金属工艺学-成型铸锻焊教学教材演示幻灯片.pptx

第八章材料的液态成形工艺

铸造：将液态金属浇铸到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛胚或零件的生产方法。

在机器设备中铸件所占比例很大，如机床、内燃机中，铸件占总重量的

70%~90%,压气机占60%~80%,拖拉机占50%～70%,农业机械占

40%～70%。

§8.1铸造工艺特点

§8.2砂型铸造

§8.3特种铸造

§8.4铸件结构工艺性

§8.5计算机在铸造生产中的应用简介

8.1铸造工艺特点

铸件的质量与合金的铸造性能密切相关。合金的铸造性是指在

铸造过程中表现出来的工艺性能，如流动性、收缩性、吸气性、各部位的成分不均匀性等。

一、液态金属的充型能力

二、合金的凝固特性

三、合金的收缩性

四、常用铸造合金的铸造性能特点

一、液态金属的充型能力

液态金属充满铸型容腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，叫做液态金属的充型

能力。

1、金属液的流动性

流动性是指金属液本身的流动能力，是金属的固有性质，主要取决于金属的结晶特性和物理性质。

金属的流动性越好，充型能力越强。

表：常用铸造金属的流动性，其中灰铸铁和硅黄铜最好，而铸钢最差。

衡量金属流动性—螺旋型

图3-1螺旋形金属流动性试样

1—试样2—浇口杯3—冒口4—试样凸点

A-A旋转

2、浇注条件：提高浇注温度，可使液态金属粘度下降，流速加快，还能使铸型温度升高，使散热速度变慢，从而大大提高金属液的充型能力。

3、铸型条件：铸型中凡能增加金属液流动阻力、降低流动速度和加快冷却速度的因素，均能降低充型能力。为改善铸型的充填条件，在设计铸件时必须保证其壁厚不小于规定的“最小壁厚”(表1),在铸造工艺上也应采取相应措施。

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铸件尺寸

/mm

铸钢

灰铸

左比

十大

球墨

铸铁

可锻

铸铁

铝合

金

铜合

金

200×200

8

4-6

6

5

3

3-5

200×200-

500×500

10-12

6-10

12

8

4

6-8

500×500

15-20

15-20

6

表1

二、合金的凝固特性

合金从液态到固态的转变成为凝固或一次结晶。

许多常见的铸造缺陷，如缩孔、缩松、变形、裂纹、

气孔、夹杂、偏析等都是在凝固过程中产生的。铸件凝固方式：

1、逐层凝固：纯金属或共晶成分合金在恒温下结晶，凝固过程中铸件截面上的凝固区域宽度为零，截面上固液两相界面分明，随着温度的下降，固相区不断增大，逐渐到达铸件中心，这种凝固方式称为“逐层凝固”。

2、体积凝固：当合金的结晶温度范围很宽，或因铸件截面温度梯度过小，铸件凝固在某段时间内，其液固共存的凝固区域很宽，甚至贯穿整个铸件截面，这种凝固方式称为“体积凝固”。

逐层凝固

表层中心

体积凝固

影响铸件凝固方式的主要因素是合金的结晶温度范围和铸件的温度梯度(T2-T1)(图3-4)

图3-4温度梯度对凝固区域的影响

三、合金的收缩性

铸件在冷却过程中，其体积与尺寸缩小的现象叫做收缩，它

是铸造金属固有的特性。经历三个相互联系的收缩阶段：液态收缩——从浇注温度冷却到凝固开始温度之间的收缩。

凝固收缩——从凝固开始温度冷却到凝固结束温度之间的收缩。固态收缩——从凝固完毕时的温度冷却到室温之间的收缩。

1、影响收缩的因素

1)化学成分不同成分合金的收缩率不同(表3-3)列出了几种铁碳合金的体收缩率

合金种类

含碳量(%)

浇注温度1℃

液态收缩率(%)

凝固收缩率(%)

固态收缩率(%)

总体收缩率(%)

碳素铸钢

0.35

1610

1.6

3.0

7.86

12.46

白口铸铁

3.00

1400

2.4

4.2

5.4~6.3

12~12.9

灰铸铁

3.50

1400

3.5

0.1

3.3~4.2

6.9~7.8

2、收缩对铸件质量的影响

1)铸件的缩孔和缩松(图3—5)

防止缩孔和缩松基本方法：采用“顺序凝固原则”图3

-6

2)铸造应力、变形和裂纹防止方法：

采用“同时凝固原则”

2)浇注温度浇注温度主要影响液态收缩。

浇注温度升高，液态收缩增加，则总收缩量增加

3)铸件结构及铸件条件铸件的收缩是受阻收缩。

图35缩松和缩孔示意图图36顺序凝固示意图

四、常用铸造合金的铸造性能特点

·1铸铁(1)灰铸铁由于熔点较低，铁水流动性较好，凝固温度范围小，凝固收缩小，因此灰铸铁有良好的铸造性能。

(2)可锻铸铁可锻铸铁是由白口铸铁通

过长时间的石墨化退火获得的，其碳、硅含量较低，