机械制造基础绪言铸造1章(精品).ppt

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1、课程名称：机械制造基础课程名称：机械制造基础 教材：教材：金属工艺学金属工艺学金属工艺学金属工艺学上册，邓文英主编，高教出版社上册，邓文英主编，高教出版社上册，邓文英主编，高教出版社上册，邓文英主编，高教出版社机械制造工艺基础机械制造工艺基础机械制造工艺基础机械制造工艺基础，付水根主编，清华大学出，付水根主编，清华大学出，付水根主编，清华大学出，付水根主编，清华大学出版社版社版社版社学时：学时：学时：学时：3232，周学时：，周学时：，周学时：，周学时：3 3学时分配：学时分配：学时分配：学时分配：金属工艺学金属工艺学金属工艺学金属工艺学上册，上册，上册，上册，1616学时；学时；学时；学时；

2、机械制造工艺基础机械制造工艺基础机械制造工艺基础机械制造工艺基础，1414学时；学时；学时；学时；考试：考试：考试：考试：2 2学时学时学时学时自我介绍自我介绍主讲课程主讲课程主讲课程主讲课程必修必修必修必修课课课课机械制造基础机械制造基础机械制造基础机械制造基础安全管理学安全管理学安全管理学安全管理学选修选修选修选修课课课课膜分离技术概论膜分离技术概论膜分离技术概论膜分离技术概论互换性与技术测互换性与技术测互换性与技术测互换性与技术测量量量量污水处理工程设污水处理工程设污水处理工程设污水处理工程设计计计计姓名姓名姓名姓名:黄维菊黄维菊黄维菊黄维菊QQQQ：49666037496660370

3、0联系电话：联系电话：联系电话：联系电话：85402992 85402992 80760696 80760696 13628056928 13628056928E-mailE-mail：绪绪 论论 各种成型工艺方法本身的规律性各种成型工艺方法本身的规律性各种成型工艺方法本身的规律性各种成型工艺方法本身的规律性及其在机械制造中及其在机械制造中及其在机械制造中及其在机械制造中的应用和相互联系；的应用和相互联系；的应用和相互联系；的应用和相互联系；零件的成型工艺过程和结构工艺性零件的成型工艺过程和结构工艺性零件的成型工艺过程和结构工艺性零件的成型工艺过程和结构工艺性；常用常用常用常用金属材料性能对成

4、型工艺的影响金属材料性能对成型工艺的影响金属材料性能对成型工艺的影响金属材料性能对成型工艺的影响；工艺方法的工艺方法的工艺方法的工艺方法的综合比较综合比较综合比较综合比较等。等。等。等。一、课程性质一、课程性质 机械制造基础课程是一门研究有关制造金属机机械制造基础课程是一门研究有关制造金属机机械制造基础课程是一门研究有关制造金属机机械制造基础课程是一门研究有关制造金属机件的工艺方法件的工艺方法件的工艺方法件的工艺方法及机器零件及机器零件成型工艺原理成型工艺原理的综合性的综合性的综合性的综合性技术学科。分为热加工、切削加工技术学科。分为热加工、切削加工技术学科。分为热加工、切削加工技术学科。分为

5、热加工、切削加工(冷加工冷加工冷加工冷加工)和公和公和公和公差配合三大部分。它们相互独立，又相互联系。差配合三大部分。它们相互独立，又相互联系。差配合三大部分。它们相互独立，又相互联系。差配合三大部分。它们相互独立，又相互联系。它主要研究：它主要研究：成型工艺成型工艺成型工艺成型工艺 几乎涉及机器制造中所有金属材料的几乎涉及机器制造中所有金属材料的几乎涉及机器制造中所有金属材料的几乎涉及机器制造中所有金属材料的成型工艺成型工艺成型工艺成型工艺。1.1.1.1.金属材料的主要性能；金属材料的主要性能；金属材料的主要性能；金属材料的主要性能；2.2.2.2.金属的液态成型（铸造生产）；金属的液态成

6、型（铸造生产）；金属的液态成型（铸造生产）；金属的液态成型（铸造生产）；3.3.3.3.金属的塑性成型（压力加工）；金属的塑性成型（压力加工）；金属的塑性成型（压力加工）；金属的塑性成型（压力加工）；4.4.4.4.材料的连接成型（焊接生产）；材料的连接成型（焊接生产）；材料的连接成型（焊接生产）；材料的连接成型（焊接生产）；5.5.5.5.切削加工成型。切削加工成型。切削加工成型。切削加工成型。本课程内容包括：本课程内容包括：二、课程内容二、课程内容三、学习目的三、学习目的 选择材料、选择结构、选择加工方法4 4.拓宽知识面。拓宽知识面。1 1为后续课程的学习打基础；为后续课程的学习打基础；

7、2.2.为毕业后的工作打基础；为毕业后的工作打基础；3 3.培养培养“三选三选”的能力的能力 ；四、要求了解和掌握四、要求了解和掌握 1.各种成形方法的原理、特点及适用范围；2.各种零件的结构工艺性；3.常用金属材料的性能特点 金属工艺学金属工艺学上、下册上、下册 高等教育出版社高等教育出版社 邓文英邓文英 材料成型工艺基础材料成型工艺基础 华中理工大学出版社华中理工大学出版社 沈其文沈其文 机械制造学机械制造学 机械工业出版社机械工业出版社 王贵成王贵成 工程材料与热加工工艺工程材料与热加工工艺 西北工业大学出版社西北工业大学出版社 裴崇斌裴崇斌 机械加工工艺机械加工工艺 西北工业大学出版社

8、西北工业大学出版社 裴崇斌裴崇斌 机械加工工艺基础机械加工工艺基础 清华大学出版社清华大学出版社 金问楷金问楷 材料成形学材料成形学 机械工业出版社机械工业出版社 李新城李新城五、参考书目五、参考书目返回2.阀芯9.扳手1.阀体3.阀盖8.阀杆7.填料压紧套6.密封圈5.螺柱4.螺母返回齿轮泵返回返回齿轮泵齿轮泵构成挡圈泵体从动齿轮传动齿轮从动轴平键主动轴轴承衬主动齿轮垫片泵盖螺栓圆柱销垫圈螺母轴承衬开口销止推轴衬返回机械产品生产过程机械产品生产过程机械产品生产过程机械产品生产过程产品设计产品设计产品设计产品设计产品制造产品制造产品制造产品制造装配调试装配调试装配调试装配调试机械机械机械机械产

9、品产品产品产品金属材金属材金属材金属材料做成料做成料做成料做成 可行性论证可行性论证可行性论证可行性论证方案设计方案设计方案设计方案设计 经济性分析经济性分析经济性分析经济性分析 可靠性设计与评审可靠性设计与评审可靠性设计与评审可靠性设计与评审 原材料原材料原材料原材料生产准备生产准备生产准备生产准备 工装刀具工装刀具工装刀具工装刀具 作业计划编制作业计划编制作业计划编制作业计划编制装配调试装配调试装配调试装配调试机械产品机械产品机械产品机械产品制造工艺编制制造工艺编制制造工艺编制制造工艺编制 毛坯制造毛坯制造毛坯制造毛坯制造 零件制造零件制造零件制造零件制造 零件切削加工零件切削加工零件切削

10、加工零件切削加工产品设计产品设计产品设计产品设计审核批准审核批准审核批准审核批准产品制造产品制造产品制造产品制造 形状形状形状形状图样设计图样设计图样设计图样设计 尺寸大小尺寸大小尺寸大小尺寸大小 精度精度精度精度查查查查阅阅阅阅资资资资料料料料质量检验质量检验质量检验质量检验市市市市场场场场需需需需求求求求设设设设计计计计任任任任务务务务 机械产品生产过程机械产品生产过程机械产品生产过程机械产品生产过程 毛毛坯坯零零件件机机器器热热加加工工铸造铸造 焊接焊接 切切削削加加工工(冷加工冷加工)装装配配 压力加工压力加工由毛坯加工成机器的过程中，每一加工环节都必由毛坯加工成机器的过程中，每一加工

11、环节都必由毛坯加工成机器的过程中，每一加工环节都必由毛坯加工成机器的过程中，每一加工环节都必须给出加工的精度须给出加工的精度须给出加工的精度须给出加工的精度(或精确度或精确度或精确度或精确度)才能进行加工，加工才能进行加工，加工才能进行加工，加工才能进行加工，加工精度的确定则由公差配合部分确定。精度的确定则由公差配合部分确定。精度的确定则由公差配合部分确定。精度的确定则由公差配合部分确定。机械产品的制造过程机械产品的制造过程机械产品的制造过程机械产品的制造过程毛坯毛坯型材型材零件零件切削切削加工加工装配装配液态成形（铸造）塑性成形（压力加工）连接成形（焊接）热处理热处理形状、尺寸、性能(精度)

12、毛毛坯坯零零件件机机器器热热加加工工铸造铸造 焊接焊接 切切削削加加工工(冷加工冷加工)装装配配 压力加工压力加工由毛坯加工成机器的过程中，每一加工环节都必由毛坯加工成机器的过程中，每一加工环节都必由毛坯加工成机器的过程中，每一加工环节都必由毛坯加工成机器的过程中，每一加工环节都必须给出加工的精度须给出加工的精度须给出加工的精度须给出加工的精度(或精确度或精确度或精确度或精确度)才能进行加工，加工才能进行加工，加工才能进行加工，加工才能进行加工，加工精度的确定则由公差配合部分确定。精度的确定则由公差配合部分确定。精度的确定则由公差配合部分确定。精度的确定则由公差配合部分确定。机械产品的制造过程

13、机械产品的制造过程 第一篇热第一篇热 加加 工工n n机器零件的毛坯是用铸造、压力加工和机器零件的毛坯是用铸造、压力加工和机器零件的毛坯是用铸造、压力加工和机器零件的毛坯是用铸造、压力加工和焊接等工艺方法加工出来的。焊接等工艺方法加工出来的。焊接等工艺方法加工出来的。焊接等工艺方法加工出来的。n n这些工艺方法的加工条件一般都在金属这些工艺方法的加工条件一般都在金属这些工艺方法的加工条件一般都在金属这些工艺方法的加工条件一般都在金属的的的的再结晶温度以上再结晶温度以上再结晶温度以上再结晶温度以上，所以称为热加工。，所以称为热加工。，所以称为热加工。，所以称为热加工。铸铸铸铸 造造造造 -是将熔

14、化金属是将熔化金属是将熔化金属是将熔化金属浇注到预先做好的铸型型腔浇注到预先做好的铸型型腔浇注到预先做好的铸型型腔浇注到预先做好的铸型型腔中，使之凝固成一定形状和中，使之凝固成一定形状和中，使之凝固成一定形状和中，使之凝固成一定形状和尺寸的零件毛坯。该方法能尺寸的零件毛坯。该方法能尺寸的零件毛坯。该方法能尺寸的零件毛坯。该方法能够制造形状复杂，特别是其够制造形状复杂，特别是其够制造形状复杂，特别是其够制造形状复杂，特别是其它工艺难以做到的各种合金它工艺难以做到的各种合金它工艺难以做到的各种合金它工艺难以做到的各种合金铸件，其重量可以从几克到铸件，其重量可以从几克到铸件，其重量可以从几克到铸件，

15、其重量可以从几克到几百吨以上，且成本较低。几百吨以上，且成本较低。几百吨以上，且成本较低。几百吨以上，且成本较低。但铸造质量不稳定，成品率但铸造质量不稳定，成品率但铸造质量不稳定，成品率但铸造质量不稳定，成品率较低，铸件的机械性能较差。较低，铸件的机械性能较差。较低，铸件的机械性能较差。较低，铸件的机械性能较差。应用：应用：应用：应用：广泛，铸件量约占广泛，铸件量约占广泛，铸件量约占广泛，铸件量约占机器设备总重量的机器设备总重量的机器设备总重量的机器设备总重量的4080%4080%，用于做机床床身、机座、，用于做机床床身、机座、，用于做机床床身、机座、，用于做机床床身、机座、箱体、皮带轮、发动

16、机机体箱体、皮带轮、发动机机体箱体、皮带轮、发动机机体箱体、皮带轮、发动机机体等。等。等。等。n n锻压锻压锻压锻压(压力加工压力加工压力加工压力加工)-)-是用外力使是用外力使是用外力使是用外力使金属塑性变形，从而获得一定形状、金属塑性变形，从而获得一定形状、金属塑性变形，从而获得一定形状、金属塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。件的加工方法。件的加工方法。件的加工方法。n n各类钢和许多有色金属及其合金都具各类钢和许多有色金属及其合金都具各类钢和许多有色金属

17、及其合金都具各类钢和许多有色金属及其合金都具有一定塑性，有一定塑性，有一定塑性，有一定塑性，故可在热态或冷态下进故可在热态或冷态下进故可在热态或冷态下进故可在热态或冷态下进行压力加工。行压力加工。行压力加工。行压力加工。n n经过压力加工的金属，晶粒细小，组经过压力加工的金属，晶粒细小，组经过压力加工的金属，晶粒细小，组经过压力加工的金属，晶粒细小，组织致密，机械性能比铸件好得多。凡织致密，机械性能比铸件好得多。凡织致密，机械性能比铸件好得多。凡织致密，机械性能比铸件好得多。凡是承受重载荷的机器零件如机器的主是承受重载荷的机器零件如机器的主是承受重载荷的机器零件如机器的主是承受重载荷的机器零件

18、如机器的主轴、连杆、重要齿轮、炮筒、枪管等轴、连杆、重要齿轮、炮筒、枪管等轴、连杆、重要齿轮、炮筒、枪管等轴、连杆、重要齿轮、炮筒、枪管等常用锻件作毛坯；汽车、仪表、电器常用锻件作毛坯；汽车、仪表、电器常用锻件作毛坯；汽车、仪表、电器常用锻件作毛坯；汽车、仪表、电器及生活用具也大量使用板料冲压。及生活用具也大量使用板料冲压。及生活用具也大量使用板料冲压。及生活用具也大量使用板料冲压。n n压力加工方法难以制造形状复杂的毛压力加工方法难以制造形状复杂的毛压力加工方法难以制造形状复杂的毛压力加工方法难以制造形状复杂的毛坯。坯。坯。坯。n n焊接焊接焊接焊接 -是一种连接金属的方是一种连接金属的方是

19、一种连接金属的方是一种连接金属的方法。其实质是对金属局部加热或加法。其实质是对金属局部加热或加法。其实质是对金属局部加热或加法。其实质是对金属局部加热或加压，或既加热又加压，压，或既加热又加压，压，或既加热又加压，压，或既加热又加压，使分离的金使分离的金使分离的金使分离的金属原子间相互扩散与结合，形成一属原子间相互扩散与结合，形成一属原子间相互扩散与结合，形成一属原子间相互扩散与结合，形成一个整体。个整体。个整体。个整体。n n焊接节省金属和工时，接头致密，焊接节省金属和工时，接头致密，焊接节省金属和工时，接头致密，焊接节省金属和工时，接头致密，易于实现机械化和自动化，己在绝易于实现机械化和自

20、动化，己在绝易于实现机械化和自动化，己在绝易于实现机械化和自动化，己在绝大部分机器零件和金属结构制造中大部分机器零件和金属结构制造中大部分机器零件和金属结构制造中大部分机器零件和金属结构制造中取代了铆接方法。将型材、铸件、取代了铆接方法。将型材、铸件、取代了铆接方法。将型材、铸件、取代了铆接方法。将型材、铸件、锻件和冲压件拼焊成复合结构体，锻件和冲压件拼焊成复合结构体，锻件和冲压件拼焊成复合结构体，锻件和冲压件拼焊成复合结构体，可充分利用铸、锻、冲压、焊等加可充分利用铸、锻、冲压、焊等加可充分利用铸、锻、冲压、焊等加可充分利用铸、锻、冲压、焊等加工方法的特点。工方法的特点。工方法的特点。工方法

21、的特点。n n影响焊接接头质量的原因较多，焊影响焊接接头质量的原因较多，焊影响焊接接头质量的原因较多，焊影响焊接接头质量的原因较多，焊接热影响区的性能有所下降，对原接热影响区的性能有所下降，对原接热影响区的性能有所下降，对原接热影响区的性能有所下降，对原材料要求较严，某些材料的焊接尚材料要求较严，某些材料的焊接尚材料要求较严，某些材料的焊接尚材料要求较严，某些材料的焊接尚有困难。有困难。有困难。有困难。掌握铸、锻、焊等掌握铸、锻、焊等加工方法的基加工方法的基本原理和影响质量的各种因素；本原理和影响质量的各种因素；具有初步选择具有初步选择毛坯材料和制造方毛坯材料和制造方法，以及考虑零件结构工艺性

22、的能法，以及考虑零件结构工艺性的能力；力；了解铸、锻、焊了解铸、锻、焊的先进工艺和新的先进工艺和新技术，知道提高产品质量和生产率技术，知道提高产品质量和生产率的途径。的途径。教学要求教学要求第一章第一章 铸造工艺基础铸造工艺基础 n n什么叫铸造？什么叫铸造？什么叫铸造？什么叫铸造？-将液态金属浇注到与零件的将液态金属浇注到与零件的将液态金属浇注到与零件的将液态金属浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，形状、尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，形状、尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，形状、尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。以获得毛坯或零

23、件的生产方法。以获得毛坯或零件的生产方法。以获得毛坯或零件的生产方法。n n铸造生产的特点铸造生产的特点铸造生产的特点铸造生产的特点:n nA.A.优点：优点：优点：优点：n n可制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱可制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱可制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱可制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、气缸体、机座、机床床身等。体、气缸体、机座、机床床身等。体、气缸体、机座、机床床身等。体、气缸体、机座、机床床身等。n n铸件的大小几乎不受限制，重量可以从几克到几百吨。铸件的大小几乎不受限制，重量可以从几克到几百吨。铸件的大小几乎不

24、受限制，重量可以从几克到几百吨。铸件的大小几乎不受限制，重量可以从几克到几百吨。n n原材料来源广泛，价格低廉，铸件成本较低。原材料来源广泛，价格低廉，铸件成本较低。原材料来源广泛，价格低廉，铸件成本较低。原材料来源广泛，价格低廉，铸件成本较低。n nB B缺点：缺点：缺点：缺点：n n生产过程复杂，影响铸件质量因素多，废品率较高。生产过程复杂，影响铸件质量因素多，废品率较高。生产过程复杂，影响铸件质量因素多，废品率较高。生产过程复杂，影响铸件质量因素多，废品率较高。n n铸件笨重，工人劳动强度大。铸件笨重，工人劳动强度大。铸件笨重，工人劳动强度大。铸件笨重，工人劳动强度大。1 液态合金的充型

25、液态合金的充型n n充型：液态合金填充铸型的过程，简称充充型：液态合金填充铸型的过程，简称充型。型。n n充型能力充型能力-液态合金充满铸型型腔，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。影获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。影响充型能力的主要因素如下。响充型能力的主要因素如下。n n一、合金的流动性一、合金的流动性 n n二、浇注条件二、浇注条件n n三、铸型填充条件三、铸型填充条件 一、合金的流动性一、合金的流动性n n1 1定义定义定义定义-液态合金本身的流动能力，称为液态合金本身的流动能力，称为液态合金本身的流动能力，称为液态合金本身的流动能力，称为合金的流动性，是合金的主

26、要铸造性能之一。合金的流动性，是合金的主要铸造性能之一。合金的流动性，是合金的主要铸造性能之一。合金的流动性，是合金的主要铸造性能之一。n n2 2对铸件的影响对铸件的影响对铸件的影响对铸件的影响n n流动性好：流动性好：流动性好：流动性好：n n1)1)充型能力强，易浇出轮廓清晰、薄而复杂充型能力强，易浇出轮廓清晰、薄而复杂充型能力强，易浇出轮廓清晰、薄而复杂充型能力强，易浇出轮廓清晰、薄而复杂的铸件；的铸件；的铸件；的铸件；n n2)2)有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除；有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除；有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除；有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除；n

27、 n3)3)有利于对合金凝固过程所产生的收缩进行有利于对合金凝固过程所产生的收缩进行有利于对合金凝固过程所产生的收缩进行有利于对合金凝固过程所产生的收缩进行补缩。补缩。补缩。补缩。n n流动性差：流动性差：流动性差：流动性差：充型不好，易产生浇不足、冷隔、充型不好，易产生浇不足、冷隔、充型不好，易产生浇不足、冷隔、充型不好，易产生浇不足、冷隔、气孔和夹渣等缺陷。气孔和夹渣等缺陷。气孔和夹渣等缺陷。气孔和夹渣等缺陷。n n3影响因素：影响因素：主要是化学成分。主要是化学成分。n na.共晶成分合金的流动性最好。因为共晶成分合金的流动性最好。因为n n共晶成分合金的结晶是在恒温下进行的，液态合金共

28、晶成分合金的结晶是在恒温下进行的，液态合金共晶成分合金的结晶是在恒温下进行的，液态合金共晶成分合金的结晶是在恒温下进行的，液态合金从表层逐层向中心凝固，己结晶的固体层内表面比较从表层逐层向中心凝固，己结晶的固体层内表面比较从表层逐层向中心凝固，己结晶的固体层内表面比较从表层逐层向中心凝固，己结晶的固体层内表面比较光滑光滑光滑光滑(图图图图2-3a)2-3a)，对金属液的阻力较小；，对金属液的阻力较小；，对金属液的阻力较小；，对金属液的阻力较小；n n共晶成分合金凝固温度最低，因而流动性最好。共晶成分合金凝固温度最低，因而流动性最好。共晶成分合金凝固温度最低，因而流动性最好。共晶成分合金凝固温度

29、最低，因而流动性最好。n nb.铸铁中铸铁中Si、P可提高铁水的流动性，而可提高铁水的流动性，而S使使流动性下降。流动性下降。n nc.铸铁和有色金属的流动性较好，铸钢较差。铸铁和有色金属的流动性较好，铸钢较差。n nd.铁碳合金的流动性与含碳量的关系铁碳合金的流动性与含碳量的关系(如图如图2-2)共晶共晶共晶共晶点点点点钢钢钢钢:E:E点以点以点以点以左左左左,含碳含碳含碳含碳量小于量小于量小于量小于2.11%2.11%4衡量衡量-合金的流动性通常以合金的流动性通常以“螺旋形螺旋形试样试样”的长度来衡量的长度来衡量(图图2-1)。在相同的浇注。在相同的浇注条件下，流动性愈好，所浇出的试样愈长

30、。条件下，流动性愈好，所浇出的试样愈长。铸铁：当铸铁：当铸铁：当铸铁：当C+SiC+Si=6.2%=6.2%，砂，砂，砂，砂型，型，型，型，13001300，螺旋，螺旋，螺旋，螺旋 线长度线长度线长度线长度1500mm1500mm 铸钢：当铸钢：当铸钢：当铸钢：当C=0.4%C=0.4%，砂型，砂型，砂型，砂型，16001600，螺旋线，螺旋线，螺旋线，螺旋线 长度长度长度长度100mm100mm二、浇注条件二、浇注条件 n n1.1.浇注温度浇注温度浇注温度浇注温度-对合金的充型能力有着决定性的影响。对合金的充型能力有着决定性的影响。对合金的充型能力有着决定性的影响。对合金的充型能力有着决定

31、性的影响。n n高，高，高，高，合金的粘度下降，且过热度高，合金在铸型中保持合金的粘度下降，且过热度高，合金在铸型中保持合金的粘度下降，且过热度高，合金在铸型中保持合金的粘度下降，且过热度高，合金在铸型中保持流动的时间长，故充型能力强；反之，差。流动的时间长，故充型能力强；反之，差。流动的时间长，故充型能力强；反之，差。流动的时间长，故充型能力强；反之，差。n n 对薄壁铸件或流动性较差的合金，提高浇注温度，可对薄壁铸件或流动性较差的合金，提高浇注温度，可对薄壁铸件或流动性较差的合金，提高浇注温度，可对薄壁铸件或流动性较差的合金，提高浇注温度，可防浇不足和冷隔等缺陷。防浇不足和冷隔等缺陷。防浇

32、不足和冷隔等缺陷。防浇不足和冷隔等缺陷。n n过高，过高，过高，过高，铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔、粗晶等铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔、粗晶等铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔、粗晶等铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔、粗晶等缺陷。缺陷。缺陷。缺陷。灰铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁 1200138012001380，n n 铸钢铸钢铸钢铸钢 1520162015201620，n n 铝合金铝合金铝合金铝合金 680780680780 n n超过界限，浇注温度过高，则液态合金收缩大大增加，超过界限，浇注温度过高，则液态合金收缩大大增加，超过界限，浇注温度过高，则液态合金收缩大大增加，超过界限

33、，浇注温度过高，则液态合金收缩大大增加，吸气大大增加，氧化严重，流动性反而降低。吸气大大增加，氧化严重，流动性反而降低。吸气大大增加，氧化严重，流动性反而降低。吸气大大增加，氧化严重，流动性反而降低。n n2.2.充型压力充型压力充型压力充型压力-液态合金在流动方向上所受的压力愈大，液态合金在流动方向上所受的压力愈大，液态合金在流动方向上所受的压力愈大，液态合金在流动方向上所受的压力愈大，充型能力愈好。砂型铸造时，充型压力是由直浇道所产充型能力愈好。砂型铸造时，充型压力是由直浇道所产充型能力愈好。砂型铸造时，充型压力是由直浇道所产充型能力愈好。砂型铸造时，充型压力是由直浇道所产生的静压力取得的

34、，故直浇道的高度必须适当。生的静压力取得的，故直浇道的高度必须适当。生的静压力取得的，故直浇道的高度必须适当。生的静压力取得的，故直浇道的高度必须适当。三、铸型填充条件三、铸型填充条件n n-影响合金的流动速度和合金保持流动影响合金的流动速度和合金保持流动的时间的时间n n1铸型的蓄热能力铸型的蓄热能力-铸型材料的导热铸型材料的导热系数和比热，系数和比热，n n2铸型的温度铸型的温度-影响冷却速度，影响冷却速度，n n3.透气性或排气能力透气性或排气能力n n此外，铸件的结构此外，铸件的结构(如壁厚、大小和复杂程如壁厚、大小和复杂程度等度等)，对充型能力也有相当影响。，对充型能力也有相当影响。

35、2 铸件的凝固与收缩铸件的凝固与收缩n n一、铸件的凝固方式一、铸件的凝固方式 n n二铸造合金的收缩二铸造合金的收缩n n三、铸件中的缩孔与缩松三、铸件中的缩孔与缩松一、铸件凝固方式一、铸件凝固方式-影响铸件影响铸件质量质量 n n铸件凝固方式是依据凝固区的宽窄来划分的，在凝固区内铸件凝固方式是依据凝固区的宽窄来划分的，在凝固区内铸件凝固方式是依据凝固区的宽窄来划分的，在凝固区内铸件凝固方式是依据凝固区的宽窄来划分的，在凝固区内液相和固相并存，对铸件质量影响较大。液相和固相并存，对铸件质量影响较大。液相和固相并存，对铸件质量影响较大。液相和固相并存，对铸件质量影响较大。n n1 1逐层凝固逐

36、层凝固逐层凝固逐层凝固-纯金属或共晶成分合金在凝固过程中不纯金属或共晶成分合金在凝固过程中不纯金属或共晶成分合金在凝固过程中不纯金属或共晶成分合金在凝固过程中不存在液固并存区，其断面上外层的固体和内层的液体由一存在液固并存区，其断面上外层的固体和内层的液体由一存在液固并存区，其断面上外层的固体和内层的液体由一存在液固并存区，其断面上外层的固体和内层的液体由一条界限条界限条界限条界限(凝固前沿凝固前沿凝固前沿凝固前沿)清楚地分开。清楚地分开。清楚地分开。清楚地分开。(图图图图2-3a)2-3a)合金充型能力合金充型能力合金充型能力合金充型能力强，便于防止缩孔和缩松。强，便于防止缩孔和缩松。强，便

37、于防止缩孔和缩松。强，便于防止缩孔和缩松。n n 温度温度温度温度 高高高高 低低低低n n 固体层固体层固体层固体层 薄薄薄薄 厚厚厚厚n n 液体层液体层液体层液体层 多多多多 减少减少减少减少 直达铸件中心直达铸件中心直达铸件中心直达铸件中心n n2 2糊状凝固糊状凝固糊状凝固糊状凝固-合金的结晶温度范围很宽，温度合金的结晶温度范围很宽，温度合金的结晶温度范围很宽，温度合金的结晶温度范围很宽，温度分布较平坦分布较平坦分布较平坦分布较平坦(内外温度较小内外温度较小内外温度较小内外温度较小)，整个断面内均为液，整个断面内均为液，整个断面内均为液，整个断面内均为液固并存，先呈糊状而后固化，称为

38、糊状凝固。固并存，先呈糊状而后固化，称为糊状凝固。固并存，先呈糊状而后固化，称为糊状凝固。固并存，先呈糊状而后固化，称为糊状凝固。铸铸铸铸件表面不存在固体层，液固并存的凝固区贯穿整个断面件表面不存在固体层，液固并存的凝固区贯穿整个断面件表面不存在固体层，液固并存的凝固区贯穿整个断面件表面不存在固体层，液固并存的凝固区贯穿整个断面(图图图图2-3c)2-3c)，而后固化。，而后固化。，而后固化。，而后固化。n n3 3中间凝固中间凝固中间凝固中间凝固 -凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间 影响铸件凝固方式的因素

39、影响铸件凝固方式的因素-主要是合金主要是合金的结晶温度范围和铸件的温度梯度的结晶温度范围和铸件的温度梯度 n n合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围 小小小小凝固区窄凝固区窄凝固区窄凝固区窄逐层凝固逐层凝固逐层凝固逐层凝固n n 宽宽宽宽凝固区宽凝固区宽凝固区宽凝固区宽糊状凝固糊状凝固糊状凝固糊状凝固n n铸件的温度梯度铸件的温度梯度铸件的温度梯度铸件的温度梯度(内外层间内外层间内外层间内外层间)由小由小由小由小大大大大n n 凝固区凝固区凝固区凝固区 宽宽宽宽窄窄窄窄n n 影响铸件内外层间温度梯度的因素影响铸件内外层间温度梯度的因素影响铸件内外层间温度梯

40、度的因素影响铸件内外层间温度梯度的因素 1)1)合金的性质合金的性质合金的性质合金的性质n n 2)2)铸型的蓄热能力铸型的蓄热能力铸型的蓄热能力铸型的蓄热能力n n 3)3)浇注温度浇注温度浇注温度浇注温度n n结论：结论：n n1)1)倾向于逐层凝固的合金倾向于逐层凝固的合金倾向于逐层凝固的合金倾向于逐层凝固的合金(灰口铸铁、铝硅合金灰口铸铁、铝硅合金灰口铸铁、铝硅合金灰口铸铁、铝硅合金 等等等等)-)-便于铸造，应尽量选用；便于铸造，应尽量选用；便于铸造，应尽量选用；便于铸造，应尽量选用；n n2)2)倾向于糊状凝固的合金倾向于糊状凝固的合金倾向于糊状凝固的合金倾向于糊状凝固的合金(锡青

41、铜、铝铜合金、球墨铸锡青铜、铝铜合金、球墨铸锡青铜、铝铜合金、球墨铸锡青铜、铝铜合金、球墨铸铁等铁等铁等铁等)-)-采用适当的工艺措施，减小其凝固区域。采用适当的工艺措施，减小其凝固区域。采用适当的工艺措施，减小其凝固区域。采用适当的工艺措施，减小其凝固区域。二铸造合金的收缩n n1 1收缩收缩收缩收缩 铸造合金从浇注、凝固直至冷却到室温铸造合金从浇注、凝固直至冷却到室温铸造合金从浇注、凝固直至冷却到室温铸造合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。的过程中，其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。的过程中，其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。的过程中，其体积或尺寸缩减

42、的现象，称为收缩。收缩是合金的物理本性。收缩是合金的物理本性。收缩是合金的物理本性。收缩是合金的物理本性。n n 合金的收缩是多种铸造缺陷合金的收缩是多种铸造缺陷合金的收缩是多种铸造缺陷合金的收缩是多种铸造缺陷(如缩孔、缩松、裂如缩孔、缩松、裂如缩孔、缩松、裂如缩孔、缩松、裂纹、变形等纹、变形等纹、变形等纹、变形等)产生的根源。产生的根源。产生的根源。产生的根源。n n2 2合金的收缩经历如下三个阶段：合金的收缩经历如下三个阶段：合金的收缩经历如下三个阶段：合金的收缩经历如下三个阶段：n n (1)(1)液态收缩液态收缩液态收缩液态收缩 从浇注温度到凝固开始温度从浇注温度到凝固开始温度从浇注温

43、度到凝固开始温度从浇注温度到凝固开始温度(即液相线即液相线即液相线即液相线温度温度温度温度)间的收缩间的收缩间的收缩间的收缩n n (2)(2)凝固收缩凝固收缩凝固收缩凝固收缩 从凝固开始温度从凝固开始温度从凝固开始温度从凝固开始温度(即固相线温度即固相线温度即固相线温度即固相线温度)间的收间的收间的收间的收缩。缩。缩。缩。n n (3)(3)固态收缩固态收缩固态收缩固态收缩 从凝固终止到室温间的收缩。从凝固终止到室温间的收缩。从凝固终止到室温间的收缩。从凝固终止到室温间的收缩。n n合金的总收缩率为上述三种收缩的总和。合金的总收缩率为上述三种收缩的总和。合金的总收缩率为上述三种收缩的总和。合

44、金的总收缩率为上述三种收缩的总和。n n3不同合金的收缩率不同。不同合金的收缩率不同。在常用合金在常用合金中，铸钢的收缩最大，灰口铸铁最小中，铸钢的收缩最大，灰口铸铁最小(表表2-1所示为几种铁碳合金的体积收缩率所示为几种铁碳合金的体积收缩率)n n灰口铸铁收缩率很小是由于其中大部分碳灰口铸铁收缩率很小是由于其中大部分碳是以石墨状态存在的。石墨的比容大，在是以石墨状态存在的。石墨的比容大，在结晶过程中石墨析出所产生的体积膨胀，结晶过程中石墨析出所产生的体积膨胀，抵消了合金的部分收缩。抵消了合金的部分收缩。n n4铸件的实际收缩率与其化学成分、浇铸件的实际收缩率与其化学成分、浇注温度、铸件结构和

45、铸型条件有关。注温度、铸件结构和铸型条件有关。三、铸件中的缩孔与缩松n n1 1缩孔和缩松的形成缩孔和缩松的形成缩孔和缩松的形成缩孔和缩松的形成 液态合金在冷凝过程中，液态合金在冷凝过程中，液态合金在冷凝过程中，液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补足，则在铸件最后凝固的部位形成了一些孔洞。足，则在铸件最后凝固的部位形成了一些孔洞。足，则在铸件最后凝固的部位形成了一些孔洞。足，则在铸件最后凝固的部位形成了一些孔洞。按孔洞的大小和分布，可将其分为

46、缩孔和缩松两按孔洞的大小和分布，可将其分为缩孔和缩松两按孔洞的大小和分布，可将其分为缩孔和缩松两按孔洞的大小和分布，可将其分为缩孔和缩松两类。类。类。类。n n(1)(1)缩孔缩孔缩孔缩孔 它是集中在铸件上部或最后凝固的部位它是集中在铸件上部或最后凝固的部位它是集中在铸件上部或最后凝固的部位它是集中在铸件上部或最后凝固的部位容积较大的孔洞。缩孔多呈倒圆锥形，内表面粗容积较大的孔洞。缩孔多呈倒圆锥形，内表面粗容积较大的孔洞。缩孔多呈倒圆锥形，内表面粗容积较大的孔洞。缩孔多呈倒圆锥形，内表面粗糙，通常隐藏在铸件的内层，但在某些情况下，糙，通常隐藏在铸件的内层，但在某些情况下，糙，通常隐藏在铸件的内

47、层，但在某些情况下，糙，通常隐藏在铸件的内层，但在某些情况下，可暴露在铸件的上表面，呈明显的凹坑。可暴露在铸件的上表面，呈明显的凹坑。可暴露在铸件的上表面，呈明显的凹坑。可暴露在铸件的上表面，呈明显的凹坑。n n缩孔的形成过程缩孔的形成过程缩孔的形成过程缩孔的形成过程(图图图图2-4)2-4)。n n合金的液态收缩和凝固收缩愈大，浇注温度愈高，合金的液态收缩和凝固收缩愈大，浇注温度愈高，合金的液态收缩和凝固收缩愈大，浇注温度愈高，合金的液态收缩和凝固收缩愈大，浇注温度愈高，铸件愈厚，缩孔的容积愈大。铸件愈厚，缩孔的容积愈大。铸件愈厚，缩孔的容积愈大。铸件愈厚，缩孔的容积愈大。n n(2)(2)

48、缩松缩松缩松缩松 分散在铸件某区域内的细小缩孔，称分散在铸件某区域内的细小缩孔，称分散在铸件某区域内的细小缩孔，称分散在铸件某区域内的细小缩孔，称为缩松。分为宏观缩松和显微缩松。为缩松。分为宏观缩松和显微缩松。为缩松。分为宏观缩松和显微缩松。为缩松。分为宏观缩松和显微缩松。n n形成原因形成原因形成原因形成原因 铸件最后凝固区域的收缩未能得到补铸件最后凝固区域的收缩未能得到补铸件最后凝固区域的收缩未能得到补铸件最后凝固区域的收缩未能得到补 足；足；足；足；n n 被树枝状晶体隔开的小液体区难以得到补缩。被树枝状晶体隔开的小液体区难以得到补缩。被树枝状晶体隔开的小液体区难以得到补缩。被树枝状晶体

49、隔开的小液体区难以得到补缩。n n缩孔和缩松的说明：缩孔和缩松的说明：缩孔和缩松的说明：缩孔和缩松的说明：n n1)1)显微缩松难以完全避免，一般铸件不作缺陷对待，显微缩松难以完全避免，一般铸件不作缺陷对待，显微缩松难以完全避免，一般铸件不作缺陷对待，显微缩松难以完全避免，一般铸件不作缺陷对待，但对气密性、机械性能、物理化学性能要求很高的铸但对气密性、机械性能、物理化学性能要求很高的铸但对气密性、机械性能、物理化学性能要求很高的铸但对气密性、机械性能、物理化学性能要求很高的铸件，则必须设法减少。件，则必须设法减少。件，则必须设法减少。件，则必须设法减少。n n2)2)逐层凝固合金逐层凝固合金逐

50、层凝固合金逐层凝固合金(纯金属、共晶合金或窄结晶温度范围纯金属、共晶合金或窄结晶温度范围纯金属、共晶合金或窄结晶温度范围纯金属、共晶合金或窄结晶温度范围合金合金合金合金)缩孔倾向大，缩松倾向小；反之，糊状凝固的合缩孔倾向大，缩松倾向小；反之，糊状凝固的合缩孔倾向大，缩松倾向小；反之，糊状凝固的合缩孔倾向大，缩松倾向小；反之，糊状凝固的合金金金金(锡青铜、铝铜合金锡青铜、铝铜合金锡青铜、铝铜合金锡青铜、铝铜合金)缩孔倾向小，极易产生缩松。缩孔倾向小，极易产生缩松。缩孔倾向小，极易产生缩松。缩孔倾向小，极易产生缩松。n n3)3)因用一些工艺措施可控制铸件的凝固方式，缩孔和因用一些工艺措施可控制铸