6.1.3 合金的偏析和吸气性
• 1.偏析 • 在铸件中出现化学成分不均匀的现象称为偏析。偏析使铸 件性能不均匀，严重时会造成废品。偏析分为晶内偏析和 区域偏析两类。 • 晶内偏析(又称枝晶偏析)是指晶粒内各部分化学成分不均 匀的现象。采用扩散退火可消除晶内偏析。 • 区域偏析是指铸件上、下部分化学成分不均匀的现象。为 防止区域偏析，在浇注时应充分搅拌或加速合金液冷却。 • 2.吸气性 • 合金在熔炼和浇注时吸收气体的性能称为合金的吸气性。
• • • • • • • • • 6.5.1 熔模铸造 1.熔模铸造的工艺过程 ①母模 ②压型 ③蜡模 ④结壳 ⑤脱蜡 ⑥造型和焙烧 ⑦浇注
熔模铸造工艺过程
• 2. 熔模铸造的特点及应用范围 • ①能铸造各种合金铸件，尤其适于铸造高熔点、 难切削加工和用别的加工方法难以成形的合金， 如耐热合金、磁钢等。 • ②可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁(0．2～0.7 mm)，且无分型面的铸件。 • ③生产批量不受限制，可实现机械化流水生产。 • ④工艺过程复杂，生产周期较长(4～15天),生产成 本较高。 • ⑤因蜡模容易变形，型壳强度不高等原因，铸件 的重量一般限制在25 kg以内。
6.5.2 金属型铸造
• 金属液靠重力浇入用金属制成的铸型中，以获 得铸件的方法，称为金属型铸造。金属型可重 复使用，故又称永久型铸造。 • 1. 金属型的构造
垂直分型式金属型
• 2. 金属型铸造的工艺特点 • 金属型导热比砂型快，没有退让性，所以铸件易产生冷隔、 浇不足、裂纹等缺陷，灰铸铁件常产生白口组织。此外， 在高温金属液的冲刷下，易损坏铸型，影响了金属型的寿 命和铸件的表面质量，造成取出铸件困难。为减少和避免 这些缺点，生产时需采用下列工艺措施： • ①金属型应保持合理的工作温度。 • ②为保护型腔和减缓铸型的传热速度，型腔表面和浇冒口 中要涂以厚度为0.2～1.0 mm的耐火涂料，以使金属液和 铸型隔开。 • ③因金属型无退让性，故应掌握好适宜的开型时间。 • ④为防止铸铁件产生白口组织，其壁厚一般应大于15 mm， 并控制铁水中碳、硅的质量分数不小于6％。
支架的浇注位置
铸件的分型面
螺栓塞头的分型面
轮毂的分型面
绳轮铸件
机床支柱
起重臂的分型面
• • • • • • •
(3)工艺参数的确定 ①机械加工余量 ②收缩率 ③拔模斜度(起模斜度) ④芯头 ⑤浇注系统 ⑥冒口
拨模斜度图
芯头的构造
浇注系统
• • • • • • • •
3. 铸造工艺图示例 (1)选择分型面 (2)确定浇注位置 (3)确定工艺参数 ①加工余量 ②拔模斜度 ③线收缩率 ④型芯头
两种结构设计
内腔设计
轴承支架铸件
增设工艺孔
结构斜度
6.4.2合金铸造性能对铸件结构的要求
• • • • 铸件壁的设计 (1) 铸件壁厚应适当 ①铸件壁厚 ②合理截面形状设计结构时，应根据载荷 性质和大小，合理选择截面形状(如空心、 工字形、丁字形、槽形和箱形)，并在脆 弱处增设加强筋。 ③铸件外壁、内壁和筋的临界厚度
几种不同铸件壁厚的过渡形式及尺 寸
• (3)铸件应尽量避免有过大的水平面 •
防止大平面的设计
• (4)铸件结构应有利于自由收缩
轮辐的设计
• (5)应防止铸体翘曲变形
平板设计
• （6）合理选择铸件的凝固原则
铸件的凝固原则
• 3.组合铸件
铸钢组合铸件
浇合铸件的结构
6.5 特种铸造及铸造新工艺技术简 介
平板变形
结构对变形的影响
热应力的形成过程
6.2 常用液态成型合金及其熔铸
• 6.2.1常用铸铁件及其熔铸工艺 • 6.2.2.铸钢件 • 6.2.3 有色合金铸件生产
6.2.1常用铸铁件及其熔铸工艺
• 1.灰口铸铁 • ① 灰口铸铁的育孕处理 • 孕育处理就是在浇注前往铁水中加入孕育 剂，以产生大量人工晶核，细化珠光体基 体。 • ② 灰口铸铁的铸造性能 灰口铸铁有良好的 铸造性能，主要表现在流动性好和收缩性 小两个方面。 • ③ 灰口铸铁的铸造工艺特点
•
铸件壁厚的设计
铸件转角的设计
• (2) 铸件壁的连接应合理 • ①铸件内圆角的大小应与其壁厚相适应， 过大会造成金属局部积聚，增加形成缩孔 的倾向。一般圆角处内接圆直径，不超过 相邻壁厚的1．5倍。 • ②筋或壁的连接应避免交叉和锐角，主要 目的是为了减少热节，防止产生缩孔、缩 松等缺陷。 • ③厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡。
• 2. 机器造型的特点和应用
震压式造型机的工作过程
6.3.2铸造工艺设计
• 1.铸造工艺方案的确定 • (1) 浇注位置的选择 • ①铸件的重要加工面或主要工作面应朝下 或位于侧面。 • ②铸件的宽大平面应朝下。 • ③易形成缩孔的铸件应将截面较厚的部分 放在分型面附近的上部或侧面。 • ④应能减少型芯的数量， 便于型芯的固定、 排气和检验。
a） 堤坝式包底冲入法
b) 型内球化法
6.2.2.铸钢件
• 1.铸钢件的熔炼 • 2. 铸钢的铸造性能和工艺特点
6.2.3 有色合金铸件生产
• • • • • • 1.铸造铝合金 ① 铝合金铸造性能和工艺特点 ② 铝合金的精炼和变质处理 2.铸造铜合金 ① 铜合金铸造性能和工艺特点 ②铜合金铸造熔炼特点
显微缩松
顺序凝固原则
阀体铸造方案
同时凝固原则
• (2)铸造内应力、变形和裂纹的形成和控制 • 铸件在凝固后继续冷却时，若在固态收缩阶段受 到阻碍,则将产生应力，此应力称为 铸造内应力。 它是铸件产生变形、裂纹等缺陷的主要原因。 • ① 铸造内应力形成过程 铸造内应力按其产生原 因，可分为热应力和机械应力两种。 • 热应力 铸件在凝固和冷却过程中，由于不同部位 不均衡的收缩而引起的应力称为热应力。 • 机械应力 铸件在固态收缩时因受到机械阻碍而形 成的应力，称为机械应力，也称收缩应力。 • ②铸件的变形与裂纹 当铸件中存有内应力时， 会使其处于不稳定状态。 • ③铸件变形、裂纹的控制 所有减少铸造内应力 的措施都有肋于控制铸件的变形和裂纹。
支承台零件图
支承台铸造工艺图
支承台毛坯图
6.4 合金液态成型件的结构工艺设计
• • • • • • 6.4.1 砂型铸造工艺对铸件结构的要求 1. 铸件外形应力求简单 2.减少与简化分型面 3.避免不必要的型芯和活块 4.有利于型芯的定位、固定、排气和清理 5.应有结构斜度
托架外形设计
减少分型面数量
• 2. 球墨铸铁(简称球铁) • ① 球墨铸铁球化、孕育处理 球铁是用灰口铸铁 成份的铁水经球化、孕育处理后制成的。为保证 球铁质量,生产中应注意下列几点: • 球墨铸铁的化学成分选择 原铁水成分与灰口铸铁 原则上相同，但要求严格。 • 球化剂和孕育剂 • ②球墨铸铁的铸造性能和工艺特点 • 3.可锻铸铁 • 可锻铸铁件的生产过程是，首先获得白口铸铁件， 然后经高温石墨化退火。
6.3砂型铸造方法
6.3.1各种造型方法的特点和应用
• 造型是砂型铸造的最基本工序，通常分为手工造 型和机器造型两大类。 • 1. 手工造型方法的特点和应用 • 目前手工造型方法在铸造生产中应用很广。手工 造型时最主要的紧砂和起模两工序是用手工进行 的。手工造型具有操作灵活、适应性强、工艺装 备简单、生产准备时间短、成本低等优点。但铸 件质量较差、生产率低、劳动强度大、要求工人 技术水平较高。因此主要用于单件小批生产，特 别是重型和形状复杂的铸件生产。
第6章 金属的液态成型
• 金属的液态成型是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属 浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成型方法。 金属的液体成型也称为铸造。 • 金属液态成型具有下列优点： • (1)能制造各种尺寸和形状复杂的铸件，尤其是内腔复杂的 铸件。 • (2)铸件的形状和尺寸与零件很接近，因而节省了金属材料 和加工工时。 • (3)绝大多数金属均能用液态成型方法制成铸件。 • (4) 液态成型生产适用于各种生产类型。 • (5) 液态成型所用的原材料来源广泛，价格低廉，并可回 收使用，还可利用金属废料和废机件。
6.1 合金的液态成型工艺理论基础
• 6.1.1 合金的充型能力 • 6.1.2合金的收缩性能 • 6.1.3 合金的偏析和吸气性
6.1.1 合金的充型能力
• 1.合金的充型能力概念 • 液态合金充满铸型型腔，并获得形状完整、 轮廓清晰、尺寸准确的铸件的能力，称为 合金的充型能力。 • 2.影响合金充型能力的因素 • ①合金的流动性 • ②浇注温度 • ③铸型特点
• 3.金属型铸造的特点和应用范围 • 与砂型铸造相比，金属型铸造有以下特点： • ①实现了“一型多铸”，节约了大量造型材料、工时和占 地面积，提高了生产率，改善了劳动条件。 • ②金属型冷却快，铸件结晶组织细密，力学性能和致密度 高。 • ③铸件的公差等级可达IT14～ITl2，表面粗糙度Ra值为 12.5～6.3 μm，加工余量为0.8～1.6 mm。 • ④金属型制造成本高、周期长，不适于小批量生产，不宜 铸造形状复杂、大型薄壁件，铸铁件易产生白口组织。此 外，必须采用机械化、自动化装置进行生产，才能改善劳 动条件。 • 金属型铸造主要适于大批量生产形状简单的有色合金铸件 和灰铸铁件。
6.5.3 压力铸造
• 在高压下，将液态或半液态金属高速压入金属铸型，并在高压下凝固 成形的铸造方法，称为压力铸造（亦称挤压铸造，简称压铸）。 • 1.压铸工艺过程 • 2.压铸的特点和应用范围 • 由于液态金属的充填、成形和凝固都是在压力作用下完成的。因此， 该工艺具有如下优点： • ①生产率比其他铸造方法都高，并易于实现半自动化，自动化。 • ②可铸出结构复杂、轮廓清晰的薄壁、深腔、精密铸件，可直接铸出 各种孔眼、螺纹、齿形、花纹和图案等，也可压铸镶嵌件。 • ③可获得公差等级为IT13～IT11、表面粗糙度Ra值为3．2～0．8μm 的铸件，可实现少、无切削加工。 • ④铸件强度和表面硬度高，组织细密，其抗拉强度比砂型铸件提高约 25～40％。 • ⑤压铸设备和压铸型费用高，压铸型制造周期长，只适于大批量生产。 • ⑥因金属液充型速度高，又在压力下成形，所以铸件内常有小气孔， 并常存在于表皮下面。