金属工艺学 第二篇铸造

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1、教学内容与教学目的第二篇 铸造 教学内容教学内容: 合金的铸造性能、流动性、收缩性、偏析性等基合金的铸造性能、流动性、收缩性、偏析性等基础知识；础知识； 铸件的常见缺陷分析及防止；铸件的常见缺陷分析及防止； 常见合金铸件的生产；常见合金铸件的生产； 砂型铸造工艺基础；砂型铸造工艺基础； 几种典型的特种铸造工艺方法；几种典型的特种铸造工艺方法； 铸件结构与铸造工艺及合金铸造性能的关系铸件结构与铸造工艺及合金铸造性能的关系。教学目的和要求（教学目的和要求（第二篇第二篇 铸造）铸造） 目的与要求目的与要求 要求了解合金流动性和收缩的概念、影响因素及其对铸件要求了解合金流动性和收缩的概念、影响因素及其

2、对铸件质量的影响，为铸件设计，选材和制订铸造工艺提供理论质量的影响，为铸件设计，选材和制订铸造工艺提供理论基础。基础。 常用合金铸件的生产，要求了解灰铸铁的生产特点。球墨常用合金铸件的生产，要求了解灰铸铁的生产特点。球墨铸铁、可锻铸铁、铸钢、铜、铝及其合金铸件的生产特点铸铁、可锻铸铁、铸钢、铜、铝及其合金铸件的生产特点只作一般了解。只作一般了解。 砂型铸造要求砂型铸造要求掌握制定铸造工艺图的基本原则，主要工艺掌握制定铸造工艺图的基本原则，主要工艺参数的选择原则，参数的选择原则，分析典型铸件图例，并为今后解决实际分析典型铸件图例，并为今后解决实际问题打好基础。问题打好基础。掌握铸造工艺和合金铸造

3、性能对铸件结构掌握铸造工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求。的要求。特种铸造里了解金属型铸造、熔模铸造、压力铸特种铸造里了解金属型铸造、熔模铸造、压力铸造和离心铸造的基本知识。造和离心铸造的基本知识。第一章 铸造工艺基础知识点：第一节第一节 液态金属的充型液态金属的充型（第一章 铸造工艺基础） 充型：充型： 液态合金填充铸型的过程。液态合金填充铸型的过程。 充型能力：充型能力： 液态金充满铸型型腔，获得形状完整、液态金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰健全的铸件的能力。轮廓清晰健全的铸件的能力。 充型能力低：产生充型能力低：产生浇不足、冷隔浇不足、冷隔等缺陷。等缺陷。 影响充型能力的主要因素是

4、影响充型能力的主要因素是合金的流动性、浇合金的流动性、浇注条件、铸型填充条件和铸件结构。注条件、铸型填充条件和铸件结构。（下面就分析上述几种因素的影响。）（下面就分析上述几种因素的影响。）第一节第一节 液态金属的充型液态金属的充型（第一章 铸造工艺基础） 一、合金的流动性一、合金的流动性 1流动性的概念流动性的概念 流动性：液态态合金本身的流动能力。流动性：液态态合金本身的流动能力。 流动性好，易于浇出轮廓清晰，薄而复杂的铸件。流动性好，易于浇出轮廓清晰，薄而复杂的铸件。 流动性好，有利于液态金属中的非金属夹杂物和流动性好，有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮，排除。气体上浮，排除。 流动

5、性好，易于对液态金属在凝固中产生的收缩流动性好，易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行补缩。进行补缩。一、合金的流动性一、合金的流动性（第一章（第一章 第一节第一节 液态金属的充型）液态金属的充型） 影响合金流动性的因素影响合金流动性的因素: 1、合金成分、合金成分 （见下图所示）（见下图所示） 2、结晶温度范围、结晶温度范围 3、浇注温度、浇注温度 4、充型压力、充型压力一、合金的流动性一、合金的流动性（第一章（第一章 第一节第一节 液态金属的充型）液态金属的充型）图图53所示为铁碳合金的流动性与含碳量的关系。由图可见，亚共晶铸铁随含碳量增所示为铁碳合金的流动性与含碳量的关系。由图可见，亚共晶

6、铸铁随含碳量增加，结晶间隔减小，流动性提高。愈接近共晶成分，愈容易铸造。加，结晶间隔减小，流动性提高。愈接近共晶成分，愈容易铸造。 二、浇注条件二、浇注条件（第一章（第一章 第一节第一节 液态金属的充型）液态金属的充型） 主要是主要是浇注温度浇注温度 浇注温度对合金的充型能力有着决定性影响。浇注温度对合金的充型能力有着决定性影响。浇注温度愈高，液态金属所含的热量较多，粘度浇注温度愈高，液态金属所含的热量较多，粘度下降，在相同的冷却条件下，合金在铸型中保持下降，在相同的冷却条件下，合金在铸型中保持流动的时间长。但是，浇注温度过高会使金属液流动的时间长。但是，浇注温度过高会使金属液体的吸气量和总收

7、缩量增大，铸件容易生产气孔、体的吸气量和总收缩量增大，铸件容易生产气孔、缩孔、缩松、粘砂、粗晶等缺陷，故在保证充型缩孔、缩松、粘砂、粗晶等缺陷，故在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不易过高。能力足够的前提下，浇注温度不易过高。 形状复杂的薄壁铸件，为避免产生冷隔和浇不足形状复杂的薄壁铸件，为避免产生冷隔和浇不足等缺陷，浇注温度以略高些为宜。例如灰铸铁的等缺陷，浇注温度以略高些为宜。例如灰铸铁的浇注温度为浇注温度为12001380。（铸钢为。（铸钢为15201620，铝合金为，铝合金为680780） 二、浇注条件二、浇注条件（第一章 第一节第一节 液态金属的充型）液态金属的充型） 4. 充型压

8、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，充型能力愈好。砂型铸造时，充型压力是充型能力愈好。砂型铸造时，充型压力是由直浇道所产生的静压力取得的，故直浇由直浇道所产生的静压力取得的，故直浇道的高度必须适当。道的高度必须适当。 三、铸型填充条件三、铸型填充条件（第一章 第一节第一节 液态金属的充型）液态金属的充型） 影响因素：影响因素： 1. 铸型的蓄热能力铸型的蓄热能力 （砂型与金属型比较）（砂型与金属型比较） 2. 铸型温度（是否需要预热）铸型温度（是否需要预热）（知识扩展：加冷铁局部快冷）（知识扩展：加冷铁局部快冷） 3. 铸型中的气体铸型中的气体

9、（砂型与金属型比较；砂型：（砂型与金属型比较；砂型：开设冒口）开设冒口）四、铸件结构四、铸件结构 （第一章 第一节第一节 液态金属的充型）液态金属的充型） 当铸件壁厚过小，壁厚急剧变化或有较大水平当铸件壁厚过小，壁厚急剧变化或有较大水平面等结构时，都使液态合金的充型能力降低。因面等结构时，都使液态合金的充型能力降低。因此设计铸件时，铸件的壁厚必须大于规定的最小此设计铸件时，铸件的壁厚必须大于规定的最小允许壁厚值允许壁厚值（见（见P41页表页表2-1）。 有的铸件需设计工艺孔或流动通道，如下页图有的铸件需设计工艺孔或流动通道，如下页图54所示的壳体铸件，在大平面上增设肋条有利所示的壳体铸件，在大

10、平面上增设肋条有利于金属液充满铸型型腔，并可防止夹砂缺陷的产于金属液充满铸型型腔，并可防止夹砂缺陷的产生。生。四、铸件结构四、铸件结构 （第一章（第一章 第一节第一节 液态金属的充型）液态金属的充型）第二节第二节 铸件的凝固与收缩铸件的凝固与收缩（第一章（第一章 铸造工艺基础）铸造工艺基础） 凝固：凝固： 液态金属的温度降低到液相线至固相线温度范围时，合金液态金属的温度降低到液相线至固相线温度范围时，合金就从液态向固态转变。这种由液态向固态转化的过程称为就从液态向固态转变。这种由液态向固态转化的过程称为凝固。凝固。 一、铸件的凝固方式及其与铸件质量的关系一、铸件的凝固方式及其与铸件质量的关系

11、在合金的凝固过程中，铸件截面上液相和固相同时并存在合金的凝固过程中，铸件截面上液相和固相同时并存的区域叫做的区域叫做“凝固区域凝固区域”。凝固区域的宽窄对铸件质量有。凝固区域的宽窄对铸件质量有很大的影响。而铸件的凝固方式就是依据凝固区域的宽窄很大的影响。而铸件的凝固方式就是依据凝固区域的宽窄如图如图55(b)中中S来划分的。来划分的。 1逐层凝固逐层凝固 如图如图55(a) 2糊状凝固糊状凝固 如图如图55(c)。 3. 中间凝固中间凝固 如图如图55(b) （见（见P41页图页图2-3）第二节第二节 铸件的凝固与收缩铸件的凝固与收缩（第一章（第一章 铸造工艺基础）铸造工艺基础）第二节第二节