鑄造工藝學(xué)匯總

名詞解釋鍛造：采用熔煉辦法，將金屬熔化成液態(tài)在砂型、陶瓷型、金屬型等鑄型中直接成形的加工辦法。鍛造工藝學(xué)：是研究鑄件成形辦法的一門學(xué)科，涉及鍛造工藝方案及參數(shù)設(shè)計、鑄型材料和鍛造辦法、鑄型及芯的制造、合金熔體充型的過程及原理與澆注系統(tǒng)設(shè)計、補縮系統(tǒng)原理及設(shè)計。技術(shù)審查：審查零件工藝性、生產(chǎn)條件與否能滿足鍛造零件的規(guī)模、精度規(guī)定和技術(shù)規(guī)定。零件的工藝性：零件的構(gòu)造與否合理如鑄件壁厚分布與否合理、厚度與否不不大于最小壁厚，鑄件壁的聯(lián)結(jié)處的聯(lián)結(jié)方式與否合理，薄厚壁與否均勻過渡，拐角處與否圓角過渡，與否利于起模，與否有助于清砂。澆注位置：澆注時鑄件在鑄型中所處的具體位置。鍛造工藝參數(shù)：指需要擬定的工藝數(shù)據(jù)，具體涉及鍛造線收縮率、機械加工余量、拔模斜度、最小鑄出尺寸、工藝補正量、分型負數(shù)、分芯負數(shù)和反變形量。鍛造線收縮率:指鑄件在凝固過程中所產(chǎn)生的長度方面的縮小，體現(xiàn)式為機械加工余量：指在鑄件加工表面上留出的，準(zhǔn)備切去的鑄件表層厚度。往往和鑄件尺寸公差配合使用。加工余量值由兩部分構(gòu)成，一部分是尺寸公差CT值，另一部分為規(guī)定的鑄件機械加工余量RMA值。起模斜度：為了利于起?；蛎撔?，在模樣或芯盒的出模方向設(shè)有一定的斜度，以避免損壞鑄型和芯子。最小鑄出孔及槽：對于某些較小的孔和槽，如果采用鍛造辦法生成，往往會產(chǎn)生問題，如：精度、粘砂，有時鑄出的孔和槽產(chǎn)生偏差后再用機加工辦法校正反而不如直接鑄死再進行機加工，故普通采用的辦法是不將較小的孔和槽鑄出。工藝補正量：有時模樣和芯盒的尺寸精確無誤，但是鑄出工件的尺寸仍不符合圖樣規(guī)定，對于這種狀況普通采用工藝補正的辦法解決。分型負數(shù)：分型面在制造過程中往往由于修整、烘烤等因素以及避免跑火在合箱時在分型面上鋪墊的石棉繩、泥條或油灰條等，這樣在分型面處增加了鑄件尺寸，為了確保鑄件尺寸精度，普通采用在分型面處減去一定的模樣尺寸。普通與鑄件大小、工藝習(xí)慣以及鋪墊材料有關(guān)。反變形量：鑄件在造型以及成形過程中發(fā)生翹曲、收縮等現(xiàn)象使得鑄件產(chǎn)生變形。在工藝設(shè)計時，需要設(shè)立一種反變形量，使得鑄件在成形后減少乃至消除變形。吃砂量：模樣或者鑄型內(nèi)腔內(nèi)外表面與砂箱的內(nèi)壁、頂面、底面或箱擋之間的距離；型腔之間的最小間距；芯骨至砂芯表面的砂層厚度。鑄型材料：涉及永久型材料和造型材料。永久型材料普通用于永久型鑄型，采用導(dǎo)熱性良好、力學(xué)性能好的金屬、合金或石墨等材料制成。造型材料:砂型鍛造中鑄型和砂芯所用的材料，涉及鍛造用砂、粘結(jié)劑、涂料和其它輔助材料。鍛造用砂的熱物理特性：比熱、導(dǎo)熱性、蓄熱特性和熱膨脹性。蓄熱系數(shù)：，c為材料的比熱，λ為材料的導(dǎo)熱系數(shù)，ρ為材料的密度。蓄熱系數(shù)越大，鑄件冷卻速度越快，材料的結(jié)晶組織越細。耐火度：是表征耐火材料抵抗高溫能力的指標(biāo)，是通過三角錐試樣在加熱過程中的變形和彎倒程度來測定。燒結(jié)點：是指砂粒表面或砂粒間的混合物開始熔化的溫度。最低共熔點：表征耐火材料抵抗高溫能力的指標(biāo)，由于耐火材料的多相特性，其熔融是在一定溫度范疇內(nèi)進行的，耐火材料開始出現(xiàn)液相的溫度就是最低共熔點。熱穩(wěn)定性：也稱抗熱沖擊性，指耐火材料抵抗溫度急劇變化而不開裂的性能。熱化學(xué)穩(wěn)定性：指耐火材料不與液態(tài)金屬及其氧化物發(fā)生反映，不與粘結(jié)劑的氧化物形成低熔點的共熔物的性能。含泥量：指原料中顆粒直徑不大于0.002mm部分所占的質(zhì)量分數(shù)。含泥量高會影響型、芯的透氣性和耐火度。鍛造用砂的顆粒構(gòu)成：涉及顆粒尺寸大小、粒度分布。顆粒平均細度：砂樣的總表面積保持不變，將砂樣換算成同樣重量的均始終徑的顆粒，所能通過的篩號，即表達顆粒的平均細度，也就是用能通過的篩號數(shù)表達砂粒的平均直徑。粘結(jié)劑（鑄型）：在顆粒狀或粉狀的造型材料間形成有一定強度的持續(xù)粘結(jié)的薄膜，將其粘結(jié)成型芯。涂料：涂覆在鑄型或芯子表面的一層耐火材料層，起保護鑄型，提高鑄件表面光潔度、避免鑄件粘砂的目的。膠合劑：是用于兩半型芯裝配時進行膠合或用于型芯修補的粘結(jié)劑。涂膏：用來修補烘干后型、芯表面的裂紋、縫隙和粗糙部分，型芯中較小的缺肉。脫模劑：用來避免模樣或芯盒與型砂，或者永久鑄型與鑄件之間相粘連的溶劑。保溫冒口套：采用珍珠巖、微珠或其它輕質(zhì)阻熱材料，使冒口部位散熱減慢，提高冒口效率。保溫覆蓋劑：澆注后在明冒口的頂部放置的粉狀保溫劑，以減緩熱量從冒口頂部散發(fā)。陶瓷管：采用陶土燒制而成的按澆注系統(tǒng)各類構(gòu)造構(gòu)成的澆注系統(tǒng)預(yù)制組件。質(zhì)輕、耐高溫、價格便宜，利于造型過程中的連接、安裝和擺放等操作。芯子：用來形成鑄件內(nèi)腔、孔和外形不易起模的部分。芯頭：指芯子中伸出鑄件，且不與鑄件相接觸的部分。起到定位并固定芯子，承受芯子本身重力及澆注時金屬液對芯子的浮力，排除澆注時芯子所產(chǎn)生的氣體的作用。芯頭構(gòu)造：涉及定位構(gòu)造、位置構(gòu)造。芯頭長度：指芯子伸入鑄型部分的長度。芯頭斜度：為了便于合箱和下芯，芯頭的側(cè)面和端面普通都帶有斜度。芯頭間隙：為了下芯方便，普通在芯頭和芯座之間留有的間隙。芯座：鑄型中專門為放置芯頭而設(shè)立的空腔。補砂檔：是在芯頭端部的芯座增加一段距離，也就是超出芯頭端部多出的一段空腔，合箱時用背砂填充。為了尺寸調(diào)節(jié)也同時使下芯更加方便。芯撐：對懸臂芯起到支撐作用，澆注后留在鑄件內(nèi)部的工裝。排氣方法：為了將澆注后芯子產(chǎn)生的氣體排出設(shè)立的裝置。普通向芯頭排氣。澆注系統(tǒng)：引導(dǎo)液態(tài)金屬進入鑄型型腔的通道系統(tǒng)。普通由澆口杯、直澆道、橫澆道、直澆道窩，內(nèi)澆道構(gòu)成。封閉式澆注系統(tǒng)：組元截總面積最小的是內(nèi)澆道。普通∑A直＞∑A橫＞∑A內(nèi)。半封閉式澆注系統(tǒng)：∑A橫＞∑A直∑A內(nèi)。開放式澆注系統(tǒng)：該類系統(tǒng)，從澆口杯底孔到內(nèi)澆道截面，面積逐步加大。即∑A內(nèi)＞∑A橫∑A直。頂注式澆注系統(tǒng)：指從鑄件位置的頂部注入金屬液的澆注系統(tǒng)體系。鑄件的大部分位于下箱，金屬液進入型腔時自由下落。底注式澆注系統(tǒng)：指從鑄件澆注位置的底部注入金屬液的澆注系統(tǒng)體系。鐵豆：由于液態(tài)金屬的飛濺造成。液滴飛濺預(yù)冷凝固成豆?fàn)?。若無液態(tài)金屬重新熔化則產(chǎn)生鐵豆。砂眼：砂型被沖擊型砂脫落混入鐵水中凝固形成砂眼。中間注入式澆注系統(tǒng)：只從鑄件澆注位置的中間部位注入金屬液的澆注系統(tǒng)體系，普通把內(nèi)澆口開在分型面上。階梯式澆注系統(tǒng)：從鑄件澆注位置的不同部位注入金屬液的澆注系統(tǒng)體系。金屬液先從最下層注入型腔，然后是臨近的上一層，以這類推。靜壓頭：指從鑄件底部到澆口杯內(nèi)液面頂部的高度差所產(chǎn)生的壓頭。剩余壓頭：指澆口杯內(nèi)液面與鑄件澆注位置中最高點之間的高度差所產(chǎn)生的壓頭。工藝出品率：，毛重涉及凈重、加工余量、鑄死的孔、槽，無法去除的補貼、殘存的切割量?？傊厣婕懊?、澆冒口重量、去除的補貼、損耗、充裕量。鎮(zhèn)靜：鋼包在充滿鋼水后不立刻澆注，等待一定時間后澆注，有助于氣體、熔渣上浮。補縮系統(tǒng)：涉及冒口、補貼和與之相對應(yīng)的鑄件部分。合金的收縮：指液態(tài)合金在向固態(tài)轉(zhuǎn)變的冷卻過程中產(chǎn)生的收縮。涉及三個階段：液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮。合金的體收縮率：指合金由液相線開始至室溫時的體積収縮。公式為，V0為鑄件剛好在充滿鑄型時的體積。Vs為鑄件全部進入固相線時的體積?？s孔：指在鑄件凝固過程中，由于合金的凝固收縮或者補縮通道的堵塞，使得鑄件在最后凝固部位由于得不到金屬液的補縮產(chǎn)生的孔洞?？s松：指在鑄件凝固過程中，由于合金的收縮以及合金的粥狀方式，在最后凝固部位產(chǎn)生的分散而細小的孔洞的聚集體。補縮通道：鑄件在凝固過程中，冒口中的金屬液對鑄件的凝固和降溫所產(chǎn)生的體收縮進行賠償，該補縮過程金屬液所通過的區(qū)域就是補縮通道。冒口區(qū)：冒口周邊直接由冒口進行賠償而獲得致密組織的區(qū)域。末端區(qū)：在遠離冒口的鑄件端部，由于端部的邊角效應(yīng)，該區(qū)域的補縮通道擴張角比較大，易于補縮，所形成的致密區(qū)域叫末端區(qū)。冒口的有效補縮距離：指冒口周邊能獲得致密組織的距離，普通由冒口區(qū)加末端區(qū)構(gòu)成。冒口：鑄型內(nèi)儲存合金液而不構(gòu)成鑄件實體，并為鑄件的凝固和收縮提供補縮液的腔體。特殊/異型冒口：根據(jù)工藝需要無法采用原則冒口而生產(chǎn)的冒口。原則冒口：就是將冒口的構(gòu)造參數(shù)原則化，具體說就是冒口構(gòu)造尺寸比例關(guān)系的原則化，冒口的斜度原則化和冒口尺寸系列的原則化，以提高其通用性，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省生產(chǎn)成本。冒口的尺寸參數(shù)：涉及冒口的長寬比、高寬比和斜度。冒口的計算辦法：模數(shù)法、熱節(jié)圓法、均衡凝固法、液量補縮法。鑄件的模數(shù)：根據(jù)平方根定律和折算厚度法則的原理，將凝固體的體積與散熱面積之比稱為模數(shù)。熱節(jié)圓法：根據(jù)鑄件內(nèi)熱節(jié)圓的大小及其與冒口和補貼的比例關(guān)系，并根據(jù)補縮量和收縮量的互有關(guān)系來擬定補貼及冒口尺寸的辦法。熱節(jié)：凝固過程中，鑄件比周邊金屬凝固較慢的節(jié)點或局部區(qū)域。熱節(jié)圓：指在鑄件內(nèi)的熱節(jié)處所能做出的最大內(nèi)切球體，普通通過作圖法擬定。冒口的補縮量：鑄件凝固完畢后，冒口中未凝固的液體就是補縮給鑄件和冒口凝固時所產(chǎn)生的收縮的液量，也就是冒口的補縮量。液量補縮法：運用冒口的補縮效率，計算出冒口的補縮量，與鑄件加上冒口的總補縮量相比較，補縮量應(yīng)不不大于收縮量。冒口的補縮效率：，V冒為冒口的原始體積，V終為冒口補縮后的體積。均勻凝固法：重要是用于鑄鐵件的凝固，通過控制各熱節(jié)處的凝固進程，來實現(xiàn)鑄件內(nèi)部的均衡凝固。補貼：通過對鑄件向冒口方向逐步增加厚度的辦法，使鑄件的末端與冒口之間建立起補縮通道，并使補縮擴張角增加，這種人為增加的鑄件以外的厚度就是補貼。補貼在鑄后需要采用氣割、電弧氣刨或機加等辦法去除。設(shè)計辦法涉及圖表法、熱節(jié)圓法。冷鐵：是用來控制鑄件凝固，使被激冷區(qū)的凝固時間縮短的激冷物。外冷鐵：設(shè)立在型砂表面，使與之接觸的鑄件部位快速冷卻的冷鐵。內(nèi)冷鐵：設(shè)立在鑄件的熱節(jié)部位的型腔中，澆注后凝固在鑄件中的，使與之接觸的鑄件部位快速冷卻的冷鐵。直接冷鐵：就是直接與金屬液相接觸的外冷鐵。間接冷鐵：就是不直接與鑄件相接觸，與鑄件之間相隔一層較薄的造型材料。該類冷鐵又稱為暗冷鐵。普通冷鐵：普通為長方形，以平面方式與鑄件相接觸。成形冷鐵：就是以鑄件敷設(shè)冷鐵部位的表面形狀作為冷鐵表面形狀的冷鐵。熔焊型冷鐵：指鑄件凝固結(jié)束后，內(nèi)冷鐵與焊件的界面發(fā)生焊合。非熔焊型冷鐵：指鑄件凝固結(jié)束后，內(nèi)冷鐵與鑄件的界面未發(fā)生焊合。手工造型、造芯：指用手工方式完畢緊砂、起模、修型及合箱等重要操作的造型和制芯過程。芯盒制芯:在芯盒內(nèi)進行制芯操作，如緊砂，安放芯骨、開通氣道等。硬化過程能夠在芯盒內(nèi)進行，也能夠脫芯盒后，烘干硬化。鍛造工藝裝備：指造型、制芯、合箱和澆注過程中所使用的裝備和用品的總稱。，具體涉及：模樣、模板、芯骨、砂箱、造型平板、芯盒、烘芯托板、砂芯修整器具、下芯夾具、量具、檢查樣板。模樣：形成鑄型空腔的工裝，普通由木材、菱苦土或金屬構(gòu)成。模板：用來裝配和固定模樣、澆注系統(tǒng)、定位設(shè)施、固定裝置等設(shè)施，并在造型中起托板作用的平板。普通用于機器造型。底板：用來擺放模樣、澆注系統(tǒng)、定位設(shè)施、固定裝置等設(shè)施，并在造型中起托板作用的平板，采用手工造型時，普通采用底板造型。底板不需要對模樣等進行裝配和固定。砂箱：是將鑄型承載于其中的特定工裝，也就是鑄型搬運和翻轉(zhuǎn)的工具，由箱壁、箱耳、法蘭、吊環(huán)、吊軸、加強筋（箱帶）和排氣孔等構(gòu)成。按使用的性質(zhì)可分為通用砂箱和專用砂箱。按造型辦法可分為手工造型砂箱和機器造型砂箱。按砂箱的屬性分可分為整鑄砂箱和組合式砂箱。知識點鍛造辦法的優(yōu)點：合用范疇廣，可用于各類機械設(shè)備和裝置尺寸精度要比普通鍛件、焊接件要高，加工余量也相對較少（砂型鍛造相對較大）成本低廉易實現(xiàn)機械化（可在流水線上完畢）資源可回收運用含有所制造鑄件形狀與構(gòu)造的任意性、鑄件材料的任意性和大小尺寸的任意性鍛造的分類：普通分為砂型鍛造和特種鍛造兩種。特種鍛造涉及：熔模鍛造、壓力鍛造、離心鍛造、持續(xù)鍛造、消失模鍛造、金屬型鍛造、低壓差壓鍛造、陶瓷型鍛造、半固態(tài)鍛造、磁型鍛造。鍛造工藝設(shè)計的具體內(nèi)容:零件的技術(shù)規(guī)定和構(gòu)造工藝性設(shè)計選擇鍛造與造型辦法及造型材料體系擬定澆注系統(tǒng)位置和分型面鍛造工藝設(shè)計的根據(jù)：設(shè)計之前應(yīng)掌握兩方面狀況：1、技術(shù)方面條件：有關(guān)技術(shù)文獻、鑄件信息、技術(shù)規(guī)定2、生產(chǎn)方面條件：熔煉設(shè)備容量、廠房起重設(shè)備容量、檢測條件、烘干爐及熱解決爐的大小、升溫速度和溫度的均勻性、砂箱尺寸、廠房大小、大門尺寸。鍛造辦法的選擇根據(jù)：普通根據(jù)鑄件的精度規(guī)定、合金的種類和構(gòu)造特點來選擇。如：精度規(guī)定最高的鋁鎂合金普通采用壓鑄。精度規(guī)定較高的鑄鐵件可采用精密鍛造的辦法。鑄鐵件普通采用砂型鍛造，特殊的鑄鐵件能夠采用離心鍛造和持續(xù)鍛造的辦法。普通精度的銅鋁合金能夠采用砂型鍛造辦法。工藝方案設(shè)計的考慮因素：鍛造工藝設(shè)計根據(jù)零件的構(gòu)造特點、零件構(gòu)造的鍛造工藝性、合金的種類、經(jīng)濟性。澆注位置的設(shè)計根據(jù)：澆注位置的設(shè)計普通在鍛造辦法擬定之后進行。將直接對分型面、工裝、芯子的劃分、澆注系統(tǒng)的開設(shè)等方面產(chǎn)生影響。應(yīng)有助于實現(xiàn)次序凝固和冒口安放質(zhì)量規(guī)定較高發(fā)鑄件表面應(yīng)朝下或側(cè)立放置盡量使鑄件的大平面朝下。當(dāng)鑄件的薄壁部分面積較大時，可采用傾斜澆注。便于下芯、合箱和檢查尺寸。盡量使重要芯子或芯子的重要部分放在下半砂箱中。利于砂芯的定位、固定和排氣，避免吊芯和懸臂芯。鍛造線收縮率的影響因素：合金種類和成分、鑄型材料、鑄件構(gòu)造起模斜度的影響因素：起模高度、模樣或芯盒的高度以及造型辦法鍛造用砂的分類：分類辦法有：按來源分類和按化學(xué)成分分類。來源分：天然礦精選后直接選用、天然礦通過高溫煅燒或電熔后，通過破碎篩分而得到的原砂，靠人工合成煅燒得到的原砂?；瘜W(xué)成分分：石英砂、石灰石砂、鎂砂、鋯砂、鉻鐵礦砂。鍛造用砂顆粒構(gòu)成的表達辦法：列表法、圖解法、平均粒度法和符號表達法。其中符號表達法數(shù)字表達相鄰的含量最集中的三個篩的收尾編號，百分含量為含量最集中的三篩的總余留量。慣用的鍛造用砂及其特點：石英砂：以石英顆粒為主，含少量長石、云母，是砂型鍛造中最重要造型材料。呈弱酸性，熔點1713℃，硬度較高。合用于鑄鋼、鑄鐵、有色金屬。石灰石砂：又稱“七〇”砂，以碳酸鈣為主礦巖，經(jīng)人工破碎，篩選，分級后制成。特點：呈堿性，二氧化硅含量較少，減少了矽肺病的危害。用于生產(chǎn)鑄鋼件。不粘砂，易清理，砂的成本較低。但是生產(chǎn)大型厚壁鑄鋼件時會產(chǎn)生縮沉，舊砂的回收運用率低，即使減少了矽肺病的危害，但增加了塵肺病的危害。剛玉砂：通過電爐冶煉人工制成的的六方晶系的αAl2O3。熔點高達2050℃，硬度較高，導(dǎo)熱率較高、體積穩(wěn)定，構(gòu)造致密，對于酸和堿都有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，價格較高。合用于鑄鋼件、用作規(guī)定表面光潔度較高的合金鋼鑄件的涂料、熔模鍛造制殼材料、陶瓷型鍛造。鋯英砂：鋯砂又稱鋯英砂，以硅酸鋯為重要成分。是型砂鍛造最佳的型砂。硬度較高，熔點在℃以上，酸性耐火材料，高溫時對氧化鐵的熱化學(xué)穩(wěn)定性高，基本不被金屬氧化物浸潤，熱膨脹系數(shù)相對較小?？捎米鞔笮丸T鋼件或合金鋼鑄件的特殊型芯砂或涂料。還可用作熔模鍛造制殼材料。鉻礦砂：又稱鉻鐵礦砂，重要是Cr2O3，另一方面為MgO、FeO、Al2O3少量SiO2和其它雜質(zhì)。碳酸鹽為有害雜質(zhì)，遇高溫金屬液分解產(chǎn)生二氧化碳，使鑄件產(chǎn)憤怒孔。故鉻礦砂應(yīng)通過900℃的高溫焙燒使碳酸鹽分解然后再加工破碎制得。鍛造用鉻礦砂含Cr2O3不少于36%，最佳不不大于50%。特點：熱化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不與氧化鐵發(fā)生化學(xué)反映，在1700℃以前無相變反映，體積較穩(wěn)定，含有較強的抗液體金屬滲入的能力，慣用來生產(chǎn)錳鋼件、厚壁鑄鋼件。鎂砂：重要成分為氧化鎂，由菱鎂礦在1500℃至1650℃煅燒、破碎、篩分得到。鎂砂熔點在1840至℃，蓄熱系數(shù)約為硅砂的1.5倍，呈堿性，不與氧化錳和氧化鐵反映，慣用作生產(chǎn)高錳鋼鑄件的面砂或芯砂使用。也可作為堿性爐襯。粘結(jié)劑的的分類：按粘結(jié)機理分：物理粘結(jié)劑：粘土粘結(jié)劑，化學(xué)粘結(jié)劑：硅溶液、水玻璃和有機粘結(jié)劑。按組分分：無機粘結(jié)劑：鍛造用粘土、膨潤土、水泥、硅溶膠、水玻璃硅酸乙酯。有機粘結(jié)劑：植物油、合脂、多種樹脂。有機粘結(jié)劑涉及：植物類、石化副產(chǎn)品、合成樹脂水玻璃的硬化辦法：焙燒硬化法、CO2硬化法和自硬化法。水玻璃的化學(xué)式為Na20·mSiO2，m為兩者的摩爾比，成為模數(shù)。慣用型芯砂：水玻璃石英砂、“七〇”砂、堿性酚醛樹脂石英砂、呋喃樹脂石英砂。金屬型材料規(guī)定：有良好的高溫力學(xué)性能，特別是熱疲勞強度良好的熱穩(wěn)定性：高溫抗氧化性、抗生長性、抗腐蝕性、抗熔焊性。良好的室溫強度，可承受多種機械作用、摩擦作用。良好的導(dǎo)熱性能，減少鑄型溫度梯度、減少熱應(yīng)力。含有良好的加工性能，以減少鑄模的制造難度，減少成本。價格便宜金屬型慣用材料及特點：鑄鐵：灰口鑄鐵基體為珠光體加鐵素體，減小鑄型生長，提高鑄型熱穩(wěn)定性，減少外裂紋的生成。球墨鑄鐵含有較高的熱穩(wěn)定性和耐蝕耐熱性，較高的力學(xué)性能，生長傾向小。適于制造大型的金屬型，可用來澆注大型黑色合金鑄件和有色金屬鑄件鑄鋼或鍛鋼：優(yōu)點為可不加工或少加工，與鑄鐵型相比，力學(xué)性能、抵抗內(nèi)表面龜裂能力，抗翹曲變形能力好，可對缺點部位進行修補，缺點是制造成本高。鑄鋼用于形狀簡樸、尺寸較大的黑色合金鑄件，鍛鋼用于形狀復(fù)雜的鋁鎂合金小型件。銅及其合金:使用頻率較低，重要用于需要激冷或局部激冷的鑄件，可用作生產(chǎn)單晶。鋁合金：含有良好的力學(xué)性能，制造成本低，導(dǎo)熱性好。澆注前需進行陽極化解決，使鑄型表面形成氧化膜。合用于批量不大的輕合金鑄件。壓鑄材料：普通選用合金鋼，含有W、Co、Cr、Ni等元素。W含量普通較高，熱膨脹系數(shù)小，耐磨性好、硬度高、耐熱性好，淬火深度大，缺點是韌性差。Cr能夠在高溫小生成穩(wěn)定的氧化膜，避免繼續(xù)氧化，還能夠提高硬度、耐熱性、耐蝕性，淬火變形小、熱膨脹系數(shù)小少量的V能夠改善切削性能，減小淬火深度Ni能夠提高鋼的硬度和韌性，明顯提高鋼的耐蝕性Mo能夠使鋼保持原有的力學(xué)性能，細化晶粒。Co能夠提高鋼的硬度和韌性。要控制C的含量，否則減少鋼的導(dǎo)熱性，易使表面產(chǎn)生裂紋。鍛造用輔料：涂料、膠合劑、合箱輔料、修補膏、排氣材料、冒口芯、保溫冒口套、保溫覆蓋劑、保溫發(fā)熱劑和陶瓷管。涂料的構(gòu)成及作用：耐火材料:主體成分，由耐火的或易剝離的粉體構(gòu)成，避免液態(tài)金屬與鑄型之間發(fā)生熱作用、機械作用、物理化學(xué)作用。鑄鋼件慣用石英粉、鋯英粉、剛玉粉、鋁礬礦粉、莫來石粉、鉻礦粉、鎂砂粉。鑄鐵件慣用石墨粉、石墨與鋁礦粉或鋯英粉構(gòu)成的混合粉。銅合金慣用石墨粉和滑石粉。鋁鎂合金慣用滑石粉。金屬型鍛造慣用氧化鋅、白堊粉、二氧化鈦、滑石粉、石墨粉。粘結(jié)劑：為提高涂料層的強度，使涂料能牢固的貼附在鑄型和芯子表面。分為:無機型、有機型粘結(jié)劑。高溫型、低溫型粘結(jié)劑。載體：分散和運載耐火材料并使耐火材料懸浮在載體內(nèi)，使涂料保持一定的粘度和密度，方便將涂料噴涂或涂刷到鑄型或芯子表面。分為水基和醇基，水基刷過后需烘干。懸浮劑：賦予涂料一定的粘度，以制止耐火材料顆粒下沉，使耐火材料盡量有效的懸浮。其它添加材料：表面活性劑：用來改善涂料對鑄型及芯子表面的浸潤滲入能力，減少涂料的表面張力。消泡劑：用來消除涂料中的氣泡。防腐劑：用來避免涂料中的有機物因受霉菌和微生物的作用而發(fā)生變質(zhì)。防潮劑：在涂料中加入少量硅烷等物質(zhì)。待涂料干燥后，能形成一層憎水膜，可避免涂料吸潮。特殊附加物：為避免鎂合金氧化，在涂料中加入合金元素；為避免鑄鐵件表面產(chǎn)生白口層，可在涂料中加入硅鐵粉。各類澆注系統(tǒng)的特點及合用范疇：封閉式澆注系統(tǒng)含有較好的擋渣作用，適合于中小型鑄鐵件。開放式澆注系統(tǒng)充型平穩(wěn)，對型壁的沖刷比較小，但擋渣能力不是較好。重要用于易氧化的有色金屬鑄件，球磨鑄鐵鑄件及使用漏包澆注的鑄鋼件。頂注式澆注系統(tǒng)所形成的凝固溫度場符合次序凝固，運用冒口補縮，對砂型底部的沖擊力比較大，容易產(chǎn)生砂眼、鐵豆等缺點，利于充型，易產(chǎn)生氧化。合用于高度不大的鑄件薄壁件。底注式澆注系統(tǒng)充型穩(wěn)定、沖擊力小，型內(nèi)氣體易于排出，所形成的溫度場不符合次序凝固，不利于補縮。適合于高度不大的構(gòu)造的復(fù)雜的鑄件，如鑄鋼件、鋁合金件、無錫青銅件和黃銅鑄件。中間注入式澆注系統(tǒng)兼顧有頂注式和底注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)缺點，合用于中檔重量中檔壁厚的鑄件，但上箱不適宜太高。結(jié)題式澆注系統(tǒng)對鑄型的沖擊力小，液面上升平穩(wěn)，利于渣、氣的上浮和排入冒口，所形成的溫度場有助于次序凝固，適合于大型鑄件的生產(chǎn)。澆注系統(tǒng)的作用：構(gòu)成澆包與鑄件型腔的通道，使金屬液體平穩(wěn)的充入鑄型。擋渣并排除型腔中的氣體。調(diào)節(jié)型腔內(nèi)的溫度分布，實現(xiàn)次序凝固調(diào)節(jié)系統(tǒng)中個組元的流量，使充型時間控制在一定范疇內(nèi)。澆注系統(tǒng)設(shè)計辦法：公式計算法：阿贊公式：G為鑄件總澆重視量，N；F內(nèi)實際為控流面積，即最小界面處，m2。γ為金屬液重度，N/m3;μ為粘度系數(shù)；t為澆注時間，s；H0為作用為內(nèi)澆道的壓頭，Pa。澆注時間常根據(jù)經(jīng)驗公式擬定：對于重量不大于4500N、壁厚為2.5-15mm，形狀復(fù)雜的鑄鐵件有，G為鑄型內(nèi)金屬液重量，N，s為影響系數(shù)。對于10噸下列的大中型鑄鐵件有，δ為鑄件壁厚，s1為系數(shù)普通去0.96。對于重型鑄鐵件可使用下述公式。p為系數(shù)普通取0.62.經(jīng)驗法：以流體力學(xué)為基礎(chǔ)，進行簡化與合并結(jié)合生產(chǎn)實踐經(jīng)歸納出三種辦法，即大型和重型鑄件的設(shè)計辦法、中小型復(fù)雜件的設(shè)計辦法和簡樸小件的設(shè)計辦法。圖表法：索伯列夫圖澆注系統(tǒng)校核辦法：涉及三種辦法：上升速度辦法、剩余壓頭校核和工藝出品率校核。上升速度法：合用于大型鑄鋼件第一步是擬定金屬液在鑄型中的上升速度的控制范疇，規(guī)定澆注速度不不大于臨界。第二步擬定澆注時間：，G為鑄件毛重，不包含頂部冒口，kg。n為包孔數(shù)量，q為金屬液流量，kg/s第三步金屬液流量計算，可查表，然后可求出澆注時間。第四步計算事實上升速度根據(jù)，H為鑄件的澆注高度。計算出后可與表中查出的數(shù)據(jù)對比，若兩者相近或者或者計算的澆注速度不不大于表中的速度，闡明所選擇的包孔直徑和數(shù)量是合理的，否則返回第二步進行調(diào)節(jié)，直至合理。第五步，根據(jù)包孔直徑計算直澆道直徑。第六步，直澆道擬定后，其它尺寸能夠由所屬類型澆注系統(tǒng)的比例關(guān)系計算出來。剩余壓頭校核：為了確保金屬液能充滿距離直澆道鑄件最遠處的最高位置，金屬液的靜壓頭必須足夠大，剩余壓頭必須不不大于或不不大于某一臨界值。剩余壓頭臨界值由下式計算，L為鑄件相對于直澆道而言最遠處的最高點到直澆道中心線之間的水平距離。α為壓力角，單位為°，對于中小件薄壁取13-14，厚壁取6-7，大件薄壁件取8-9，厚壁取5-6.核算時應(yīng)滿足H0>H臨+Hc，或者Hm>H臨，Hc為澆注位置中鑄件的高度。工藝出品率校核：所計算的工藝出品率與表中的數(shù)據(jù)進行比較，以評價所設(shè)計的澆注系統(tǒng)與否適宜，如果數(shù)據(jù)不抱負，可根據(jù)具體狀況作適宜調(diào)節(jié)。各組元斷面比例關(guān)系影響因素：澆注系統(tǒng)的種類、合金的種類、澆注方式。多種合金澆注系統(tǒng)特點：鑄鋼件：熔點高、流動性差、收縮大、易產(chǎn)生縮孔、縮松、熱裂和變形等缺點，規(guī)定澆注系統(tǒng)構(gòu)造簡潔，斷面尺寸大，充型快而平穩(wěn)，有助于次序凝固。普通采用漏包澆注。澆口杯、澆道、布局普通在側(cè)冒口位置或其它不能引發(fā)縮孔縮松的位置引入?；诣T鐵：流動性好，凝固收縮率小，鐵水中渣和夾雜物的含量較多，能夠采用過濾網(wǎng)進行擋渣。石墨由于密度比鐵小，會出現(xiàn)自膨脹。采用轉(zhuǎn)包澆注。可鍛鑄鐵：含碳、硅含量較低，流動性比灰鑄鐵低某些，因此澆注系統(tǒng)的尺寸比灰鑄鐵大某些，澆注系統(tǒng)要考慮設(shè)立除渣能力，普通通過設(shè)立過濾網(wǎng)、阻流澆道、集渣包和冒口來解決。球墨鑄鐵：與灰鑄鐵相比無根本的區(qū)別，但是需要確保鐵水在充型過程中流動平穩(wěn)、暢通，斷面尺寸比灰鑄鐵大20%-100%，普通采用半封閉式或開放式澆注系統(tǒng)。輕合金：鎂鋁合金屬于輕合金，特點是熔點低、導(dǎo)熱系數(shù)大、收縮較大，易氧化和吸氣。澆注系統(tǒng)應(yīng)充型平穩(wěn)，不易產(chǎn)生飛濺、沖擊和渦流，利于補縮，普通采用底注開放式或垂直縫隙式，可采用過濾網(wǎng)擋渣。銅合金：全部銅合金都存在易氧化的特點，銅在熔化時要嚴(yán)格遵照同一牌號同一坩堝的原則，避免產(chǎn)憤怒孔。鋁青銅易產(chǎn)生集中縮孔、易氧化、易夾渣，多采用底注開放式澆注系統(tǒng)，常配設(shè)濾渣網(wǎng)和集渣包。錫青銅和磷青銅易產(chǎn)生縮松、氧化不強烈，可采用雨淋式、壓邊式等頂注式澆注系統(tǒng)，普通冒口尺寸不大。黃銅應(yīng)采用次序凝固原則設(shè)計澆注系統(tǒng)，采用冒口補縮。補縮系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)：通過合理的設(shè)計冒口、冷鐵和補貼，實現(xiàn)次序凝固和均衡凝固，獲得符合質(zhì)量規(guī)定的鑄件。合金元素對體收縮率的影響：C的含量越高，碳鋼體收縮率越大；W、Ni越多，合金鋼的體收縮率越小，Mn、Cr、Si、Al越多，合金鋼的收縮率越大?？s孔的形成機理：在鑄件的凝固過程中，補縮通道由于凝固而堵塞，使得與補縮通道相連的后凝固部位的凝固收縮得不到金屬液的補充因而產(chǎn)生縮孔。縮松的形成機理：與縮孔的形成機理類似，由于凝固區(qū)域區(qū)域同時凝固，晶?；蛑У纳L使微小的補縮通道堵塞后，凝固的部位得不到金屬液的補縮，產(chǎn)生縮松。普通分布在鑄件的中心或軸線區(qū)域。有效補縮距離的擬定：水平方向的有效補縮距離：對于平板類鑄件（斷面寬厚比不不大于5:1）當(dāng)板厚δ≤100mm，冒口區(qū)=2δ，末端區(qū)=2.5δ。對于桿類鑄桿，當(dāng)斷面為正方形時，冒口區(qū)=，末端區(qū)=。垂直方向的有效補縮距離：可運用補貼計算辦法求出。冒口的作用：為鑄件的形成提供補縮合金液，賠償合金的收縮。排出鑄件形成過程中產(chǎn)生的氣體，接受上浮的渣和夾雜物。調(diào)節(jié)鑄件的溫度場使之符合次序凝固和均衡凝固。運用明冒口來檢查合箱后的鑄件尺寸，觀察充型狀況。冒口的種類：根據(jù)頂部構(gòu)造分為：明冒口、暗冒口。根據(jù)冒口的放置位置可分為：頂冒口、側(cè)冒口和壓邊冒口。根據(jù)冒口的傳熱特點可分為:普通冒口、保溫冒口和發(fā)熱冒口。根據(jù)冒口的構(gòu)造特點可分為：圓柱形、腰形、球形和異形冒口。其它還涉及易削冒口、大氣壓力冒口。冒口的安放位置原則：有助于實現(xiàn)次序凝固。應(yīng)安放在鑄件最后凝固處或熱節(jié)處。應(yīng)安放在鑄件最高處。冒口安放在不同高度處，冒口之間應(yīng)當(dāng)用冷鐵隔絕補縮通道。模數(shù)的計算：鑄件的模數(shù)不是單一的，在對鑄件進行模數(shù)的計算時，先將鑄件劃分成幾個獨立的凝固區(qū)域，該區(qū)域的鑄件由基本的幾何體構(gòu)成，然后分別對每個區(qū)域進行計算。區(qū)域劃分的重要根據(jù)是根據(jù)鑄件的幾何構(gòu)造和散熱性質(zhì)。在對桿和板的模數(shù)計算時，桿的兩端、板的四周按非散熱面面解決。筒的兩端同樣按非散熱面解決，由于筒內(nèi)壁的散熱存在熱飽和性，解決時要對筒的壁厚增大。模數(shù)法的設(shè)計根據(jù)：該辦法的基本原理是，按一定次序設(shè)計鑄件與冒口、鑄件內(nèi)部的凝固時間，即t冒≥t頸＞t件，t冒口區(qū)＞t末端區(qū)。普通有M冒/M件=1.2。熱節(jié)圓設(shè)計冒口的環(huán)節(jié)：根據(jù)鑄件的構(gòu)造、補縮距離來劃分獨立的補縮區(qū)域，擬定冒口的種類和形狀位置和數(shù)量。計算出每個冒口所補縮區(qū)域的鑄件重量，并求出該區(qū)域的虛擬收縮量G縮。G縮=（1.5-1.6）εvG件。求出冒口補縮位置處鑄件的熱節(jié)圓直徑，并根據(jù)鑄型中的尖角效應(yīng)對熱節(jié)圓直徑作適宜修正。根據(jù)熱節(jié)圓直徑和鑄件的收縮量查公式表格擬定冒口尺寸和重量。計算出該區(qū)域的收縮量，即鑄件加冒口的總收縮量。冒口的校核計算通過虛擬補縮量看看補縮量與否符合規(guī)定。如不符合則重新進行冒口計算。液量補縮法的內(nèi)容：由總補縮量：V縮=εv（V冒+V件）和冒口的補縮量：V補=V冒×η，以及V冒=V補聯(lián)立，得到。均衡凝固法的設(shè)計要點：冒口不必晚于鑄件凝固，即冒口模數(shù)或熱節(jié)能夠不大于鑄件。澆冒口不應(yīng)直接開在鑄件的幾何熱節(jié)上，但又應(yīng)靠近熱節(jié)處。熱節(jié)處普通采用安放冷鐵的辦法來實現(xiàn)凝固時間的均衡。采用剛性鑄型，以運用石墨化所產(chǎn)生的膨脹。多種合金冒口設(shè)計的特點：鑄鐵件：采用傳統(tǒng)的冒口設(shè)計辦法。涉及模數(shù)法、液量補縮法、熱節(jié)圓法，冒口的構(gòu)造特點是采用普通構(gòu)造的普通冒口，還能夠使用保溫冒口和發(fā)熱冒口。球鐵件：由于球鐵件在共晶凝固時發(fā)生石墨膨脹。規(guī)定鑄型的剛度好，普通不采用常規(guī)的大冒口設(shè)計?？刹捎脡哼吤翱凇⑷珘毫γ翱诤涂刂茐毫γ翱?。冷鐵的重要作用：控制或加緊被激冷區(qū)的凝固速度，有助于避免鑄件的變形、熱裂和偏析。細化該區(qū)域的基體組織和表面組織，提高局部區(qū)域的硬度和耐磨性。與冒口一起形成補縮區(qū)域，實現(xiàn)次序凝固，擴大冒口的補縮范疇，避免縮孔和縮松的產(chǎn)生。形成人為末端區(qū)，分割凝固區(qū)域。對熱節(jié)處進行激冷，避免該處產(chǎn)生縮孔、縮松、裂紋等缺點。冷鐵的分類：按冷鐵的放置位置分：分為外冷鐵和內(nèi)冷鐵。按冷鐵的激冷方式分：分為直接冷鐵和間接冷鐵。按冷鐵的形狀分：分為普通冷鐵和成形冷鐵。按與鑄件的結(jié)合方式劃分：熔焊型和非熔焊型。慣用的手工造型辦法:涉及：模樣造型（整?；蚍帜＃⒐伟逶煨?、實型造型、砂箱造型、脫箱造型、組芯造型和地坑造型。鑄型和砂型的種類：涉及：濕型、烘干型、自硬型，還涉及對應(yīng)的芯。模樣材料及其特點：木模：普通不合用新鮮木材，優(yōu)點：輕便，易加工，價格低，缺點是強度低、易吸潮變形、精度低、壽命短。合用于小