第一篇金属的铸造成形工艺wg
寻找热节的方法
等温线法 内切圆法
冷铁
同时凝固— 整个铸件几乎同时凝固。
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暗冒口
冒口— 储存补缩用金属液的空 腔。 顺序凝固— 铸件按照一定的次序逐 渐凝固。
热节
冷铁
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§1-3 液态成形内应力、变形与裂纹
一、液态成形内应力
铸型
• 用模样形成铸型的型腔 • 模样可用木材、金属、塑料或其
它材料制造，并具有铸件相应部 分的形状。 • 铸件内部空腔几何形状是通过在 铸型中安放型芯来形成。 • 型芯一般由芯砂制备，比型砂要 求高。
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浇注系统
• 浇注系统是液态金属借以进入型腔的通道。
浇铸系统：造型时必须开出的引导液态金属进 入型腔的通道 浇口杯：减轻金属液流冲击 直浇口：使液态金属产生静压力 横浇口：挡渣及分配金属液进入内浇口 内浇口：控制金属液流入型腔的方向和速度
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型砂和芯砂应该具备的主要性能
• 强度： 液体金属冲击下不变形和毁坏。 塌箱 冲沙 砂眼 • 透气性 • 耐火性 • 退让性： 铸件在在冷凝的时候，砂型可被压缩的能力。退
让性不好，砂型容易产生内应力或开裂。砂型越紧实，退 让性越差，加入木屑可以提高退让性
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铸件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产 生内应力。
1.机械应力（收缩应力）
合金的线收缩受到铸型、型芯、 浇冒系统的机械阻碍而形成的内应 力。 机械应力是暂时应力。
上型 下型
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2．热应力
热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期内铸 件各部分收缩不一致而引起的应力。
b）在一定温度范围内凝固 枝晶产生，扩展 固态和液态共存
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（3）浇注温度 一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。 （4）浇注压力 增大浇注压力可以改善金属的流动性。 （5）浇注速率 速率太低，充满型腔前就过早凝固；速率太高，液态金属紊流， 冲击铸型表面，并致使金属氧化物形成，影响铸件表面质量。
相变，释放出大量的热。 • 铸件经充分冷却后被取出，然后进行后续处理。
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金属的浇铸和凝固
充型—— 液态合金填充铸型的过程。 充型能力——液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形 件的能力。 充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。
一、液态合金的流动性
合金的流动性是： 液态合金本身的流动能力。
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螺旋形试验测定流动性0.45%C 铸钢：200
浇口杯
出气口
4.3%C 铸铁：1800 铸造成形工艺wg
温度（℃）
浇口杯
出气口
30
0
20
0 10
00
流动性（cm）
80
60
40
20
0
Pb
20
40
60
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冒口
冒口：保证工件质量，起排气、浮渣、补缩作用的部分
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冒口、排气、冷却及清理
• 任何一个具有显著收缩的铸件都需要设置与型腔相连 的冒口。
• 冒口:存储液态金属，补偿金属收缩，防止缩孔产生 应设计在铸件最后凝固部位
• 为了增加透气性，可在铸型上扎微小的透气孔。 • 当温度降低到一定程度时开始凝固，这个过程涉及到
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2020/12/1
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铸造成形
将液态金属浇注到与零件形状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。
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铸造生产的特点
1．可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。如汽缸体、汽 缸盖、蜗轮叶片、床身件等。
• 共晶合金
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金属的凝固
• 非共晶合金
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铸件的收缩
• 铸件的收缩 分三个阶段 发生：
• 液体收缩： 凝固前的冷 却过程的收 缩。
• 凝固收缩： 从液体向固 体相变过程
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缩孔与缩松
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 充，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞 。大而集中的称为缩孔，细小而 分散的称为缩松。
铸 件
图
芯盒
型
理
芯砂
芯
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造型材料
• 制造砂型的造型材料包括型砂、芯砂及涂料等。 • 型砂、芯砂：主要由原砂、粘土、有机或无机粘结剂
及水混合而成。 • 必要时加入煤粉、木屑等辅助材料，以利改善砂型的
透气性、容让性及高温浇注时形成的还原气体。 • 原沙：天然沙，石英含量高 • 粘结剂：粘土，颗粒细小。
80 Sb
铸铁流动性好，铸钢比较差：
(1)过热度：浇注温度和凝固开始温度之差，过热度越大，金属 液态保持时间越长，流动越远
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流动性（cm）
温度（℃）
(2)合金化学成分所决定的结晶特点
300 200 100
0 80 60 40 20 0
Pb 20 40 60 80 Sb
a）在恒温下凝固
（6）铸型导热能力 金属型铸造中，金属型导热能力强，合金的流动性降低。 而在砂型铸造中，在加热状态下，合金的流动性将显著增加。
（7）浇注系统的的结构 浇注系统的结构越复杂，流动阻力 越大，充型能力越差。
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金属的凝固
• 纯金属:在恒温下结晶。
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金属的凝固
1)缩孔和缩松的形成
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影响铸件收缩的因素
• 化学成分：随含碳量的增加，凝固收缩增加， 固态收缩略有缩减。
• 浇注温度：浇注温度越高，液态收缩越大。 • 铸件结构与铸型条件
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缩孔和缩松的防止 防止缩孔和缩松常用的工艺措施就是控制铸件的凝固
次序，使铸件实现“顺序凝固”。
2．适应性强： （1）合金种类不受限制； （2）铸件大小几乎不受限制。
3．成本低：
（1）材料来源广； （2）废品可重熔； （3）设备投资低。
4．废品率高、表面质量较低、劳动条件差。
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砂型铸造的工艺过程
型砂
铸
铸
模型
型
落
零
造
件
工
图
艺
熔化 浇注
合 冷却 箱 凝固
砂 、 清
检 验