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第二篇鑄造,概述：,將液態(tài)合金澆注到與零件的形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法，叫作鑄造。,二、特點(diǎn),1、適應(yīng)性強(qiáng)；,,成型實(shí)質(zhì),液態(tài)流動成型,一、定義：,3、機(jī)械性能較差；,4、廢品率較高；,5、勞動條件差，勞動強(qiáng)度大。,2、成本低；,三、應(yīng)用用于制造受力較簡單，形狀復(fù)雜的零件毛坯。,四、種類,1、砂型鑄造；,2、特種鑄造。,,1.1液態(tài)合金的充型,一、概念,液態(tài)金屬充滿鑄型型腔,獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力，稱為液態(tài)金屬的充型能力。,二、對鑄件質(zhì)量的影響,充型能力強(qiáng)：,1、易獲得尺寸準(zhǔn)確，外形完整、輪郭清晰的鑄件。,2、有利于排出夾雜物和氣體，避免夾渣和氣孔。,3、有利于補(bǔ)縮、避免縮孔、縮松。,第一章合金鑄造工藝基礎(chǔ),,,三、影響液態(tài)金屬充型能力的因素,1、合金的流動性,2、澆注條件,①澆注溫度：溫度越高則充型能力越強(qiáng)。,②充型壓力：,3、鑄型填充條件,①鑄型材料,②鑄型溫度,流動性：是合金本身的流動能力，是合金主要鑄造性能之一。合金的流動性愈好，充型能力愈強(qiáng)?；瘜W(xué)成分對流動性的影響最為顯著。其中共晶成分的合金由于是在恒定的溫度完成結(jié)晶，凝固的溫區(qū)窄，液態(tài)的流動性最好。,液態(tài)合金的流動性通常以“螺旋形試樣”的長度來衡量。,③鑄型中的氣體,壓力越大則充型能力越強(qiáng)。,,,,2、澆注條件,,3、鑄型填充條件,,④鑄型中的氣體,(液態(tài)合金在流動方向上所受的壓力叫充型壓力),(一)概念,(二)收縮階段,1、液態(tài)收縮：從澆注溫度到凝固開始溫度（即液相線溫度）間的收縮。（T澆→T液）,2、凝固收縮：從凝固開始到凝固終止溫度（即固相線溫度）間的收縮。（T液→T固）,3、固態(tài)收縮：從凝固終止到室溫間的收縮。（T固→T室）,鑄件在冷卻、凝固過程中，其體積和尺寸減小的現(xiàn)象叫做收縮。,,使液面下降，是鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松的基本原因。,二、合金的收縮,,三、鑄件的凝固方法,順序凝固法:在鑄件的厚壁處設(shè)置冒口，使鑄件的凝固按薄壁—厚壁—冒口的順序先后進(jìn)行，使縮孔集中在冒口中，從而獲得致密的鑄件，但鑄件各部的溫差大，會引起較大的熱應(yīng)力，金屬的消耗大。同時凝固法:鑄件的各部分同時進(jìn)行和完成凝固過程，為此一般要在鑄件厚的部位放置一塊冷的金屬(冷鐵)使各部分的溫度均勻，鑄件的熱應(yīng)力小，但易產(chǎn)生縮松。,,,,2、鑄造內(nèi)應(yīng)力、變形與裂紋的形成與防止,1)形成,結(jié)果：,原因：鑄件壁厚的不均勻。,厚部（心部）──拉應(yīng)力,薄部（表面）──壓應(yīng)力,,2)防止,a．盡量使壁厚均勻，結(jié)構(gòu)對稱，避免尖角結(jié)構(gòu)。,b．采用同時凝固（冷鐵）,c．提高型（芯）砂的退讓性,e．采用反變形法,f．嚴(yán)格控制s．p含量,d．進(jìn)行時效處理,,自然時效,人工時效（鋼、鑄鐵的去應(yīng)力退火）,,根據(jù)石墨的形狀,根據(jù)碳的存在形式分,白口鑄鐵Fe3c,灰口鑄鐵石墨,麻口鑄鐵（白口＋灰）,普通灰口鑄鐵片狀,可鍛鑄鐵團(tuán)絮狀,球墨鑄鐵球狀,,,普通鑄鐵,根據(jù)化學(xué)成分,合金鑄鐵,2鑄鐵,蠕墨鑄鐵蠕蟲狀,①化學(xué)成分,碳是形成石墨的元素,硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素,錳本身是阻礙石墨化的元素，但錳能與硫形成化合物，起著間接的促進(jìn)作用。,硫是強(qiáng)烈阻礙石墨化的元素,磷對石墨化影響不大,②冷卻速度：冷卻速度慢有利于石墨的形成,a．鑄型材料,V金屬型＞V砂型V濕型＞V干型,b．鑄件壁厚,3、影響鑄鐵組織與性能的因素（石墨化）,碳以石墨形式析出的過程稱為石墨化,,②冷卻速度,,3.1造型方法的選擇,一、造型材料（制造砂型和型芯的材料）,1、型（芯）砂的組成,①原砂,③附加物,④水,②粘結(jié)劑,2、型砂應(yīng)具備的性能①強(qiáng)度──型砂在承受外力作用時，具有不易破壞的性能；②透氣性──型砂具有能使氣體透過的性能；③耐久性──型砂在高溫金屬液的作用下而不軟化不熔化的性能；④退讓性──型砂具有隨著鑄件的冷卻收縮而被壓縮其體積的性能；⑤韌性──型砂吸收塑性變形能量的能力。,強(qiáng)度、透氣性、耐久性、退讓性、韌性,當(dāng)生產(chǎn)批量比較大時可采用假箱造型。,二、造型和造芯,1、手工造型,①整模造型：,適于形狀簡單且橫截面依次減少的鑄件。,②分模造型：,適于最大截面在中間的鑄件。,㈠造型,④活塊造型：,適于帶有難起模的凸起部分的鑄件。,⑤刮板造型：,適于大中型回轉(zhuǎn)體鑄件。,③挖砂造型：,分型面不是平面鑄件的單件小批生產(chǎn)。,假箱造型：,⑥多箱造型：,適于形狀復(fù)雜中間截面小的鑄件,,㈡造芯,1、造芯方法,②機(jī)器造芯,2、芯骨、芯撐和型芯的通氣,①芯骨——提高型芯的強(qiáng)度和剛度,②芯撐：輔助支撐，最終與鑄件熔為一體。,③型芯的通氣：提高型芯的透氣性,,一、澆注位置的選擇,1、質(zhì)量要求高的表面和重要的加工面在應(yīng)朝下或在側(cè)面。,2、易產(chǎn)生縮孔的鑄件厚的部分應(yīng)朝上。,3、大的平面或大而薄的平面應(yīng)朝下。,4、型芯數(shù)量要少，便于型芯的固定和排氣。,二、分型面的選擇,1、分型面要少最好一個且為平面。,2、不用或少用活塊和型芯。,3、大部分或全部分放在同一砂箱。,4、型腔及主要型芯位于下箱。,3.2澆注位置和分型面的選擇,,,,,,,,,,P67,P68,1、加工余量,2、拔模斜度,3、收縮率,鑄件上如有孔側(cè)：當(dāng)鑄鐵件d<25mm、鑄鋼件d<35mm時，在單件或小批量生產(chǎn)時不需鑄出，但不需加工的孔無論大小一般均要鑄出。,4、型芯頭（保證型芯的固定、排氣和出砂）,拔模斜度分外壁和內(nèi)壁：,,外壁：15’～3,,內(nèi)壁：3～10,,3.3工藝參數(shù),,1、加工余量2、拔模斜度3、收縮率4、型芯頭,型芯頭也要一定的斜度：下芯頭為5～10；上芯頭為6～15，此外型芯頭與鑄型型芯座之間應(yīng)有1～4mm的間隙。,收縮的大小主要與合金的種類有關(guān)：灰口鑄鐵為0.7～1.0%；鑄鋼為1.3～2.0%;鋁硅合金為0.8～1.2%。此外還與鑄件的形狀和尺寸有關(guān)。,加工余量：是鑄件為切削加工而加大的尺寸；機(jī)械加工余量的具體數(shù)值取決于鑄件生產(chǎn)批量、合金的種類、鑄件的大小、加工面的精度、加工面與基準(zhǔn)面的距離及加工面在澆注時的位置。,拔模斜度：由于合金的線收縮，鑄件冷卻后的尺寸將比型腔尺寸略為縮小，為保證鑄件的應(yīng)有尺寸，模型尺寸必須比鑄件放大一個該合金的收縮量。,收縮率：由于合金的線收縮，鑄件冷卻后的尺寸將比型腔尺寸略為縮小，為保證鑄件的應(yīng)有尺寸，模型尺寸必須比鑄件放大一個該合金的收縮量。,1、鑄件外形要便于造型。,一、鑄件的外形設(shè)計(jì)。,4.1鑄件結(jié)構(gòu)與鑄造工藝的關(guān)系,2、分型面要少且為平面。,3、與分型面垂直的非加工面應(yīng)留結(jié)構(gòu)斜度，且δ內(nèi)＜δ外。,二、鑄件的內(nèi)腔設(shè)計(jì),1、不用或少用型芯。,2、便于型芯的固定、排氣和出砂。,3、設(shè)置工藝孔,第四章砂型鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝分析,,拔模斜度,1、壁厚要合理,：δmax≤3δmin，δ內(nèi)＜δ外,2、壁厚要均勻。,4.2鑄件結(jié)構(gòu)與合金鑄造性能的關(guān)系,3、垂直壁的連接要有結(jié)構(gòu)圓角。,4、避免銳角聯(lián)接和交叉。,5、厚薄壁的聯(lián)接要逐步過渡。,6、避免過大的水平面。,7、避免收縮受阻。,,,,,,,,二、特點(diǎn)及應(yīng)用,1、可制造形狀相當(dāng)復(fù)雜的鑄件。,2、鑄件精度高，表面質(zhì)量好。,3、適應(yīng)性廣。,特別適于制造形狀十分復(fù)雜，高熔點(diǎn)，難切削的精密小鑄件。,4、鑄件不能太大。,5、工藝過程繁雜，周期長，成本較高。,,,,P84,三、特點(diǎn)及應(yīng)用,1、實(shí)現(xiàn)“一型多鑄”。,2、鑄件精度高，表面質(zhì)量好。,3、鑄件機(jī)械性能高。,4、勞動條件好。,5、鑄型制造成本高，周期長。,6、鑄造工藝要求嚴(yán)格。,主要用于大批量生產(chǎn)形狀不太復(fù)雜，壁厚較均勻的有色金屬鑄件。,,,,P86,5.2金屬型鑄造,1、可制造形狀復(fù)雜的薄壁件或鑲嵌件。2、鑄件精度高，表面質(zhì)量好。3、鑄件強(qiáng)度和硬度都較高。4、生產(chǎn)率最高。5、易產(chǎn)生氣孔與縮松。6、壓鑄件不宜經(jīng)受高溫。7、壓鑄設(shè)備投資大，制造壓型費(fèi)用高。,一、工藝過程,,根據(jù)壓室的工作條件不同,熱壓室壓鑄機(jī),冷壓室壓鑄機(jī),二、特點(diǎn)及應(yīng)用,主要用于有色合金形狀復(fù)雜、薄壁小鑄件的大批量生產(chǎn)。,5.3壓力鑄造,,,,,P87,一、工藝過程,二、特點(diǎn)及應(yīng)用,1、充型壓力和速度便于控制。,2、鑄件機(jī)械性能較高。,3、金屬的利用率較高。,4、鑄件成形性好。,5、升液管壽命短。,主要用于制造質(zhì)量要求高的鋁合金，鎂合金鑄件。,5.4低壓鑄造,,,,一、工藝過程,二、特點(diǎn)及應(yīng)用,1、鑄件機(jī)械性能較好。,2、不需型芯和澆注系統(tǒng)。,主要用于批量生產(chǎn)中空旋轉(zhuǎn)體鑄件及雙金屬鑄件。,4、鑄件內(nèi)孔的表面質(zhì)量差，尺寸不精確。,5、不適于鑄造比重偏析大的合金。,3、便于制造雙金屬鑄件。,5.5離心鑄造,,,,