1、本課程的主要內容和作用介紹機械制造中材料選用、毛坯制造方法及選用、介紹機械制造中材料選用、毛坯制造方法及選用、改變材料機械性能的工藝即熱處理工藝等基本知識改變材料機械性能的工藝即熱處理工藝等基本知識選選鋼鋼材材毛毛坯坯加加工工鑄造鑄造鍛造鍛造焊接焊接機機械械加加工工熱處理熱處理零零件件檢驗、裝配、試車檢驗、裝配、試車成成 品品 出出 廠廠典型零件的制造過程：典型零件的制造過程：鑄鑄/鍛鍛 預備熱處理預備熱處理 粗加工粗加工 最終熱處理最終熱處理 精加工精加工第十章 鑄造成形鑄造：鑄造： 將將液體金屬液體金屬澆鑄到具有與零件形狀相適應澆鑄到具有與零件形狀相適應的鑄型的鑄型空腔空腔中，待其冷卻凝固

2、后，獲得毛坯或中，待其冷卻凝固后，獲得毛坯或零件的工藝方法。零件的工藝方法。 鑄造基本工藝過程：鑄造基本工藝過程：（1）金屬的熔化）金屬的熔化熔化金屬的種類和熔化設備熔化金屬的種類和熔化設備（3）液體金屬澆鑄）液體金屬澆鑄普通澆鑄、真空澆鑄、壓力澆鑄普通澆鑄、真空澆鑄、壓力澆鑄（2）鑄型）鑄型砂型、金屬型、石膏型、陶瓷型、泥型等砂型、金屬型、石膏型、陶瓷型、泥型等（4）凝固）凝固自由凝固、壓力凝固、離心凝固自由凝固、壓力凝固、離心凝固鑄造成形工藝特征 造形物質是液體造形物質是液體液體具有流動性液體具有流動性液體本無形液體本無形水隨器而安水隨器而安鑄造生產在工業生產中的地位及優缺點鑄造生產在工業

3、生產中的地位及優缺點 地位地位 鑄造生產是機器制造業的基礎。鑄造生產是機器制造業的基礎。 鑄件是各種機器的重要組成部分，一般鑄件是各種機器的重要組成部分，一般 說鑄件的重量占整機重量的說鑄件的重量占整機重量的4090。鑄造生產的優點：鑄造生產的優點： 鑄造可生產形狀復雜，特別是具有復雜內鑄造可生產形狀復雜，特別是具有復雜內腔的零件如箱體，缸體。腔的零件如箱體，缸體。 鑄造生產的適應性強。鑄造生產的適應性強。 鑄造生產的成本低。鑄造生產的成本低。 鑄造生產的零件其尺寸、形狀可以做到與鑄造生產的零件其尺寸、形狀可以做到與零件最接近，從而減少機械加工的切削量，節零件最接近，從而減少機械加工的切削量，

4、節約金屬材料和加工工時。約金屬材料和加工工時。 鑄造生產的缺點鑄造生產的缺點： 鑄造生產的產品其機械性能較差。如鑄鋼鑄造生產的產品其機械性能較差。如鑄鋼45的抗拉強度為的抗拉強度為580Mpa，而鍛鋼，而鍛鋼45的抗拉強的抗拉強度為度為 610Mpa。 鑄造生產的質量不穩定。生產過程工序多鑄造生產的質量不穩定。生產過程工序多工藝復雜，對工人的技術要求高。工藝復雜，對工人的技術要求高。 鑄造生產的零件表面質量不高尤其是砂型鑄造生產的零件表面質量不高尤其是砂型鑄造。鑄造。 鑄造生產的勞動強度大，生產環境差。鑄造生產的勞動強度大，生產環境差。第一節第一節 鑄造成形理論基礎鑄造成形理論基礎 合金的鑄造

5、性能是表示合金鑄造成合金的鑄造性能是表示合金鑄造成型獲得優質鑄件的能力。型獲得優質鑄件的能力。通常用流動性和收縮性來衡量。通常用流動性和收縮性來衡量。一、液態合金的流動性與充型能力一、液態合金的流動性與充型能力1、合金的流動性、合金的流動性流動性流動性液態合金的流動能力。液態合金的流動能力。 合金的流動性是以螺旋形流動試樣的合金的流動性是以螺旋形流動試樣的長度來衡量。試樣越長，流動性越好。長度來衡量。試樣越長，流動性越好。 相同澆注條件下，合金的流動性越好，相同澆注條件下，合金的流動性越好，所澆出的試件越長。所澆出的試件越長。常用合金的流動性（砂型，試樣截面常用合金的流動性（砂型，試樣截面88

6、mm）合金種類合金種類鑄型種類鑄型種類澆注溫度澆注溫度（）螺旋線長度（螺旋線長度（mmmm）鑄鐵鑄鐵C+SiC+Si=6.2%=6.2% C+Si C+Si=5.9%=5.9% C+Si C+Si=5.2%=5.2% C+Si C+Si=4.2%=4.2%砂型砂型砂型砂型砂型砂型砂型砂型1300130013001300180013001000600鑄鋼鑄鋼C=0.4%C=0.4%砂型砂型砂型砂型16001640100200鋁硅合金（鋁硅明）鋁硅合金（鋁硅明）鎂合金（含鎂合金（含AlAl及及ZnZn）錫青銅（錫青銅（SnSn=10%,Zn=2%=10%,Zn=2%）硅黃銅（硅黃銅（Si=1.5S

7、i=1.54.5%4.5%）金屬型金屬型（300）砂型砂型砂型砂型砂型砂型680720700104011007008004006004201000灰鑄鐵、灰鑄鐵、硅黃銅流動性硅黃銅流動性最好最好鋁合金次之鋁合金次之鑄鋼流動性最差鑄鋼流動性最差重要結論：重要結論：合合金金性性質質方方面面影響合金流動性的因素影響合金流動性的因素 純金屬、共晶合金純金屬、共晶合金流動性好。恒溫下結晶，流動性好。恒溫下結晶，凝固層內表面光滑凝固層內表面光滑 亞、過共晶合金流亞、過共晶合金流動性差。在一定溫度范動性差。在一定溫度范圍內結晶，凝固層內表圍內結晶，凝固層內表面粗糙不平面粗糙不平a）在恒溫下凝固）在恒溫下凝固

8、逐層凝固逐層凝固b）在一定的溫度范圍內凝固）在一定的溫度范圍內凝固糊狀凝固糊狀凝固2、充型能力、充型能力 充型能力：充型能力： 液體金屬或合金充滿鑄型、獲得形液體金屬或合金充滿鑄型、獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。充型能力不足會產生澆不足或冷隔等缺陷充型能力不足會產生澆不足或冷隔等缺陷常見的鑄件缺陷常見的鑄件缺陷充型能力和流動性是兩個不同的概念：充型能力和流動性是兩個不同的概念：充型能力：鑄型、澆注工藝和金屬自身性質的綜合影響充型能力：鑄型、澆注工藝和金屬自身性質的綜合影響流動性：液態金屬本身的流動特性。流動性好，充型流動性：液態金屬本身的流動特性。流動性好，充型

9、能力強、有利于雜質、氣體上浮，有利于凝固收縮。能力強、有利于雜質、氣體上浮，有利于凝固收縮。從流動性的衡量辦法可見：從流動性的衡量辦法可見： 金屬流動性是特定條件下的充型能力。金屬流動性是特定條件下的充型能力。凡增加金屬流動阻力、降凡增加金屬流動阻力、降低流速和提高冷卻速度的低流速和提高冷卻速度的因素，均降低充型能力。因素，均降低充型能力。鑄型條件：鑄型條件：澆注條件澆注條件澆注溫度高，金屬黏度低，過熱含澆注溫度高，金屬黏度低，過熱含熱量多，即冷速降低，充型好。熱量多，即冷速降低，充型好。但收縮量增加，吸氣增多，氧化嚴但收縮量增加，吸氣增多，氧化嚴重，易產生缺陷。重，易產生缺陷。盡量選擇共晶合

10、金或結晶溫度范圍窄的合金進行鑄造盡量選擇共晶合金或結晶溫度范圍窄的合金進行鑄造提高鑄型的透氣性，降低導熱系數提高鑄型的透氣性，降低導熱系數確定合理的澆注溫度（高溫出爐，低溫澆注）確定合理的澆注溫度（高溫出爐，低溫澆注）澆注系統結構簡單澆注系統結構簡單鑄件壁厚鑄件壁厚最小允許壁厚最小允許壁厚措施措施二、鑄造合金的收縮二、鑄造合金的收縮1、收縮的概念、收縮的概念 液態合金從液體冷卻至室溫的過程中，體液態合金從液體冷卻至室溫的過程中，體積縮小的現象。收縮是鑄件產生縮孔、縮松、積縮小的現象。收縮是鑄件產生縮孔、縮松、變形和開裂等缺陷的基本原因。變形和開裂等缺陷的基本原因。收縮的三個階段收縮的三個階段液

11、態收縮液態收縮凝固收縮凝固收縮固態收縮固態收縮形成縮孔、縮松（體收縮率）形成縮孔、縮松（體收縮率）形成內應力、變形和開裂形成內應力、變形和開裂（線收縮率）（線收縮率）幾種鐵碳合金的體積收縮率幾種鐵碳合金的體積收縮率合金種類合金種類含碳量含碳量（%）澆注溫度澆注溫度（）液態收縮液態收縮（%）凝固收縮凝固收縮（%）固態收縮固態收縮（%）總體積收縮總體積收縮（%）線收縮率線收縮率（%）碳素鑄鋼碳素鑄鋼白口鑄鐵白口鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵0.353.03.51610140014001.62.43.53.04.00.17.865.46.33.34.212.461212.96.97.81.382.01.352.0

12、0.81.02、鑄件的實際收縮、鑄件的實際收縮 一方面與合金的收縮率有關。一方面與合金的收縮率有關。 另一方面又與鑄型條件、澆注溫度和鑄件結構有關。另一方面又與鑄型條件、澆注溫度和鑄件結構有關。 鑄件生產時，依據合金種類、鑄件結構、鑄型條件鑄件生產時，依據合金種類、鑄件結構、鑄型條件等因素確定適當的實際收縮率。等因素確定適當的實際收縮率。三、鑄件中的縮孔和縮松三、鑄件中的縮孔和縮松縮縮 孔孔abcdef縮縮 松松abcdef 純金屬或共晶成分的合金易形成縮孔。 結晶溫度范圍大的合金易形成縮松。2.3.4 金屬鑄錠組織縮孔、縮松產生原因：縮孔、縮松產生原因：合金的液態收縮和凝固收縮大于合金的液態

13、收縮和凝固收縮大于固態收縮，固態收縮，且補縮不足且補縮不足2 2、縮孔和縮松的防止、縮孔和縮松的防止（2）采取順序凝固原則）采取順序凝固原則（1）盡量選擇共晶合金）盡量選擇共晶合金 順序凝固順序凝固 在鑄件可能出現縮孔的厚大部位，在鑄件可能出現縮孔的厚大部位，通過增設冒口或冷鐵等工藝措施，使鑄件上遠離冒口通過增設冒口或冷鐵等工藝措施，使鑄件上遠離冒口的部位先凝固，爾后是靠近冒口的部位凝固，冒口本的部位先凝固，爾后是靠近冒口的部位凝固，冒口本身最后凝固。身最后凝固。 結果：使鑄件各個部分的凝固收縮均能得到液態金屬的補充，而將縮孔轉移到冒口之中。鑄鋼主缸體的順序凝固工藝鑄鋼主缸體的順序凝固工藝鑄鋼

14、輪緣加冒口補貼鑄鋼輪緣加冒口補貼常用內冷鐵及安置方法常用內冷鐵及安置方法閥體鑄件的順序凝固閥體鑄件的順序凝固內冷鐵的應用內冷鐵的應用abcd縮孔位置的確定縮孔位置的確定內切圓法內切圓法順序凝固的缺點和應用：缺點缺點鑄件成本高，加大鑄造內應力（易變形、開裂）。鑄件成本高，加大鑄造內應力（易變形、開裂）。應用應用體收縮大的合金，如體收縮大的合金，如鑄鋼、鑄鋼、鋁青銅和鋁硅合金等。鋁青銅和鋁硅合金等。四、鑄造內應力及鑄件變形、裂紋四、鑄造內應力及鑄件變形、裂紋鑄造內應力有鑄造內應力有熱應力熱應力和和機械應力機械應力，是鑄件產生變形和開裂的基本原因。是鑄件產生變形和開裂的基本原因。1、鑄造應力、鑄造應

15、力熱應力：由于鑄件熱應力：由于鑄件壁厚不均勻壁厚不均勻，各部分，各部分冷卻速度不同，造成同一時刻收縮量的冷卻速度不同，造成同一時刻收縮量的不一致，鑄件為一整體各部分彼此相互不一致，鑄件為一整體各部分彼此相互制約，而產生的應力制約，而產生的應力。 T T臨：彈塑性轉變溫度臨：彈塑性轉變溫度T T臨：塑性狀態內應力自行消除臨：塑性狀態內應力自行消除T T臨：彈性狀態，應力繼續存在臨：彈性狀態，應力繼續存在注意細桿和粗桿在同一時刻所處注意細桿和粗桿在同一時刻所處狀態不同（進入狀態不同（進入t臨的先后不同）臨的先后不同）但鑄件是一整體，相互制約但鑄件是一整體，相互制約 總之，由于鑄件各部分冷卻速度不同

16、總之，由于鑄件各部分冷卻速度不同 （厚的部分慢，薄的部分快），（厚的部分慢，薄的部分快）， 收縮量與降溫幅度成正比，且發生凝固收收縮量與降溫幅度成正比，且發生凝固收縮（線收縮）的先后不同，即到達室溫縮（線收縮）的先后不同，即到達室溫T3的先后的先后不同，先到部分先停止收縮從而制約后到部分。不同，先到部分先停止收縮從而制約后到部分。由此可見，由此可見，熱應力使鑄件厚壁或心部受拉伸，熱應力使鑄件厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮。薄壁或表層受壓縮。鑄件的壁厚差別愈大，合金的線收縮率鑄件的壁厚差別愈大，合金的線收縮率愈高，彈性模量愈大，熱應力愈大。愈高，彈性模量愈大，熱應力愈大。減少和消除應力的措施

17、：減少和消除應力的措施：結構上結構上 壁厚均勻，圓角連接，結構對稱。壁厚均勻，圓角連接，結構對稱。工藝上工藝上 同時凝固，去應力退火。同時凝固，去應力退火。同時凝固原則：采取工藝措施保證鑄件結構上各同時凝固原則：采取工藝措施保證鑄件結構上各部分之間沒有溫差或溫差盡量小，使各部分同時部分之間沒有溫差或溫差盡量小，使各部分同時凝固。在同時凝固條件下，沒有補縮通道凝固。在同時凝固條件下，沒有補縮通道。 同時凝固原則的優點：凝固時期鑄件不同時凝固原則的優點：凝固時期鑄件不容容易產生熱裂，凝固后也不易引起應力、變易產生熱裂，凝固后也不易引起應力、變形；由于不用冒口或冒口很小，而節省金形；由于不用冒口或冒

18、口很小，而節省金屬，簡化工藝、減小勞動強度屬，簡化工藝、減小勞動強度。同時凝固原則的缺點：同時凝固原則的缺點：鑄件中心區域往往出現縮松，鑄件不致密。鑄件中心區域往往出現縮松，鑄件不致密。順序凝固順序凝固同時凝固同時凝固 用于用于收縮大或壁厚差距收縮大或壁厚差距較大，易產生縮孔的合金較大，易產生縮孔的合金鑄件，如鑄鋼、鋁硅合金鑄件，如鑄鋼、鋁硅合金等。等。定向凝固定向凝固補縮作用好，補縮作用好，鑄件致密，但鑄件成本高，鑄件致密，但鑄件成本高，內應力大。內應力大。 用于凝固收縮小的灰鑄鐵。鑄件用于凝固收縮小的灰鑄鐵。鑄件內應力小，工藝簡單，節省金屬但內應力小，工藝簡單，節省金屬但同時凝固往往使鑄件

19、中心區域出現同時凝固往往使鑄件中心區域出現縮松，組織不致密。縮松，組織不致密。機械應力的形成一般相變應力一般相變應力較小，并與熱較小，并與熱應力方向相反。應力方向相反。2、鑄件的變形與防止、鑄件的變形與防止 對于厚薄不均勻、截面不對稱及具有細長特點的桿件類、板類及輪類等鑄件，當殘余鑄造應力超過鑄件材料的屈服強度時，產生翹曲變形。鑄造應力鑄造應力s：變形：變形變形規律：變形規律：“厚熱薄涼、厚短薄長、厚拉薄壓、向厚凹曲厚熱薄涼、厚短薄長、厚拉薄壓、向厚凹曲”“厚熱薄涼厚熱薄涼”： 粗厚部位冷速慢，溫度高即熱；粗厚部位冷速慢，溫度高即熱； 薄細部位冷速快，溫度低即涼。薄細部位冷速快，溫度低即涼。框

20、形鑄件變形框形鑄件變形T形梁鑄鋼件變形形梁鑄鋼件變形“厚短薄長厚短薄長”： 冷卻到室溫，粗厚部位比薄冷卻到室溫，粗厚部位比薄細部位有短一些的趨勢。細部位有短一些的趨勢。“厚拉薄壓厚拉薄壓”： 粗厚部位受拉應力，薄細部粗厚部位受拉應力，薄細部位受壓應力。位受壓應力。“向厚凹曲向厚凹曲”： 若鑄件剛性不足，產生變形若鑄件剛性不足，產生變形的方向，向厚的一側凹曲。的方向，向厚的一側凹曲。用反變形法防止箱體、床身導軌的變形。用反變形法防止箱體、床身導軌的變形。 箱體件反變箱體件反變形量和方向形量和方向 床身導軌的翹曲床身導軌的翹曲變形及反變形變形及反變形 有的鑄件雖無明顯的變形，但經切削加工后，破有的

21、鑄件雖無明顯的變形，但經切削加工后，破壞了鑄造應力的平衡，產生變形甚至裂紋。壞了鑄造應力的平衡，產生變形甚至裂紋。圓柱體鑄件加工后的變形圓柱體鑄件加工后的變形表面被加工表面被加工掉一層后掉一層后 心部心部鉆孔后鉆孔后 從側面切從側面切去一層去一層 冷裂往往出現在鑄件受拉伸的部位，特別是有冷裂往往出現在鑄件受拉伸的部位，特別是有應力集中的地方（如尖角，縮孔，氣孔等附近）。應力集中的地方（如尖角，縮孔，氣孔等附近）。 影響冷裂的因素與影響鑄造應力的因素基本是一影響冷裂的因素與影響鑄造應力的因素基本是一致的。致的。鑄造應力鑄造應力b：冷裂紋：冷裂紋3、鑄件的裂紋與防止、鑄件的裂紋與防止 冷裂紋外形呈

22、連續直線狀或圓滑曲線狀，常冷裂紋外形呈連續直線狀或圓滑曲線狀，常常穿過晶粒，斷口有金屬光澤或呈輕微的氧化色。常穿過晶粒，斷口有金屬光澤或呈輕微的氧化色。 復雜的大型鑄件容易產生冷裂。有些冷裂紋復雜的大型鑄件容易產生冷裂。有些冷裂紋在打箱清理時即可發現，有些在水爆清砂后發在打箱清理時即可發現，有些在水爆清砂后發現，有些則是因鑄件內部有很大的殘余應力，在現，有些則是因鑄件內部有很大的殘余應力，在清理和搬運時受到震擊形成的清理和搬運時受到震擊形成的 灰口鑄鐵，白口鑄鐵，高錳鋼等塑性較差的合金易產生冷灰口鑄鐵，白口鑄鐵，高錳鋼等塑性較差的合金易產生冷裂。塑性好的合金因內應力可以通過其塑性變形自行緩解，

23、故裂。塑性好的合金因內應力可以通過其塑性變形自行緩解，故冷裂傾向小。冷裂傾向小。 鋼中的碳，鉻，錳等元素，雖然能提高鋼的強度但降低鋼鋼中的碳，鉻，錳等元素，雖然能提高鋼的強度但降低鋼的導熱性，故這些元素較高時，增大鋼的冷裂傾向。磷顯著降的導熱性，故這些元素較高時，增大鋼的冷裂傾向。磷顯著降低鋼的沖擊韌性故增加了冷裂傾向。鑄鋼應嚴格控制硫，磷含低鋼的沖擊韌性故增加了冷裂傾向。鑄鋼應嚴格控制硫，磷含量。量。輪形鑄件的冷裂輪形鑄件的冷裂熱裂紋：鑄鋼件和鋁合金的常見缺陷熱裂紋：鑄鋼件和鋁合金的常見缺陷產生原因：產生原因： 在凝固溫度范圍內鄰近固相線時形成的，在凝固溫度范圍內鄰近固相線時形成的，此時，合

24、金處在固液態，故又稱為結晶裂紋。此時，合金處在固液態，故又稱為結晶裂紋。 試驗證明，熱裂是在合金凝固末期的高溫下形成試驗證明，熱裂是在合金凝固末期的高溫下形成的。因為合金的線收縮并不是在完全凝固后開始的，的。因為合金的線收縮并不是在完全凝固后開始的，而是在圖中液固兩相區中陰影區開始的。在此陰影區而是在圖中液固兩相區中陰影區開始的。在此陰影區內的固態合金已形成了完整的骨架，但晶粒之間還存內的固態合金已形成了完整的骨架，但晶粒之間還存在少量液體，故強度塑性甚低。在少量液體，故強度塑性甚低。 熱裂分為外裂和內裂。熱裂分為外裂和內裂。大部分外裂用肉眼就能觀察到，細小的外裂用大部分外裂用肉眼就能觀察到，

25、細小的外裂用磁力探傷或其它方法才能發現。磁力探傷或其它方法才能發現。內裂需要用內裂需要用X射線，射線， 射線或超聲波探傷檢查。射線或超聲波探傷檢查。 在鑄件中存在在鑄件中存在任何形式的熱裂紋任何形式的熱裂紋都嚴重損害其機都嚴重損害其機械性能，若使用時裂紋擴展鑄件斷裂，嚴重事故。械性能，若使用時裂紋擴展鑄件斷裂，嚴重事故。因此任何鑄件都不允許有熱裂紋。外裂容易發現，因此任何鑄件都不允許有熱裂紋。外裂容易發現，若鑄造合金的焊接性能好，鑄件經補焊后仍可以使若鑄造合金的焊接性能好，鑄件經補焊后仍可以使用。若焊接性能差，鑄件則報廢。內裂紋隱藏在鑄用。若焊接性能差，鑄件則報廢。內裂紋隱藏在鑄件內部，不容易

26、發現故它的危害更大。件內部，不容易發現故它的危害更大。影響熱裂形成的主要因素是：影響熱裂形成的主要因素是：合金性質和鑄型阻力合金性質和鑄型阻力 合金性質：合金的結晶溫度范圍愈寬，合金的熱合金性質：合金的結晶溫度范圍愈寬，合金的熱裂傾向也愈大。即共晶成分合金的熱裂傾向小。合金裂傾向也愈大。即共晶成分合金的熱裂傾向小。合金的收縮量愈大，則愈容易產生熱裂紋。的收縮量愈大，則愈容易產生熱裂紋。 灰鑄鐵在凝固過程中發生石墨化膨灰鑄鐵在凝固過程中發生石墨化膨脹，所以灰鑄鐵不易產生熱裂紋。脹，所以灰鑄鐵不易產生熱裂紋。 可鍛鑄鐵和鑄鋼件熱裂傾向性大。可鍛鑄鐵和鑄鋼件熱裂傾向性大。 鋼鐵中的硫，磷因可形成低熔

27、點的共鋼鐵中的硫，磷因可形成低熔點的共晶體，擴大了結晶溫度范圍，故硫，磷含晶體，擴大了結晶溫度范圍，故硫，磷含量愈多，熱裂傾向愈大。量愈多，熱裂傾向愈大。鑄型阻力：鑄型阻力： 鑄型包括型芯的退讓性愈好，機械應力愈小，形成鑄型包括型芯的退讓性愈好，機械應力愈小，形成熱裂的可能性愈小。濕型的退讓性比干型好，采用熱裂的可能性愈小。濕型的退讓性比干型好，采用濕型生產鑄件熱裂傾向小。所有有機粘結劑型砂都濕型生產鑄件熱裂傾向小。所有有機粘結劑型砂都有很好的退讓性，故可以減輕鑄件產生熱裂的傾向有很好的退讓性，故可以減輕鑄件產生熱裂的傾向性。此外，砂箱的箱擋與鑄件過近，型芯骨的尺寸性。此外，砂箱的箱擋與鑄件過

28、近，型芯骨的尺寸過大，澆注系統位置不合理等，均可增大鑄型阻力，過大，澆注系統位置不合理等，均可增大鑄型阻力，促使熱裂紋形成。促使熱裂紋形成。鑄鋼件結構對熱裂紋的影響鑄鋼件結構對熱裂紋的影響鑄鋼件鑄鋼件表面裂紋表面裂紋近似黑色，鋁合金的呈暗灰色。近似黑色，鋁合金的呈暗灰色。裂紋短，縫隙寬，不光滑，形狀曲折。裂紋短，縫隙寬，不光滑，形狀曲折。侵侵 入入 氣氣 孔孔五、鑄件中的氣孔五、鑄件中的氣孔 氣孔是氣體在鑄件中形成的孔洞，其內壁光滑、明亮或氣孔是氣體在鑄件中形成的孔洞，其內壁光滑、明亮或帶輕微氧化色。帶輕微氧化色。第二節 砂型鑄造砂型鑄造是應用最廣泛的鑄造方法砂型鑄造是應用最廣泛的鑄造方法一、

29、砂型鑄造生產過程簡介一、砂型鑄造生產過程簡介（一）手工造型（一）手工造型 單件、小批量生產單件、小批量生產（二）機器造型（二）機器造型 中、小件大批量生產中、小件大批量生產（三）機器造芯（三）機器造芯 中、小件大批量生產中、小件大批量生產（四）柔性造型單元（四）柔性造型單元 各種形狀與批量生產各種形狀與批量生產套筒的砂型鑄造過程：套筒的砂型鑄造過程： （一）手工造型（一）手工造型造型方法造型方法特點特點整模造型整模造型整體模型，分型面為平面整體模型，分型面為平面分模造型分模造型分開模型，分型面多是平面分開模型，分型面多是平面活塊造型活塊造型將模樣上有妨礙取摸的部分做成活動的將模樣上有妨礙取摸的

30、部分做成活動的挖沙造型挖沙造型造型時須挖去阻礙取模的型砂造型時須挖去阻礙取模的型砂刮板造型刮板造型和鑄件截面形狀相適應的板狀模樣和鑄件截面形狀相適應的板狀模樣三箱造型三箱造型鑄件兩端截面尺寸較大，需要三個沙箱鑄件兩端截面尺寸較大，需要三個沙箱光盤整模造型整模造型分模造型分模造型活塊造型活塊造型活塊造型活塊造型用外砂芯用外砂芯作出活塊作出活塊挖砂造型挖砂造型手輪的挖砂造型刮板造型刮板造型帶輪的刮板造型帶輪的刮板造型 導向刮板造型導向刮板造型三箱造型三箱造型帶輪的三箱造型帶輪的三箱造型用外砂芯將三箱改為兩箱用外砂芯將三箱改為兩箱（二）機器造型（二）機器造型 機器造型是將機器造型是將填砂、緊實和起模

31、填砂、緊實和起模等主要工序實現等主要工序實現了機械化，并組成生產流水線。機器造型生產率高，了機械化，并組成生產流水線。機器造型生產率高，鑄型質量好，鑄件質量高，適用于中小型鑄件的大批鑄型質量好，鑄件質量高，適用于中小型鑄件的大批量生產。量生產。 造型生產線示意圖造型生產線造型生產線二、砂型鑄造工藝設計二、砂型鑄造工藝設計鑄造工藝圖包括：鑄造工藝圖包括： 分型面和澆注位置分型面和澆注位置 鑄型鑄造工藝參數鑄型鑄造工藝參數支座的零件圖、鑄造工藝圖、模樣圖及合型圖支座的零件圖、鑄造工藝圖、模樣圖及合型圖鑄件的分型面：分開鑄型便于取模的接合面。鑄件的分型面：分開鑄型便于取模的接合面。 分型面決定了鑄件

32、即模樣在造型時的位置。分型面決定了鑄件即模樣在造型時的位置。 通常鑄件的造型位置與澆注位置是一致的。通常鑄件的造型位置與澆注位置是一致的。 個別情況下有所不同。個別情況下有所不同。1澆注位置和分型面的選擇澆注位置和分型面的選擇鑄件的澆注位置：澆注時鑄件的澆注位置：澆注時鑄件鑄件在型內所處的空間位置。在型內所處的空間位置。 澆注位置和分型面對鑄件質量及鑄造工藝澆注位置和分型面對鑄件質量及鑄造工藝有很大影響，必須認真考慮。有很大影響，必須認真考慮。 首先是保證鑄件質量首先是保證鑄件質量其次是盡量使操作簡單方便。其次是盡量使操作簡單方便。澆注位置的選擇原則：保證鑄件質量澆注位置的選擇原則：保證鑄件質

33、量（a）鑄件上重要加工面或質量）鑄件上重要加工面或質量要求高的面，盡可能置于鑄型的要求高的面，盡可能置于鑄型的下半部或處于側立位置。下半部或處于側立位置。（b）鑄件上的大平面朝下，以避免在此面上出現）鑄件上的大平面朝下，以避免在此面上出現氣孔和夾砂缺陷氣孔和夾砂缺陷（c）有大面積薄壁的鑄件，應將其薄壁部分放在鑄型）有大面積薄壁的鑄件，應將其薄壁部分放在鑄型的下部或處于側立位置，以避免產生澆不足和冷隔缺陷。的下部或處于側立位置，以避免產生澆不足和冷隔缺陷。（d）為防止鑄件產生縮孔，應把鑄件上易產生）為防止鑄件產生縮孔，應把鑄件上易產生縮孔的厚大部位置于鑄型頂部或側面，以便安放縮孔的厚大部位置于鑄

34、型頂部或側面，以便安放冒口補縮。冒口補縮。（a）盡可能將鑄件的重要加工面或大部分加工基準）盡可能將鑄件的重要加工面或大部分加工基準面放在同一砂箱內，以保證精度。面放在同一砂箱內，以保證精度。分型面的選擇原則：工藝簡便、便于操作分型面的選擇原則：工藝簡便、便于操作（b）考慮起模方便和簡化造型，盡可能減少分型面）考慮起模方便和簡化造型，盡可能減少分型面數目和活塊數目。數目和活塊數目。應盡量減少型芯的數量輪形鑄件在批量不大的生產條件下，多采用三箱造型；但在大批量生產條件下，采用機器造型時，需采用環狀型芯（c）盡可能減少型芯，采用自帶型芯造型。）盡可能減少型芯，采用自帶型芯造型。（d）應便于下芯、合箱

35、和檢查。）應便于下芯、合箱和檢查。2、工藝參數的確定、工藝參數的確定 機械加工余量和最小鑄出孔；機械加工余量和最小鑄出孔； 起模斜度；起模斜度； 鑄造收縮率；鑄造收縮率； 型芯頭設計。型芯頭設計。垂直芯頭 水平芯頭鑄件收縮率：起模斜度與加工余量起模斜度與加工余量鑄造工藝設計的一般程序鑄造工藝設計的一般程序項目項目用途用途設計程序設計程序鑄造工藝圖鑄造工藝圖制造模樣、模底板、芯盒等制造模樣、模底板、芯盒等工裝以及進行生產準備和驗工裝以及進行生產準備和驗收的依據。收的依據。1.產品零件的技術條件和結構工藝產品零件的技術條件和結構工藝性分析性分析2.選擇造型方法選擇造型方法3.確定分型面和澆注位置確

36、定分型面和澆注位置4.選用工藝參數選用工藝參數5.設計澆冒口、冷鐵等設計澆冒口、冷鐵等6.型芯設計型芯設計鑄件圖鑄件圖鑄件驗收和機加工夾具設計鑄件驗收和機加工夾具設計的依據。的依據。7.在完成鑄造工藝圖的基礎上，畫在完成鑄造工藝圖的基礎上，畫出鑄件圖出鑄件圖鑄型裝配圖鑄型裝配圖生產準備、合型、檢驗、工生產準備、合型、檢驗、工藝調整的依據。藝調整的依據。8.在完成砂箱設計后畫出在完成砂箱設計后畫出鑄造工藝卡片鑄造工藝卡片 生產管理的重要依據生產管理的重要依據9.綜合整個設計內容綜合整個設計內容1、支座、支座實例分析實例分析方案方案 沿底板中心分型。軸沿底板中心分型。軸孔下芯方便，但底版上孔下芯方

37、便，但底版上四個凸臺必須采用活塊四個凸臺必須采用活塊且鑄件在上、下箱各半且鑄件在上、下箱各半。方案方案沿底面分型，鑄件全部在沿底面分型，鑄件全部在下箱，不會產生錯箱，鑄下箱，不會產生錯箱，鑄件易清理。但軸孔內凸臺件易清理。但軸孔內凸臺必須采用活塊或下芯且軸必須采用活塊或下芯且軸孔難以鑄出。孔難以鑄出。重量：重量：35kg 材料：材料：HT150 保證基準面不得有保證基準面不得有缺陷，以便定位。缺陷，以便定位。勿需考慮補縮。勿需考慮補縮。2 2、C6140C6140車床進給箱體車床進給箱體 分型面和分型面和澆注位置選澆注位置選擇方案？擇方案？車床進給箱體車床進給箱體分型面和澆注位置的選擇方案分型

38、面和澆注位置的選擇方案 方案，能鑄出軸孔，型芯穩定性好。但基準面朝上易產生缺陷且型芯數量較多，槽C妨礙起模需用活塊或型芯。 方案，從基準面分型，鑄件大部分在下型，基準面朝上，軸孔難以鑄出，且凸臺E和槽C妨礙起模，需用活塊或型芯。 方案，鑄件全部置于下型，基準面朝下，鑄件最薄處在鑄型下部。但凸臺EA和槽C都需用活塊或型芯，內型芯穩定性差。大批量生產時選用方案； 單件、小批量生產時選用方案或方案。車床進給箱體鑄造工藝圖車床進給箱體鑄造工藝圖 2要求提高合金的機械性能，降低廢品率。要求提高合金的機械性能，降低廢品率。 第三節第三節 特種鑄造特種鑄造隨著工業的發展，對鑄造提出了更高的要求如：隨著工業的

39、發展，對鑄造提出了更高的要求如：1要求提高鑄件表面質量和尺寸精度力求直接獲得符合實際應要求提高鑄件表面質量和尺寸精度力求直接獲得符合實際應用要求的鑄件。這對具有特殊形狀和難以機械加工的鑄件有實用要求的鑄件。這對具有特殊形狀和難以機械加工的鑄件有實際意義。另外，提高精度也減少了切削加工工作量，有利于實際意義。另外，提高精度也減少了切削加工工作量，有利于實現機械化、自動化。現機械化、自動化。3要求提高勞動生產率，降低鑄造成本，改善勞動條件。要求提高勞動生產率，降低鑄造成本，改善勞動條件。 以上要求僅用砂型鑄造是不能實現的，由此，發展了其它以上要求僅用砂型鑄造是不能實現的，由此，發展了其它鑄造方法稱

40、為特種鑄造。鑄造方法稱為特種鑄造。一、一、 熔模鑄造熔模鑄造 熔模鑄造是用易熔材料制成模型，然后熔模鑄造是用易熔材料制成模型，然后在模型上涂掛耐火材料，經硬化后，再將模在模型上涂掛耐火材料，經硬化后，再將模型熔化、排出型外，從而獲得無分型面的型熔化、排出型外，從而獲得無分型面的鑄型。由于熔模廣泛采用蠟質材料來制造，鑄型。由于熔模廣泛采用蠟質材料來制造，故又稱為故又稱為“失蠟鑄造失蠟鑄造”。a a鑄件精度高，粗糙度小。減少機械加工量，提高鑄件精度高，粗糙度小。減少機械加工量，提高材料利用率特別適用于薄壁復雜零件。材料利用率特別適用于薄壁復雜零件。b b能鑄造各類合金如銅、鋁、合金鋼、高熔點合金、

41、能鑄造各類合金如銅、鋁、合金鋼、高熔點合金、難切削合金難切削合金 c c生產批量不受限制生產批量不受限制d d生產工序繁多，生產周期長生產工序繁多，生產周期長e e鑄件尺寸不能過大過長，最大不超過鑄件尺寸不能過大過長，最大不超過2525公斤公斤應用：應用： 各種形狀復雜薄壁，尺寸精度要求高的小零件，各種形狀復雜薄壁，尺寸精度要求高的小零件，或熔點高難切削加工的合金零件。如汽輪機葉片。或熔點高難切削加工的合金零件。如汽輪機葉片。 二、金屬型鑄造二、金屬型鑄造 金屬型鑄造是將金屬液澆入金屬鑄金屬型鑄造是將金屬液澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。由于金型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。由于金屬型可

42、以反復使用多次，故又稱為永久型屬型可以反復使用多次，故又稱為永久型鑄造。鑄造。 優點：（優點：（1）實現一模多用，節約人力、物力，降低成本。）實現一模多用，節約人力、物力，降低成本。（2） 提高鑄件表面質量減少機械加工量。由于冷速快，晶粒細提高鑄件表面質量減少機械加工量。由于冷速快，晶粒細小，鑄件組織致密，機械性能好，尤其是銅、鋁合金鑄件抗拉小，鑄件組織致密，機械性能好，尤其是銅、鋁合金鑄件抗拉強度與砂型鑄造相比提高強度與砂型鑄造相比提高10102020。 缺點：工藝上的不足需要從工藝措施上進行保護。另外，缺點：工藝上的不足需要從工藝措施上進行保護。另外，金屬型的制造成本高。勞動條件不好（鑄型

43、預熱金屬型的制造成本高。勞動條件不好（鑄型預熱200200左右），左右），必須實現機器造型，因此，使用受到限制。必須實現機器造型，因此，使用受到限制。 應用：適用于有色合金鑄件的大批量生產，如鋁活應用：適用于有色合金鑄件的大批量生產，如鋁活塞、汽缸蓋、油泵殼體等。塞、汽缸蓋、油泵殼體等。三、三、壓力鑄造壓力鑄造 壓力鑄造簡稱壓鑄。它是在高壓下快速地壓力鑄造簡稱壓鑄。它是在高壓下快速地將液態或半液態合金壓入金屬鑄型中，并在壓將液態或半液態合金壓入金屬鑄型中，并在壓力下結晶，以獲得鑄件的鑄造方法。力下結晶，以獲得鑄件的鑄造方法。 優點：優點： a鑄件質量好。合金流動性在壓力下大鑄件質量好。合金流動

44、性在壓力下大大提高，可澆注出薄壁件，精度高，鑄件強度大提高，可澆注出薄壁件，精度高，鑄件強度和硬度較高，冷卻速度快又在壓力下結晶故表和硬度較高，冷卻速度快又在壓力下結晶故表層結晶細密。層結晶細密。b生產率高，機械化生產充型時間為生產率高，機械化生產充型時間為1 10秒左右秒左右c成本低，零件可不用切削加工直接裝配，是成本低，零件可不用切削加工直接裝配，是實現少、無切削的有效途徑。實現少、無切削的有效途徑。 d壓鑄件可采用鑲嵌結構如圖深腔件改為鑲嵌壓鑄件可采用鑲嵌結構如圖深腔件改為鑲嵌件，鑲嵌寶石等。件，鑲嵌寶石等。缺點：缺點： a設備投資大，壓鑄機需幾十萬元。設備投資大，壓鑄機需幾十萬元。 b

45、壓鑄金屬種類受限制。目前，主要用于鋁、壓鑄金屬種類受限制。目前，主要用于鋁、鎂、鋅等有色金屬。鎂、鋅等有色金屬。 c氣體不易排出，易產生氣化，當熱處理時氣體不易排出，易產生氣化，當熱處理時內內存氣體即高壓氣膨脹引起零件變形，所以，壓鑄存氣體即高壓氣膨脹引起零件變形，所以，壓鑄件一般不再熱處理。件一般不再熱處理。應用：應用： 壓鑄廣泛應用在汽車、拖拉機的汽化器，電壓鑄廣泛應用在汽車、拖拉機的汽化器，電器如電扇機殼，儀表如照相機殼，紡織等行業。器如電扇機殼，儀表如照相機殼，紡織等行業。四、四、 低壓鑄造低壓鑄造 低壓鑄造是介于重力鑄造和壓力鑄造之低壓鑄造是介于重力鑄造和壓力鑄造之間的一種鑄造方法。

46、它是使液態合金在壓力間的一種鑄造方法。它是使液態合金在壓力下，自下而上的填充型腔，并在壓力下結下，自下而上的填充型腔，并在壓力下結晶，以形成鑄件的工藝過程。由于所用的壓晶，以形成鑄件的工藝過程。由于所用的壓力較低力較低27N/cm2，故稱為低壓鑄造。，故稱為低壓鑄造。特點：特點： a充型壓力和速度便于控制，故可適合各種鑄型。充型壓力和速度便于控制，故可適合各種鑄型。充型平穩故氣孔、夾渣等缺陷少。充型平穩故氣孔、夾渣等缺陷少。b鑄件的組織致密，機械性能高。對于鋁合金針孔鑄件的組織致密，機械性能高。對于鋁合金針孔缺缺陷的防止和提高鑄件的氣密性，效果尤為顯著。陷的防止和提高鑄件的氣密性，效果尤為顯著

47、。 c不用冒口補縮，金屬利用率可提高到不用冒口補縮，金屬利用率可提高到9098。d由于充型能力提高，有利于形成輪廓清晰、表面光由于充型能力提高，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件，這對于大型薄壁件尤為有利。潔的鑄件，這對于大型薄壁件尤為有利。用途：用途： 主要用來生產質量要求高的鋁、鎂合金鑄件，如主要用來生產質量要求高的鋁、鎂合金鑄件，如汽缸體、曲軸箱、高速內燃機活塞等。汽缸體、曲軸箱、高速內燃機活塞等。五、離心鑄造五、離心鑄造 將液態合金澆入高速旋轉（將液態合金澆入高速旋轉（2501500r/min）的鑄型中，使金屬液在離心力作用下充填鑄型（可的鑄型中，使金屬液在離心力作用下充填鑄型（可用砂型或金屬型）并結晶，這種鑄造方法稱為離心用砂型或金屬型）并結晶，這種鑄造方法稱為離心鑄造。鑄造。 在離心力作用下，金屬中的氣體和熔渣等非金在離心力作用下，金屬中的氣體和熔渣等非金屬夾雜因比重輕均集中在內表面，金屬由外向內結屬夾雜因比重輕均集中在內表面，金屬由外向內結晶呈順序凝固，故鑄件結晶細密，無縮孔、縮松、晶呈順序凝固，故鑄件結晶細密，無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，機械性能高。氣孔、夾渣等缺陷，機械性能高。 離心鑄造廣泛應用于鑄鐵管、缸套、滑動軸承離心鑄造廣泛應用于鑄鐵管、缸套、滑動軸承