第2章铸造成形 ○第一节液态成形理论基础 ⊙第二节砂型铸造方法 第三节特种铸造方法 第四节铸造工艺设计 第五节铸件结构工艺性 浙江科技学院 第六节铸造成形新发展 返回
第2章 铸造成形 第一节 液态成形理论基础 第二节 砂型铸造方法 第三节 特种铸造方法 第四节 铸造工艺设计 第五节 铸件结构工艺性 第六节 铸造成形新发展 返回
铸造：将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应 的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状的毛坯 或零件的方法。铸造是生产机器零件毛坯的主要方法之 一，其实质是液态金属逐步冷却凝固成形。 俦造的优点： 1)可以铸出内腔、外形很复杂的毛坯； 2)工艺灵活性大。几乎各种合金、各种尺寸、形状、 重量和数量的俦件都能生产； 3)成本较低。原材料来源广泛，价格低廉。 上项 回
铸造：将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应 的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状的毛坯 或零件的方法。铸造是生产机器零件毛坯的主要方法之 一，其实质是液态金属逐步冷却凝固成形。 铸造的优点： 1）可以铸出内腔、外形很复杂的毛坯； 2）工艺灵活性大。几乎各种合金、各种尺寸、形状、 重量和数量的铸件都能生产； 3）成本较低。原材料来源广泛，价格低廉
铸造的缺点： 1)俦造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、 气孔等缺陷。 2)铸件的机械性能较低。 3)俦造工序多，难以精确控制，是铸件质量不够稳定。 4)劳动条件较差，劳动强度较大。 页
铸造的缺点： 2）铸件的机械性能较低。 3）铸造工序多，难以精确控制，是铸件质量不够稳定。 4）劳动条件较差,劳动强度较大。 1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、 气孔等缺陷
俦造在机械制造业中应用十分广泛，在各种类型的 机器设备中俦件占很大比重。如表2-1所示。 表2-1各类机械工业中铸件重量比 机械类别 % 机床、内燃机、重型机器 70-90 风机、压缩机 60-80 拖拉机 50-70 农业机械 40-70 汽车 20-30 返回
机床、内燃机、重型机器 机 械 类 别 风机、压缩机 拖拉机 农业机械 汽车 % 70-90 60-80 50-70 40-70 20-30 表2-1各类机械工业中铸件重量比 铸造在机械制造业中应用十分广泛，在各种类型的 机器设备中铸件占很大比重。如表2-1所示
第一节液态成形理论基础 一、金属的凝固 二、金属与合金的铸造性能 三、铸造性能对铸件质量的影响 回
第一节 液态成形理论基础 一、金属的凝固 二、金属与合金的铸造性能 三、铸造性能对铸件质量的影响
金属的凝固 1、液态金属的结构与性质： 1)液态金属的结构：固态金属经加热变为熔融状态即得 液态金属，是由呈有序排列的游动原子集团组成，其结 构与原有固体结构相似，但热运动剧烈，温度越高，热 运动越剧烈，原子集团越小，游动越快。 2)液态金属的性质：具有粘度和表面张力。 2、液态金属的凝固：液态金属由液态转变为固态的过程， 包括形核和长大两个过程。得到的凝固组织（铸态晶粒 形态、大小、分布、缺陷等)取决于成分、冷却速度、 形核条件等
一、金属的凝固 1、液态金属的结构与性质： 1）液态金属的结构：固态金属经加热变为熔融状态即得 液态金属，是由呈有序排列的游动原子集团组成，其结 构与原有固体结构相似，但热运动剧烈，温度越高，热 运动越剧烈，原子集团越小，游动越快。 2）液态金属的性质：具有粘度和表面张力。 2、液态金属的凝固：液态金属由液态转变为固态的过程， 包括形核和长大两个过程。得到的凝固组织（铸态晶粒 形态、大小、分布、缺陷等）取决于成分、冷却速度、 形核条件等
3、铸件的凝固方式 在铸件凝固过程中，铸件断面上存在三个区域，即固相 区、凝固区和液相区；其中凝固区对铸件质量有较大影响， 俦件的凝固方式也可根据凝固区的宽窄来划分，如图2-1。 1)逐层凝固：纯 相线 金属或共晶成分的 合金的凝固，如图 相线 2-1a; 2)糊状凝固：结 成分 晶温度范围很宽的 表层 中心 表层 中心 表层中心 合金的凝固，如图 a) b) c) 2-1c; a)逐层凝固 b)中间凝固 c)糊状凝固 3)中间凝固：介于逐层凝固和糊 图2-1铸件的凝固方式 状凝固之间，大多数合金为此凝 固方式，如图2-1b所示
3、铸件的凝固方式 在铸件凝固过程中，铸件断面上存在三个区域，即固相 区、凝固区和液相区；其中凝固区对铸件质量有较大影响， 铸件的凝固方式也可根据凝固区的宽窄来划分，如图2-1。 a)逐层凝固 b)中间凝固 c)糊状凝固 图2-1 铸件的凝固方式 1）逐层凝固：纯 金属或共晶成分的 合金的凝固，如图 2-1a； 2）糊状凝固：结 晶温度范围很宽的 合金的凝固，如图 2-1c； 3）中间凝固：介于逐层凝固和糊 状凝固之间，大多数合金为此凝 固方式，如图2-1b所示
俦件质量与凝固方式有关，逐层凝固时，合金充型能 力强（流动性好），便于防治缩孔、缩松。而糊状凝固时， 充型能力差，易产生缩松。 影响铸件凝固方式的因素： 1)合金的结晶温度范围； 结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层 凝固。低碳钢，近共晶成分铸铁倾向于逐层凝固，高碳 钢、远共晶成分铸铁倾向于糊状凝固
铸件质量与凝固方式有关，逐层凝固时，合金充型能 力强（流动性好），便于防治缩孔、缩松。而糊状凝固时， 充型能力差，易产生缩松。 4、影响铸件凝固方式的因素： 1）合金的结晶温度范围； 结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层 凝固。低碳钢，近共晶成分铸铁倾向于逐层凝固，高碳 钢、远共晶成分铸铁倾向于糊状凝固
2)铸件的温度梯度。在合金的结晶温度范围已定时，若铸 件的温度梯度由小变大，则凝固区由宽变窄，倾向于逐层凝 固。如图2-2所示。 俦件温度梯度主要取决于： a)合金的性质。合金的凝固温 度越低、热导率越高、结晶潜 热越大，温度梯度越小，如多 数铝合金； b)铸型的蓄热能力越强，激冷 能力越强，温度梯度越大；如 表面 中心 金属型铸造易得致密组织。 图2-2温度梯度对凝固区域的影响 c)浇注温度越高，温度梯度减小
2）铸件的温度梯度。在合金的结晶温度范围已定时，若铸 件的温度梯度由小变大，则凝固区由宽变窄，倾向于逐层凝 固。如图2-2所示。 图2-2 温度梯度对凝固区域的影响 铸件温度梯度主要取决于： a)合金的性质。合金的凝固温 度越低、热导率越高、结晶潜 热越大，温度梯度越小，如多 数铝合金； b) 铸型的蓄热能力越强，激冷 能力越强，温度梯度越大；如 金属型铸造易得致密组织。 c) 浇注温度越高，温度梯度减小
金属与合金的铸造性能 铸造性能是表示合金铸造成形获得优质铸件的能力； 用充型能力、收缩性等来衡量。 (一)充型能力 充型能力：熔融金属或合金充满铸型型腔，获得形 状完整，轮廓清晰俦件的能力。主要影响因素有 0 浇口杯 1、金属或合金的流动性：流动 内浇道 王王王王王王王 性是熔融金属的流动能力，合金 试样凸台 的流动性用浇注流动性试样的方 试样铸件 法来衡量，一般采用如图2-3所 示的螺旋形试样，流动距离越长， 表明流动性越好。 图2-3螺旋形标准试样 上页 回
二、金属与合金的铸造性能 铸造性能是表示合金铸造成形获得优质铸件的能力； 用充型能力、收缩性等来衡量。 （一）充型能力 充型能力：熔融金属或合金充满铸型型腔，获得形 状完整，轮廓清晰铸件的能力。主要影响因素有： 图2-3螺旋形标准试样 1、金属或合金的流动性：流动 性是熔融金属的流动能力，合金 的流动性用浇注流动性试样的方 法来衡量，一般采用如图2-3所 示的螺旋形试样，流动距离越长， 表明流动性越好