热加工工艺基础铸造.pptx

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1、铸造成形的特点（铸造成形的特点（P1P1）1）可以铸出内腔、外形很复杂的毛坯；2）工艺灵活性大。几乎各种合金、各种尺寸、形状、重量和数量的铸件都能生产；3）成本较低。原材料来源广泛，价格低廉。第1页/共78页铸造成形的缺点（铸造成形的缺点（P1P1）1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。2）铸件的机械性能较低。3）铸造工序多，难以精确控制，使得铸件质量不够稳定。4）劳动条件较差，劳动强度较大。第2页/共78页第二节第二节 金属的液态成形（金属的液态成形（P2P2）铸件在成形过程中主要进行液体的充填和凝固同时还伴随收缩、吸气和偏析等现象；这将极大地影响铸件质量和铸造工艺的

2、设置第3页/共78页一、铸件的凝固（一、铸件的凝固（P2P2）液态金属由液态转变为固态的过程，从结晶学的角度，就是原子由无序排列经过生核、核心长大成为规则排列的晶体的过程。因此合金凝固又称一次结晶。得到的凝固组织称为铸态组织（晶粒形态、大小、分布、缺陷等）取决于成分、冷却速度、形核条件等。第4页/共78页1 1、铸件的温度场（、铸件的温度场（P2P2）铸件断面上温度 分布曲线线称为 铸件的温度场。如图所示的T曲 线是某圆柱形铸 件的温度场。第5页/共78页2 2、铸件的凝固区域（、铸件的凝固区域（P3P3）除纯金属和共晶合金外，断面上存在三个区域：（1）固相区（2）凝固区（3）液相区这三个区域

3、随时间变化 而 变化：液相区不断缩 小，凝固区不断向中心 推进 固相区铸件扩大。第6页/共78页3 3、铸件的凝固方式（、铸件的凝固方式（P3P3）铸件的凝固方式主要取决于凝固区的宽度，可分成三种：（1）逐层凝固（2）糊状凝固（3）中间凝固a)逐层凝固b)中间凝固c)糊状凝固第7页/共78页3 3、铸件的凝固方式（、铸件的凝固方式（P4P4）逐层凝固：纯金属或共晶成分的合金，由于不存在液固并存的凝固区，固液之间由一条界限清楚分开，随温度下降，界限不断向中心移动，直至凝固完成。糊状凝固：合金的结晶温度范围很宽，且铸件温度分布较为平坦，则在凝固时铸件表面不存在固体层，凝固区贯穿整个断面，即先糊状而

4、固化。中间凝固：介于逐层凝固和糊状凝固之间，大多数合金为此凝固方式第8页/共78页铸件质量与凝固方式有关铸件质量与凝固方式有关（P4P4）逐层凝固时，合金充型能力强（流动性好），便于防止缩孔、缩松。而糊状凝固时，充型能力差，易产生缩松第9页/共78页二、液态金属的充型能力二、液态金属的充型能力（P4P4）充型能力充型能力：熔融金属或合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。一些铸造缺陷，如浇不到、冷隔、砂眼、抬箱及气孔等都是在充型能不利的情况下产生的。对于充型能力强的合金液，卷 入其中的气体易于上浮而被排 除，有利于对铸件凝固收缩进 行补缩及补合在凝固后期出现 的热裂纹，从而防止气孔

5、、缩 孔、缩松和热裂等缺陷。第10页/共78页影响液态合金充型能力的主要因素影响液态合金充型能力的主要因素（P4P4）1、合金的流动性2、铸型和浇注条件3、铸件结构合金的流动性是：合金的流动性是：液态合金本身的流动能力。合金的流动性越好，填充性也越好。流动性对铸件性能的影响：流动性对铸件性能的影响：(1)有利于液态合金中气体和熔渣的上浮与排除；(2)有助于对凝固过程中所产生的收缩进行补缩；(3)若合金的流动性差，铸件容易产生浇不到、冷隔等缺陷，而且也是引起铸件气孔、夹渣和缩孔等缺陷的间接原因。第11页/共78页0.45%C 铸钢：2004.3%C 铸铁：1800流动性的测定与钢和铸铁流动性比较

6、 合金的流动性用浇注流动性试样的方法来衡 量，一般采用如图所示的螺旋形试样，流动距离越长，表明流动性越好。浇口杯出气口第12页/共78页决定合金流动性的主要因素有：1）合金的种类。2）合金的成分。3）杂质和含气量。1）合金的种类。合金的熔点、热导率、粘度等物理性能影响流动性；熔点越高，热导率越大，粘度越大其流动性越差。合金种类铸型种类浇注温度/螺旋线长度/铸铁wC+Si=6.2%wC+Si=5.9%wC+Si=5.2%wC+Si=4.2%砂型砂型砂型砂型1300130013001300180013001000600铸钢wC=0.4%铝硅合金（硅铝明）镁合金（含Al和Zn）锡青铜（wSn10%，

7、wZn2%）硅黄铜（wSi=1.5%4.5%）砂型砂型金属型（300砂型砂型砂型16001640680720700104011001002007008004006004201000第13页/共78页2）合金的成分。同种合金，成分不同，其结晶特点不同，流动性也不同。如图5所示铁碳合金的流动性与相图的关系.纯金属和共晶合金在恒温下结晶，为逐层凝固方式，如图a所示，凝固层表面光滑，阻力小，故流动性好，同时共晶合金熔点最低，故流动性最好。而亚共晶合金，为中间凝固方式，复杂枝晶阻碍流动，故流动性差，如图b所示。图5铁碳合金的流动性与相图的关系100200300温度（）0PbSb2040608020406

8、0800流动性（cm）第14页/共78页2 2、铸型和浇注条件、铸型和浇注条件（P5P5）1）浇注温度浇注温度 越高，保持液态的时间越长，流动性越好；越高，合金粘度越低，阻力越小，充型能力越强。2）充型压力充型压力 压力越大，充型能力越强。3 3）铸型条件铸型条件 铸型温度越高，充型能力越好；铸型温度越高，充型能力越好；铸型中的气体阻碍充型。铸型中的气体阻碍充型。第15页/共78页3 3、铸件结构条件、铸件结构条件（P5P5）1）折算厚度折算厚度 折算厚度也叫当量厚度或模数，为铸件体积与表面积之比。折算厚度大，热量散失慢，充型能力就好。铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填。2）铸件复杂程度

9、 铸件结构复杂，流动阻力大，铸型的 充填就困难。第16页/共78页三、铸件的收缩（三、铸件的收缩（P6P6）合金的收缩合金的收缩：合金从液态冷却至常温的过程中，体积或尺寸缩合金从液态冷却至常温的过程中，体积或尺寸缩小的现象。小的现象。收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。力等缺陷。通常用体收缩率或线收缩率来表示：通常用体收缩率或线收缩率来表示：体收缩率：体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本原因。线收缩率：线收缩率是铸件产生应力、变形、裂纹的根本原因。第17页/共78页三、铸件的收缩（三、铸件的收缩（P6P6）合金的收缩过程可分为三个阶段

10、：如图所示。1）液态收缩2）凝固收缩3）固态收缩第18页/共78页1）液态收缩：指合金从浇注温度冷却到液相线温度过程中的收缩。过热度越大，收缩系数越大，液态收缩率均增加。液态时的体积收缩仅表现为型腔内液面得降低，可以从浇注系统中获得液体补充，以保持形腔充满。第19页/共78页2）凝固收缩：指合金在液相线和固相线之间凝固阶段的收缩；由状态改变和温度下降两部分组成。结晶温度范围越大，收缩率越大。在凝固阶段如果合金的体积收缩得不到及时补充，则会形成缩孔和缩松。第20页/共78页3）固态收缩：指合金从固相线温度冷却到室温时的收缩。表现为铸件外形尺寸的减小，用线收缩率表示.它对铸件形状和尺寸精度影响很大

11、.是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。第21页/共78页2 2、铸件的收缩、铸件的收缩(P7)(P7)铸件的收缩要比合金的收缩复杂得多，当合金成分和温度一定时，铸件的收缩还与铸件结构和铸型条件有关。铸件结构造成各部分冷却速度不同，产生内部应力阻碍收缩；铸型和型芯产生机械阻力。第22页/共78页3 3、缩孔、缩松的形成和防止办法、缩孔、缩松的形成和防止办法(P7)(P7)铸件的收缩要比合金的收缩复杂得多，当合金成分和温度一定时，铸件的收缩还与铸件结构和铸型条件有关。铸件结构造成各部分冷却速度不同，产生内部应力阻碍收缩；铸型和型芯产生机械阻力。第23页/共78页3 3、缩孔、缩松的形成和防

12、止办法、缩孔、缩松的形成和防止办法(P7)(P7)凝固结束后在铸件某些部位出现的孔洞，大而集中的孔洞称缩孔缩孔，细小而分散的孔洞称缩松缩松。缩孔缩松可使铸件机械性能大大降低，以致成为废品。缩孔和缩松是常见的铸造缺陷之一，要设法防止。第24页/共78页（1 1）缩孔的形成（）缩孔的形成（P8P8）形成条件，金属在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件壁成逐层凝固方式。形成过程如图1-6所示；动画视频演示；缩孔产生的基本原因是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，且得不到补偿。缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域；此区域也称热节，用画圆方法确定。第25页/共78页（2 2）缩松的形成（缩松的形成（P8P

13、8）缩松形成的基本原因也是液态收缩和凝固收缩大于固态收缩。但主要出现在糊状凝固的合金中，或断面较大的铸件壁中。形成过程如图18所示。动画视频演示。一般出现在铸件壁的轴线区域、热节处、冒口根部和内浇口附近第26页/共78页缩孔和缩松缩孔和缩松影响缩孔、缩松形成的因素影响缩孔、缩松形成的因素a)a)合金的成分合金的成分：缩孔、缩松的形成倾向与化学成分密切相关；共晶点附近的合金易形成缩孔，反之易形成缩松，如图所示；b)b)浇注条件和铸型条件浇注条件和铸型条件：合金的浇注温度越高，液态收缩越大，越易形成缩孔；铸型材料的冷却能力愈大，有利于减少缩松；c)c)铸件的结构铸件的结构。第27页/共78页消除缩

14、孔、缩松的方法（消除缩孔、缩松的方法（P8P8）防止缩孔和缩松的基本原则是：采用合理的工艺条件，是缩松转化为缩孔，并使缩孔移至冒口中。主要措施有：1）实现顺序凝固，用冒口补缩：是指采用各种工艺措施，使铸件上从远离冒口的部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部分向冒口的方向顺序地凝固，如图19所示。图11 顺序凝固原则示意图第28页/共78页2 2）合理利用冒口、冷铁和补贴（）合理利用冒口、冷铁和补贴（P9P9）冒口冒口：在铸件厚壁处和热节部位设置冒口，是防止缩孔、缩松最有效的措施。冷铁：冷铁：用铸铁、钢、铜等材料制成的激冷物。加大冷却速度，调节凝固顺序。补贴：在铸件壁上

15、部靠近冒口处增加一个楔型厚度，使铸件壁厚变成朝冒口逐渐增厚的形状，即造成一个向冒口逐渐递增的温度梯度，增大补缩距离。三者综合应用是消除缩孔缩松的有效措施。动画视频演示第29页/共78页四、铸造应力、铸件变形和裂纹（四、铸造应力、铸件变形和裂纹（P10P10）铸件的固态收缩受到阻碍而引起的内应力称为铸造应力铸造应力。阻碍按形成的原因不同分为热阻碍热阻碍和机械阻碍机械阻碍。铸件各部分由于冷却速度不同，收缩量不同而引起的阻碍称为热阻碍，由其引起的应力称热应力热应力。铸型、型芯对铸件收缩的阻碍称为机械阻碍，由其引起的应力称机械应力机械应力。第30页/共78页（1 1）热应力（）热应力（P10P10）热

16、应力：由热阻碍引起，落砂后热应力仍存在于铸件内，是一种残留应力残留应力。残留热应力的形成过程：图132为一框架铸件，第一阶段，两者都为塑性变形，无热应力；第二阶段，一塑一弹，仍无热应力；第三阶段，两者均为弹性变形此时产生热应力。冷却慢的产生拉应力，冷却快的产生压应力。残留热应力和合金的弹性模量、线收缩系数、铸件各部分壁厚差及温度差成正比。第31页/共78页（2 2）机械应力（）机械应力（P11P11）由机械阻碍产生，一般都是拉应力拉应力。机械应力是一种临时应力临时应力，在形成应力的原因消除时，应力也随之消除。但如果临时拉应力和残留热应力同时作用在某瞬间超过铸件的强度极限时，铸件将产生裂纹裂纹。

17、第32页/共78页（3 3）减小和消除铸件应力的方法）减小和消除铸件应力的方法（P11P11）1）合理设计铸件结构。尽量避免牵制收缩的结构，使铸件各部分能自由收缩。2）采用同时凝固的工艺。如图134所示，各部分温差小，不易产生热应力。主要用于收缩较小的普通灰铸铁、结晶范围大，不易实现冒口补缩，对气密性要求不高的锡青铜铸件等。3）设法改善铸型、型芯的退让性，合理设置浇冒口。4）对铸件进行时效处理。自然时效、热时效（去应力退火）和共振时效。第33页/共78页2 2、铸件的变形（、铸件的变形（P11P11）铸件的变形铸件的变形：残留铸造应力超过铸件材料的屈服极限时将产生变形。P12图115的T型梁，

18、当刚度不够时，将产生如图所示的变形。防止办法防止办法：防止铸造应力的方法也是防止变形的根本方法；同时在工艺上还可以采用反变形法，提早落砂、去应力退火消除机械应力。第34页/共78页3 3、铸件的裂纹（、铸件的裂纹（P13P13）当铸造应力超过金属的强度极限时，铸件便产生裂纹。裂纹是严重的铸造缺陷，必须设法防止。按裂纹形成的温度范围可分为热裂纹和冷裂纹。第35页/共78页3 3、铸件的裂纹（、铸件的裂纹（P14P14）（1 1）热裂纹）热裂纹：在凝固末期高温下形成的裂纹。裂纹表面被氧化而呈氧化色，裂纹沿晶粒边界产生和发展，外形曲折而不规则；裂纹短，缝隙宽。产生原因产生原因：凝固末期，合金绝大部分

19、已成固体，但强度和塑性很低，当铸件受到机械阻碍产生很小的铸造应力就能引起热裂。分布在应力集中处或热节处。防止热裂的措施防止热裂的措施：提高铸型、型芯的退让性，减小机械应力；合理设计浇道、冒口，采取同时凝固原则；严格控制硫含量，防止热脆性。第36页/共78页（3 3）铸件的裂纹（）铸件的裂纹（P13P13）（2 2）冷裂纹）冷裂纹：是铸件处于弹性状态即在低温时形成的裂纹。冷裂纹的特征：冷裂纹的特征：其表面光滑，具有金属光泽或呈微氧化色，裂纹穿过晶粒而发生，外形规则，常是圆滑曲线或直线。防止冷裂的措施防止冷裂的措施：防止方法是尽量减少铸造应力。避免产生裂纹的轮辐设计第37页/共78页五、铸件中的气

20、体（14）气体以固溶体和化合物存在时，会大幅度降低铸件的韧性。气体以气孔形式存在时将减小有效截面积、降低强度；会造成局部应力集中，成为零件断裂的裂纹源。其中气孔是最常见的一种铸造缺陷。第38页/共78页（1）侵入性气孔：防止措施：减少型砂的水分、砂芯的发气量，增加型砂、型芯的通气能力，适当提高浇注温度。（2）析出性气孔：防止措施：首先，减少金属原始含气量，对炉料、与金属接触的添加剂、浇注用具等充分烘干，减低铸型水分，炉炼中应进行出气处理。其次，阻止气体析出。（3）反应性气孔：防止措施：首先，尽量降低金属液中的含气量，严格控制铸型的水分，提高其透气性。铸件中的气孔可以分成三类（14）第39页/共

21、78页第三节第三节 砂型和砂芯的制造砂型和砂芯的制造（P15P15）造型和制芯是砂型铸造最基本的工序，按照紧实型砂和起模的方法，可分为手工造型和机器造型两大类。第40页/共78页铸造的主要工序铸造的主要工序零件图铸造工艺图模样图、芯盒图、铸型装配图制造模样及芯盒混制芯砂预处理造型材料混制型砂造型制芯准备炉料熔炼金属浇注化验落砂、清理检验热处理合格铸件合型烘干铸型烘干芯子主要工序演示第41页/共78页为省却挖砂操作，在造型前特制一个底胎，然后在底胎上造下箱；底胎可多次使用，不参与浇注。一、手工造型(P15)造型方法主要特点适用范围整模造型整体模，平面分型面，型腔在一个砂箱内；造型简单，铸件精度表

22、面质量较好。分模造型模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两个砂箱，造型简便。挖砂造型假箱造型最大截面位于一端并为平面的简单铸件的单件、小批生产。最大截面在中部，一般为对称性铸件，如套、管、阀类零件单件、小批生产。模样为整体，但分型面不是平面，造型时手工挖去阻碍取模的型砂，生产率低，技术水平高。分型面不是平面的铸件的单件、小批生产。分型面不是平面的铸件的成批生产。活块造型对铸件上妨碍起模的小部分做成活动部分，起模时先取出主体部分，再取出活动部分。用于妨碍起模部分的铸件的单件、小批生产。生产录像生产录像生产录像生产录像生产录像第42页/共78页采用活动砂箱造型，合型后脱出砂箱。续表1-2常用手工

23、造型方法的特点及应用造型方法主要特点适用范围刮板造型用刮板代替模样造型。节约木材，缩短生产周期，生产率低，技术水平高，精度较差。两箱造型铸型由上型和下型构成，各类模样，操作方便三箱造型脱箱造型用于等截面或回转体大中型铸件的单件、小批生产。最基本的造型方法。各种铸型，各种批量。铸件两端截面尺寸比中间大，必须有两个分型面。动画演示主要用于手工造型，具两个分型面的铸件的单件、小批生产。由于小铸件的生产。地坑造型在地面砂床中造型，不用砂箱或只用上箱。用于要求不高的中、大型铸件的单件、小批生产。生产录像生产录像第43页/共78页二、机器造型（二、机器造型（P16P16）机器造型：机器造型：用机器全部或至

24、少完成紧砂操作的造型。生产效率高，劳动条件好，砂型质量好（紧实度高而均匀，型腔轮廓清晰，铸件质量也好。但设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长，适于中小铸件的成批或大量生产。1、震压造型2、微震压实造型3、高压造型4、射压造型5、空气冲击造型6、抛砂造型第44页/共78页造型生产线造型生产线造型生产线是将造型机和其它辅机（翻转机、下芯机、合型机、压铁机、落砂机等）按造铸造工艺流程，用运输设备（铸型输送机或辊道）联系起来，组成一套机械化、自动化铸造生产系统。第45页/共78页第四节第四节 砂型铸件结构的工艺性（砂型铸件结构的工艺性（P22P22）一、铸造工艺对铸件结构的要求（表一、铸造工艺对铸件

25、结构的要求（表1-41-4）设计的铸件要符合铸造工艺的要求。结构与工艺之间的关系，通常称为结构工艺性。（一）铸件的外形1、尽量避免外表面有侧凹；2、尽量使分型面为平面；3、台和肋条等结构应便于起模；4、尽量减少分型面的数目；5、应具有结构斜度。第46页/共78页第四节第四节 砂型铸件结构的工艺性砂型铸件结构的工艺性（P24P24表表1-41-4）（二）铸件的内腔1、尽量少用和不用型芯；2、应有足够的芯头使型芯定位牢固、排气通畅和清理方便；第47页/共78页二、合金的铸造性能对二、合金的铸造性能对铸件结构的要求（铸件结构的要求（P24P24）铸造性能是一个极其重要的工艺性能，对铸件质量、铸造工艺

26、及铸件结构有显著的影响；铸造性能通常用流动性流动性、收缩性收缩性来衡量。第48页/共78页合金的铸造性能对铸件结构的要求（合金的铸造性能对铸件结构的要求（P26P26）与铸造性能有关的各种铸造缺陷同样与铸件结构有很大有关系；设计铸件时要采用合理的铸件结构；P26表15列出了合金的铸造性能对铸件结构的要求（P26）。第49页/共78页第五节第五节 砂型铸造工艺方案的确定砂型铸造工艺方案的确定（P27P27）设计的铸件要符合铸造工艺的要求；铸造工艺方案包括下列内容：1）浇注位置的确定；2）分型面的确定；3）铸造工艺参数的确定；4）型芯设计；5）铸造工艺图的绘制。第50页/共78页一、浇注位置的确定

27、一、浇注位置的确定（P27P27）Choose of Pouring Position 浇注位置浇注位置是指铸件在型内所处的空间位置。浇注位置对铸件质量及铸造工艺有很大影响。浇注位置的选用原则如表1-6车床床身的合理浇注位置应如P10图110所示的倒立位置；手工造型时，可采用立造立浇的工艺方案；机器造型时，只能采用平造平浇的工艺方案；有时为了兼顾简化操作与保证质量两方面要求，而采用平造立浇工艺。此时造型位置与浇注位置不一致。第51页/共78页浇注位置的选择原则（浇注位置的选择原则（P27P27）1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。机床床身和锥齿轮，导轨和锥面为重要加工面，应朝下。2）铸件宽大

28、平面应朝下，否则易造成夹砂结疤缺陷。3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜位置。4）铸件的厚大部分置于上部或侧面，便于安置浇冒口补缩。第52页/共78页二、分型面的选择二、分型面的选择（P28P28）Choose of Mold Joint分型面是指分开铸型便于取模的接合面。它决定了铸件在造型时的位置。通常造型位置和浇注位置一致。分型面对铸件质量及铸造工艺有很大影响。首先应保证铸件质量要求，其次应使操作尽量简化，再考虑具体生产条件。第53页/共78页3 3、分型面的选择原则（、分型面的选择原则（P30P30）1）尽尽量量使使铸铸件件重重要要加加工工面面或或大大部部分分加加工工面面、加

29、加工工基基准面放在准面放在一个砂型内一个砂型内，减少错箱，提高铸件精度。，减少错箱，提高铸件精度。2 2）分型面应）分型面应尽量为平直面尽量为平直面；3 3）应尽量）应尽量减少型芯减少型芯和活块的数量；和活块的数量；4 4）使使型型腔腔和和主主要要型型芯芯位位于于下下箱箱，以以便便于于下下芯芯、合合型型和检查型腔尺寸。和检查型腔尺寸。分型面表示法分型面方案比较第54页/共78页三、铸造工艺参数确定三、铸造工艺参数确定(P31)(P31)铸铸造造工工艺艺参参数数是与铸造工艺过程有关的某些工艺数据，包括收缩率、加工余量、拔模斜度、铸造圆角、芯头芯座等，它直接影响模样、芯盒的尺寸和结构，选择不当会影

30、响铸件的精度、生产率和成本。第55页/共78页1、铸铸造造收收缩缩率率：为补偿收缩，模样比铸件图样尺寸增大的数值。其大小与铸件尺寸大小、结构、壁厚，铸造合金的线收缩率及收缩时受阻碍情况有关。常以铸件线收缩率表示。即L模L件铸造收缩率KL件100%二、铸造工艺参数确定二、铸造工艺参数确定(P30)(P30)L模模样尺寸L件铸件尺寸第56页/共78页二、铸造工艺参数确定二、铸造工艺参数确定(P12)(P12)2 2、加工余量加工余量：（：（Machining Allowance）指在铸件表面上留出的准备切削去的金属层厚度。影响加工余量的因素有合金种类、铸造方法、铸件结构、尺寸及加工面在型内的位置等

31、。3 3、起模斜度起模斜度（Pattern Draft）为便于取模，在平行于出模方向的模样表面上所增加的斜度称拔模斜度。一般用角度或宽度表示。拔模斜度应根据模样高度及造型方法来确定。4 4、最小铸出孔和槽：较小孔槽一般不铸出。第57页/共78页四、型芯设计（四、型芯设计（P32P32）Cores Design型芯设计的主要内容包括型芯的数量及形状，芯头结构，下芯顺序等，同时要考虑加强和通气。芯头（芯头（Cores Print）是型芯的重要组成部分，起定位和支撑型芯、排除型芯内气体的作用。芯头可分为垂直芯头和水平芯头两种形式。第58页/共78页五、铸造工艺图的绘制（五、铸造工艺图的绘制（P33P

32、33）1、分析铸件质量要求和结构特点和生产批量；2、选择造型方法；3、选择浇注位置和分型面；4、确定工艺参数：加工余量、拔模斜度、不铸孔、铸造收缩率。5、设计型芯；6、设计浇、冒口系统；7、绘制铸造工艺图。铸造工艺图2第59页/共78页第六节第六节 常用合金铸件生产（常用合金铸件生产（P35P35）1、白口铸铁：、白口铸铁：碳主要以Fe3C形式存在，断口呈银白色；2、麻口铸铁：、麻口铸铁：一部分碳以Fe3C形式存在，另一部分以石墨形式存在；3、灰铸铁：、灰铸铁：碳主要以片状石墨形态出现，断口为暗灰色；4、可锻铸铁：、可锻铸铁：碳主要以团絮状石墨形态出现；5、球墨铸铁：、球墨铸铁：石墨大部或全部

33、呈球状；6、蠕墨铸铁：、蠕墨铸铁：大部分石墨为蠕虫状；各种铸铁的石墨形态如P37图132所示第60页/共78页一、铸铁件生产一、铸铁件生产1、铸铁的凝固过程和石墨化（、铸铁的凝固过程和石墨化（P35）石墨析出的过程称为石墨化；1）一次结晶过程和共晶石墨化：铸铁液从液态转变为固态时的结晶称一次结晶；2）二次结晶过程和共析石墨化：铸铁凝固后在继续冷却的过程中发生的组织转变称为二次结晶。（1）奥氏体中固溶碳随温度下降不断析出，沉积在原有共晶石墨上；（2）铸铁冷却到共析转变温度以下时，奥氏体发生共析转变。一次结晶决定了石墨形态、分布特征和大小；二次结晶决定了铸铁的基体组织。第61页/共78页（3）影响

34、铸铁石墨化的因素（）影响铸铁石墨化的因素（P36）铸铁的石墨化程度决定了铸铁的组织和性能，因而影响石墨化的因素就是铸铁性能的因铸铁的石墨化程度决定了铸铁的组织和性能，因而影响石墨化的因素就是铸铁性能的因素。素。影响石墨化的因素主要是影响石墨化的因素主要是：1 1）化学成分）化学成分：C C、SiSi、P P是促进石墨化元素；是促进石墨化元素；MnMn、S S是反石墨化元素；是反石墨化元素；2 2）冷却速度）冷却速度：减小冷却速度可以促进石墨化，反之则阻止石墨化；：减小冷却速度可以促进石墨化，反之则阻止石墨化；把各元素按其对石墨化影响的程度折算成碳的相当含量，其总和叫把各元素按其对石墨化影响的程

35、度折算成碳的相当含量，其总和叫碳当量碳当量：C CE EC C1 13 3（Si+P)Si+P)砂型铸铁件壁厚、化学成分和组织的关系如砂型铸铁件壁厚、化学成分和组织的关系如图图1 14343所示所示第62页/共78页3 3、灰铸铁（、灰铸铁（P39P39）(1)灰铸铁的组织性能特点：1）铸造性能和机加工性能良好；2）减磨性能好；3）减震性能好；4）缺口敏感性小；5）力学性能较差。第63页/共78页3 3、灰铸铁（、灰铸铁（P39P39）（1）灰铸铁的牌号：HT100、HT150、T200、HT225、HT250、HT275、HT300和HT350共八个牌号；HT灰铁数字表示标准试样所测 得的最

36、小抗拉强度值（MPa)第64页/共78页(3)(3)灰铸铁的分类和应用（灰铸铁的分类和应用（P40P40）1 1）普通灰铸铁：）普通灰铸铁：铁水不经任何处理，如HT100和HT150属于这一类(HT225以下)，也称低强度灰铸铁，主要缺点是壁厚敏感性较大。2 2）孕育铸铁）孕育铸铁：铁水需经孕育处理，如HT200及其以上牌号，也称高强度灰铸铁，壁厚敏感性很小，同一截面上机械性能的齐一性较好。第65页/共78页(4)(4)孕育处理（孕育处理（P40P40）变变质质处处理理：浇注前向铁水内加入少量促进石墨化元素（称孕育剂），大大增加了结晶核心，促进石墨细化，分布均匀;防止产生白口组织。常用变质剂为

37、含硅75%的硅铁，加入量一般为铁液重量的0.4%左右。性能性能：孕育铸铁的强度有很大提高，并且塑性、韧性也有所提高。第66页/共78页4 4、球墨铸铁（、球墨铸铁（P41P41）(1)球墨铸铁的组织和性能特点：由于石墨呈球状,对基体的缩减和割裂作用降至最低,强度、塑性和韧性大为提高。第67页/共78页（2 2）球墨铸铁牌号（）球墨铸铁牌号（P41P41）球墨铸铁牌号：QT350-22、QT40018、QT400-15、QT7002、QT9002等10个牌号。QT”表示“球铁”第一组数字400为最低抗拉强度400MPa，第二组数字17为最低延伸率17%。第68页/共78页（3 3）球墨铸铁的分类

38、及应用（）球墨铸铁的分类及应用（P42P42）（1）珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁：基体组织中P占80%以上，典型牌号是QT6003、QT7002、QT8002等三个牌号。（2）铁素体球墨铸铁铁素体球墨铸铁：基体组织中F占80%以上，典型牌号是QT40018、QT45010，其抗拉强度比珠光体球墨铸铁低，但塑性和韧性高，其机械性能优于可锻铸铁。（3）混合基体球墨铸铁：球墨铸铁：如QT500-7、QT550-5有较好的强度和韧性的配合。第69页/共78页(4)(4)球墨铸铁制造方法（球墨铸铁制造方法（P42P42）（1）严格控制化学成分；（2）较高的出铁温度；（3）球化处理球化处理：即往铁水中加入

39、球化剂，使石墨成球状的处理工艺。球化处理方法如P43图134所示。（4）孕育处理孕育处理：促进石墨化，消除白口倾向和细化石墨球。（5）球墨铸铁的热处理：主要有退火、正火、调质和等温淬火等。第70页/共78页按照化学成分，铸钢分为碳素铸钢碳素铸钢碳素铸钢碳素铸钢和合金铸钢合金铸钢合金铸钢合金铸钢两大类。其中，碳素铸钢应用最广，约占铸钢总产量的80以上。铸钢的性能：铸钢的性能：铸钢的性能：铸钢的性能：强度高，塑性好。因此铸钢件常在重载荷或冲击载荷工况下服役。铸铸铸铸钢钢钢钢的的的的牌牌牌牌号号号号：ZG ZG 200-400200-400，牌号中的“ZG”表示“铸钢”，第一组数字200表示最低的屈

40、服强度为200MPa，第二组数字400表示最低的抗拉强度为400MPa。二、铸钢件的生产（P46）第71页/共78页对型砂的强度、耐火性和透气性要求高。钢的浇注温度高（1500）。原砂要采用颗粒大而均匀的人造石英砂。铸造工艺上大都采用顺序凝固原则，冒口、冷铁使用得很多。（铸造性能差。）热处理是生产铸钢件的必需工序热处理是生产铸钢件的必需工序热处理是生产铸钢件的必需工序热处理是生产铸钢件的必需工序。通过热处理改善铸钢的组织和机械性能。铸钢的铸造工艺特点（P47）第72页/共78页第七节第七节 特种铸造（特种铸造（P52P52）1 1、熔模铸造：熔模铸造：是在易熔模样表面包覆若干层耐火涂料，待其硬

41、化干燥后，将模样熔去后而制成型壳，经浇注而获得铸件的一种方法。熔模铸造的工艺过程如P53图138所示。2 2、金属型铸造：、金属型铸造：是将金属液体浇入金属铸型以获得铸件的方法。铸型用金属制成，可反复使用，故又称永久型铸造。第73页/共78页第七节第七节 特种铸造（特种铸造（P59P59）3、压力铸造压力铸造：将熔融金属在压铸机中以高速压射入金属铸型内，并在压力下结晶的铸造方法。4 4、低压铸造低压铸造：用较低压力将金属液由铸型底部注入型腔，并在压力下凝固以获得铸件的方法。5 5、离心铸造离心铸造（P61P61）：）：是将金属液浇入高速旋转的铸型中，使其在离心力作用下成形并凝固的铸造方法。离心

42、机及P57图1-42离心铸造示意图第74页/共78页第八节第八节 各种铸造方法比较（各种铸造方法比较（P60P60）各种铸造方法的基本特点如P60表1-14所示。第75页/共78页作业1、铸造成形的特点及存在的主要问题是什么？2、什么合金流动性好，为什么？3、缩孔和缩松有什么不同？它们和凝固方式有什么关系？4、何谓热应力、机械应力？如图所示为一T形梁铸钢件，板I厚，板II薄，问在固态收缩时会产生什么样的铸造应力？判断各部分应力属什么性质？判断变形方向。第76页/共78页作业5 5、何谓分型面？主要作用是什么？简述分型面的选择原则。6 6、型芯的主要作用是什么？7 7、什么叫石墨化？影响石墨化的主要因素是什么？8 8、说出铸铁牌号HT200HT200、QT400-15QT400-15、ZG340-640ZG340-640的名称及各符号表示的意义？第77页/共78页感谢您的观看！第78页/共78页