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材料成形技术 机械制造的基本过程 第一章 铸造 铸造——将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，冷却凝固后获得一定形状的毛坯或零件的方法。 适于复杂外形和内腔； 适应性广； 形状尺寸与零件相近，减少切削加工； 性能不如锻件，质量不稳定； 劳动条件差。 各类机械中铸件比重 本章内容 铸造工艺基础 铸造工艺与方法 铸件工艺设计 铸件结构设计 1-1铸造工艺基础 一、金属的凝固 1、金属的凝固 2、铸件的凝固方式 3、影响铸件凝固方式的因素 （1）合金的结晶温度范围 （2）铸件的温度梯度(图1-2) 1）合金的性质：低熔点合金温度梯度小； 2）铸型的蓄热能力强，温度梯度大； 3）浇注温度高梯度小。 二、金属与合金的铸造性能 ——金属与合金在铸造成形的工艺过程中，容易获得外形正确、内部健全的铸件的性质。 充型能力 收缩 1.合金的充型能力 充型能力——液态金属充满铸型型腔， 获得尺寸精确，轮廓清晰 的铸件的能力。 合金的流动性 浇注条件 铸型条件 （1）合金的流动性——液态合金的流动能力。 决定合金流动性的因素 1）合金的种类 熔点:高熔点合金凝固快，流动性差。 导热率 液体粘度 2）合金的成分 3）杂质与含气量 （2）浇注条件 浇注温度 灰铸铁：1200℃~1380℃ 铸钢：1520℃~1620℃ 铝合金：680℃~780℃ 充型压力 合金的流动性 浇注条件 铸型条件 （3）铸型条件 铸型的蓄热能力 铸型温度 铸型中的气体 铸件结构 2、合金的收缩 影响收缩的因素 1）化学成分 碳钢:含碳量增加,凝固收缩增加，固态收 缩略减； 灰铸铁：碳、硅增加，收缩率减小； 硫阻碍石墨化，增加收缩率。 2）浇注温度 3）铸件结构和铸型条件 三、铸造性能对铸件质量的影响 收缩 缩孔、缩松、应力、变形、裂纹。。。 充型能力 浇不到、冷隔。。。 1、缩孔和缩松 （1）缩孔和缩松的形成 1）缩孔：逐层凝固铸件最后凝固部位。 2）缩松：糊状凝固，厚壁铸件 缩孔和缩松的形成规律 合金的液态收缩和凝固收缩越大（铸钢、白口铁、铝青铜），越容易形成缩孔。 浇注温度高，液态收缩大，容易形成缩孔。 结晶温度范围宽的合金，倾向于糊状凝固，易形成缩松。纯金属和共晶合金倾向于逐层凝固，易形成集中缩孔。 （2）缩孔和缩松的防止 2、铸造应力 热应力——由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期各部分收缩不一致而引起的。 机械应力——合金的线收缩受到铸型或型芯机械阻碍而形成的应力。 （1）热应力 （2）机械应力（收缩应力） （3）减小和消除铸造应力的措施 设计铸件时壁厚均匀，形状对称。 选用线收缩率小的合金，改善铸型、型芯的退让性。。 工艺上采取同时凝固。 时效。 自然时效：放置半年以上； 人工时效（去应力退火）：550~650℃，2~4h。 振动时效：在其共振频率下振动10~60min。 同时凝固 3、铸件的变形与裂纹 铸造应力大于屈服强度 变形 铸造应力大于抗拉强度 裂纹 （1）铸件的变形 防止变形方法 设计铸件时壁厚均匀，形状对称。 工艺上采取同时凝固。 模型制成与铸件变形相反的形状，抵消铸件变形。 时效。 （2）铸件的裂纹 1）热裂纹 ——铸件在凝固后期，在接近固相线的高温下形成的。 机械应力超过高温强度（晶粒间有少量液体） 裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色。 影响热裂纹形成的主要因素 合金性质： 结晶温度范围宽,凝固收缩大,热裂倾向大. 铸钢、铸铝、可锻铸铁热裂倾向大 灰铁、球铁热裂倾向小 铸型阻力:铸型退让性 2）冷裂纹 受拉伸部位、应力集中部位； 细小、连续直线状，有时有轻微氧化色； 减小铸造应力，降低含磷量。 3、常见铸件缺陷及产生原因 * 机加工 产品图纸 工艺文件 材料 外购件 铸造 落料 锻造 剪裁/冲压/焊接 热处理 产品 装配 70~90 60~80 50~70 40~70 20~30 机床、内燃机、重型机械 风机、压缩机 拖拉机 农业机械 汽 车 % 机械类别 液态 固态 缩孔缩松 （1）（2）体收缩：从液态到常温体积改变量。 （3）线收缩：固态合金由高温到常温的尺寸改变量。 各种合金收缩率及其计算见5、6页。 浇注温度 凝固开始温度 凝固终了温度 液态收缩 凝固收缩 室 温 （1） （2） （3） 固态收缩 T临：弹塑性转变温度 钢、铸铁：