金屬的凝固成形

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1、一 、 什 么 是 液 態(tài) 成 型 （ 鑄 造 生 產(chǎn) ） 將 液 態(tài) 金 屬 澆 注 到 與 零 件 形 狀 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(chǎn) 方 法 。零件圖 鑄造工藝圖 鑄型型芯芯 盒 芯 砂型 砂模 型 熔 化 合 箱 落砂、清理 檢 驗 鑄 件二 、 砂 型 鑄 造 的 工 藝 過 程澆 注 冷 卻凝 固（ 1） 材 料 來 源 廣 ；（ 2） 廢 品 可 重 熔 ；（ 3） 設(shè) 備 投 資 低 。 三 、 鑄 造 生 產(chǎn) 的 特 點1 可 生 產(chǎn) 形 狀 任 意 復 雜 的 制 件 ， 特 別 是 內(nèi) 腔 形

2、 狀 復 雜 的制 件 。 如 汽 缸 體 、 汽 缸 蓋 、 蝸 輪 葉 片 、 床 身 件 等 。（ 1） 合 金 種 類 不 受 限 制 ；（ 2） 鑄 件 大 小 幾 乎 不 受 限 制 。2 適 應 性 強 ： 3 成 本 低 ： 4 廢 品 率 高 、 表 面 質(zhì) 量 較 低 、 勞 動 條 件 差 。第 一 節(jié) 金 屬 的 凝 固 特 點充 型 能 力 不 足 時 ， 會 產(chǎn) 生 澆 不 足 、 冷 隔 、 夾 渣 、 氣 孔 等 缺 陷 。 （ 一 ） 液 態(tài) 合 金 的 流 動 性合 金 的 流 動 性 是 ： 液 態(tài) 合 金 本 身 的 流 動 能 力 。 充 型 液 態(tài)

3、合 金 填 充 鑄 型 的 過 程 。充 型 能 力 液 體 金 屬 充 滿 鑄 型 型 腔 ， 獲 得 尺 寸 精 確 、輪 廓 清 晰 的 成 形 件 的 能 力 。一 液 態(tài) 金 屬 的 充 型 能 力 與 流 動 性0.45%C 鑄 鋼 ：200mm出 氣 口澆 口 杯 4.3%C 鑄 鐵 ：1800mm出 氣 口澆 口 杯 Pb Sb20 40 60 80204060800流動性（cm） 100200300溫度（） 0合 金 流 動 性 主 要 取 決 于 合 金 化 學 成 分 所 決 定 的 結(jié) 晶 特 點 a） 在 恒 溫 下 凝 固b） 在 一 定 溫 度 范 圍 內(nèi) 凝 固

4、Pb Sb20 40 60 80204060800流動性（cm） 100200300溫度（） 0 3.澆 注 系 統(tǒng) 的 的 結(jié) 構(gòu) 澆 注 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 越 復 雜 ， 流 動 阻 力 越 大 ， 充 型 能 力 越 差 。 （ 二 ） 澆 注 條 件（ 三 ） 鑄 型 充 填 條 件1. 鑄 型 的 蓄 熱 系 數(shù) 鑄 型 的 蓄 熱 系 數(shù) 表 示 鑄 型 從 其 中 的 金 屬 吸 取 熱 量 并 儲 存 在 本 身 的 能 力 。 1.澆 注 溫 度 一 般 T澆 越 高 ， 液 態(tài) 金 屬 的 充 型 能 力 越 強 。 2.充 型 壓 力 液 態(tài) 金 屬 在 流 動 方 向

5、 上 所 受 的 壓 力 越 大 ， 充 型 能 力 越 強 。 2.鑄 型 溫 度 鑄 型 溫 度 越 高 ， 液 態(tài) 金 屬 與 鑄 型 的 溫 差 越 小 ， 充 型 能 力 越 強 。 3.鑄 型 中 的 氣 體（ 2） 鑄 件 復 雜 程 度 鑄 件 結(jié) 構(gòu) 復 雜 ， 流 動 阻 力 大 ， 鑄 型 的 充 填 就 困 難 。 （ 四 ） 鑄 件 結(jié) 構(gòu)（ 1） 折 算 厚 度 折 算 厚 度 也 叫 當 量 厚 度 或 模 數(shù) ， 為 鑄 件 體 積與 表 面 積 之 比 。 折 算 厚 度 大 ， 熱 量 散 失 慢 ， 充 型 能 力 就 好 。 鑄 件 壁 厚 相 同 時

6、， 垂 直 壁 比 水 平 壁 更 容 易 充 填 。二 、 液 態(tài) 金 屬 的 凝 固 與 收 縮ab （ 一 ） 鑄 件 的 凝 固 方 式 1. 逐 層 凝 固 2. 糊 狀 凝 固 3. 中 間 凝 固 影 響 鑄 件 凝 固 方式 的 主 要 因 素 ：（ 1） 合 金 的 結(jié) 晶 溫 度 范 圍 合 金 的 結(jié) 晶 溫 度 范 圍 愈 小 ， 凝 固 區(qū) 域 愈 窄 ，愈 傾 向 于 逐 層 凝 固 。 表 層 中 心t鑄 件 固 相 線液 相 線成 分 溫度表 層 中 心t鑄 件液固 液c 表 層 中 心St鑄 件溫度 液 相 線固 凝 固 區(qū)（ 2） 鑄 件 的 溫 度 梯 度

7、 在 合 金 結(jié) 晶 溫 度 范 圍 已 定 的 前提 下 ， 凝 固 區(qū) 域 的 寬 窄 取 決 與 鑄件 內(nèi) 外 層 之 間 的 溫 度 差 。 若 鑄 件內(nèi) 外 層 之 間 的 溫 度 差 由 小 變 ， 則其 對 應 的 凝 固 區(qū) 由 寬 變 窄 。 表 層 中 心St鑄 件溫度成 分 溫度 S1 T1T2（ 二 ） 合 金 的 收 縮1. 收 縮 的 概 念 T澆T液 T固T室合 金 的 收 縮 經(jīng) 歷 如 下 三 個 階 段 ：（ 1） 液 態(tài) 收 縮 從 澆 注 溫 度 到 凝 固 開 始 溫 度 之 間 的 收 縮 。 T澆 T液體 收 縮 率 是 鑄 件 產(chǎn) 生 縮孔 或

8、縮 松 的 根 本 原 因 。 %100 鑄 件 鑄 件鑄 型V VVV %100 鑄 件 鑄 件鑄 型 L LLL體 收 縮 率 ：線 收 縮 率 ： 線 收 縮 率 是 鑄 件 產(chǎn) 生 應力 、 變 形 、 裂 紋 的 根 本原 因 。 （ 3） 固 態(tài) 收 縮 從 凝 固 終 止 溫 度 到 室 溫 間 的 收 縮 。 T固 T室（ 2） 凝 固 收 縮 從 凝 固 開 始 到 凝 固 終 止 溫 度 間 的 收 縮 。 T液 T固2. 縮 孔 與 縮 松 液 態(tài) 合 金 在 冷 凝 過 程 中 ， 若 其 液 態(tài) 收 縮 和 凝 固 收 縮 所 縮減 的 容 積 得 不 到 補 充 ，

9、 則 在 鑄 件 最 后 凝 固 的 部 位 形 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)縮 孔 和 縮 松 的 形 成2)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(xiàn) “ 順 序 凝 固 ” 。 暗 冒 口冒 口 儲 存 補 縮 用 金 屬液 的 空 腔 。順 序 凝 固 鑄 件 按 照 一 定的 次 序 逐 漸 凝 固 。 冷 鐵 熱 節(jié)確 定 熱 節(jié) 的 方 法 等 溫 線 法內(nèi) 切 圓 法 冷 鐵同 時 凝 固

10、整 個 鑄 件 幾 乎 同 時 凝 固 。三 、 鑄 造 內(nèi) 應 力 、 變 形 與 裂紋 （ 一 ） 鑄 造 內(nèi) 應 力 鑄 件 在 凝 固 以 后 的 繼 續(xù) 冷 卻 過 程 中 ， 其 固 態(tài) 收 縮 受 到 阻礙 ， 鑄 件 內(nèi) 部 即 將 產(chǎn) 生 內(nèi) 應 力 。 1.機 械 應 力 （ 收 縮 應 力 ） 合 金 的 線 收 縮 受 到 鑄 型 、型 芯 、 澆 冒 系 統(tǒng) 的 機 械 阻礙 而 形 成 的 內(nèi) 應 力 。機 械 應 力 是 暫 時 應 力 。 上 型下 型2 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

11、 致 在 同 一 時 期 內(nèi) 鑄 件 各 部 分 收 縮 不 一 致 而 引 起 的 應 力 。 tT 12t0 t1 t2 t3THT臨T室t0t1: 塑 性 狀 態(tài)彈 性 狀 態(tài)12+-t1t2：t2t3： 12-+ 12 熱 應 力 ： 由 于 形 狀 復 雜 ， 厚 薄 不 均 ， 各 部 分的 冷 卻 速 度 不 同 ， 以 至 在 同 一 時 刻 ， 鑄 件 各 部位 收 縮 不 一 致 而 引 起 的 內(nèi) 應 力 稱 為 熱 應 力 。 熱應 力 的 形 成 過 程 如 下 圖 框 形 梁 鑄 件 所 示 。 熱 應 力 使 鑄 件 的 厚 壁 或 心 部 受 拉 伸 ， 薄 壁

12、 或 表 層 受 壓 縮 。 熱 應 力 是 永 久 應 力 。（ 二 ） 鑄 件 的 變 形 與 防 止 +-反 變 形 法防 止 變 形 的 方 法 ： 1） 使 鑄 件 壁 厚 盡 可 能 均 勻 ；2） 采 用 同 時 凝 固 的 原 則 ；3） 采 用 反 變 形 法 。（ 三 ） 鑄 件 的 裂 紋 與 防 止 1 熱 裂 熱 裂 的 形 狀 特 征 是 ： 裂 紋 短 、 縫 隙 寬 、 形 狀 曲 折 、 縫 內(nèi)呈 氧 化 色 。 熱 裂 的 防 止 ： 應 盡 量 選 擇 凝 固 溫 度 范 圍 小 ， 熱 裂 傾 向 小 的 合 金 。 應 提 高 鑄 型 和 型 芯 的

13、退 讓 性 ， 以 減 小 機 械 應 力 。 對 于 鑄 鋼 件 和 鑄 鐵 件 ， 必 須 嚴 格 控 制 硫 的 含 量 ， 防 止 熱 脆 性 。 2 冷 裂 冷 裂 的 特 征 是 ： 裂 紋 細 小 ， 呈 連 續(xù) 直 線 狀 ， 縫 內(nèi) 有 金 屬光 澤 或 輕 微 氧 化 色 。 冷 裂 的 防 止 ： 1） 使 鑄 件 壁 厚 盡 可 能 均 勻 ；2） 采 用 同 時 凝 固 的 原 則 ；3） 對 于 鑄 鋼 件 和 鑄 鐵 件 ， 必 須 嚴 格 控 制 磷 的 含 量 ， 防 止 冷 脆 性 。 四 、 液 態(tài) 成 形 件 的 質(zhì) 量 與 控 制 常 見 鑄 件 缺

14、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(xiàn) 。 縮 孔縮 松 1 縮 孔 ： 形 狀 為 不 規(guī) 則 的 封 閉 或 敞 露 的 空 洞 ，孔 壁 粗 糙 并 帶 有 枝 狀 晶 ， 常 出 現(xiàn) 在 鑄 件 最 后 凝固 部 位 。 2 縮 松 ： 鑄 件 斷 面 上 出 現(xiàn) 的 分 散 而 細 小 的 縮孔 。 粘 砂 鑄 件 的 部 分 或 整 個 表 面 粘 附 著 一 層金 屬 和 砂 粒 的 機

15、 械 混 和 物 ， 多 發(fā) 生在 鑄 件 厚 壁 和 熱 節(jié) 處 。 裂 紋 1 熱 裂 ： 斷 面 嚴 重 氧 化 ， 無 金 屬 光 澤 ， 斷 口沿 晶 界 產(chǎn) 生 和 發(fā) 展 ， 外 形 曲 折 而 不 規(guī) 則 的 裂 紋 。 2 冷 裂 ： 穿 過 晶 體 而 不 沿 晶 界 斷 裂 ， 斷 口 有金 屬 光 澤 或 有 輕 微 氧 化 色 。 夾 砂 鑄 件 表 面 上 有 凸 起 的 金 屬 片 狀 物 ，表 面 粗 糙 ， 邊 角 銳 利 ， 有 小 部 分 與鑄 件 本 體 相 連 。 化 學成 分及 力學 性能 不合 格 鑄 件 的 化 學 成 分 和 硬 度 、 強 度

16、 、 伸 長 率 、 沖擊 韌 度 、 耐 熱 、 耐 蝕 及 耐 磨 等 性 能 不 符 合 技 術(shù)條 件 要 求 。 白 口 灰 鑄 鐵 件 斷 面 全 部 或 表 面 出 現(xiàn) 亮 白色 組 織 ， 常 在 鑄 件 薄 的 斷 面 ， 棱 角及 邊 緣 部 分 。 鑄 件 缺 陷 的 產(chǎn) 生 與 鑄 造 工 藝 、 造 型 材 料 、 模 具 、 合 金 的 熔 煉 與 澆 注 、鑄 造 合 金 的 選 擇 、 鑄 件 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 、 技 術(shù) 要 求 的 設(shè) 計 是 否 合 理 等 各 個 環(huán) 節(jié) 密切 相 關(guān) 。 因 此 ， 應 從 以 下 幾 個 方 面 控 制 鑄 件 質(zhì) 量 ：

17、1 合 理 選 定 鑄 造 合 金 和 鑄 件 結(jié) 構(gòu)2 合 理 制 定 鑄 件 的 技 術(shù) 要 求 具 有 缺 陷 的 鑄 件 并 不 都 是 廢 品 ， 在 合 格 鑄 件中 ， 允 許 存 在 那 些 缺 陷 及 其 存 在 的 程 度 ， 應 在 零 件 圖 或 有 關(guān) 的 技 術(shù) 文 件 中做 出 具 體 規(guī) 定 ， 作 為 鑄 件 質(zhì) 量 要 求 的 依 據(jù) 。3 鑄 件 質(zhì) 量 檢 驗 鑄 件 質(zhì) 量 檢 驗 是 控 制 鑄 件 質(zhì) 量 的 重 要 措 施 。鑄 件 檢 驗 的 項 目 有 ： 鑄 件 外 觀 質(zhì) 量 ， 包 括 鑄 件 表 面 缺 陷 、 表 面 粗 糙 度 、

18、 重量 公 差 和 尺 寸 公 差 等 ； 鑄 件 內(nèi) 在 質(zhì) 量 ， 包 括 鑄 件 內(nèi) 部 缺 陷 、 化 學 成 分 、 金相 組 織 和 材 質(zhì) 性 能 等 ； 鑄 件 使 用 性 能 ， 包 括 鑄 件 在 強 力 、 高 速 、 耐 蝕 、 耐熱 、 耐 低 溫 等 不 同 條 件 下 的 工 作 能 力 。 鑄 件 質(zhì) 量 檢 驗 最 常 用 的 是 宏 觀 法 。 它 是 通 過 肉 眼 觀 察 （ 或 借 助 尖 咀 錘 ）找 出 鑄 件 的 表 面 缺 陷 和 皮 下 缺 陷 ， 如 氣 孔 、 砂 眼 、 夾 渣 、 粘 砂 、 縮 孔 、 澆不 到 、 冷 隔 、 尺

19、寸 誤 差 等 。 對 于 內(nèi) 部 缺 陷 則 要 用 儀 器 檢 驗 ， 如 著 色 滲 透 檢驗 、 超 聲 波 探 傷 、 射 線 探 傷 、 磁 粉 探 傷 、 熒 光 探 傷 、 耐 壓 試 驗 等 。 此 外 ，若 有 必 要 還 應 對 鑄 件 進 行 解 剖 檢 驗 、 金 相 檢 驗 、 力 學 性 能 檢 驗 和 化 學 成 分分 析 等 。 用 型 砂 緊 實 成 型 的 鑄 造 方 法 稱 為 砂 型 鑄 造 。砂 型 鑄 造 是 應 用 最 廣 泛 的 一 種 鑄 造 方 法 ， 其 主 要工 序 包 括 ： 制 造 模 樣 ， 制 備 造 型 材 料 、 造 型 、

20、 造芯 、 合 型 、 熔 煉 、 澆 注 、 落 砂 、 清 理 與 檢 驗 等 。一 、 造 型 方 法 的 選 擇二 、 鑄 造 工 藝 設(shè) 計第 二 節(jié) 砂 型 鑄 造 用 造 型 混 合 料 及 模 樣 等 工 藝 裝 備 制 造 鑄 型 的 過 程 稱為 造 型 。 造 型 是 砂 型 鑄 造 的 最 基 本 工 序 ， 通 常 分 為 手 工造 型 和 機 器 造 型 兩 大 類 。（ 一 ） 手 工 造 型 手 工 造 型 主 要 用 于 單 件 小 批 生 產(chǎn) ， 特 別 是 重 型 和 形狀 復 雜 的 鑄 件 。 1. 手 工 造 型 方 法 分 類 根 據(jù) 砂 型 的

21、不 同 特 征 ， 手 工 造 型 方 法 可 分 為 ： 兩 箱造 型 、 三 箱 造 型 、 脫 箱 造 型 、 地 坑 造 型 、 組 芯 造 型 ； 根據(jù) 模 樣 的 不 同 特 征 ， 手 工 造 型 方 法 可 分 為 ： 整 模 造 型 、分 模 造 型 、 挖 砂 造 型 、 假 箱 造 型 、 活 塊 造 型 、 刮 板 造 型 。各 種 手 工 造 型 方 法 的 示 意 圖 如 圖 1-15所 示 。 2. 各 種 手 工 造 型 方 法 的 主 要 特 征 及 其 適 用 范 圍一 、 造 型 方 法 的 選 擇兩 箱 造 型 是 造 型 的 最 基 本 方 法 ， 鑄

22、 型 由 成 對 的上 型 和 下 型 構(gòu) 成 ， 操 作 簡 單 。 適 用 于 各 種 生 產(chǎn) 批量 和 各 種 大 小 的 鑄 件 。 a) 兩 箱 造 型三 箱 造 型 的 鑄 型 由 上 、 中 、 下 三 型 構(gòu) 成 。 中 型 高 度需 與 鑄 件 兩 個 分 型 面 的 間 距 相 適 應 。 三 箱 造 型 操 作 費 工 。主 要 適 用 于 具 有 兩 個 分 型 面 的 單 件 、 小 批 生 產(chǎn) 的 鑄 件 。 b) 三 箱 造 型 c) 地 坑 造 型組 芯 造 型 是 用 若 干 塊 砂 芯 組 合 成 鑄 型 ， 而 無 需砂 箱 。 它 可 提 高 鑄 件 的

23、 精 度 ， 但 成 本 高 。 適 用 于 大批 量 生 產(chǎn) 形 狀 復 雜 的 鑄 件 。 d) 組 芯 造 型整 模 造 型 的 模 樣 是 整 體 的 ， 分 型 面 是 平 面 ， 鑄 型型 腔 全 部 在 半 個 鑄 型 內(nèi) ， 其 造 型 簡 單 ， 鑄 件 不 會 產(chǎn) 生錯 型 缺 陷 。 適 用 于 鑄 件 最 大 截 面 在 一 端 ， 且 為 平 面 的鑄 件 。 e) 整 模 造 型挖 砂 造 型 的 模 樣 是 整 體 的 ， 但 鑄 件 分 型 面 為 曲 面 。為 便 于 起 模 ， 造 型 時 用 手 工 挖 去 阻 礙 起 模 的 型 砂 、 其 造型 費 工

24、 、 生 產(chǎn) 率 低 ， 工 人 技 術(shù) 水 平 要 求 高 。 用 于 分 型 面不 是 平 面 的 單 件 、 小 批 生 產(chǎn) 鑄 件 。 f) 挖 砂 造 型假 箱 造 型 是 為 克 服 挖 砂 造 型 的 挖 砂 缺 點 ， 在 造 型前 預 先 做 個 底 胎 （ 即 假 箱 ） ， 然 后 在 底 胎 上 制 下 箱 ，因 底 胎 不 參 予 澆 注 ， 故 稱 假 箱 。 比 挖 砂 造 型 操 作 簡 單 ，且 分 型 面 整 齊 。 適 用 于 成 批 生 產(chǎn) 中 需 要 挖 砂 的 鑄 件 。 j) 假 箱 造 型分 模 造 型 是 將 模 樣 沿 最 大 截 面 處 分

25、 成 兩 半 ， 型 腔 位于 上 、 下 兩 個 砂 箱 內(nèi) ， 造 型 簡 單 省 工 。 常 用 于 最 大 截 面在 中 部 的 鑄 件 。 g) 分 模 造 型活 塊 造 型 是 在 制 模 時 將 鑄 件 上 的 妨 礙 起 模 的 小 凸 臺 ，肋 條 等 這 些 部 分 作 成 活 動 的 （ 即 活 塊 ） 。 起 模 時 ， 先 起出 主 體 模 樣 ， 然 后 再 從 側(cè) 面 取 出 活 塊 。 其 造 型 費 時 ， 工人 技 術(shù) 水 平 要 求 高 。 主 要 用 于 單 件 、 小 批 生 產(chǎn) 帶 有 突 出部 分 、 難 以 起 模 的 鑄 件 。 h) 活 塊

26、造 型刮 板 造 型 是 用 刮 板 代 替 實 體 模 樣 造 型 ， 它 可 降 低模 樣 成 本 ， 節(jié) 約 木 材 ， 縮 短 生 產(chǎn) 周 期 。 但 生 產(chǎn) 率 低 ，工 人 技 術(shù) 水 平 要 求 高 。 用 于 有 等 載 面 或 回 轉(zhuǎn) 體 的 大 、中 型 鑄 件 的 單 件 、 小 批 生 產(chǎn) 、 如 帶 輪 、 鑄 管 、 彎 頭 等 。 i) 刮 板 造 型（ 二 ） 機 器 造 型 機 器 造 型 是 指 用 機 器 全 部 完 成 或 至 少 完 成緊 砂 操 作 的 造 型 工 序 。 機 器 造 型 鑄 件 尺 寸 精 確 、表 面 質(zhì) 量 好 、 加 工 余

27、量 小 ， 但 需 要 專 用 設(shè) 備 ，投 資 較 大 ， 適 合 大 批 量 生 產(chǎn) 。1. 機 器 造 型 方 法 分 類常 用 的 機 器 造 型 方 法 有 ： 壓 實 緊 實 、 高 壓 緊 實 、震 擊 緊 實 、 震 壓 緊 實 、 微 震 緊 實 、 拋 砂 緊 實 、射 壓 緊 實 、 射 砂 緊 實 。2. 各 種 機 器 造 型 方 法 的 主 要 特 征 及 其 適 用 范 圍壓 實 緊 實 方 法 單 純 借 助壓 力 緊 實 砂 型 ， 機 器 結(jié) 構(gòu) 簡單 、 噪 聲 小 ， 生 產(chǎn) 率 高 ， 消耗 動 力 少 ， 型 砂 的 緊 實 度 沿砂 箱 高 度 方

28、 向 分 布 不 均 勻 ，上 下 緊 實 度 相 差 很 大 。 主 要適 用 于 成 批 生 產(chǎn) 高 度 小 于200mm薄 而 小 的 鑄 件 。 a) 壓 實 緊 實 高 壓 緊 實 主 要 是 用 較高 壓 實 比 壓 （ 一 般 在0.7MPa-1.5MPa） 壓 實 砂型 。 砂 型 緊 實 度 高 ， 鑄 件尺 寸 精 度 高 ， 表 面 粗 糙 度Ra值 小 ， 廢 品 率 低 ， 生 產(chǎn)率 高 、 噪 聲 低 、 灰 塵 小 、易 于 機 械 化 、 自 動 化 、 但機 器 結(jié) 構(gòu) 復 雜 、 制 造 成 本高 。 主 要 適 用 于 需 大 量 生產(chǎn) 的 中 、 小 型

29、 鑄 件 ， 如 汽車 、 機 械 車 輛 、 縫 紉 機 等產(chǎn) 品 較 為 單 一 的 制 造 業(yè) 。 b) 高 壓 緊 實震 擊 緊 實 主 要 依 靠震 擊 力 堅 實 砂 型 。 該 方法 機 器 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 制 造成 本 低 ， 但 噪 聲 大 、 生產(chǎn) 率 低 、 要 求 廠 房 基 礎(chǔ)好 。 砂 型 堅 實 度 沿 砂 箱高 度 方 向 愈 往 下 愈 大 。主 要 適 用 于 需 成 批 生 產(chǎn)的 中 ， 小 型 鑄 件 。 c) 震 擊 緊 實震 壓 緊 實 是 經(jīng) 過多 次 震 擊 后 再 壓 實 砂型 。 該 方 法 生 產(chǎn) 率 高 ，能 量 消 耗 少 ， 機

30、械 磨損 少 ， 砂 型 堅 實 度 較均 勻 ， 但 噪 聲 大 。 廣泛 用 于 成 批 生 產(chǎn) 中 、小 型 鑄 件 。 c) 震 壓 緊 實微 震 緊 實 是 在加 壓 堅 實 型 砂 的 同時 ， 砂 箱 和 模 板 作高 頻 率 、 小 振 幅 震動 。 此 方 法 生 產(chǎn) 率較 高 、 緊 實 度 均 勻 、噪 聲 小 。 廣 泛 用 于成 批 生 產(chǎn) 中 、 小 型鑄 件 。 e) 微 震 緊 實拋 砂 緊 實 是 利用 離 心 力 拋 出 型 砂 ，使 型 砂 在 慣 性 力 下完 成 填 砂 和 堅 實 。該 方 法 生 產(chǎn) 率 高 ，能 量 消 耗 少 、 噪 聲低 、

31、型 砂 堅 實 度 均勻 、 適 用 性 廣 。 主要 適 用 于 單 件 、 小批 、 成 批 、 大 量 生產(chǎn) 中 、 大 型 鑄 件 或大 型 芯 。 f) 拋 砂 緊 實射 壓 緊 實 是 使 壓縮 空 氣 驟 然 膨 脹 ， 將型 砂 射 人 砂 箱 進 行 填砂 和 堅 實 ， 再 進 行 壓實 。 該 方 法 生 產(chǎn) 率 高 ，堅 實 度 均 勻 ， 砂 型 型腔 尺 寸 精 確 、 表 面 光滑 、 工 人 勞 動 強 度 低 、易 于 自 動 化 、 但 造 型機 調(diào) 整 維 修 復 雜 。 主要 適 用 于 大 批 、 大 量生 產(chǎn) 的 形 狀 簡 單 的 中 、小 型 鑄

32、 件 。 g) 射 壓 緊 實射 砂 緊 實 是 用 壓 縮 空 氣 將型 （ 芯 ） 砂 高 速 射 入 砂 箱 或 芯盒 而 進 行 緊 實 。 因 其 將 填 砂 、緊 實 兩 個 工 序 同 時 完 成 ， 故 生產(chǎn) 率 高 ， 但 用 于 造 型 ， 其 堅 實度 不 高 、 需 進 行 輔 助 壓 實 。 廣泛 用 于 制 芯 、 并 開 始 用 于 造 型 。 一 、 熔 模 鑄 造 二 、 金 屬 型 鑄 造 三 、 壓 力 鑄 造第 三 節(jié) 特 種 鑄 造 一 金 屬 型 鑄 造液 態(tài) 金 屬 澆 入 金 屬 型 鑄 件獲 得（ 一 )金 屬 型 的 材 料 及 結(jié) 構(gòu)材 料

33、 一 般 采 用 鑄 鐵 ， 要 求 較 高 時 ， 可 選 用 碳 鋼 或 低 合 金 鋼 。金 屬 型 的 結(jié) 構(gòu) 有 水 平 分 型 式 、 垂 直 分 型 式 和 復 合 分 型 式 等 。（ 二 ） 金 屬 型 的 鑄 造 工 藝 1 加 強 金 屬 型 的 排 氣2 在 金 屬 型 的 工 作 表 面 上 噴 刷 涂 料3 預 熱 金 屬 型 并 控 制 其 溫 度4 及 時 開 型（ 三 ） 金 屬 型 鑄 造 的 特 點 及 適 用 范 圍1 金 屬 型 鑄 件 冷 卻 速 度 快 ， 組 織 致 密 ， 力 學 性 能 高 。 2 鑄 件 的 尺 寸 精 度 和 表 面 質(zhì)

34、量 均 優(yōu) 于 砂 型 鑄 造 件 。 尺 寸 精 度 達 IT12IT14， Ra值 平 均 可 達 6.312.5m。 3 生 產(chǎn) 率 高 ， 勞 動 條 件 得 到 改 善 。4 金 屬 型 不 透 氣 、 無 退 讓 性 、 鑄 件 冷 卻 速 度 快 ， 易 產(chǎn) 生 氣 孔 、 應 力 、 裂 紋 、 澆 不 到 、 冷 隔 、 白 口 等 鑄 造 缺 陷 。 應 用 ： 主 要 用 于 銅 、 鋁 、 鎂 等 有 色 合 金 鑄 件 的 大 批 量 生 產(chǎn) 。二 、 熔 模 鑄 造 成 形 工 藝 在 易 熔 模 樣 表 面 包 覆 若 干 層 耐 火 材 料 ， 待 其 硬 化

35、干 燥后 ， 將 模 樣 熔 去 制 成 中 空 型 殼 ， 經(jīng) 澆 注 而 獲 得 鑄 件 的 一 種 成形 工 藝 方 法 。 （ 一 ） 熔 模 鑄 造 的 工 藝 過 程壓型 蠟模組 結(jié)殼 脫蠟單 個蠟 模 焙 燒 、澆 注（ 二 ） 熔 模 鑄 造 的 特 點 和 適 用 范 圍1 鑄 件 的 精 度 和 表 面 質(zhì) 量 較 高 ， 公 差 等 級 可 達 IT11IT13， 表 面 粗 糙 度 Ra值 達 1.612.5m。 2 合 金 種 類 不 受 限 制 ， 尤 其 適 用 于 高 熔 點 及 難 加 工 的 高 合 金 鋼 ， 如 耐 熱 合 金 、 不 銹 鋼 、 磁 鋼

36、 等 。 3 可 鑄 出 形 狀 較 復 雜 的 鑄 件 ， 如 鑄 件 上 寬 度 大 于 3mm的 凹 槽 、 直 徑 大 于 2mm的 小 孔 均 可 直 接 鑄 出 。 4 生 產(chǎn) 批 量 不 受 限 制 ， 單 件 、 成 批 、 大 量 生 產(chǎn) 均 可 適 用 。 5 工 藝 過 程 較 復 雜 ， 生 產(chǎn) 周 期 長 ； 原 材 料 價 格 貴 ， 鑄 件 成 本 高 ； 鑄 件 不 能 太 大 、 太 長 ， 否 則 熔 模 易 變 形 ， 喪 失 原 有 精 度 。 應 用 ： 它 最 適 合 25kg以 下 的 高 熔 點 、 難 以 切 削 加 工 合 金 鑄 件 的 成

37、 批 大 量 生 產(chǎn) 。三 、 壓 力 鑄 造 成 形 工 藝 液 態(tài) 金 屬 在 高 壓 作 用 下 快 速 壓 入 金 屬 鑄 型 中 ， 并 在 壓 力下 結(jié) 晶 ， 以 獲 得 鑄 件 的 成 形 工 藝 方 法 。 （ 一 ） 壓 鑄 機 和 壓 鑄 工 藝 過 程（ 二 ） 壓 力 鑄 造 的 特 點 和 適 用 范 圍 1 鑄 件 的 尺 寸 精 度 和 表 面 質(zhì) 量 最 高 。 公 差 等 級 一 般 為 IT11IT13級 ， Ra為 3.20.8m。 2 鑄 件 的 強 度 和 表 面 硬 度 高 。 抗 拉 強 度 可 比 砂 型 鑄 造 提 高 2530%， 但 伸

38、長 率 有 所 下 降 。 3 可 壓 鑄 出 形 狀 復 雜 的 薄 壁 件 。 4 生 產(chǎn) 率 高 。 國 產(chǎn) 壓 鑄 機 每 小 時 可 鑄 50150次 ， 最高 可 達 500次 。 5 壓 鑄 設(shè) 備 投 資 大 ， 壓 鑄 型 制 造 成 本 高 ， 工 藝 準 備 時 間 長 ， 不 適 宜 單 件 、 小 批 生 產(chǎn) 。6 由 于 壓 鑄 型 壽 命 的 原 因 ， 目 前 壓 鑄 尚 不 適 宜 鑄 鐵 、 鋼 等 高 熔 點 合 金 的 鑄 造 。 7 壓 鑄 件 內(nèi) 部 存 在 縮 孔 和 縮 松 ， 表 皮 下 形 成 許 多 氣 孔 。（ 三 ） 在 壓 鑄 件 的

39、 設(shè) 計 和 使 用 中 ， 應 注 意 的 問 題1. 應 使 鑄 件 壁 厚 均 勻 ， 并 以 34mm壁 厚 為 宜 ， 最 大 壁 厚 應 小 于 68mm， 以 防 止 縮 孔 、 縮 松 等 缺 陷 。2 . 壓 鑄 件 不 能 進 行 熱 處 理 或 在 高 溫 下 工 作 ， 以 免 壓 鑄 件 內(nèi) 氣 孔 中 的 氣 體 膨 脹 ， 導 致 鑄 件 表 面 鼓 泡 或 變 形 。3 . 壓 鑄 件 應 盡 量 避 免 切 削 加 工 ， 以 防 止 內(nèi) 部 孔 洞 外 露 。4 . 由 于 壓 鑄 件 內(nèi) 部 疏 松 ， 塑 性 、 韌 性 相 對 較 差 ， 因 此 不

40、適 宜 制 造 承 受 沖 擊 的 制 件 。應 用 ： 有 色 薄 壁 小 件 的 大 批 量 生 產(chǎn) 。四 、 低 壓 鑄 造 成 形 工 藝 低 壓 鑄 造 是 在 0.20.7大 氣 壓 的 低 壓 下 將 金 屬 液 注 入 型 腔 ， 并 在 壓 力 下 凝 固 成 形 ， 以 獲 得 鑄 件 的 方 法 。（ 一 ） 低 壓 鑄 造 的 工 藝 過 程（ 二 ） 低 壓 鑄 造 的 特 點 及 應 用 范 圍應 用 ： 目 前 廣 泛 應 用 于 鑄 造 鋁 合 金 鑄 件 ， 如 汽 車 發(fā) 動 機 缸體 、 缸 蓋 、 活 塞 、 葉 輪 等 ， 也 可 用 于 球 墨 鑄

41、鐵 、 銅 合 金 等澆 注 較 大 的 鑄 件 ， 如 球 鐵 曲 軸 、 銅 合 金 螺 旋 槳 等 。1 澆 注 壓 力 和 速 度 便 于 調(diào) 節(jié) ， 可 適 應 不 同 材 料 的 鑄 型 。 2 鑄 件 的 氣 孔 、 夾 渣 等 缺 陷 較 少 。 3 便 于 實 現(xiàn) 順 序 凝 固 ， 使 鑄 件 組 織 致 密 、 力 學 性 能 高 。 4 由 于 省 去 了 補 縮 冒 口 ， 使 金 屬 的 利 用 率 提 高 到 9098%。 第 四 節(jié) 鑄 造 工 藝 分 析一 、 鑄 件 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 （ 一 ） 鑄 件 壁 厚 的 設(shè) 計1 合 理 設(shè) 計 鑄 件 壁 厚 1

42、） 鑄 件 的 最 小 壁 厚鑄造方法 鑄 件 尺 寸（ mm） 合 金 種 類鑄 鋼 灰 口 鑄 鐵 球 墨 鑄 鐵 可 鍛 鑄 鐵 鋁 合 金 銅 合 金砂型鑄造 500 500 1520 15 20 15 20 10 12 6 10 122） 鑄 件 的 臨 界 壁 厚在 最 小 壁 厚 和 臨 界 壁 厚 之 間 就 是 適 宜 的 鑄 件 壁 厚 。在 砂 型 鑄 造 條 件 下 ， 臨 界 壁 厚 3 最 小 壁 厚 3） 鑄 件 截 面 形 狀在 一 定 鑄 造 工 藝 條 件 下 ， 所 能 澆 注 出 的 鑄 件 最 小 壁 厚 。 2 鑄 件 壁 厚 應 均 勻 、 避 免

43、 厚 大 截 面（ 二 ） 鑄 件 壁 的 連 接1 鑄 件 的 結(jié) 構(gòu) 圓 角2 避 免 銳 角 連 接3 厚 壁 與 薄 壁 間 的 聯(lián) 接 要 逐 步 過 渡4 減 緩 筋 、 輻 收 縮 的 阻 礙（ 三 ） 鑄 件 外 形 的 設(shè) 計 1 避 免 外 部 側(cè) 凹 、 凸 起 ；2 分 型 面 應 盡 量 為 平 直 面 ；上中中下 上下3 凸 臺 、 筋 條 的 設(shè) 計 應 便 于 起 模 。（ 四 ） 鑄 件 內(nèi) 腔 的 設(shè) 計1 應 盡 量 減 少 型 芯 的 數(shù) 量 ， 避 免 不 必 要 的 型 芯 。芯 撐2 便 于 型 芯 的 固 定 、 排 氣 和 清 理 。（ 五 ）

44、 鑄 件 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 應 考 慮 的 其 它問 題1 鑄 造 方 法2 組 合 鑄 件 的 設(shè) 計二 、 砂 型 鑄 造 工 藝 設(shè) 計鑄 造 工 藝 圖 將 工 藝 設(shè) 計 的 內(nèi) 容 （ 工 藝 方 案 ） 用 工 藝 符 號或 文 字 在 零 件 圖 上 表 示 出 來 所 形 成 的 圖 樣 。 （ 一 ） 澆 注 位 置 的 選 擇澆 注 時 鑄 件 在 鑄 型 中 所 處 的 空 間 位 置 。1.鑄 件 的 重 要 加 工 面 和 受 力 面 應 朝 下 或 位 于 側(cè) 面 上下 下上上下3.鑄 件 的 大 平 面 應 朝 下 2. 應 將 面 積 較 大 的 薄 壁 部 位

45、 置 于 鑄 型 下 部 ， 或 使 其 傾 斜 位 置上下4.為 防 止 鑄 件 產(chǎn) 生 縮 孔 、 縮 松 的 缺 陷 ， 應 使 鑄 件 的 厚 大 部 位 朝上 或 側(cè) 放 上下 下上 （ 二 ） 分 型 面 的 選 擇 1. 分 型 面 應 選 在 鑄 件 的 最 大 截 面 處 。2. 應 盡 量 使 鑄 件 的 全 部 或 大 部 置 于 同 一 砂 箱 ， 以 保 證 鑄 件 的 尺 寸 精 度 。 3. 應 盡 量 減 少 分 型 面 的 數(shù) 量 ， 并 盡 可 能 選 擇 平 面 分 型 。 上下中4. 為 便 于 造 型 、 下 芯 、 合 箱 及 檢 驗 鑄 件 壁 厚

46、 ， 應 盡 量 使 型 腔 及 主 要 型 芯 位 于 下 箱 。 上 下上下 上下上 下 （ 三 ） 工 藝 參 數(shù) 的 確 定 生 產(chǎn) 批量 最 小 鑄 出 孔 直徑灰 口鑄鐵件 鑄 鋼 件大 量 生產(chǎn)成 批 生產(chǎn)單 件 、小 批生 產(chǎn) 121515303050 3050501 機 械 加 工 余 量 和 鑄 孔 2 起 模 斜 度3 鑄 造 圓 角 4 鑄 造 收 縮 率5 型 芯 及 芯 頭圓 角 半 徑 一 般 約 為 相 交 兩 壁 平 均 厚 度 的 1/31/2。 通 常 灰 鑄 鐵 為 0.71.0%， 鑄 造 碳 鋼 為 1.32.0%， 鋁 硅合 金 為 0.81.2%

47、， 錫 青 銅 為 1.21.4%。 型 芯 的 功 用 是 形 成 鑄 件 的 內(nèi) 腔 、 孔 洞 和 形 狀 復 雜 阻 礙 起 模部 分 的 外 形 。 芯 頭 的 作 用 ： 1） 定 位 作 用 ；2） 固 定 作 用 ；3） 排 氣 作 用 。（ 四 ） 澆 、 冒 口 系 統(tǒng) 1. 澆 注 系 統(tǒng) 1） 澆 注 系 統(tǒng) 的 組 成 及 作 用2） 澆 注 系 統(tǒng) 的 常 見 類 型 封 閉 式 澆 注 系 統(tǒng) F直 F橫 F內(nèi) F直 F橫 F內(nèi) =1.15 1.1 1 開 放 式 澆 注 系 統(tǒng) F直 F橫 F內(nèi) F直 F橫 ： F內(nèi) =1 2 42. 冒 口冒 口 是 在 鑄

48、型 中 設(shè) 置 的 一 個 儲 存 金 屬 液 的 空 腔 。 冒 口 普 通 冒 口特 種 冒 口 明 冒 口暗 冒 口保 溫 冒 口發(fā) 熱 冒 口大 氣 壓 力 冒 口易 割 冒 口三 、 液 態(tài) 成 形 工 藝 設(shè) 計 實 例 上下 材 料 ： HT200收 縮 率 ： 1.0 %上下 下 上1 有 一 測 試 鑄 造 應 力 用 的 應 力 框 鑄 件 ， 如 圖 1-1所 示 ， 凝固 冷 卻 后 ， 用 鋼 鋸 沿 A-A線 鋸 斷 ， 此 時 斷 口 間 隙 的 大 小 會發(fā) 生 什 么 變 化 ？ 為 什 么 ？IIIIII IVA A III2. 比 較 分 型 方 案III

49、2. 比 較 分 型 方 案I II2. 比 較 分 型 方 案3 鑄 件 結(jié) 構(gòu) 工 藝 性 ： 判 斷 下 列 鑄 件 的 結(jié) 構(gòu) 工 藝 性 ， 若 不 合 理 ， 請 在 原 圖 上 進 行 修 改 。 3 鑄 件 結(jié) 構(gòu) 工 藝 性 ： 判 斷 下 列 鑄 件 的 結(jié) 構(gòu) 工 藝 性 ， 若 不 合 理 ， 請 在 原 圖 上 進 行 修 改 。 (1).鑄 造 時 鑄 件 的 重 要 工 作 面 或 主 要 加 工 面 應 。(2).機 器 造 型 主 要 使 、 過 程 實 現(xiàn) 機 械 化 。(3).金 屬 流 動 性 不 好 ， 鑄 件 容 易 產(chǎn) 生 、 鑄 造 缺 陷 。5

50、、 判 斷 題 ： 正 確 的 打 “ ” ， 錯 誤 的 打 “ ” 。(1).金 屬 型 鑄 造 適 合 于 大 批 大 量 生 產(chǎn) 形 狀 復 雜 的 黑 色 金 屬 鑄 件 。(2).特 種 鑄 造 主 要 用 于 生 產(chǎn) 大 型 鑄 件 。(3).鑄 件 的 形 狀 與 結(jié) 構(gòu) 應 與 零 件 相 同 。(4).用 離 心 鑄 造 法 生 產(chǎn) 空 心 旋 轉(zhuǎn) 體 鑄 件 時 ， 不 需 用 型 芯 。(5).為 了 保 證 直 齒 圓 柱 齒 輪 的 質(zhì) 量 ， 澆 注 時 其 軸 線 應 處 于 豎 直位 置 。4、 填 空 題1.下 列 鑄 造 方 法 ， 使 用 無 分 型 面

51、 鑄 型 的 是 ： 砂 型 鑄 造 ； 金 屬 型 鑄 造 ； 壓 力 鑄 造 ； 熔 模鑄 造 。2.在 設(shè) 計 鑄 造 零 件 時 ， 應 盡 可 能 設(shè) 置 結(jié) 構(gòu) 斜 度 的 表 面 是 ： 平 行 于 分 型 面 的 非 加 工 表 面 ； 平 行 于 分 型 面 的 加 工 表 面 ； 垂 直 于 分 型 面 的 非 加 工 表 面 ； 垂 直 于 分 型 面 的 加 工 表 面 。6、 選 擇 題b) 修 改 方 案 5 050 046 039 0201515 55120 8 5原 設(shè) 計 鑄 件 各 部 分 壁 厚 相 差 過 大 ， 厚 壁 處 會 形 成 熱 節(jié) ， 凝 固收 縮 時 在 熱 節(jié) 處 形 成 縮 孔 、 縮 松 等 缺 陷 。分 型 面 上 圓 角 起 模 時 需 要 挖 砂在 零 件 設(shè) 計 中 所 確 定 的 非 加 工 表 面 斜 度 為 結(jié) 構(gòu) 斜 度 。 而 在 繪制 鑄 造 工 藝 圖 中 加 在 垂 直 分 型 面 的 側(cè) 面 所 具 有 的 斜 度 稱 為 拔模 斜 度 ， 以 使 工 藝 簡 化 和 保 證 鑄 件 質(zhì) 量 。 圖 中 鑄 件 之 孔 和 外圓 面 應 具 有 斜 度 才 合 理 。 如 果 外 表 面 加 工 則 在 加 上 加 工 余 量后 再 加 上 部 分 金 屬 使 其 具 有 斜 度 。