序言一、金屬工藝學（熱）教學內容各種毛坯制造方法的生產原理、特點和應用液態成形：鑄造固態塑變成形：鍛壓連接成形：焊接各種毛坯的結構工藝性各種毛坯工藝的制訂新技術、新工藝二、

教學方式講課為主，自學為輔作業討論課投影、錄像作業、測驗三、

幾個問題教學計劃安排：教學資料：教材、作業、參考書第一章鑄造Foundry

概述Summarization

鑄造Foundry：是一種液態金屬成形的方法，即將金屬加熱到液態，使其具有流動性，然后澆入到具有一定形狀的型腔的鑄型中，液態金屬在重力場或外力場（壓力、離心力、電磁力等）的作用下充滿型腔，冷卻并凝固成具有型腔形狀的鑄件。

一、鑄造的實質PouringMeltintheMold→Solidification→Casting優點：complexinshapeadaptabilityintechnologycheapinproduction缺點：lowermechanicalpropertiesunstablequalityworseworkcondition鑄造的特點（1）可以鑄造出內腔、外形很復雜的毛坯。（2）工藝靈活性大、適應性廣。鑄件重量可由幾克到幾百噸，壁厚可由0.5mm到1m左右；鑄件材料可用鑄鐵、鑄鋼、碳鋼和有色金屬等。（3）鑄件成本低。（4）有鑄造缺陷，機械性能不如鍛件等。二、砂型鑄造生產工藝流程

三、鑄造方法分類

ClasficationoffoundryMethods砂型鑄造SandCasting

手工造型HandMolding機器造型MachineMolding

震壓造型VibrationRamming

微震壓實造型VibratorysqueezingMolding高壓造型HighPressureMolding

射壓造型ShootingandSqueezingMolding

空氣沖擊造型AirImpactingMolding

拋砂造型ImpellerRamming特種鑄造SpecialCasting熔模鑄造FusiblePatternMolding

金屬型鑄造PermanentMoldCasting

壓力鑄造PressureDieCasting低壓鑄造LowPressureDieCasting離心鑄造TrueCentrifugalCasting實型鑄造1-1液態成形基礎知識

一、金屬的凝固MeltSolidification

1.液態金屬的結構與性質液態金屬由許多近程有序排列的“游動的原子集團”所組成,瞬間存在、瞬間消失。原子的排列和原有的固體相似存在很大的能量起伏，熱運動很強溫度越高，原子集團越小，游動越快。

液態金屬具有粘度和表面張力等特性。粘度是介質中一部分質點對另一部分質點作相對運動時所受到的阻力。粘度的倒數稱為流動性。表面張力是在液體表面上平行于表面方向、且在各方向均相等的張力。

2．鑄件的凝固方式

SolidificationStyle

逐層凝固方式：恒溫下結晶的純金屬或共晶合金，在凝固過程中其鑄件斷面上的凝固區域寬度等于零。

糊狀凝固方式：如果鑄件斷面溫度場較平坦，或合金的結晶溫度范圍很寬，鑄件凝固的某一段時間內，其凝固區域在某時刻貫穿整個鑄件斷面。

中間凝固方式：介于上述二者之間。3.鑄件的凝固原則solidificationPrinciple

順序凝固原則：DirectionalSolidification在鑄件上從遠離冒口或澆口到冒口或澆口之間建立一個遞增的溫度梯度，從而實現由遠離冒口的部分向冒口的方向順序地凝固。

同時凝固原則：SimultaneouslySolidification是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，使各部分同時凝固。如圖所示。

二、金屬和合金的鑄造性能

鑄造性能：FoundryTechnologicalProperties是表示合金鑄造成形獲得優質鑄件的能力，是一個極其重要的工藝性能。通常用流動性和收縮性等來衡量。

合金的充型能力

moldfillingcapacity

⑴充型能力的概念（流動性）液態合金充滿型腔，形成輪廓清晰、形狀正確的優質鑄件的能力。它是考慮鑄型及工藝因素影響的熔融金屬的流動性。流動性不好時，易產生冷隔、澆不到、氣孔、夾雜、縮孔、熱裂等。合金的流動性好壞用澆注螺旋型流動試樣的長度來衡量。⑵改善充型能力的措施合金性質propertiesofalloys.同類金屬的結晶溫度范圍越小，結晶時固液両相區越窄，對內部液體的流動阻力越小，流動性越好。鑄型條件mouldcondition。鑄型的導熱速度越大或對金屬液流動阻力越大，流動性越差。澆注條件pouringcondition。澆注溫度越高，流動性越好。鑄件結構castingstructure。壁厚過小、壁厚急劇變化、結構復雜及有大的水平面等結構時，都使金屬液的流動困難。

通過兩個途徑發生作用：影響金屬與鑄型之間的熱交換條件，改變金屬液的流動時間；影響金屬液在鑄型中的水動力學條件，改變金屬液的流動速度。2.合金的收縮性

TheContractionofAlloys

⑴收縮的概念：合金從液態冷卻到常溫的過程中，尺寸和體積縮小的現象稱為收縮。TheConceptionoftheContraction體收縮率rateofvolumeContraction:εv＝v0_-v1/v0*100％線收縮率

rateoflinearContraction：εl=l0-l1/l0*100％⑵收縮的階段ContractionStages液態收縮LiquidContraction凝固收縮SolidificationContraction固態收縮SolidContraction前兩個階段的收縮使合金體積減少，表現為鑄型內液面的降低，用體收縮率表示；后一階段表現為鑄件的外形尺寸減小，用線收縮率表示。⑶影響收縮的因素

自由收縮freeContraction受阻收縮hinderedContraction和澆注、鑄型條件和鑄件結構等有關。同時和金屬本身的成份、溫度及相變有關三、鑄造性能對鑄件質量的影響縮孔和縮松ShrinkageandDispersedShrinkage⑴縮孔和縮松的形成（圖－7為縮松的形成；圖1－8為縮孔的形成）⑵縮孔和縮松的防止辦法1、變縮松為縮孔，選擇結晶溫度范圍窄的合金。2、采用順序凝固Directionalolidification原則。3、合理應用冒口Riser、冷鐵Chilling和補貼等工藝措施。控制熱節HotSpot2、鑄件的熱裂熱裂是在鑄件凝固末期高溫下形成的，裂紋表面與空氣接觸而被氧化，呈氧化色。熱裂的形成與兩方面因素有關：鑄件的凝固方式，呈糊狀凝固方式最易產生熱裂。凝固時期受到阻礙2．鑄造應力CastingStress鑄造應力：鑄件的固態收縮受到阻礙而引起的應力稱為鑄造應力。分為：熱阻礙和機械阻礙，由熱阻礙引起的應力為熱應力，由機械阻礙引起的應力為機械應力。殘留應力ResidualStress臨時應力TemporaryStress⑴熱應力以框形鑄件為例，如圖所示：冷到室溫

ThermalStress2桿：壓應力：CompressionStress1桿：拉應力TensileStress⑵機械應力ContractionStress：鑄件冷到彈性狀態后，由于受到鑄型、型芯和澆冒口等的阻礙而產生的應力為機械應力。機械應力為拉應力，如圖：TensileStress⑶減小和消除鑄造應力的方法同時凝固SimultaneouslySolidifying在工藝上采取措施減少鑄造應力，如改善型芯砂的退讓性、合理設置澆、冒口。在結構上避免阻礙收縮的結構。如壁厚均勻、壁之間連接均勻、熱節小而分散的結構。減小機械阻礙：ReductionofRestraint去應力退火：ReliefAnnealing3．鑄件的變形和冷裂

DeformationandCrackofCasting⑴鑄件的變形DeformationofCasting對厚薄不均勻、截面不對稱及具有細長特點的桿類、板類及輪類等鑄件，當殘余應力大于材料的屈服極限時，產生翹曲變形，如圖所示。薄壁冷速快，壓應力，伸長或外凸厚壁冷速慢，拉應力，壓縮或內凹⑵冷裂ColdCracking：鑄件在低溫時形成的裂紋。特點：裂紋表面光滑、有金屬光澤呈微氧化色、穿晶，外形規則。脆性大、塑性差的合金，如白口鑄鐵、高碳鋼等。如上圖所示。

4.熱裂HotTearing

鑄件的凝固方式凝固時期受到阻礙5.氣孔和非金屬夾雜物

(1)氣孔(2)非金屬夾雜物作業：一、問答題1、可采用哪些措施提高合金的流動性？2、縮孔和縮松是怎樣形成的？可采用什么措施防止？3、什么是順序凝固原則和同時凝固原則？1、有時候讀書是一種巧妙地避開思考的方法。7月-237月-23Monday,July17,20232、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。06:09:0406:09:0406:097/17/20236:09:04AM3、越是沒有本領的就越加自命不凡。7月-2306:09:0406:09Jul-2317-Jul-234、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。06:09:0406:09:0406:09Monday,July17,20235、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強。7月-237月-2306:09:0406:09:04July17,20236、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。17七月20236:09:04上午06:09:047月-237、最具挑戰性的挑戰莫過于提升自我。。七月236:09上午7月-2306:09July17,20238、業余生活要有意義，不要越軌。2023/7/176:09:0406:09:0417July20239、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。6:09:04上午6:09上午06:09:047月-2310、你要做多大的事情，就該承受多大的壓力。7/17/20236:09:04AM06:09:0417-7月-2311、自己要先看得起自己，別人才會看得起你