1、 第七章第七章 鑄造鑄造 將液態金屬澆鑄到具有與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型將液態金屬澆鑄到具有與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型 腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法，稱腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法，稱 為鑄造為鑄造。鑄造具有下列優點：。鑄造具有下列優點： 1)1)能夠生產形狀復雜的毛坯能夠生產形狀復雜的毛坯, ,特別是內腔形狀復雜的毛坯特別是內腔形狀復雜的毛坯 如各種機器的底座、箱體、殼體和支架如各種機器的底座、箱體、殼體和支架, ,以及暖氣包等。以及暖氣包等。 2)2)適應性廣適應性廣 一方面一方面, ,可以生產小至幾克可以生產小至幾克, ,大至數百噸的鑄大至數百

2、噸的鑄 件；另一方面件；另一方面, ,鋼、鑄鐵、銅合金與鋁合金等不同金屬都鋼、鑄鐵、銅合金與鋁合金等不同金屬都 可以鑄成毛坯或零件可以鑄成毛坯或零件, ,而有些合金只能用鑄造方法制成零而有些合金只能用鑄造方法制成零 件件, ,如高錳鋼。如高錳鋼。 3)3)節省金屬材料和機械加工的工作量節省金屬材料和機械加工的工作量 這是因為鑄件的形這是因為鑄件的形 狀、尺寸與零件很接近。狀、尺寸與零件很接近。 4)4)生產成本較低生產成本較低 因為其原材料來源廣泛因為其原材料來源廣泛, ,價格低廉；還價格低廉；還 可利用廢舊的金屬可利用廢舊的金屬, ,如廢的機件、廢鋼和切屑等；其設備如廢的機件、廢鋼和切屑等；

3、其設備 投資也比較少。投資也比較少。 但是但是, ,鑄造生產存在著工序復雜鑄造生產存在著工序復雜, ,鑄件容易產生缺陷鑄件容易產生缺陷, ,廢廢 品率較高；鑄件的力學性能低于鍛件；勞動條件較差品率較高；鑄件的力學性能低于鍛件；勞動條件較差 等問題。等問題。 在機器設備中鑄件所占比例很大，如機床、內燃機中，在機器設備中鑄件所占比例很大，如機床、內燃機中， 鑄件占總重量的鑄件占總重量的7070-90-90, ,壓氣機占壓氣機占6060-80-80，拖拉，拖拉 機占機占50507070，農業機械占，農業機械占40407070。 第一節 第二節砂型鑄造第二節砂型鑄造 第三節鑄造工藝圖第三節鑄造工藝圖

4、第四節特種鑄造第四節特種鑄造 第五節幾種鑄造方法比較第五節幾種鑄造方法比較 第六節鑄件結構的工藝性第六節鑄件結構的工藝性 一、液態金屬的充型能力一、液態金屬的充型能力 液態金屬充滿鑄型容腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的液態金屬充滿鑄型容腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的 鑄件的能力，叫做液態金屬的充型能力。鑄件的能力，叫做液態金屬的充型能力。 1 1、金屬液的流動性、金屬液的流動性 流動性流動性是指金屬液本身的流動是指金屬液本身的流動 能力，是金屬的固有性質，主能力，是金屬的固有性質，主 要取決于金屬的結晶特性和物要取決于金屬的結晶特性和物 理性質。金屬的流動性越好，理性質。金屬的流動性越好， 充型能力

5、越強。充型能力越強。 反之亦反。反之亦反。 如圖所示，如圖所示，試樣長度越長，說試樣長度越長，說 明該材料的流動性越好。明該材料的流動性越好。 常用鑄造金屬的流動性中灰鑄常用鑄造金屬的流動性中灰鑄 鐵和硅黃銅最好，而鑄鋼最差。鐵和硅黃銅最好，而鑄鋼最差。 l 鑄件尺寸鑄件尺寸 /mm/mm 鑄鋼鑄鋼灰鑄灰鑄 鐵鐵 球墨鑄球墨鑄 鐵鐵 可鍛鑄可鍛鑄 鐵鐵 鋁合鋁合 金金 銅合銅合 金金 20050050050050015-2015-20 15-2015-20 -6 6- 表表 最小壁厚最小壁厚 1 1、逐層凝固、逐層凝固 純金屬或共晶成分合金在恒溫下結晶，凝固過程中鑄件純金屬或共晶成分合金在恒溫

6、下結晶，凝固過程中鑄件 截面上的凝固區域寬度為零，截面上固液兩相界面分明，截面上的凝固區域寬度為零，截面上固液兩相界面分明， 隨著溫度的下降，固相區不斷增大，逐漸到達鑄件中心，隨著溫度的下降，固相區不斷增大，逐漸到達鑄件中心， 這種凝固方式稱為這種凝固方式稱為“逐層凝固逐層凝固”。 2 2、體積凝固（糊狀凝固）、體積凝固（糊狀凝固） 當合金的結晶溫度范圍很寬，或因鑄件截面溫度梯度過當合金的結晶溫度范圍很寬，或因鑄件截面溫度梯度過 小，鑄件凝固在某段時間內，其液固共存的凝固區域很小，鑄件凝固在某段時間內，其液固共存的凝固區域很 寬，甚至貫穿整個鑄件截面，這種凝固方式稱為寬，甚至貫穿整個鑄件截面，

7、這種凝固方式稱為“體積體積 凝固凝固”。 3 3、中間凝固、中間凝固 金屬的結晶范圍較窄，或結晶溫度范圍雖寬但鑄件金屬的結晶范圍較窄，或結晶溫度范圍雖寬但鑄件 截面溫度梯度大，鑄件截面上的凝固區域寬度介于截面溫度梯度大，鑄件截面上的凝固區域寬度介于 逐層凝固與體積凝固之間，稱為逐層凝固與體積凝固之間，稱為“中間凝固中間凝固”。 （圖）（圖） 影響鑄件凝固方式的主要因素是影響鑄件凝固方式的主要因素是合金的結晶溫合金的結晶溫 度范圍度范圍和和鑄件的溫度梯度。鑄件的溫度梯度。 合金種類合金種類 含碳量含碳量 （）（） 澆注溫度澆注溫度/液態收縮率液態收縮率 （）（） 凝固收縮率凝固收縮率 （）（）

8、固態收縮率固態收縮率 （）（） 總體收縮率總體收縮率 （）（） 碳素鑄鋼碳素鑄鋼0.3516101.63.07.8612.46 白口鑄鐵白口鑄鐵3.0014002.44.25.46.31212.9 灰鑄鐵灰鑄鐵3.5014003.50.13.34.26.97.8 表3-3 2 2）澆注溫度）澆注溫度 澆注溫度主要影響液態收縮。澆注溫澆注溫度主要影響液態收縮。澆注溫 度升高，液態收縮增加，則總收縮量增加度升高，液態收縮增加，則總收縮量增加. . 3 3）鑄件結構及鑄件條件）鑄件結構及鑄件條件 鑄件的收縮是受阻收縮。鑄件的收縮是受阻收縮。 縮孔形成過程示意圖縮孔形成過程示意圖 2 2、收縮對鑄件質

9、量的影響、收縮對鑄件質量的影響 1 1）鑄件的縮孔和縮松）鑄件的縮孔和縮松 鑄件在凝固過程中，由于金屬的液態收縮和凝固收縮，鑄件在凝固過程中，由于金屬的液態收縮和凝固收縮， 往往在鑄件最后凝固的部位出現孔洞。往往在鑄件最后凝固的部位出現孔洞。容積大而集中容積大而集中 的孔洞稱為縮孔；細小而分散的孔洞稱為縮松的孔洞稱為縮孔；細小而分散的孔洞稱為縮松。 縮孔和縮松能減小鑄件的有效面積，并在該處產生應力縮孔和縮松能減小鑄件的有效面積，并在該處產生應力 集中，降低其機械性能，縮松還可使鑄件因滲漏而報廢，集中，降低其機械性能，縮松還可使鑄件因滲漏而報廢， 因此必須采取適當的工藝措施盡量減少鑄件的縮孔和縮

10、松。因此必須采取適當的工藝措施盡量減少鑄件的縮孔和縮松。 防止縮孔和縮松基本方法：防止縮孔和縮松基本方法： 順序凝固原則順序凝固原則 順序凝固擴大了鑄件各部分順序凝固擴大了鑄件各部分 的溫度差，促進了鑄件的變的溫度差，促進了鑄件的變 形和裂紋傾向，因此，形和裂紋傾向，因此，主要主要 用于必須補縮的場合，如鋁用于必須補縮的場合，如鋁 青銅、鋁硅合金和鑄鋼件等。青銅、鋁硅合金和鑄鋼件等。 2 2）鑄造應力、變形和裂紋）鑄造應力、變形和裂紋 鑄件在凝固和隨后的冷卻過程中，因收縮受到阻礙而引鑄件在凝固和隨后的冷卻過程中，因收縮受到阻礙而引 起的內應力稱為鑄造應力。這些內應力有時是在冷卻過起的內應力稱為

11、鑄造應力。這些內應力有時是在冷卻過 程中暫存的，有時則一直保留到室溫，后者稱為殘余內程中暫存的，有時則一直保留到室溫，后者稱為殘余內 應力。應力。應力是鑄件發生變形和裂紋的主要原因。應力是鑄件發生變形和裂紋的主要原因。 按照鑄造內應力的產生原因，可按照鑄造內應力的產生原因，可分為熱應力、相變應力分為熱應力、相變應力 和機械阻礙應力。和機械阻礙應力。 （1 1）熱應力）熱應力 鑄件在凝固和其后的冷卻過程中，因其壁鑄件在凝固和其后的冷卻過程中，因其壁 厚不均勻，各部分的冷卻速度不同，結果造成鑄件各部厚不均勻，各部分的冷卻速度不同，結果造成鑄件各部 分收縮量不一致，因此在鑄件內產生熱應力。分收縮量不

12、一致，因此在鑄件內產生熱應力。 （2 2）相變應力）相變應力 鑄件冷卻過程中，有的合金要經歷固態鑄件冷卻過程中，有的合金要經歷固態 相變，比容發生變化。新舊兩相的比容差越大，相變應相變，比容發生變化。新舊兩相的比容差越大，相變應 力就越大。力就越大。 （3 3）機械阻礙應力）機械阻礙應力 鑄件在冷卻過程中，收縮會受鑄件在冷卻過程中，收縮會受 到鑄型、型芯及澆鑄系統的機械阻礙，因此而產生的到鑄型、型芯及澆鑄系統的機械阻礙，因此而產生的 應力稱為機械阻礙應力。應力稱為機械阻礙應力。 防止方法防止方法：同時凝固原則。但鑄件心部容易出現縮孔：同時凝固原則。但鑄件心部容易出現縮孔 或縮松。主要用于灰鑄鐵

13、、錫青銅或縮松。主要用于灰鑄鐵、錫青銅（糊狀凝固）。（糊狀凝固）。 同時凝固原則同時凝固原則 1 1 鑄鐵鑄鐵 （1 1）灰鑄鐵）灰鑄鐵 由于熔點較低，鐵水流動性較好，由于熔點較低，鐵水流動性較好， 凝固溫度范圍小，凝固收縮小，因此灰鑄鐵有良好凝固溫度范圍小，凝固收縮小，因此灰鑄鐵有良好 的鑄造性能。的鑄造性能。 （2 2）可鍛鑄鐵）可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵通過長時間可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵通過長時間 的石墨化退火獲得的，其碳、硅含量較低，熔點比的石墨化退火獲得的，其碳、硅含量較低，熔點比 灰鑄鐵高，凝固溫度范圍也較大，故鐵業的流動性灰鑄鐵高，凝固溫度范圍也較大，故鐵業的流動性 差。鑄造時，

14、必須適當的提高鐵業的澆鑄溫度，以差。鑄造時，必須適當的提高鐵業的澆鑄溫度，以 防止產生冷隔、澆不足等缺陷。防止產生冷隔、澆不足等缺陷。 （3 3）球墨鑄鐵）球墨鑄鐵 鑄造性能介于灰鑄鐵與鑄鋼之間，鑄造性能介于灰鑄鐵與鑄鋼之間， 其流動性與灰鑄鐵基本相同。其流動性與灰鑄鐵基本相同。 2 2鑄鋼鑄鋼 鑄鋼的流動性比鑄鐵差，易產生澆不足、冷隔等缺鑄鋼的流動性比鑄鐵差，易產生澆不足、冷隔等缺 陷，應用于干砂型，增大澆鑄系統截面積，保證足陷，應用于干砂型，增大澆鑄系統截面積，保證足 夠的澆注溫度等措施，提高鐵液的充型能力。夠的澆注溫度等措施，提高鐵液的充型能力。 鑄鋼的熔點高，容易產生縮孔、縮松、裂紋等

15、缺陷，鑄鋼的熔點高，容易產生縮孔、縮松、裂紋等缺陷， 所以，鑄鋼件往往要設置數量較多、尺寸較大的冒所以，鑄鋼件往往要設置數量較多、尺寸較大的冒 口，采取順序凝固原則。口，采取順序凝固原則。 3 3鑄造有色金屬鑄造有色金屬 常用鑄造有色合金如鋁合金、銅合金等，它們大都常用鑄造有色合金如鋁合金、銅合金等，它們大都 具有流動性好、收縮性大、容易吸氣和氧化等鑄造具有流動性好、收縮性大、容易吸氣和氧化等鑄造 特點。特點。 名稱名稱缺陷的特征缺陷的特征產生的主要原因產生的主要原因 縮孔縮孔 1.1.澆注系統和冒口位置不當，未澆注系統和冒口位置不當，未 能保證順序凝固能保證順序凝固2.2.鑄件結構不合鑄件結

16、構不合 理理3.3.澆注溫度太高或鐵水成分不澆注溫度太高或鐵水成分不 對，收縮太大對，收縮太大 鑄件鑄件 變形變形 鑄件截面不均，冷速不同，在熱鑄件截面不均，冷速不同，在熱 應力作用下鑄件薄的部分受壓應應力作用下鑄件薄的部分受壓應 力，厚的部分受拉應力，而鑄件力，厚的部分受拉應力，而鑄件 總是力圖減緩其內應力，因而常總是力圖減緩其內應力，因而常 發生程度不同的變形發生程度不同的變形 熱裂熱裂 紋紋 1.1.鑄件結構不合理，壁厚差太鑄件結構不合理，壁厚差太 大大2.2.澆注溫度太高，導致冷熱澆注溫度太高，導致冷熱 不均；或澆注系統位置不當，不均；或澆注系統位置不當， 凝固順序不對凝固順序不對 澆

17、不澆不 足、足、 冷隔冷隔 1.1.鐵液溫度太低，澆注速度太鐵液溫度太低，澆注速度太 慢，或因表面氧化層未能融化慢，或因表面氧化層未能融化 為一體，或鐵液不足為一體，或鐵液不足2.2.澆口太澆口太 小或位置不當，不開出氣口小或位置不當，不開出氣口 五、砂型鑄造常見缺陷（下表）五、砂型鑄造常見缺陷（下表） 鑄造方法分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類鑄造方法分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類。特種鑄造。特種鑄造 包括熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造等。包括熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造等。 砂型鑄造是利用具有一定性能的原砂作為主要造型材料砂型鑄造是利用具有一定性能的原砂作為主要造型材料, ,

18、 用型砂緊實成鑄型的鑄造方法。其適應性強，幾乎不受用型砂緊實成鑄型的鑄造方法。其適應性強，幾乎不受 鑄件材質、形狀尺寸、質量及生產批量的限制，因此，鑄件材質、形狀尺寸、質量及生產批量的限制，因此， 它是目前最基本、應用最普遍的鑄造方法。它是目前最基本、應用最普遍的鑄造方法。 一、砂型鑄造的工藝過程及特點一、砂型鑄造的工藝過程及特點 砂型鑄造的主要工序包括：制造模樣、制備造型材料、砂型鑄造的主要工序包括：制造模樣、制備造型材料、 造型、造芯、合型、熔煉、澆注、落砂、清理和檢驗等。造型、造芯、合型、熔煉、澆注、落砂、清理和檢驗等。 7-1 二、造型材料二、造型材料 制造鑄型或型芯用的材料制造鑄型或

19、型芯用的材料, ,稱為造型材料。它由型砂、稱為造型材料。它由型砂、 芯砂、粘結劑、水和附加物配制而成。芯砂、粘結劑、水和附加物配制而成。由于鑄件中常見由于鑄件中常見 的氣孔、砂眼、粘砂、夾砂和裂紋等缺陷都和型的氣孔、砂眼、粘砂、夾砂和裂紋等缺陷都和型( (芯芯) )砂砂 有關，為保證鑄件質量有關，為保證鑄件質量, ,型型( (芯芯) )砂應具備下列基本性能：砂應具備下列基本性能： (1)(1)流動性流動性 (2)(2)強度強度 型型( (芯芯) )砂制成鑄型或型芯后受到外力作用而不砂制成鑄型或型芯后受到外力作用而不 易破壞的性能，稱為強度。易破壞的性能，稱為強度。 (3)(3)透氣性透氣性 緊

20、實后的砂型和型芯緊實后的砂型和型芯, ,能使澆注金屬液時產能使澆注金屬液時產 生的氣體通過和逸走的性能生的氣體通過和逸走的性能, ,稱為透氣性。稱為透氣性。 (5)(5)退讓性退讓性 型型( (芯芯) )砂在高溫金屬液體作用下不軟化、砂在高溫金屬液體作用下不軟化、 不熔融、不粘附于鑄件表面的性能不熔融、不粘附于鑄件表面的性能, ,稱為耐火性。稱為耐火性。 (4)(4)耐火性耐火性 型型( (芯芯) )砂具有隨著鑄件的凝固及冷卻收縮砂具有隨著鑄件的凝固及冷卻收縮 而其體積被壓縮的性能，稱為為退讓性而其體積被壓縮的性能，稱為為退讓性 三、型三、型( (芯芯) )砂的組成及配制過程砂的組成及配制過程

21、 1.1.型型( (芯芯) )砂的組成砂的組成 (1)(1)原砂原砂 是型砂和芯砂的主要組成部分是型砂和芯砂的主要組成部分, ,其主要成分是其主要成分是 SiOSiO2 2及其他氧化物。砂粒均勻且呈圓形的好及其他氧化物。砂粒均勻且呈圓形的好, ,一般采自一般采自 山地、沙漠、河灘和海濱。山地、沙漠、河灘和海濱。 (2)(2)粘結劑粘結劑 其作用是將砂粒互相粘結在一起其作用是將砂粒互相粘結在一起, ,使型使型( (芯芯) ) 砂具有一定的強度和可塑性。種類很多砂具有一定的強度和可塑性。種類很多, ,常用的有陶常用的有陶( (高高 嶺嶺) )土、膨潤土、油類、合脂、樹脂與水玻璃等。土、膨潤土、油類

22、、合脂、樹脂與水玻璃等。 (3)(3)附加物附加物 為了改善型為了改善型( (芯芯) )砂某些性能而附加的物質。砂某些性能而附加的物質。 例如例如, ,加入煤粉可提高耐火性加入煤粉可提高耐火性, ,加入水玻璃可提高強度加入水玻璃可提高強度, , 加入木屑可改善透氣性和退讓性等。加入木屑可改善透氣性和退讓性等。 型砂和芯砂的組成物決定于鑄造合金的種類型砂和芯砂的組成物決定于鑄造合金的種類, ,鑄件的大小鑄件的大小 及結構特征等。及結構特征等。 2.2.型型( (芯芯) )砂的制備過程砂的制備過程 主要包括：烘干主要包括：烘干篩篩分分混砂（先干混后濕混）混砂（先干混后濕混）松砂松砂 停放（燜砂）停

23、放（燜砂） 四、模樣及芯盒的制造四、模樣及芯盒的制造 模樣與芯盒是鑄造生產的工藝裝備之一。模樣用來形成模樣與芯盒是鑄造生產的工藝裝備之一。模樣用來形成 砂型的型腔；芯盒用來制造型芯，以形成鑄件的內腔。砂型的型腔；芯盒用來制造型芯，以形成鑄件的內腔。 1.1.模樣的制造模樣的制造 一般情況一般情況, ,模樣的外形與鑄件的外形相似模樣的外形與鑄件的外形相似, ,其尺寸要大于其尺寸要大于 鑄件。這是因為金屬有冷卻收縮。鑄件。這是因為金屬有冷卻收縮。 模樣應具有足夠的強度和剛度，以及與鑄件相適應的表模樣應具有足夠的強度和剛度，以及與鑄件相適應的表 面粗糙度和尺寸精度。根據制造模樣所用材料的不同面粗糙度

24、和尺寸精度。根據制造模樣所用材料的不同, , 分為木模樣、金屬模樣和塑料模樣等。分為木模樣、金屬模樣和塑料模樣等。 木模樣木模樣 它是模樣中應用最廣泛的一種，具有質輕、價廉它是模樣中應用最廣泛的一種，具有質輕、價廉 和容易加工等優點。但強度低和容易加工等優點。但強度低, ,容易變形和損壞容易變形和損壞, ,一般用于一般用于 單件與中、小批量生產。常用木材有紅松、杉木、銀杏等。單件與中、小批量生產。常用木材有紅松、杉木、銀杏等。 金屬模樣金屬模樣 用鑄鐵、銅合金和鋁合金等金屬材料制造的模用鑄鐵、銅合金和鋁合金等金屬材料制造的模 樣樣, ,鋁模樣為多見鋁模樣為多見。金屬模樣的強度高。金屬模樣的強度

25、高, ,尺寸精確尺寸精確, ,表而光表而光 潔潔, ,壽命長。但制造時，生產周期長壽命長。但制造時，生產周期長, ,成本高成本高, ,用于大批、用于大批、 大量生產。大量生產。 2.2.芯盒的制造芯盒的制造 芯盒的腔型與鑄件的內腔、孔洞相似芯盒的腔型與鑄件的內腔、孔洞相似。其尺寸應考慮鑄件。其尺寸應考慮鑄件 內腔的加工余量和收縮量。根據制造芯盒的材質不同內腔的加工余量和收縮量。根據制造芯盒的材質不同, ,也也 分為木芯盒和金屬芯盒分為木芯盒和金屬芯盒, ,金屬芯盒的材料一般是鑄造鋁合金屬芯盒的材料一般是鑄造鋁合 金。金。 五、造型方法的選擇五、造型方法的選擇 造型是指用型砂及模樣等工藝裝備制造

26、鑄型的過程。造型是指用型砂及模樣等工藝裝備制造鑄型的過程。 可采用手工操作和機器來完成。可采用手工操作和機器來完成。 l1 1 手工造型手工造型 1 1）按模樣特征分：整模造型、分模造型、活塊造）按模樣特征分：整模造型、分模造型、活塊造 型、刮板造型、假箱造型、挖砂造型等型、刮板造型、假箱造型、挖砂造型等 2 2）按砂箱特征分：兩箱造型、三箱造型、低坑造）按砂箱特征分：兩箱造型、三箱造型、低坑造 型、脫箱造型等型、脫箱造型等 l2 2 機器造型機器造型 機器造型使用機器來完成填砂、緊實和起模等造型機器造型使用機器來完成填砂、緊實和起模等造型 的操作過程，是現代化鑄造車間的基本造型方法。的操作過

27、程，是現代化鑄造車間的基本造型方法。 圖圖 整模造型整模造型 機器造型按緊實方式不同，分為機器造型按緊實方式不同，分為壓實造型、震擊造型、壓實造型、震擊造型、 拋砂造型和射砂造型拋砂造型和射砂造型 ）壓實造型）壓實造型是利用壓頭的壓力將砂箱內的型砂緊實是利用壓頭的壓力將砂箱內的型砂緊實 壓實造型示意圖壓實造型示意圖 震擊造型示意圖震擊造型示意圖 六、造芯工藝六、造芯工藝 制造型芯的過程，稱為造芯，或叫作制芯。其方法也分為制造型芯的過程，稱為造芯，或叫作制芯。其方法也分為 手工造芯和機器造芯兩類手工造芯和機器造芯兩類。一般情況下采用手工造芯。一般情況下采用手工造芯, ,大大 量生產時采用機器造芯

28、。圖量生產時采用機器造芯。圖7-47-4為用簡單芯盒手工造芯示為用簡單芯盒手工造芯示 意圖。也可用刮板造芯。如圖意圖。也可用刮板造芯。如圖7-57-5所示。所示。 圖圖7-47-4芯盒造芯芯盒造芯 l-l-型芯型芯 2-2-芯盒芯盒 3-3-定位銷定位銷 4-4-底扳底扳 5-5-戈鉗戈鉗 圖圖7-57-5刮板制造型芯刮板制造型芯 七、澆注系統與冒口七、澆注系統與冒口 在造型過程中在造型過程中, ,開設澆注系統與冒口是重要的操作。開設澆注系統與冒口是重要的操作。 將液態金屬平穩地導入、填充型腔與冒口的通道將液態金屬平穩地導入、填充型腔與冒口的通道, ,稱為澆稱為澆 注系統注系統。通常由澆口杯、

29、直澆道、橫澆道和內澆道組成通常由澆口杯、直澆道、橫澆道和內澆道組成, , 如圖如圖7-67-6所示。除導入液態金屬外所示。除導入液態金屬外, ,澆注系統還起到擋渣、澆注系統還起到擋渣、 補縮與凋節鑄件的冷卻順序等作用。補縮與凋節鑄件的冷卻順序等作用。 圖圖7-6 7-6 澆注系統的組成澆注系統的組成 八、鑄型、型芯的烘干及合箱八、鑄型、型芯的烘干及合箱 1. 1. 鑄型和型芯的烘干鑄型和型芯的烘干 烘干的目的是提高鑄型與型芯的強度、透氣性，以及烘干的目的是提高鑄型與型芯的強度、透氣性，以及 減少其揮發性氣體。通常，型芯都要進行烘干減少其揮發性氣體。通常，型芯都要進行烘干, ,而鑄型而鑄型 是在

30、不能保證鑄件質量時是在不能保證鑄件質量時, ,才進行烘干。才進行烘干。 2.2.合箱合箱 把鑄型的各部分以及型芯裝配在一起的操作把鑄型的各部分以及型芯裝配在一起的操作, ,稱為合箱。稱為合箱。 其工藝要點是要保證鑄型型腔的尺寸與形狀其工藝要點是要保證鑄型型腔的尺寸與形狀, ,以及型芯以及型芯 相對位置的穩固。相對位置的穩固。 * *第三節第三節* * 鑄造工藝圖鑄造工藝圖 所謂鑄造工藝圖所謂鑄造工藝圖, ,是用規定的工藝符號或文字繪在零件是用規定的工藝符號或文字繪在零件 圖樣上圖樣上, ,或另繪工藝圖樣或另繪工藝圖樣, ,表示鑄型分型面、澆冒口系統、表示鑄型分型面、澆冒口系統、 澆注位置、型芯

31、結構尺寸、控制凝固措施澆注位置、型芯結構尺寸、控制凝固措施( (冷鐵、保溫襯冷鐵、保溫襯 板板) )等的圖樣。等的圖樣。它是鑄造生產的重要工藝文件它是鑄造生產的重要工藝文件, ,是制造模是制造模 樣、芯盒和造型操作的根據。樣、芯盒和造型操作的根據。 一、澆注位置的確定一、澆注位置的確定 澆注時澆注時, ,鑄件在鑄型中所處的位置鑄件在鑄型中所處的位置, ,叫作鑄件的澆注位置叫作鑄件的澆注位置。 其確定原則為：其確定原則為： （1 1）鑄件主要的加工面與工作面應朝下）鑄件主要的加工面與工作面應朝下, ,或者使其處于或者使其處于 側面。側面。 （2 2）鑄件的大平面應朝下）鑄件的大平面應朝下, ,這

32、樣不僅減少產生氣孔夾渣這樣不僅減少產生氣孔夾渣 的可能，而且型腔上表面因長時間受合金的烘烤的可能，而且型腔上表面因長時間受合金的烘烤, ,容易拱容易拱 起或開裂起或開裂, ,造成夾砂。造成夾砂。 （3 3）將鑄件薄而大的平面放在鑄型的下部、側面或傾斜）將鑄件薄而大的平面放在鑄型的下部、側面或傾斜 的位置的位置, ,以利于液態合金充填鑄型，防止澆不足、冷隔等以利于液態合金充填鑄型，防止澆不足、冷隔等 缺陷。缺陷。 （4 4）對于容易產生縮孔的鑄件）對于容易產生縮孔的鑄件, ,澆注時澆注時, ,將鑄件厚壁處放將鑄件厚壁處放 在上部或側面，以保證鑄件自下而上順序凝固在上部或側面，以保證鑄件自下而上順

33、序凝固, ,使冒口充使冒口充 分發揮作用。分發揮作用。 二、分型面的選擇二、分型面的選擇 制造鑄型時制造鑄型時, ,為便于取出模樣為便于取出模樣, ,將鑄型做成幾部分，其結合將鑄型做成幾部分，其結合 而稱為分型面而稱為分型面。選擇時，盡量做到既保證鑄件質量。選擇時，盡量做到既保證鑄件質量, ,又簡又簡 化操作工藝。通常考慮以下幾個方面：化操作工藝。通常考慮以下幾個方面： (1)(1)盡可能將鑄件的全部或大部分置于同一砂型內盡可能將鑄件的全部或大部分置于同一砂型內, ,以避免以避免 錯箱和產生較大的隙縫與毛刺。錯箱和產生較大的隙縫與毛刺。 (2)(2)分型面的數目應少分型面的數目應少, ,且為平

34、面。且為平面。 圖圖7-77-7為槽輪的分型面，圖為槽輪的分型面，圖c)c)比較比較 合理合理, ,只有一個分型面只有一個分型面, ,采用了整采用了整 體模兩箱型。體模兩箱型。 這樣這樣, ,既簡化了造型操作既簡化了造型操作, ,又保證又保證 了鑄件質量了鑄件質量, ,還提高了生產率。還提高了生產率。 圖圖7-77-7槽輪的分型面槽輪的分型面 (3)(3)盡量減少型芯與活塊的數目。盡量減少型芯與活塊的數目。 (4)(4)分型面的選擇應有利于下芯、合箱，使型芯安放穩分型面的選擇應有利于下芯、合箱，使型芯安放穩 固固, ,便于檢查型腔尺寸。便于檢查型腔尺寸。 三、工藝參數的確定三、工藝參數的確定

35、通常情況通常情況, ,鑄件的形狀、尺寸與零件是不一樣的鑄件的形狀、尺寸與零件是不一樣的, ,模樣的模樣的 尺寸、形狀與鑄件也不一樣。尺寸、形狀與鑄件也不一樣。零件、模樣與鑄件三者之零件、模樣與鑄件三者之 差異量差異量, ,稱為工藝參數稱為工藝參數, ,主要有下列各項：主要有下列各項： (1)(1)切削加工余量切削加工余量 (2)(2)起模斜度起模斜度 (3)(3)收縮量收縮量 (4)(4)鑄造圓角鑄造圓角 (5)(5)型芯頭型芯頭 第四節第四節 特種鑄造特種鑄造 特種鑄造是指與普通砂型鑄造有顯著區別的一些特種鑄造是指與普通砂型鑄造有顯著區別的一些 鑄造方法。鑄造方法。 一、一、 熔模鑄造熔模鑄

36、造 二、二、 金屬型鑄造金屬型鑄造 三三 、壓力鑄造、壓力鑄造 四四 、低壓鑄造、低壓鑄造 五五 、離心鑄造、離心鑄造 六六 、幾種鑄造方法的比較、幾種鑄造方法的比較 一、熔模鑄造一、熔模鑄造 熔模鑄造也稱熔模鑄造也稱“失蠟鑄造失蠟鑄造”或或“精密鑄造精密鑄造”, ,是指用易熔是指用易熔 材料材料( (通常用蠟料通常用蠟料) )制成模樣，然后在模樣上涂掛耐火涂料，制成模樣，然后在模樣上涂掛耐火涂料， 經硬化后，再將模樣熔化、排出型外經硬化后，再將模樣熔化、排出型外, ,從而獲得無起模斜從而獲得無起模斜 度、無分型面、帶澆注系統的整體鑄型進行鑄造的方法。度、無分型面、帶澆注系統的整體鑄型進行鑄造

37、的方法。 基本工藝過程基本工藝過程: :蠟模制造、結殼、脫蠟、培燒和澆注。蠟模制造、結殼、脫蠟、培燒和澆注。 熔模鑄造有如下優點：熔模鑄造有如下優點： 熔模鑄造生產的鑄件形狀、尺寸精確熔模鑄造生產的鑄件形狀、尺寸精確, ,公差等級為公差等級為ITllITll 1414級級, ,表而光潔，粗糙度表而光潔，粗糙度R Rn n值為值為 (12.5(12.51.6)1.6)m m，可，可 實現少、無切削加工。實現少、無切削加工。 由于型殼用高級耐火材料制成由于型殼用高級耐火材料制成, ,故能適應各種合金的鑄故能適應各種合金的鑄 造。這對于那些高熔點合金及難切削加工合金造。這對于那些高熔點合金及難切削加

38、工合金( (如高錳鋼如高錳鋼 、磁鋼、耐熱合金、磁鋼、耐熱合金) )的鑄造尤為可貴。的鑄造尤為可貴。 可鑄出形狀復雜的薄壁鑄件以及不便分型的鑄件。其最可鑄出形狀復雜的薄壁鑄件以及不便分型的鑄件。其最 小壁厚可達小壁厚可達0.3mm0.3mm，鑄出的最小孔徑為，鑄出的最小孔徑為0.5mm0.5mm。 生產批量不受限制，除適于成批、大量生產外生產批量不受限制，除適于成批、大量生產外, ,也可用也可用 于單件生產。于單件生產。 熔模造型的主要缺點是材料昂貴、工藝過程復雜、生產熔模造型的主要缺點是材料昂貴、工藝過程復雜、生產 周期長周期長(4(41515天天) )，成本比較高，成本比較高, , 是砂型

39、鑄造高數倍。加是砂型鑄造高數倍。加 之蠟模容易變形之蠟模容易變形, ,鑄件尺寸、重量都不能太大。鑄件尺寸、重量都不能太大。 因此，因此，對于形狀復雜和難于切削加工的鑄件更適用熔模對于形狀復雜和難于切削加工的鑄件更適用熔模 鑄造鑄造。目前，在機械、動力、航空、汽車、拖拉機及儀。目前，在機械、動力、航空、汽車、拖拉機及儀 表等工業部門有著廣泛的應用表等工業部門有著廣泛的應用, ,適用于大量生產的小型適用于大量生產的小型 鑄件。鑄件。 右圖為鋁活塞的金屬型鑄造示意圖。右圖為鋁活塞的金屬型鑄造示意圖。 該金屬型由左半型該金屬型由左半型1 1和右半型和右半型2 2組成，組成， 采用垂直分型，活塞內腔由組

40、合式采用垂直分型，活塞內腔由組合式 型腔構成。鑄件冷卻凝固后，先取型腔構成。鑄件冷卻凝固后，先取 出中間型芯出中間型芯4 4，在取出左、右兩側，在取出左、右兩側 型芯型芯3 3，然后沿水平方向拔出左右，然后沿水平方向拔出左右 銷孔型芯銷孔型芯5 5，最后分開兩個半型，最后分開兩個半型， 即可取出鑄件。即可取出鑄件。 金屬型鑄造有如下優點：金屬型鑄造有如下優點： （1 1）鑄件精度高）鑄件精度高 尺寸精度可達公差等級尺寸精度可達公差等級ITl4ITl4ITl2ITl2， 表面粗糙度表面粗糙度R R。值。值(12(125-6.3)5-6.3)m m。金屬型熱導性強，鑄。金屬型熱導性強，鑄 件冷卻快

41、，組織致密件冷卻快，組織致密, ,力學性能明顯提高，例如銅合金與力學性能明顯提高，例如銅合金與 鋁合金的金屬型鑄件的鋁合金的金屬型鑄件的b b比砂型鑄造生產的提高比砂型鑄造生產的提高1010 2020。 （2 2）“一型多鑄一型多鑄” 金屬鑄型可鑄造上萬次，避免了砂型金屬鑄型可鑄造上萬次，避免了砂型 鑄造繁重的造型工作鑄造繁重的造型工作, ,這樣既節約了大量型砂這樣既節約了大量型砂, ,又提高了又提高了 車間而積的利用率車間而積的利用率, ,還改善了勞動條件。還改善了勞動條件。 （3 3）生產工序簡單）生產工序簡單, ,容易實現機械化、自動化容易實現機械化、自動化, ,提高了生提高了生 產效率

42、產效率 由于鑄件尺寸精度高，相應加工余量小由于鑄件尺寸精度高，相應加工余量小, ,可節可節 省切削加工工時省切削加工工時, ,或無切削加工。或無切削加工。 但是但是, ,金屬型造價高，合金冷凝快，降低了其流動性，鑄金屬型造價高，合金冷凝快，降低了其流動性，鑄 件的形狀不得太復雜，壁厚也受到限制件的形狀不得太復雜，壁厚也受到限制, ,工藝過程要求嚴工藝過程要求嚴 格。格。 金屬型鑄造主要用于大量生產的小型有色合金鑄件。金屬型鑄造主要用于大量生產的小型有色合金鑄件。 三、壓力鑄造三、壓力鑄造 在高壓下在高壓下, ,將液態合金迅速地壓入金屬鑄型將液態合金迅速地壓入金屬鑄型, ,并在壓力作用并在壓力作

43、用 下凝固而獲得鑄件的一種方法下凝固而獲得鑄件的一種方法, ,簡稱壓鑄。常用比壓為簡稱壓鑄。常用比壓為(5(5 150)MPa150)MPa，金屬液流速很高，金屬液流速很高, ,充填鑄型的時間只有充填鑄型的時間只有(0.01(0.01 0.2)s0.2)s。如下圖。如下圖。 壓力鑄造有如下優點：壓力鑄造有如下優點： 鑄件的精度及表面質量較其他鑄造方法均高鑄件的精度及表面質量較其他鑄造方法均高( (尺寸精度尺寸精度 IT1lIT1l13,13,表面粗糙度表面粗糙度Ra3.2Ra3.20.8)0.8)。因此。因此. .壓鑄件不經機壓鑄件不經機 械加工或僅個別部位加工即可使用。械加工或僅個別部位加工

44、即可使用。 鑄件的強度和硬度都較高。如抗拉強度比砂型鑄造提鑄件的強度和硬度都較高。如抗拉強度比砂型鑄造提 高高25253030。因壓型的激冷作用，且在壓力下結晶，。因壓型的激冷作用，且在壓力下結晶， 所以表層結晶細密。所以表層結晶細密。 可壓鑄出形狀復雜的薄壁件或鑲嵌件。可壓鑄出形狀復雜的薄壁件或鑲嵌件。 生產率極高生產率極高 壓鑄雖是實現少、無屑加工非常有效的途徑壓鑄雖是實現少、無屑加工非常有效的途徑, ,但也存在許但也存在許 多不足。主要是：多不足。主要是： 由于壓鑄型加工周期長、成本高，故壓鑄只適用于大由于壓鑄型加工周期長、成本高，故壓鑄只適用于大 批量生產。批量生產。 由于壓鑄的速度極

45、高由于壓鑄的速度極高, ,型腔內氣體很難完全排除型腔內氣體很難完全排除, ,常以常以 氣孔形式存留在鑄件中。氣孔形式存留在鑄件中。 由于黑色金屬熔點高由于黑色金屬熔點高, ,壓型壽命短壓型壽命短, ,故目前黑色金屬壓故目前黑色金屬壓 鑄在實際生產中應用不多。鑄在實際生產中應用不多。 壓力鑄造主要用于有色金屬的中、小鑄件的大量生產，壓力鑄造主要用于有色金屬的中、小鑄件的大量生產， 以鋁合金壓鑄件比例最高以鋁合金壓鑄件比例最高( (約約30303535),),鋅合金次之。鋅合金次之。 五、離心鑄造五、離心鑄造 離心鑄造是將熔融金屬離心鑄造是將熔融金屬 注入高速旋轉的鑄型中，注入高速旋轉的鑄型中，

46、使其在離心力的作用下使其在離心力的作用下 填充鑄型并結晶，從而填充鑄型并結晶，從而 獲得鑄件的方法。離心獲得鑄件的方法。離心 鑄造必須在離心鑄造機鑄造必須在離心鑄造機 立式立式 臥式臥式 上進行。上進行。 離心鑄造示意圖離心鑄造示意圖 離心鑄造不用型芯，不需要澆胃口，工藝簡單，生產率離心鑄造不用型芯，不需要澆胃口，工藝簡單，生產率 和金屬的利用率高，成本低，在離心力作用下，金屬液和金屬的利用率高，成本低，在離心力作用下，金屬液 中的氣體和夾雜物因比重小而集中在鑄件內表面，金屬中的氣體和夾雜物因比重小而集中在鑄件內表面，金屬 液自外表面向內表面順序凝固，因此鑄件組織致密，無液自外表面向內表面順序

47、凝固，因此鑄件組織致密，無 縮孔、氣孔、夾渣等缺陷，機械性能高，而且提高了金縮孔、氣孔、夾渣等缺陷，機械性能高，而且提高了金 屬液的充型能力。屬液的充型能力。但是，利用自由表面所形成的內孔，但是，利用自由表面所形成的內孔， 尺寸誤差大，內表面質量差，且不適于比重偏析大的合尺寸誤差大，內表面質量差，且不適于比重偏析大的合 金。金。 目前主要用于生產空心回轉體鑄件，如鑄鐵管、氣缸套、目前主要用于生產空心回轉體鑄件，如鑄鐵管、氣缸套、 活塞環及滑動軸承等，也可用于生產雙金屬鑄件。活塞環及滑動軸承等，也可用于生產雙金屬鑄件。 鑄造鑄造 方法方法 比較項目比較項目 砂型鑄砂型鑄 造造 熔模鑄造熔模鑄造金

48、屬型鑄金屬型鑄 造造 壓力鑄造壓力鑄造低壓鑄造低壓鑄造離心鑄造離心鑄造 適用金屬適用金屬任意任意不限制，以不限制，以 鑄鋼為主鑄鋼為主 不限制，以不限制，以 有色金屬為有色金屬為 主主 鋁、鋅等低鋁、鋅等低 熔點金屬熔點金屬 以有色合以有色合 金為主金為主 以鑄鐵、鋼合以鑄鐵、鋼合 金為主金為主 適用鑄件大小適用鑄件大小任意任意一般一般2525以中、小鑄以中、小鑄 件為主件為主 一般為一般為1010 以下小件以下小件 中、小鑄中、小鑄 件為主件為主 不限制不限制 生產批量生產批量不限制不限制成批、大量成批、大量 也可單件生也可單件生 產產 大批、大量大批、大量大批、大量大批、大量成批、大成批、

49、大 量量 成批、大量成批、大量 鑄件尺寸精度鑄件尺寸精度IT4-IT5IT4-IT5IT11-IT14IT11-IT14IT12-IT14IT12-IT14IT11-IT13IT11-IT13IT12-IT14IT12-IT14IT12-IT14IT12-IT14 （孔徑精度低）（孔徑精度低） 表面粗糙度表面粗糙度粗糙粗糙12.5-1.612.5-1.612.5-6.312.5-6.33.2-0.83.2-0.812.5-3.212.5-3.212.5-6.312.5-6.3（內（內 孔粗糙）孔粗糙） 鑄件加工余量鑄件加工余量大大小或不加工小或不加工小小不加工不加工 小小內孔加工量大內孔加工量

50、大 生產率生產率低、中低、中低、中低、中中、高中、高最高最高中中中、高中、高 應用舉例應用舉例機床床身、機床床身、 軋鋼機機軋鋼機機 架、滾速架、滾速 器箱體、器箱體、 帶輪帶輪 刀具、葉片、刀具、葉片、 自行車零件、自行車零件、 機床零件、機床零件、 刀桿刀桿 鋁活塞、水鋁活塞、水 暖器片、水暖器片、水 輪機葉片、輪機葉片、 一般有色金一般有色金 屬鑄件屬鑄件 汽車化油器、汽車化油器、 喇叭、電器、喇叭、電器、 儀表、照相儀表、照相 機零件機零件 發動機缸發動機缸 體、缸蓋、體、缸蓋、 殼體、箱殼體、箱 體體 各種鐵管、套、各種鐵管、套、 筒、環、輥、筒、環、輥、 葉輪、滑動軸葉輪、滑動軸

51、承承 第六節第六節 鑄件結構的工藝性鑄件結構的工藝性 鑄件結構工藝性鑄件結構工藝性通常是指鑄件本身結構符合鑄造生產通常是指鑄件本身結構符合鑄造生產 要求，即便與整個工藝過程的進行，有利于保證產品要求，即便與整個工藝過程的進行，有利于保證產品 質量。質量。 1 1、鑄件結構應利于簡化鑄造工藝、鑄件結構應利于簡化鑄造工藝 為了簡化造型、造芯及減少工裝制造工作量，便于下芯為了簡化造型、造芯及減少工裝制造工作量，便于下芯 和清理，對鑄件結構又如下要求：和清理，對鑄件結構又如下要求： （1 1）鑄件外形應盡量簡單）鑄件外形應盡量簡單 鑄件外形雖然可以很復雜，但在滿足零件使用要求的鑄件外形雖然可以很復雜，但在滿足零件使用要求的 前提下，應盡量簡化外形，減少分型面，以便于造型，前提下，應盡量簡化外形，減少分型面，以便于造型， 獲得優質鑄件。下圖為端蓋鑄件的兩種結構獲得優質鑄件。下圖為端蓋鑄件的兩種結構. . 端蓋鑄件結構端蓋鑄件結構 l右圖為懸臂支架的兩種右圖為懸臂支架的兩種 設計方案，圖設計方案，圖a a采用方采用方