鑄鑄件的尺寸寸愈大或加加工面與基基準(zhǔn)面的距距離愈大，，鐵件的尺尺寸誤差也也愈大，故故余量也應(yīng)應(yīng)隨之加大大；大量生生產(chǎn)時(shí)，因因采用機(jī)器器造型，鑄鑄件精度高高，故余量量可減小；；反之，手手工造型誤誤差大，余余量應(yīng)加大大；此外，，澆注時(shí)朝朝上的表面面，因產(chǎn)生生缺陷的機(jī)機(jī)率大，其其加工余量量應(yīng)比底面面和側(cè)面大大。加工余余量的具體體數(shù)值應(yīng)根根據(jù)加工余余量國(guó)家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和鑄件件尺寸公差差標(biāo)準(zhǔn)配套套使用選取取。（2）起模斜度（（拔模斜度度）為使模樣容容易從鑄型型中取出或或型芯自芯芯盒中脫出出，平行于于起模方向向在模樣或或芯盒壁上上的斜度稱(chēng)稱(chēng)為起模斜斜度。凡垂垂直于分型型面（分盒盒面）的沒(méi)沒(méi)有結(jié)構(gòu)斜斜度的壁均均應(yīng)設(shè)起模模斜度。起起模斜度的的大小，應(yīng)應(yīng)根據(jù)模壁壁測(cè)量面高高度、模樣樣材料及造造型方法確確定。（3）最小鑄出孔孔及槽零件上的孔孔、槽、臺(tái)臺(tái)階等應(yīng)從從鑄件質(zhì)量量及經(jīng)濟(jì)方方面考慮。。較大的孔孔、槽等應(yīng)應(yīng)鑄出來(lái)，，以便節(jié)約約金屬和機(jī)機(jī)構(gòu)加工工工時(shí)，同時(shí)時(shí)還避免鑄鑄件局部過(guò)過(guò)厚所造成成的熱節(jié)，，提高鑄件件的質(zhì)量，，較小的孔孔槽，則不不宜鑄出，，直接加工工反而方便便；如有特特殊要求，，且無(wú)法實(shí)實(shí)行機(jī)加工工的孔如彎彎曲孔，則則一定要鑄鑄出。（4）收縮余量指為了補(bǔ)償償件收縮，，模樣比鑄鑄件圖樣尺尺寸增大的的數(shù)值。（5）工藝補(bǔ)正量量由于工藝上上的原因，，在鑄件相相應(yīng)部位非非加工面上上增加的金金屬厚度稱(chēng)稱(chēng)為工藝補(bǔ)補(bǔ)正量。工工藝補(bǔ)正量量可粗略地地按下述經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)來(lái)確定，e≤0.002L，式中中e為工藝藝補(bǔ)正量；；L為加加工面到加加工基準(zhǔn)面面間的距離離。（6）分型負(fù)數(shù)指為抵消鑄鑄件在分型型部位的增增厚，在模模樣上相應(yīng)應(yīng)減去的尺尺寸。為了了防止金屬屬液從分型型面處溢出出，要在下下型的分型型面上鋪設(shè)設(shè)泥條、油油泥條或石石棉繩等，，使上、下下型接觸面面密封，這這樣就使上上箱抬高，，增加了鑄鑄件的高度度或鑄件頂頂面的厚度度。制做模模樣時(shí)，為為了使模樣樣符合零件件圖上尺寸寸的要求，，在模樣上上相應(yīng)減去去這個(gè)抬高高的尺寸，，即為分型型負(fù)數(shù)。（7））芯頭頭指模模樣樣上上的的突突出出部部分分，，在在型型內(nèi)內(nèi)形形成成芯芯座座并并放放置置芯芯頭頭。?；蚧蛑钢感托托拘镜牡耐馔馍焐觳坎糠址郑?，不不形形成成鑄鑄件件輪輪廓廓，，只只是是落落入入芯芯座座內(nèi)內(nèi)，，用用以以定定位位和和支支承承型型芯芯。。第四四節(jié)節(jié)特特種種鑄鑄造造一、、熔熔模模鑄鑄造造熔模模鑄鑄造造是是用用易易熔熔材材料料制制成成模模樣樣，，然然后后在在模模樣樣上上涂涂掛掛若若干干層層耐耐火火涂涂料料制制成成型型殼殼，，經(jīng)經(jīng)硬硬化化后后再再將將模模樣樣熔熔化化，，排排出出型型外外，，從從而而獲獲得得無(wú)無(wú)分分型型面面的的鑄鑄型型。。鑄鑄型型經(jīng)經(jīng)高高溫溫焙焙燒燒后后即即可可進(jìn)進(jìn)行行澆澆注注。。（一一））熔熔模模鑄鑄造造的的工工藝藝過(guò)過(guò)程程熔模模鑄鑄造造的的工工藝藝過(guò)過(guò)程程包包括括：：蠟蠟?zāi)ＤＶ浦圃煸?、、結(jié)結(jié)殼殼、、脫脫蠟蠟、、焙焙燒燒和和澆澆注注等等，，其其流流程程圖圖及及鑄鑄造造過(guò)過(guò)程程參參見(jiàn)見(jiàn)圖圖1-25、、1-26。。（二二））熔熔模模鑄鑄造造的的主主要要特特點(diǎn)點(diǎn)及及適適用用范范圍圍1））鑄鑄件件的的精精度度和和表表面面質(zhì)質(zhì)量量較較高高，，尺尺寸寸公公差差等等級(jí)級(jí)可可達(dá)達(dá)IT14-IT11，，表表面面粗粗糙糙度度Ra值值可可達(dá)達(dá)12.5mm-1.6mm。。2））適適用用于于各各種種合合金金鑄鑄件件。。3））可可制制造造形形狀狀較較復(fù)復(fù)雜雜的的鑄鑄件件，，鑄鑄出出孔孔的的最最小小直直徑徑為為0.5mm，，最最小小壁壁厚厚可可達(dá)達(dá)0.3mm。。4））工工藝藝過(guò)過(guò)程程較較復(fù)復(fù)雜雜，，生生產(chǎn)產(chǎn)同同期期長(zhǎng)長(zhǎng)，，制制造造費(fèi)費(fèi)用用和和消消耗耗的的材材料料費(fèi)費(fèi)用用較較高高，，多多用用于于小小型型零零件件（（從從幾幾十十克克到到幾幾千千克克）），，一一般般不不超超過(guò)過(guò)25kg。。二、、金金屬屬型型鑄鑄造造金屬屬型型鑄鑄造造又又稱(chēng)稱(chēng)硬硬模模鑄鑄造造，，是是將將液液體體金金屬屬澆澆入入金金屬屬鑄鑄型型，，在在重重力力作作用用下下充充填填鑄鑄型型，，以以獲獲得得鑄鑄件件的的鑄鑄方方法法。。（一一））金金屬屬型型為保保證證使使用用壽壽命命，，制制造造金金屬屬型型的的材材料料具具備備如如下下的的性性能能：：高高的的耐耐熱熱性性和和導(dǎo)導(dǎo)熱熱性性，，反反復(fù)復(fù)受受熱熱不不變變形形，，不不破破壞壞；；一一定定的的強(qiáng)強(qiáng)度度、、韌韌性性及及耐耐磨磨性性；；好好的的切切削削加加工工性性能能。。金金屬屬型型材材料料一一般般選選用用鑄鑄鐵鐵、、碳碳素素鋼鋼或或低低合合金金鋼鋼。。（二二））金金屬屬型型鑄鑄造造的的工工藝藝特特點(diǎn)點(diǎn)1.金屬屬型型預(yù)預(yù)熱熱金屬屬型型預(yù)預(yù)熱熱溫溫度度主主要要通通過(guò)過(guò)試試驗(yàn)驗(yàn)來(lái)來(lái)確確定定，，一一般般不不低低于于150℃℃。。2.刷涂涂料料金屬屬型型表表面面應(yīng)應(yīng)噴噴刷刷一一層層耐耐火火涂涂料料（（厚厚度度為為0.3mm－－0.4mm）），，以以保保護(hù)護(hù)型型壁壁表表面面，，免免受受金金屬屬液液的的直直接接沖沖蝕蝕和和熱熱擊擊。。3.澆注由于金屬型的的導(dǎo)熱能力強(qiáng)強(qiáng)，因此澆注注溫度應(yīng)比砂砂型鑄造高20℃－30℃。鋁合金金為680℃℃－740℃℃，鑄鐵為1300℃－－1370℃℃，錫青銅為為1100℃℃－1150℃，對(duì)薄壁壁小件取上限限，對(duì)厚壁大大件取下限。。4.開(kāi)型時(shí)間對(duì)于金屬型鑄鑄造，要根據(jù)據(jù)不同的鑄件件選用合適的的開(kāi)型時(shí)間，，具體數(shù)值需需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)來(lái)確定。（三）金屬型型鑄造的特點(diǎn)點(diǎn)和應(yīng)用范圍圍1）金屬型鑄鑄件冷卻快，，組織致密，，力學(xué)性能高高。2）鑄件的精精度和表面質(zhì)質(zhì)量較高3）澆冒口尺尺寸較小，液液體金屬耗量量減少，一般般可節(jié)約15%－30%。4）不用砂或或少用砂。金屬型鑄造的的主要缺點(diǎn)是是金屬型無(wú)透透氣和退讓性性，鑄件冷卻卻速度大，容容易產(chǎn)生澆不不到、冷隔、、裂紋等缺陷陷。三、壓力鑄造造壓力鑄造（簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱(chēng)壓鑄）的的實(shí)質(zhì)是在高高壓作用下，，使液態(tài)或半半液態(tài)金屬以以較高的速度度充填金屬型型型腔，并在在壓力下成型型和凝固而獲獲得鑄件的方方法。常用壓壓射壓力為5－1500MPa，充充填速度約5－5m/s，充填時(shí)間間很短，約0.01－02s。（一）壓鑄工工藝過(guò)程壓鑄過(guò)程主要要由壓鑄機(jī)來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。壓鑄鑄機(jī)分熱壓室室式和冷壓室室式兩類(lèi)。熱熱壓室式壓鑄鑄機(jī)工作原理理見(jiàn)圖1－27，其特點(diǎn)點(diǎn)是壓室和熔熔化合金的坩坩堝連成一體體，壓室浸在在液體金屬中中，多用于低低熔點(diǎn)合金。。冷壓室式壓壓鑄機(jī)分立式式和臥式兩種種類(lèi)型，臥式式冷壓室式壓壓鑄機(jī)工作原原理見(jiàn)圖1－－28與圖1-29。（二）壓鑄的的特點(diǎn)和應(yīng)用用1.壓鑄優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：1）鑄件的尺尺寸精度最高高，表面粗糙糙度Ra值最最小。2）鑄件強(qiáng)度度和表面硬度度都較高。3）生產(chǎn)效率率很高，生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程易于機(jī)機(jī)械化和自動(dòng)動(dòng)化。2.壓鑄缺缺點(diǎn)：1）壓鑄時(shí)，，高速液流會(huì)會(huì)包住大量空空氣，凝固后后在鑄件表皮皮下形成許多多氣孔，故壓壓鑄件不宜進(jìn)進(jìn)行較多余量量的切削加工工，以免氣孔孔外露。2）壓鑄黑色色金屬時(shí)，壓壓鑄型壽命很很低，困難較較大。3）設(shè)備投資資大，生產(chǎn)準(zhǔn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)。第五節(jié)零零件件結(jié)構(gòu)的鑄造造工藝性鑄件結(jié)構(gòu)的鑄鑄造工藝性包包括：鑄件結(jié)結(jié)構(gòu)的合理性性；鑄件結(jié)構(gòu)構(gòu)的工藝性；；鑄件結(jié)構(gòu)對(duì)對(duì)鑄造方法的的適應(yīng)性。一、鑄件結(jié)構(gòu)構(gòu)的合理性（一）鑄件應(yīng)應(yīng)有合理的壁壁厚每一種鑄造合合金都有其適適宜的鑄件壁壁厚范圍，鑄鑄件壁厚過(guò)大大或過(guò)小都會(huì)會(huì)對(duì)鑄件產(chǎn)生生不良影響。。若選定合金金的適宜壁厚厚不能滿(mǎn)足零零件力學(xué)性能能的要求，則則應(yīng)改選高強(qiáng)強(qiáng)度的材料或或選擇合理的的截面形狀以以及增設(shè)加強(qiáng)強(qiáng)肋等措施，，見(jiàn)圖1－30。（二））鑄件件壁厚厚應(yīng)力力求均均勻所謂壁壁厚均均勻，，是指指鑄件件的各各部分分具有有冷卻卻速度度相近近的壁壁厚，，見(jiàn)圖圖1－－31。鑄鑄件的的內(nèi)壁壁厚度度應(yīng)略略小于于外壁壁厚度度。（三））鑄件件壁的的聯(lián)接接形式式要合合理1.鑄鑄件件如果果因?yàn)闉榻Y(jié)構(gòu)構(gòu)需要要不能能做到到壁厚厚均勻勻，則則不同同壁厚厚的聯(lián)聯(lián)接應(yīng)應(yīng)采用用逐漸漸過(guò)渡渡的形形式，，見(jiàn)圖圖1－－32。2.對(duì)對(duì)于于鑄件件結(jié)構(gòu)構(gòu)中有有兩個(gè)個(gè)或三三個(gè)甚甚至更更多個(gè)個(gè)壁相相連的的情況況，可可采用用交錯(cuò)錯(cuò)接頭頭或環(huán)環(huán)形接接頭的的形式式，見(jiàn)見(jiàn)圖1－33。。3.鑄鑄件件壁的的聯(lián)接接應(yīng)盡盡可能能設(shè)計(jì)計(jì)成結(jié)結(jié)構(gòu)圓圓角，，以避避免形形成熱熱節(jié)。。4.鑄鑄件件壁的的聯(lián)接接應(yīng)避避免銳銳角，，以防防止應(yīng)應(yīng)力集集中。。（四））盡量量避免免過(guò)大大的水水平面面過(guò)大的的平面面不利利于金金屬液液的填填充，，容易易產(chǎn)生生澆不不到等等缺陷陷，在在進(jìn)行行鑄件件的結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)盡量量將水水平面面設(shè)計(jì)計(jì)成傾傾斜形形狀，，見(jiàn)圖圖1－－34。（五））鑄件件結(jié)構(gòu)構(gòu)應(yīng)避避免冷冷卻收收縮受受阻和和有利利于減減小變變形鑄件在在結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，，應(yīng)盡盡量使使其能能自由由收縮縮，以以減小小應(yīng)力力，避避免裂裂紋。。如圖圖1－－35所示示的彎彎曲輪輪輻和和奇數(shù)數(shù)輪輻輻的設(shè)設(shè)計(jì)，，可使使鑄件件能較較好地地自由由收縮縮。二、鑄鑄件結(jié)結(jié)構(gòu)的的工藝藝性（一））鑄件件的外外形設(shè)設(shè)計(jì)1.應(yīng)應(yīng)使使鑄件件具有有最少少的分分型面面減少鑄鑄件分分型面面的數(shù)數(shù)量，，不僅僅可以以減少少砂箱箱的用用量，，降低低造型型工時(shí)時(shí)，而而且可可以減減少錯(cuò)錯(cuò)箱、、偏芯芯等缺缺陷，，從而而提高高鑄件件的精精度。。圖1－36所所示端端蓋結(jié)結(jié)構(gòu)，，由于于圖1－36a存在在法蘭蘭凸緣緣，不不能采采用簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的的兩箱箱造型型。若若改成成圖1－36b所示示的結(jié)結(jié)構(gòu)，，取消消上部部的凸凸緣，，使鑄鑄件僅僅有一一個(gè)分分型面面，則則將大大大簡(jiǎn)簡(jiǎn)化造造型操操作。。2.應(yīng)應(yīng)盡盡量使使分型型面平平直平直的的分型型面可可避免免操作作費(fèi)時(shí)時(shí)的挖挖砂造造型或或假箱箱造型型；同同時(shí)，，鑄件件的毛毛邊少少，便便于清清理。。如圖圖1－－37a所所示的的杠桿桿零件件，在在造型型時(shí)只只能采采用不不平分分型面面，若若改成成圖1－37b所示示的形形狀，，鑄型型的分分型面面則為為一簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的的平面面。3.避避免免外部部側(cè)凹凹鑄件在在起模模方向向上若若有側(cè)側(cè)凹，，見(jiàn)圖圖1－－38a，，就必必須再再造型型時(shí)增增加較較大的的外壁壁型芯芯才能能起模模，若若將其其改成成圖1－38b所示示結(jié)構(gòu)構(gòu)，則則可省省去外外壁型型芯，，顯然然后一一種結(jié)結(jié)構(gòu)是是合理理的。。4.改改進(jìn)進(jìn)妨礙礙起模模的凸凸臺(tái)、、凸緣緣和肋肋條的的結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)鑄鑄件上上的凸凸臺(tái)、、凸緣緣和肋肋條結(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)考慮慮便于于造型型起模模，盡盡量避避免使使用活活塊或或外壁壁型芯芯。如如圖1－39、、1－－40所示示。5.鑄鑄件件要有有結(jié)構(gòu)構(gòu)斜度度鑄件上上垂直直于分分型面面的不不加工工表面面應(yīng)設(shè)設(shè)計(jì)出出一定定的斜斜度，，稱(chēng)為為結(jié)構(gòu)構(gòu)斜度度。結(jié)結(jié)構(gòu)斜斜度便便于起起模，，并可可延長(zhǎng)長(zhǎng)模具具的使使用壽壽命。。見(jiàn)圖圖1－－41。鑄鑄件結(jié)結(jié)構(gòu)斜斜度的的大小小和許許多因因素有有關(guān)，，如鑄鑄件的的高度度、造造型的的方法法等，，高度度越低低，斜斜度應(yīng)應(yīng)越大大。凸凸臺(tái)的的結(jié)構(gòu)構(gòu)斜度度可達(dá)達(dá)30°-50°。。（二））鑄件件內(nèi)腔腔的設(shè)設(shè)計(jì)1.應(yīng)應(yīng)使使鑄件件盡可可能不不用或或少用用型芯芯圖1－－42是懸懸臂支支架的的兩種種設(shè)計(jì)計(jì)方案案，圖圖1－－42a采采用方方形中中空截截面，，為形形成其其內(nèi)腔腔，必必須采采用型型芯；；若改改為圖圖1－－42b所所示工工字形形開(kāi)式式截面面，則則可避避免型型芯的的使用用，這這樣在在簡(jiǎn)化化造型型的同同時(shí)，，也可可保證證鑄件件的質(zhì)質(zhì)量，，故后后者的的設(shè)計(jì)計(jì)是合合理的的。2.鑄鑄件件結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)