因此防止铸件产生变形的根本措施是消除铸造

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　　第二节 砂型铸造 挖砂造型 活块造型 刮板造型 第二节 砂型铸造 两箱造型 按砂型特征分： 三箱造型 地坑造型 组芯造型 第二节 砂型铸造 （2）机器造型 提高了生产率、改善了劳动条件，便于组织生产流水线，且铸件质量高，但需要造型设，增加生产成本，只适于大批量生产。 机器造型方法的选择，主要根据其生产特点和应用情况进行选择（见课本P276表12-3） 机器造型只适合两箱造型法，即只能有一个分型面。 第二节 砂型铸造 （3）造芯：砂芯主要用于形成铸件的内腔及尺寸较大的孔，常用的造芯方法是芯盒造芯。 （4）涂料：为防止铸件粘砂、夹砂等，将防粘砂材料悬浮液涂在铸型和型芯表面。 （5）开设浇注系统 （6）合型：将上型、下型、砂芯等组合成完整铸型 2. 熔炼和浇注 3. 落砂和清理 手工或机械分离铸件与型砂、砂箱等，及时清除铸件表面粘砂和多余金属（浇冒口、氧化皮等） 第二节 砂型铸造 ⑴ 重要面应朝下或侧立 上表面易出现砂眼、夹渣等缺陷，应使重要加工面处于下部，或尽量处于侧面。 二、 铸造工艺的制定 1、浇注位置选择原则： ⑵ 铸件的大平面应朝下 浇注时型腔顶面烘烤严重，型砂易开裂，使铸件表面产生缺陷，夹渣等，故大平面应处于下部。 有数个重要加工面时，应使较大者处于下部。 车床床身的浇注位置 第二节 砂型铸造 ⑶ 为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷，应将面积较大的薄壁部分置于下部或使其处于垂直或倾斜位置。 ⑷ 对容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在铸型的上部或侧面以便在铸件厚壁处直接安置冒口，实现定向（顺序）凝固。 薄件的浇注位置 卷扬筒浇注位置 第二节 砂型铸造 2 、分型面的选择原则 重要的面应朝下； 有利于铸件补缩； 应尽量使铸件全部或大部分置于同一砂箱，以保证铸件精度； 应使分型面尽可能少，并取平直面； 应便于起模，使造型工艺简化； 尽量减少型芯数目； 应便于铸件清理。 第二节 砂型铸造 三通分型面的确定： 零件图 方案A--三箱造型 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ 第二节 砂型铸造 方案B--四箱造型 Ⅰ Ⅰ 方案C----两箱造型 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 第二节 砂型铸造 3、机械加工余量和铸孔 加工余量：在铸件上为切削加工而加大的尺寸。加工余量的大小取决于铸件尺寸及形状误差的大小，与铸造方法、合金性质、铸件尺寸等因素有关。一般情况下，手工造型的误差大于机器造型，铸钢件的误差大于铸铁件。 铸件上的孔和槽类这部分结构是否铸出，取决于工艺的可行性和必要性。一般来说，尺寸较小的孔不铸出反而经济。 第二节 砂型铸造 4 、收缩率 由于合金在凝固时存在着线收缩，铸件冷却后尺寸比型腔略小，因此模型尺寸应放大。放大量等于收缩量。 常用合金的线收缩率 灰铸铁 铸钢 铝硅合金 锡青铜 0.7~1.0% 1.3~2.0% 0.8~1.2% 1.2~1.4% 第二节 砂型铸造 5、拔模斜度 拔模斜度（铸造斜度）：为了便于起模，凡垂直于分型面的立壁，在制造模型时需留出一定的斜度。拔模斜度根据起模难易程度、相应尺寸及壁厚决定。 增加铸件厚度 加减铸件厚度 减少铸件厚度 第二节 砂型铸造 6、型芯头 型芯头是为了使型芯在铸型中定位和固定而设置的，分为垂直型芯头和水平型芯头。 型芯头的形状、尺寸要根据型芯的长度和直径来确定、并留有装配尺寸。 铸造工艺符号及表示方法，见课本P286表12-6 第三节 特种铸造 特种铸造 金属型铸造 离心铸造 压力铸造 熔模铸造 低压铸造 挤压铸造 陶瓷型铸造 习惯上把除砂型铸造方法以外的其它铸造方法统称为特种铸造。 第三节 特种铸造 一、熔模铸造 熔模铸造是从我国古代“失腊”铸造方法发展成的一种精密铸造方法。 1、工艺过程 压型 注蜡 蜡模组 结壳、脱蜡、焙烧 填砂、浇注 第三节 特种铸造 2、熔模铸造的特点和适用范围 优点（与砂型铸造相比）： 尺寸精度高(IT11~14)，表面质量好(Ra25~3.2) 无分型面，故清理工作量小 能铸出形状复杂、薄壁件(δ≥0.7) 可以铸造各种合金。尤其是高熔点、难切削的合金 适合各种批量生产 第三节 特种铸造 缺点： 铸件重量受限制（不超过25公斤）； 生产成本高、周期长、工艺复杂； 难于实现自动化。 适用范围： 适合形状复杂、难切削的小零件，尤其适合大批量生产。 目前在汽轮机叶片、泵轮、复杂刀具、汽车上小型精密铸件。 第三节 特种铸造 二、 金属型铸造 金属型铸造：将液态金属浇入用金属制成的铸型，冷凝后获得铸件的方法。 1、金属铸型构造 铸型的种类：按分型面的方位分为整体式、垂直分型式、 水平分型式和复合分型式。 铸造铝活塞简图 第三节 特种铸造 铸型材料：一般多数用铸铁或铸钢。 型芯材料：组合芯采用钢材，其它芯有的用钢，有的用砂芯。 合箱、开箱方式：自动或半自动的连杆机构 2、铸造工艺 喷刷涂料； 使金属铸型保持一定的温度； 适合的出型时间； 防止铸铁件产生白口； 第三节 特种铸造 3、金属型铸造的特点和适用范围 特点： 铸型能反复使用，可一型多铸，铸件致密性、机械性能高、尺寸精度和表面质量高，生产率高。 铸型的制造成本高、周期长；工艺要求严格，易产生白口、冷隔、裂纹、浇不足等缺陷，铸件形状、尺寸受限制。 适用范围： 主要用于有色金属铸件的大批量生产。如：活塞、气缸盖、油泵壳体、铜瓦等。 第三节 特种铸造 三、 压力铸造 压力铸造简称压铸，它是在高压下将液态或半液态合金快速地压入金属型中，并在压力下凝固，以获得铸件的方法。 1、 压力铸造工艺 压力铸造是在压铸机上进行的。 热室压铸机 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。 铸造特点： 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； 铸件大小不受限制，适应范围广； 可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设费用较低。 工艺方法： 砂型铸造 特种铸造：熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造等 §1 铸造基本原理 液态合金的工艺性能表征为合金铸造性能： 合金在铸造成型时获得外形准确、内部健全铸件的能力。 通常包括合金的流动性、收缩性、 吸气性及偏析等性能 合金铸造性能是选择铸造金属材料，确定铸件的铸造工艺方案及进行铸件结构设计的依据。 一、液态合金的充型 充型：液态合金填充铸型的过程，简称充型。 充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得尺寸、轮廓清晰的成型件的能力。 充型能力 不足 浇不足 冷 隔 夹 砂 气 孔 夹 渣 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 节 铸造基本原理 浇不足 冷 隔 节 铸造基本原理 1、合金的流动性对充型能力的影响 测试合金流动性的方法 在相同的浇注工艺条件下，将金属液浇入铸型中，测出其实际螺旋线长度。浇出的试样愈长，合金的流动性愈好！ 节 铸造基本原理 比较合金流动性能： *铸铁的流动性 *铸钢的流动性 实验证明，铸铁的流动性比铸钢的流动性好。 节 铸造基本原理 合金流动性的决定因素： 合金种类：合金不同流动性不同 Fe-C合金流动性与含C量关系 化学成分：同种合金中成分不同的合金具有不同的结晶特点，流动性也不同 结晶特性：恒温下结晶，流动性较好；两相区内结晶，流动性较差 节 铸造基本原理 2、浇注条件对充型能力的影响 浇注温度越高，液态金属的粘度越小，保持液态的时间长，充型能力强。 液态金属在流动方向上所受的压力称为充型压力。充型压力越大, 充型能力越强。 浇注系统的结构越复杂，则流动阻力越大，充型能力越差。 浇注条件 浇注温度 充型压力 浇注系统 节 铸造基本原理 3、铸型填充条件对充型能力的影响 铸型温度： 减少铸型和金 属液之间的温 差，充型能力 增强。 铸型材料： 导热系数越大， 对液态合金的 激冷作用越强， 合金的充型能 力减小。 铸型中的气体： 浇铸时产生的气体（气 体受热膨胀、水分汽化 、有机物燃烧）使型腔 中的气压增大，阻碍充 型，充型能力减弱。 节 铸造基本原理 铸件结构对充型能力的影响 壁厚： 壁厚过薄或大平面铸件，金属液流动困难，不易成形。 复杂程度： 铸件结构越复杂，流动阻力就越大，铸型的充填就越困难。 节 铸造基本原理 二、铸件的凝固与收缩 铸件的凝固过程中，有液相区、凝固区、固相区三个区域。依据凝固区的宽窄，凝固方式有： 1、凝固方式 逐层凝固 中间凝固 糊状凝固 节 铸造基本原理 逐层凝固 优点：凝固阶段发生的收缩能及时得到液体的补充；具有良好的流动性，便于浇出轮廓清晰的铸件。 例：灰铸铁、工业纯铜、工业纯铝、低碳钢、共晶铝硅合金等 糊状凝固 缺点：体积收缩难以得到补充，留下许多分散的小孔（缩松）；树枝晶增大了流动阻力，使流动性降低。 例：球墨铸铁、高碳钢、锡青铜等 中间凝固 例：中碳钢、高锰钢、白口铸铁等大多数合金 节 铸造基本原理 凝固过程实质是金属的结晶过程，它从两方面影响铸件的性能： 1）形成的金相组织——晶粒的大小、形状及晶粒的内部缺陷等影响合金的机械性能； 2）金属的致密度——液态金属结晶为固态，引起的体积收缩所形成的孔洞，若得不到液态金属的补缩，将产生铸造缺陷，影响合金的致密性及强度。 节 铸造基本原理 2、合金的收缩 从浇注、凝固、冷却到室温，铸造合金的收缩经历三个阶段： 液态收缩 凝固收缩 固态收缩 形成缩孔、缩松（体积收缩率） ——产生铸造应力、变形和裂纹（线收缩率） 节 铸造基本原理 3、缩孔与缩松 (1) 缩孔：通常在铸件上部，或后凝固部分的较大孔洞。特征是内表面粗糙，形状不规则，多近似于圆锥形。 缩孔形成过程示意图 缩孔容积↑ 液态收缩和凝固收缩↑ 浇注温度↑ 铸件壁厚↑ 节 铸造基本原理 (2) 缩松：分散在铸件某些区域内的细小缩孔 宏观缩松：后凝固部位，如铸件的中心轴线处或缩孔下方 显微缩松：晶粒之间的微小孔洞 形成过程与缩孔相似，也是因为补缩不良造成的 节 铸造基本原理 ⑶ 缩孔、缩松的防止 防止缩孔和宏观缩松的措施：顺序凝固 倾向于糊状凝固的合金，整个截面上有树枝状晶架，难以避免显微缩松，因此要选用适宜的合金生产来生产铸件。 合理确定浇注位置、内浇道位置及浇注工艺 顺序凝固 冷铁的应用 节 铸造基本原理 4、铸造内应力、变形和裂纹 ⑴ 铸造内应力：铸件在凝固以及之后的冷却过程中，固态收缩受到阻碍，内部形成的应力。它是铸件产生变形和裂纹的基本原因。 铸造内应力产生的原因： 1）温度分布不同，各处收缩量不同时，内部互相制约——热应力 2）收缩时受到铸型、型芯的阻碍——机械应力 3）发生固态相变时，新相与旧相体积不同，膨胀与收缩——相变应力 节 铸造基本原理 ⑵ 铸件的变形与防止 由铸造应力的形成过程可知，铸件的变形发生在铸造应力超过材料的屈服极限时，应力。 防止和减少铸件变形的措施： i) 工艺上采用同时凝固原则，减小温差，均匀冷却； ii) 设计时尽量使铸件壁厚均匀，形状对称； 节 铸造基本原理 iii) 可采用“反变形”。 ⅳ) 时效处理是去除残余应力防止变形的有效方法 自然时效：将铸件置于露天半年以上； 人工时效：铸件在550~650℃去应力退火。 时效处理宜放在粗加工之后，以便将铸造应力、粗加工产生应力一并消除。 节 铸造基本原理 ⑶ 铸件的裂纹与防止 热裂： 高温下形成，其特征为：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、 呈氧化色。 形成机理：在凝固后期的固相线附近的温度范围内，合金的收缩系数急剧改变，若收缩受阻，将产生应力。而此时合金尚未完全凝固（残余液体约10%），强度极低，若应力超过其强度则形成裂纹。 σ σ 节 铸造基本原理 影响热裂形成的因素： 合金性质： 合金结晶温度范围越宽，热裂倾向性越大。 此外，合金中的一些其它元素对其热裂倾向也有一定的影响。如：碳素钢中的硫对热裂性的影响。 铸型阻力： 铸型的退让性越大，合金热裂倾向越小。 节 铸造基本原理 冷裂： 低温下形成，特征为：裂纹细小，呈连续直线状，有时有轻微的氧化色。一般出现在形状复杂的受拉伸部分，特别是应力集中处，如尖角、孔洞处。 塑性好的合金通过塑性变形应力自行缓解，故冷裂倾向小；塑性差、脆性大的合金易冷裂，如：高锰钢、高碳钢含磷高时易冷裂。 第二节 砂型铸造 砂型铸造适合于各种金属的铸造生产，对铸件的尺寸、形状基本没有限制。工装设简单，成本低，适合各种生产形式。 一、砂型铸造的特点及工艺过程 砂型铸造工艺过程： 造型 熔炼、浇注 落砂、清理 第二节 砂型铸造 造型：用型砂及模样等工艺装制造铸型的过程。 手工造型与机器造型的选择是根据： 生产批量的大小 生产率的要求 铸件的复杂程度 工的设条件 1、造型 第二节 砂型铸造 （1） 手工造型 操作灵活，不需要复杂的造型设，但生产效率低，适合单件或小批量生产。 整模造型 按模样特征分： 分模造型

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