工程材料及加工+铸造

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1、第二篇铸造将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，称为铸造。铸造是历史最为悠久的金属成型方法，现在仍是毛坯生产的主要方法。在机械制造中所占比例很大。在机床、内燃机中，铸件占总重量的70%-90%；拖拉机占50%-70%；农业机械占40%-70%。铸造生产的优越性：可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、气缸体等。适应范围广。各种常用的金属材料都可铸造，铸件大小几乎不限，从几克到数百吨；壁厚可由1mm到1m。铸件的批量不限，从单件、小批，直到大批。可利用废钢铁和切屑，设备费用低，铸件加工余量小，节约金属，制造成本低。常

2、用的铸造方法砂型铸造占铸件总产量的90%；特种铸造：熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造等。第一章铸造工艺基础铸造生产过程复杂，影响铸件质量的因素很多，废品率一般较高。影响铸件质量的因素不仅与铸型工艺有关，还与铸型材料、铸造合金、熔炼、浇注等有关。下面先讨论合金的铸造性能与铸件缺陷的形成和防止，为合理选择铸造合金和铸造方法打下基础。第一节液态合金的充型液态合金填充铸型的过程，简称充型。液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力，称为液态合金的充型能力。在液态合金的充型过程中，有时伴随着结晶现象，若充型能力不足，在型腔被填满之前，形成的晶粒将充型的通道堵塞，金属液被迫停

3、止流动，于是铸件将产生浇不足或冷隔等缺陷。影响充型能力的主要因素如下。一、合金的流动性液态合金本身的流动能力，称为合金的流动性，使合金主要铸造性能之一。合金的流动性愈好，充型能力愈强，愈便于浇注出轮廓清晰，薄而复杂的铸件。同时，有利于非金属夹杂物和气体上浮与排除，还有利于对合金冷凝过程所产生的收缩进行补缩。液态合金的流动性通常以螺旋试样的长度来衡量影响液态合金的流动性通常以化学成分的最为显著。主要是结晶温度范围。纯金属和共晶成分合金的结晶是在恒温下进行的，流动性最好。合金成分愈远离共晶点，结晶温度范围愈宽，流动性愈差。亚共晶铸铁随含碳量的增加，结晶温度范围减小，流动性提高。二、浇注条

4、件1.浇注温度浇注温度愈高，合金的粘度下降，且因过热度高，合金在铸型中保持流动的时间长，故充型能力强；反之，充型能力差。薄壁铸件或流动性较差的合金可适当提高浇注温度，以防浇不足和冷隔缺陷。但浇注温度过高，铸件容易产生缩孔，缩松、粘沙、气孔、粗晶等缺陷，故在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不宜过高。2.充型压力液态合金所受的压力愈大，充型能力愈好。因此，有压力铸造，低压铸造和离心铸造工艺方法，因充型压力较砂型铸造提高甚多，所以充型能力较强。三、铸型填充条件液态合金填充时，铸型阻力将影响合金的流动速度，而铸型与合金间的热交换又将影响合金保持流动的时间。因此，如下因素对充型能力均有显著影

5、响。1.铸型材料铸型材料的导热系数和比热容愈大，对液态合金的激冷能力愈强，合金的充型能力就愈差。如金属型铸造较砂型铸造容易产生浇不足和冷隔缺陷。2.铸型温度金属型铸造、压力铸造和熔模铸造时，铸型被预热到数百度，由于减缓了金属液的冷却速度，故使充型能力得到提高。3.铸型中的气体在金属液的热作用下，铸型（尤其是砂型）将产生大量气体，如果铸型排气能力差，型腔中的气压将增大，以致阻碍液态合金的充型。为了减小气体的压力，除应设法减少气体的来源外，应使铸型具有良好的透气性，并在远离浇口的最高部位开设出气口第二节铸件的凝固与收缩一、铸件的凝固方式在铸件的凝固过程中，其断面上一般存在三个区域，即固相

6、区、凝固区和液相区，其中对铸件影响较大的主要是液相和固相并存的凝固区的宽窄。铸件的“凝固方式”就是依据凝固区的宽窄来划分的。（a）.逐层凝固（b）.中间凝固（c）糊状凝固1.逐层凝固纯金属或共晶成分合金在凝固过程中因不存在液、固并存的凝固区。随着温度的下降，固体层不断加厚、液体层不断减少，直达铸件的中心，这种凝固方式称为逐层凝固。2.糊状凝固如果合金的结晶温度范围很宽，且铸件的温度分布较为平坦，则在凝固的某段时间内，铸件表面并不存在固体层，而液、固并存的凝固区贯穿整个断面。由于这种凝固方式与水泥类似，即先成糊状而后固化，故称糊状凝固。3中间凝固大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之

7、间，称为中间凝固方式。铸件质量与其凝固方式密切相关。逐层凝固时，合金的充型能力强，便于防止缩孔和缩松；糊状凝固时，难以获得结晶紧实的铸件；在常用合金中，灰铸铁、铝硅合金等倾向于逐层凝固，易于获得紧实铸件；球墨铸铁、锡青铜、铝铜合金等倾向于糊状凝固，为获得紧实铸件常需采用适当的工艺措施，以便补缩或减少其凝固区域。二、铸造合金的收缩合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。收缩给铸造工艺带来许多困难，是多种铸造缺陷（如缩孔、缩松、裂纹、