1、第二篇第二篇 鑄鑄 造造一、什么是鑄造消費液態凝固成型一、什么是鑄造消費液態凝固成型 將液態金屬澆注到與零件外形相順應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的消費方法。鑄造消費過程鑄造消費過程零件圖零件圖鑄造工藝圖鑄造工藝圖鑄鑄型型型型芯芯芯盒芯盒 芯砂芯砂型砂型砂模型模型熔化熔化合合 箱箱落砂、清理落砂、清理檢檢 驗驗鑄鑄 件件二、砂型鑄造的工藝過程二、砂型鑄造的工藝過程澆注澆注冷卻冷卻凝固凝固1 1資料來源廣；資料來源廣；2 2廢品可重熔；廢品可重熔；3 3設備投資低。設備投資低。 三、鑄造消費的特點三、鑄造消費的特點1可消費外形恣意復雜的制件，特別是內腔外形復雜的制件。如汽缸體、汽

2、缸蓋、蝸輪葉片、床身件等。1 1合金種類不受限制；合金種類不受限制；2 2鑄件大小幾乎不受限制。鑄件大小幾乎不受限制。2 2順應性強：順應性強： 3本錢低： 4 4廢品率高、外表質量較低、勞動廢品率高、外表質量較低、勞動條件差；鑄件力學性能、砂型鑄造鑄條件差；鑄件力學性能、砂型鑄造鑄件精度較差。件精度較差。性資料材質：不限，特別是脆構造：復雜外形、內腔壁厚：尺寸：幾毫米十幾米分量：幾克幾百噸mmm12. 0高檔高檔6缸小轎車的內部構造缸小轎車的內部構造不需加工或少加工的精細鑄件不需加工或少加工的精細鑄件不需加工開式葉輪精細鑄件不需加工開式葉輪精細鑄件1.1 液態合金的充型液態合金的充型充型才干

3、缺乏時，會產生澆缺乏、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷。 一液態合金的流動性合金的流動性是： 液態合金本身的流動才干。 充型充型 液態合金填充鑄型的過程。液態合金填充鑄型的過程。充型才干充型才干液體金屬充溢鑄型型腔，獲得尺寸準確、液體金屬充溢鑄型型腔，獲得尺寸準確、 輪廓明晰的成形件的才干。輪廓明晰的成形件的才干。影響充型才干的主要要素：影響充型才干的主要要素：第一章第一章 鑄造工藝根底鑄造工藝根底澆缺乏澆缺乏 冷隔景象冷隔景象0.45%C 鑄鋼：200mm出氣口澆口杯 4.3%C 鑄鐵：1800mmv 合金流動性的測定：合金流動性的測定：v 螺旋試樣測定法螺旋試樣測定法合金的流動性愈好，合金的流動性愈

4、好，其長度就愈長。其長度就愈長。 合金的成分和結晶特征對流動性的影響最為顯著。合金的成分和結晶特征對流動性的影響最為顯著。 圖圖1不同結晶特征合金的流動性不同結晶特征合金的流動性 u亞共晶鑄鐵隨含碳量的添亞共晶鑄鐵隨含碳量的添加，結晶溫度范圍減小，流加，結晶溫度范圍減小，流動性提高。動性提高。a)在恒溫下凝固在恒溫下凝固b)在一定的溫度范圍內凝固在一定的溫度范圍內凝固圖圖2 Fe-C合金流動性與含碳量的關系合金流動性與含碳量的關系3 3澆注系統的構造澆注系統的構造 澆注系統的構造越復雜，流動阻力澆注系統的構造越復雜，流動阻力 越大，充型才干越差。越大，充型才干越差。 二澆注條件二澆注條件1 1

5、澆注溫度澆注溫度 普通普通T T澆越高，液態金屬的充型才干越強。澆越高，液態金屬的充型才干越強。2 2充型壓力充型壓力 液態金屬在流動方向上所受的壓力越大，液態金屬在流動方向上所受的壓力越大， 充型才干越強。充型才干越強。在消費中采用：高溫出爐，低溫澆注的原那么。在消費中采用：高溫出爐，低溫澆注的原那么。灰鑄鐵澆注溫度為灰鑄鐵澆注溫度為1200-0；鑄鋼為；鑄鋼為1520-1620；鋁合金為；鋁合金為680-780。薄壁復雜件取上限溫度值，厚件那么取下限。薄壁復雜件取上限溫度值，厚件那么取下限。 2 2鑄型溫度鑄型溫度 鑄型溫度越高，液態金屬與鑄型的溫差鑄型溫度越高，液態金屬與鑄型的溫差 越小

6、，充型才干越強。越小，充型才干越強。3 3鑄型中的氣體鑄型中的氣體4鑄件構造鑄件構造三鑄型填充條件三鑄型填充條件1 1鑄型資料鑄型資料 鑄型資料的導熱系數愈大，對液態合金的鑄型資料的導熱系數愈大，對液態合金的微冷才干愈強，合金的充型才干愈差。微冷才干愈強，合金的充型才干愈差。1.1.逐層凝固逐層凝固 純金屬、二元共晶成分合金在恒溫下結晶時，凝固過純金屬、二元共晶成分合金在恒溫下結晶時，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清楚，隨著溫度的下降，固相區由表層不斷向里擴展，面清楚，隨著溫度的下降，固相區由表層不斷向里擴展，逐漸到

7、達鑄件中心，這種凝固方式稱為逐漸到達鑄件中心，這種凝固方式稱為“逐層凝固。逐層凝固。1.2、合金的凝固特點、合金的凝固特點一、鑄件的凝固方式一、鑄件的凝固方式 (a)(b)(c)2. 2. 糊狀凝固體積凝固糊狀凝固體積凝固 當合金的結晶溫度范圍很寬，或因鑄件截當合金的結晶溫度范圍很寬，或因鑄件截面溫度梯度很小，鑄件凝固的某段時間內，其面溫度梯度很小，鑄件凝固的某段時間內，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，這種凝固方式稱為截面，這種凝固方式稱為“糊狀凝固或稱糊狀凝固或稱體積凝固。體積凝固。(a)(b)(c) 3 3中間凝固中間凝固 金屬的結晶

8、范圍較窄，或結晶溫度范圍雖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逐層凝固與體積凝固之間，稱固區域寬度介于逐層凝固與體積凝固之間，稱為為“中間凝固方法。中間凝固方法。 (a)(b)(c)2 2鑄件的溫度梯度鑄件的溫度梯度 在合金結晶溫度范圍已定的前提下，凝固區域的寬窄取決于鑄件內外層之間的溫度差。假設鑄件內外層之間的溫度差由小變大，那么其對應的凝固區由寬變窄 。表層中心St鑄件溫度成分溫度S1T1T2T澆T液T固T室影響鑄件凝固方式的主要要素影響鑄件凝固方式的主要要素 ：1 1合金的結晶溫度范圍合金的結晶

9、溫度范圍 合金的結晶溫度范圍愈小，凝固合金的結晶溫度范圍愈小，凝固區域愈窄，愈傾向于逐層凝固區域愈窄，愈傾向于逐層凝固 。體收縮率是鑄件產生縮孔或體收縮率是鑄件產生縮孔或縮松的根本緣由。縮松的根本緣由。 %100 鑄件鑄件鑄件鑄件鑄型鑄型VVVV %100 鑄鑄件件鑄鑄件件鑄鑄型型LLLL 體收縮率：體收縮率：線收縮率：線收縮率：線收縮率是鑄件產生應力、線收縮率是鑄件產生應力、變形、裂紋的根本緣由。變形、裂紋的根本緣由。 3 3 固態收縮固態收縮 從凝固終止溫度到室從凝固終止溫度到室溫間的收縮。溫間的收縮。 T T固固 T T室室2 2 凝固收縮凝固收縮 從凝固開場到凝固從凝固開場到凝固終止溫

10、度間的收縮。終止溫度間的收縮。 T T液液 T T固固二、合金的收縮特點二、合金的收縮特點1. 1. 收縮的概念收縮的概念合金的收縮閱歷如下三個階段：1 1 液態收縮液態收縮 從澆注溫度到凝固從澆注溫度到凝固開場溫度之間的收縮。開場溫度之間的收縮。 T T澆澆 T T液液表層中心St鑄件溫度成分溫度S1T1T2T澆T液T固T室1 1化學成分化學成分 灰鑄鐵中碳、硅含量愈高，硫含量愈低，收縮率越小。2. 2. 影響收縮的要素影響收縮的要素2 2澆鑄溫度澆鑄溫度 澆鑄溫度升高，液態收縮添加，總收縮量增大。3 3鑄件構造與鑄型條件鑄件構造與鑄型條件 鑄件收縮是受阻收縮；鑄件收縮受阻愈大，實踐收縮率愈

11、小。1 1縮孔與縮松縮孔與縮松 液態合金在冷凝過程中，假設其液態收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補充，那么在鑄件最后凝固的部位構成一些孔洞 。大而集中的稱為縮孔，細小而分散的稱為縮松。1) 1)縮孔和縮松的構成縮孔和縮松的構成三、鑄件中的縮孔與縮松三、鑄件中的縮孔與縮松縮孔與縮松縮孔與縮松2)2)縮孔和縮松的防止縮孔和縮松的防止 防止縮孔和縮松常用的工藝措施就是控制鑄件的凝固次序，使鑄件實現“順序凝固。 縮孔與縮松的防止縮孔與縮松的防止暗冒口冒口冒口 儲存補縮用金屬儲存補縮用金屬液的空腔。液的空腔。順序凝固順序凝固 鑄件按照一定鑄件按照一定的次序逐漸凝固。的次序逐漸凝固。冷鐵熱節2.3鑄造應力

12、、變形和裂紋及其防止措施鑄造應力、變形和裂紋及其防止措施 一一. .內應力的構成內應力的構成 鑄件在凝固以后的繼續冷卻過程中，其固態收縮遭到妨礙，鑄件內部即將產生內應力。 1. 1.機械應力收縮應力機械應力收縮應力 合金的線收縮遭到鑄型、型芯、澆冒系統的機械妨礙而構成的內應力。上型下型內應力分為機械應力和熱應力內應力分為機械應力和熱應力v機械應力是暫存的應力，鑄件落砂后機械應力是暫存的應力，鑄件落砂后應力自行消逝。應力自行消逝。v防止產活力械應力的措施：提高鑄型和型芯的退讓性。防止產活力械應力的措施：提高鑄型和型芯的退讓性。2 2熱應力熱應力 熱應力是由于鑄件壁厚不均勻，各部分冷卻速度不同，以

13、致在同一時期內鑄件各部分收縮不一致而引起的應力。 tT12t0t1t2t3THT臨T室塑性形狀彈性形狀12+-12+-1212-+12t0t1:t1t2：t2t3：T0-T1:粗、細桿均處在塑性形狀，粗、細桿均處在塑性形狀，無應力；無應力；T1-T2:細桿進入彈性形狀，而粗細桿進入彈性形狀，而粗桿仍處在塑性形狀；兩桿收縮不桿仍處在塑性形狀；兩桿收縮不同，構成暫時應力如同，構成暫時應力如b，但隨，但隨溫度降低，應力消逝如溫度降低，應力消逝如c；T2-T3:兩桿均處在彈性兩桿均處在彈性形狀，但形狀，但T粗粗T細，導致細，導致粗桿收縮粗桿收縮細桿。所以，細桿。所以，粗桿受拉伸，細桿受緊粗桿受拉伸，細

14、桿受緊縮。縮。熱應力使鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受緊縮。熱應力使鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受緊縮。 熱應力是永久應力。熱應力是永久應力。結論：結論：二二. .鑄件的變形與防止鑄件的變形與防止 +-反變形法反變形法防止變形的方法：防止變形的方法： 1 1使鑄件壁厚盡能夠均勻；使鑄件壁厚盡能夠均勻；3 3采用同時凝固的原那么；采用同時凝固的原那么；2 2采用反變形法；采用反變形法；4 4時效處置。時效處置。三、鑄件的裂紋與防止三、鑄件的裂紋與防止 1 1 熱裂熱裂 熱裂的外形特征是：裂紋短、縫隙熱裂的外形特征是：裂紋短、縫隙寬、外形曲折、縫內呈氧化色。寬、外形曲折、縫內呈氧化色。

15、熱裂的防止：熱裂的防止： 應盡量選擇凝固溫度范圍小，應盡量選擇凝固溫度范圍小， 熱裂傾向小的合金。熱裂傾向小的合金。 應提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機械應力。應提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機械應力。 對于鑄鋼件和鑄鐵件，必需嚴厲控制硫的含量，對于鑄鋼件和鑄鐵件，必需嚴厲控制硫的含量， 防止熱脆性。防止熱脆性。 2 2 冷裂冷裂 冷裂的特征是：裂紋細小，呈延續直線狀，縫內有金屬光澤或細微氧化色。 冷裂的防止：冷裂的防止：1 1使鑄件壁厚盡能夠均勻；使鑄件壁厚盡能夠均勻；2 2采用同時凝固的原那么；采用同時凝固的原那么；3 3對于鑄鋼件和鑄鐵件，必需嚴厲控制磷的對于鑄鋼件和鑄鐵件，必需嚴厲控制

16、磷的 含量，防止冷脆性。含量，防止冷脆性。 2.4 鑄件中的氣孔鑄件中的氣孔一、析出性氣孔一、析出性氣孔 當金屬液冷卻時，由于對氣體的溶解度下降而當金屬液冷卻時，由于對氣體的溶解度下降而析出的氣體來不及跑出時，會在鑄件中構成析出析出的氣體來不及跑出時，會在鑄件中構成析出氣孔。氣孔。 特點：裸眼可見的小圓孔，分布面大，熱節處密集，特點：裸眼可見的小圓孔，分布面大，熱節處密集，多見于多見于 鋁合金和鑄鋼件。鋁合金和鑄鋼件。 防止：清理爐料油污，烘干爐料，真空熔煉，除氣防止：清理爐料油污，烘干爐料，真空熔煉，除氣處置等。處置等。 各種鑄造合金尤其是有色金屬和合金，在液態時都有各種鑄造合金尤其是有色金

17、屬和合金，在液態時都有吸氣吸氣H2為主的特性。為主的特性。 氣孔氣孔二、二、 侵入性氣孔侵入性氣孔 外型資料中的氣體侵入金屬液中構成的氣孔。外型資料中的氣體侵入金屬液中構成的氣孔。 特點：體積較大，圓形或橢圓形，分布在鑄件外表。特點：體積較大，圓形或橢圓形，分布在鑄件外表。 防止：控制型砂中的含水量，提高鑄型排氣才干等。防止：控制型砂中的含水量，提高鑄型排氣才干等。三、三、 反響性氣孔反響性氣孔 金屬液與鑄型之間發生化學反響產生的氣孔。金屬液與鑄型之間發生化學反響產生的氣孔。 特點：多見于黑色金屬鑄件，分布在表皮特點：多見于黑色金屬鑄件，分布在表皮 下面，又稱皮下氣孔。下面，又稱皮下氣孔。 防止：型腔外表噴涂料，烘干爐料，減少防止：型腔外表噴涂料，烘干爐料，減少 型砂水分等。型砂水分等。 鑄件中的缺陷鑄件中的缺陷 常見鑄件缺陷及特征 名稱 特 征名稱 特 征氣 孔主要為梨形、圓形、橢圓形的孔洞，表面較光滑，一般不在鑄件表面露出，大孔獨立存在，小孔則成群出現。 縮孔縮松 1縮孔：形狀為不規則的封閉或敞露的空洞，孔壁粗糙并帶有枝狀晶，常出現在鑄件最后凝固部位。 2縮松