机械制造基础-铸造部分-1

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1、机械制造基础ECUST课程性质性质：机械制造基础(金属工艺学)是一门有关制造金属零件常用的加工及工艺方法的综合性技术基础课。加工方法铸造压力加工焊接热处理切削加工用材（金属及合金）钢材、锻件、铸件等。热加工工艺毛坯金属材料冷加工工艺零件金属材料或毛坯改善金属材料或毛坯的加工性能和力学性能1.1金属液态成形基础概述什么是金属的液态成形:即将液态金属浇入与零件形状相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的工艺方法,亦称铸造.金属的液态成形的作用:金属的液态成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按铸型材料的不同，金属液态成形可

2、分为砂型铸造和特种铸造（包括压力铸造、金属型铸造等）.其中砂型铸造是最基本的液态成形方法，所生产的铸件要占铸件总量的80%以上.金属液态成形金属的液态成形2.1金属液态成形的铸造基础2.2金属的液态成形工艺2.3液态成形金属件的工艺设计2.4液态金属成形件的结构设计砂型铸造过程液态成型的优点适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯对材料的适应性广，铸件的大小几乎不受限制成本低，原材料来源广泛，价格低廉,一般不需要昂贵的设备是某些塑性很差的材料(如铸铁等)制造其毛坯或零件的唯一成型工艺液态成型优点液态成型的缺点工艺过程比较复杂，一些工

3、艺过程还难以控制液态成形零件内部组织的均匀性、致密性一般较差液态成形零件易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等缺陷，产品质量不够稳定由于铸件内部晶粒粗大，组织不均匀，且常伴有缺陷，其力学性能比同类材料的塑性成形低液态成型缺点本篇的内容铸造工艺基础液体合金的充型凝固与收缩铸造内应力、变形和裂纹常用合金铸件的生产砂型铸造特种铸造铸件结构设计合金的铸造性能合金的铸造性能是合金铸造成型所表现的工艺性能，主要包括流动性、收缩性等。合金的铸造性能是选择铸造合金、确定铸造工艺方案及进行铸件结构设计的依据，合金铸造性能的好坏，直接影响

4、铸件质量。充型能力液态金属充填铸型型腔的能力（液态金属流入型腔、液态金属准确清晰复制出型腔结构的能力）影响充型能力的主要因素：合金的流动性浇注条件铸型填充条件液态合金的充型一、合金的流动性（合金的本质属性）是指液态金属的流动能力，在铸造时即表现为液态金属充填铸型的能力。流动性好：合金液体在浇注后不仅可以获得轮廓清晰、尺寸精确、薄而复杂的铸件，而且有助于合金在铸型中收缩时得到补充。有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体的上浮与排除。流动性不好：则铸件会产生不足或冷隔缺陷，其他如气孔、夹渣和缩孔等缺陷也容易产生。流动性判定方法：以“螺

5、旋形”试样长度来衡量。相同浇注条件:合金的流动性越好,所浇出的试样越长。实验得知:灰铸铁、硅黄铜的流动性为最好；铝合金其次；铸钢的流动性最差。流动性判定方法液态合金的充型一合金的流动性影响流动性的主要因素：合金的化学成分、浇注温度以及铸型的充填条件。合金对流动性影响：1)熔点合金的熔点越高．流动性越差。这是因为金属液与环境温差大。热量容易散失，保持液态时间短；2)结晶区间合金结晶温度区间越大．流动性越差。因为合金凝固时存在一个宽的液固两相共存区，增大了金属液的粘度和流动阻力。因此，纯金属或共晶成分的合金流动性最好；3)杂质元素合

6、金成分中凡能形成高熔点夹杂物的元素，均会降低合金的流动性。图2-2合金流动性与含碳量关系液态合金的充型二浇注条件1.浇注温度浇注温度高合金的粘度下降，流动性增强，充型能力提高对薄壁铸件或流动性较差的合金适当提高浇注温度，可以防止浇不足和冷隔缺陷。浇注温度过高:金属的收缩量增加．吸气增多，氧化也越严重。铸件易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔、粗晶等缺陷，保证充型能力前提下，浇注温度不宜过高。2.充型压力液态合金流动方向压力小充型能力强液态合金的充型三铸型填充条件铸型中凡能增加金属流动阻力，降低流速和加快冷却速度的因素，均能降低合金的流动

7、性。铸型材料铸型材料导热系数和比热容高对液态合金激冷能力强充型能力低铸型温度由于铸型预热金属液冷却速度低充型能力强铸型中气体（铸型中将产生大量气体，阻碍液态合金的充型）铸型排气能力强透气性高充型能力强铸件的凝固与收缩铸件的凝固方式：是根据凝固区域宽窄（合金成分）来划分的铸件的凝固方式逐层凝固纯金属或共晶成分合金在凝固过程中，不存在液、固并存的凝固区，断面上外层的固相和内层的液相由一条界限分开。随着温度的下降，固体层不断加厚、液体层不断减少，直到铸件的中心，称为逐层凝固。充型能力强。糊状凝固合金的结晶温度范围越宽，铸件的温度分布较

8、均衡，在凝固的某段时间内，不存在固体层，而液、固并存的凝固区贯穿整个断面，称为模糊凝固。易产生缺陷。中间凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间的凝固方式，称为中间凝固。铸件的凝固与收缩铸造合金的收缩定义：合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。