铸造基础知识培训Word格式.docx
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二、特种铸造为获得高质量、高精度的铸件，提高生产率，人们在砂型铸造的基础上，创造了多种其它的铸造方法；
通常把这些有别于砂型铸造的其他铸造方法通称为特种铸造。
七种常见的特种铸造方法挤压铸造金属型铸造离心铸造特种铸造压力铸造陶瓷型铸造低压铸造熔模铸造前一页后一页回主页
熔模铸造在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型壳，经浇注而获得铸件的一种成形工艺方法。
模样材料多位蜡质，又称为失蜡铸造。
工艺过程：
制蜡模→制型壳→浇注→落砂前一页后一页回主页
熔模铸造前一页后一页回主页
熔模铸造特点：
铸件的精度和表面质量高；
可制造形状较复杂的铸件?
过程较复杂，周期长，耗材贵，适用于小型零件?
适用于合金铸件，尤其是高造熔点难加工的高合金钢，如耐热合金、不锈钢、磁钢等。
适用范围如：
汽轮机、燃汽轮机叶片、切削刀具、仪表元件前一页后一页回主页
金属型铸造金属型铸造是在重力作用下将金属液体浇入金属铸型以获得铸件的方法。
铸型用金属制成，可反复使用，故又称永久型铸造。
金属型铸造特点：
应用：
节省造型材料，“一型多铸”铜、铝、镁等?
精度高，IT1<
2~IT16，Ra&
lt;
1<
2.5μm有色合金铸件?
生产率高的大批量生产?
周期长，成本高，工艺参数严格?
无透气性，浇不到、裂纹等缺陷。
压力铸造液态金属在高压作用下快速压入金属铸型中，并在压力下结晶，以获得铸件的成形工艺方法。
压铸过程主要由压铸机来实现。
合型、浇注，压射、开型、顶出铸件几个过程。
常用压铸机分为热压室和冷压室两大类。
压力铸造压力铸造前一页后一页回主页
压力铸造动画前一页后一页回主页
压力铸造特点：
铸件精度高；
可以做形状复杂的薄壁件；
力学性能好；
生产率高，50~150次/小时；
设备投资大,铸型制造周期长．前一页后一页回主页
低压铸造低压铸造是在0.<
20.7大气压的低压下将金属液注~入型腔，并在压力下凝固成形，以获得铸件的方法。
低压铸造1、低压铸造的工艺过程：
1）准备合金液和铸型<
2）升液，浇注。
3）增压凝固。
4）减压、降液。
5）开型取出铸件。
低压铸造特点：
充型压力和速度便于控制，适用于各种铸型；
金属利用率高，可达90~98%；
充型能力强，适用大型薄壁件；
容易实现；
离心铸造是将金属液浇入高速旋转的铸型中，使其在离心力作用下成形并凝固的铸造方法。
可用金属型也可用砂型卧式立式前一页后一页回主页
离心铸造1、离心铸造的类型：
根据铸型旋转轴的空间位置，离心铸造可分为立式和卧式两大类。
1）立式离心铸造：
铸型绕垂直轴旋转。
在离心力和重力的共同作用下，内表面为回转抛物面，因此用于高度小于直径的圆环类或成形铸件。
离心铸造<
2）卧式离心铸造：
铸型绕水平轴旋转。
铸件壁厚均匀，适于长度较大的管、套类零件。
离心铸造特点：
制造筒形件时省去型芯，浇注系统；
适用于生产薄壁件；
可以生产双金属铸件；
容易产生比重偏析缺陷，内表面粗糙前一页后一页回主页
陶瓷型铸造“陶瓷型”是一个专用的名称。
它所指的工艺实质上是熔模铸造工艺的一个分支。
与熔模铸造采用同样的铸造材料（硅酸乙酯水解液、刚玉等），但不是采用熔模特有的涂挂法，而是用灌浆法。
陶瓷型铸造陶瓷型铸造与熔模铸造比较异同点应用制壳材料制壳硬化起模方范围方法方法法熔模硅酸乙酯涂氨硬熔模大水解液、铸造挂法批刚玉等法（慢）附加硬拔模单件硅酸乙酯陶瓷型灌化剂（硬后小批水解液、铸造浆拔，精（快）刚玉等法前一页后一页回主页度高）
陶瓷型铸造工艺基本步骤:
母模准备→砂套造型→灌浆→稍硬→起模→喷烧→合箱→浇注→清理前一页后一页回主页
陶瓷型铸造基本工艺过程砂套造型灌浆与胶结起模与喷烧焙烧与合箱前一页后一页回主页
陶瓷型铸造特点：
精度高，适合高熔点合金；
铸件大小不受限制，可以从几十千克到数吨；
熔模由于蜡的原因，不能制大件（蜡变形、蠕变），陶瓷型弥补了此不足?
投资少，周期短（陶瓷型铸造生产准备简单，不需要复杂设备，准备一些必要的工艺装备）?
生产成本低（与机械加工方法相比，生产模具时，节省材料，成本生产各种模具）?
不适合于大批量、重量轻或形状复杂铸件。
实型铸造采用泡沫塑料代替木模或金属模进行造型，造型后模样不取出，浇入金属液后，模样燃烧气化消失，金属液填充模样的位置，冷却凝固成铸件的生产方法。
又称气化模铸造和消失模铸造。
1、实型铸造的工艺过程工艺过程包括模样制造、造型、浇注、清理等过程。
实型铸造特点：
设备简单，工序简单、生产周期短，劳动强度低；
铸件尺寸精度高；
造型、清理方便；
（可采用无粘接剂型砂）?
零件设计自由度大，即结构工艺性好。
不需要起模，精度高。
挤压铸造是用铸型的一部分直接挤压金属液，使金属在压力作用下成形、凝固而获得零件或毛坯的方法；
又称液态模锻。
1、挤压铸造的原理及工艺过程铸型中浇入金属液，上型向下运动挤压金属液而成型。
挤压铸造的压力和速度较低，无涡流飞溅现象，成形时伴有局部塑性变形，铸件致密无气孔。
挤压铸造挤压铸造多采用金属型，挤压的工艺过程包括铸型准备、浇注、合型加压、完成等过程。
挤压铸造特点：
挤压铸件的尺寸精度和表面质量高；
无需开设浇冒口，金属利用率高；
适应性强，大多数合金都可采用挤压铸造；
工艺简单、节省能源和劳力，易于实现机械化和自动化；
生产率比金属型高1倍。
主要用于生产强度较高、气密性好的铸件及薄板类铸件；
如阀体、活塞、机架、铸铁锅等。
各种铸造方法比较1<
20100砂型铸造80熔模铸造60金属型铸造压力铸造40离心铸造<
200铸件精度生产率毛坯利用率铸件尺寸前一页后一页回主页
二、铸造工艺基础§
1-1液态合金的充型充型——液态合金填充铸型的过程。
充型能力——液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力。
合金流动性充型能力取决于浇注条件铸型填充条件充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。
一、液态合金的流动性合金的流动性是：
液态合金本身的流动能力。
浇口杯出气口0.45%C铸钢：
<
200mm4.3%C铸铁：
1800mm前一页后一页回主页
合金流动性主要取决于合金化学成分所决定的结晶特点液相线固相线300<
200共晶点1000a）在恒温下凝固806040<
20b）在一定温度范围内凝固0<
20406080PbSb前一页后一页回主页温度（℃）流动性（cm）
二、浇注条件
（1）浇注温度一般T越高，液态金属的充型能力浇越强。
2）充型压力液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越强。
（3）浇注系统的结构浇注系统的结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。
铸件复杂程度铸件结构复杂，流动阻力大，铸型的充填就困难。
三、铸型充填条件
（1）铸型的材料（<
2）铸型温度铸型温度越高，液态金属与铸型的温差越小，充型能力越强。
（3）铸型中的气体前一页后一页回主页
§
1-<
2铸件的凝固与收缩一、铸件的凝固方式acb1.逐层凝固液相线件液相线铸t件件铸t铸t<
2.糊状凝固固相线S3.中间凝固成分液液固影响铸件凝固方固表层中心表层表层中心中心式的主要因素:
凝固区合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围愈小，愈倾向于逐层凝固。
前一页后一页回主页温度温度
二、铸造合金的收缩1.收缩的概念合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或尺寸缩减的现象。
合金的收缩经历如下三个阶段：
（1）液态收缩从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。
T—T浇液（<
2）凝固收缩从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。
T—T液固（3）固态收缩从凝固终止温度到室温间的收缩。
T—T固室前一页后一页回主页
V?
2V铸型铸件体收缩率是铸件产生缩体收缩率：
100%V孔或缩松的根本原因。
V铸件线收缩率是铸件产生应L?
2L线收缩率：
铸型铸件力、变形、裂纹的根本?
100%LL铸件原因。
三、铸件中的缩孔与缩松液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。
大而集中的称为缩孔，细小而分散的称为缩松。
1缩孔和缩松的形成前一页后一页回主页
2缩孔和缩松的防止防止缩孔和缩松常用的工艺措施就是控制铸件的凝固次序，使铸件实现“顺序凝固”。
（定向凝固）前一页后一页回主页
暗冒口冒口—储存补缩用金属热节液的空腔。
冷铁冷铁前一页后一页回主页
等温线法寻找热节的方法内切圆法前一页后一页回主页
1-3铸造内应力、变形和裂纹一、内应力的形成铸件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产生内应力。
1.机械应力（收缩应力）上型合金的线收缩受到铸型、型芯、浇冒系统的机械阻碍而形成的内应力。
机械应力是暂时应力。
下型前一页后一页回主页
2．热应力热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。
热应力使铸件的厚壁1或心部受拉伸，薄壁<
2或表层受压缩。
1热应力是永久应力。
+-<
2前一页后一页回主页
二、铸件的变形与防止变形的产生+-前一页后一页回主页
防止变形的方法：
1）合理设计铸件结构,使铸件壁厚尽可能均匀；
2）采用同时凝固的原则；
冷铁前一页后一页回主页
3）采用反变形法。
4）时效处理反变形法---------------前一页后一页回主页
三、铸件的裂纹与防止1．区分热裂和冷裂热裂：
合金凝固末期的高温下形成的裂纹。
热裂的形状特征是：
裂纹短且宽、形状曲折、缝内呈氧化色。
冷裂：
低温下形成的裂纹。
出现于复杂工件的受拉部位和应力集中部位。
冷裂的特征是：
裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。
2．防止热裂和冷裂冷裂的防止：
①使铸件壁厚尽可能均匀；
②采用同时凝固的原则；
③对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷的含量，防止冷脆性。
热裂的防止：
①应尽量选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。
②应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。
③对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制硫的含量，防止热脆性。
一、常用合金铸件的生产铸铁、铸钢、铜合金、铝合金前一页后一页回主页
2-1铸铁件生产铸铁是含碳量大于<
2.11%（通常为<
2.5%-4.0%）的铁碳合金。
根据碳在铸铁中存在形式的不同，铸铁可分为：
1.白口铸铁：
碳全部以FeC的形式存在，断口呈银色。
3具有良好的耐磨性，有时也用来制造一些耐磨件，如轧辊、粉碎机锤头、和犁铧等。
2.灰口铸铁：
碳大部或全部以石墨形式存在，断口呈暗灰色。
3.麻口铸铁：
组织中既存在石墨、又有莱氏体，是白口和灰口之间的过渡组织，因断口处有黑白相间的麻点，故而得名。
前一页后一页回主页
根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁可分为：
1．灰铸铁：
其石墨呈片状。
如图a所示。
2．可锻铸铁：
其石墨呈团絮状。
如图b所示。
3．球墨铸铁：
其石墨呈球状。
如图c所示。
4．蠕墨铸铁：
其石墨呈蠕虫状。
如图d所示。
dacb前一页后一页回主页
一、影响铸铁组织和性能的因素铸铁中的碳以化合态渗碳体和游离态石墨形式存在。
碳以石墨形式析出的现象称为石墨化。
1、化学成分碳是形成石墨的元素，1）碳和硅也是促进石墨化的元素。
含碳愈高，析出石墨愈多、所以：
石墨片愈粗大。
当铸铁中碳、硅含量均高时，析出的石墨硅是强烈促进石墨化的元素，含硅量增加，石墨显著增多。
就愈多、愈粗大。
一、影响铸铁组织和性能的因素<
2）硫强烈阻碍石墨化。
所以：
高硫量促使碳以FeC存在，硫含量限制在3阻碍石墨化增加热脆性，恶化铸铁铸造性能0.1-0.15%以下。
3）锰弱阻碍石墨化，但具有提高铸铁锰含量控制在强度和硬度的作用。
0.6~1.<
2%之间。
4）磷对铸铁的石墨化影响不显著。
磷含量限制在0.5%以下。
含磷过高将增加铸铁的冷脆性。
2．冷却速度1）铸型材料<
2）铸件壁厚铸件壁愈厚，冷却速度愈慢，则石墨化倾向愈大，愈易得到粗大的石墨片和铁素体基体。
实际生产中，一般是根据铸件主要部位的壁厚，选择适当的化学成分（主要指碳、硅），以获得所需要的组织。
二、灰铸铁
（一）灰铸铁的化学成分、组织灰铸铁的化学成分：
2.6～3.6%C，1.<
2～3.0%Si，0.4～1.<
2Mn，S≤0.15%，P≤0.3%。
灰铸铁的组织：
碳钢的基体+片状石墨珠光体基体灰铸铁珠光体+铁素体基体灰铸铁铁素体基体灰铸铁前一页后一页回主页
二、灰铸铁
（二）灰铸铁的性能1）力学性能：
σ=1<
20-<
250Mpa，低，仅为钢件的<
20-b30%，伸长率δ≈0，塑性韧性差。
是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。
2）良好的减振性3）良好的耐磨性4）良好的切削加工性5）低的缺口敏感性前一页后一页回主页
二、灰铸铁（三）灰铸铁的孕育处理—孕育铸铁孕育处理—浇注前向铁水中冲入细颗粒的孕育剂（人工晶核如硅铁和硅钙合金），形成大量的、弥散的难熔质点，成为石墨的结晶核心，促进石墨的形核，得到具有细片状石墨的组织。
＊＊σ=<
250-400Mpa，δ≈0＊b＊＊＊孕育铸铁特点：
＊＊＊＊●强度和韧性优于普通灰铸铁。
＊＊＊＊●孕育处理使不同壁厚铸件的组织较均匀，性能基本一致。
●用于制造力学性能要求较高而截面尺寸变化较大的大型铸件。
如重型机床床身，汽缸体等。
二、灰铸铁（四）灰铸铁牌号及选用灰铁灰铸铁的牌号用汉语拼音“HT”+数字表示，数字表示其最低抗拉强度σ（MPa）。
b前一页后一页回主页
牌号组织用途举例盖、外罩、油盘、手轮、支架、底板、镶导轨的机F+G片床底座等对强度无要求的零件HT100底座、床身、与HT<
200相配的溜板、工作台；
泵F+P+G片壳、容器、法兰盘;
工作压力不太大的管件HT150要求高的强度和一定耐蚀能力的泵壳、容器、法F+P+G片兰、硝化塔HT<
200机床床身、立柱、平尺、划线平板、汽缸、齿轮、活塞、刹车轮、联轴器盘、水平仪框架P+G片HT<
250压力为80Mpa以下的油缸、泵体、阀门床身导轨、车床、冲床等受力较大的床身、机座、P+G细细片HT300主轴箱、卡盘、齿轮、高压油缸、水缸、泵体、阀门、衬套、凸轮、大型发动机曲轴、气缸体、气缸P+G盖；
冷镦模、冷冲模细细片HT350前一页后一页回主页
三、可锻铸铁白口铸铁通过退火处理使渗碳体分解而得到团絮状石墨的一种高强度铸铁。
又叫展性铸铁或韧性铸铁前一页后一页回主页
三、可锻铸铁1．可锻铸铁的组织、性能及选用1）铁素体（黑心）可锻铸铁塑性和韧性好，耐蚀性较高，适于制造承受振动和冲击、形状复杂的薄壁小件，如汽车拖拉机的底盘类零件。
2）珠光体可锻铸铁强度、硬度、耐磨性优良，用于石油管道、炼油厂管道和商用及民用建筑的供气和供水系统的管件。
3）白心可锻铸铁白口铸铁在氧化气氛中退火，产生几乎是全部脱碳的可锻铸铁。
国内应用较少，国外有用作水暖管件的。
三、可锻铸铁<
2．可锻铸铁的牌号可锻铸铁的牌号用汉语拼音和两组数字表示，第一组数字表示其最低抗拉强度σ（Mpa），第二组数字表b示其最低断后伸长率δ（%）。
可铁白可铁黑可铁珠KTH300–06KTZ450–06KTB450-07δminσbmin前一页后一页回主页
四、球墨铸铁向铁水中加入球化剂和孕育剂得到的具有球状石墨的铸铁。
1．球墨铸铁的性能1）强度高抗拉强度不仅高于铸铁，甚至高于碳钢，疲劳强度大致与中碳钢相似，耐磨性优于表面淬火钢，所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。
2）塑性、韧性好3）良好的铸造性能、减摩性、切削加工性及低的缺口敏感性前一页后一页回主页
四、球墨铸铁<
2.球墨铸铁的牌号：
球铁球墨铸铁的牌号用汉语拼音“QT”和两组数字表示，两组数字分别表示最低抗拉强度和伸长率。
QT500-07抗拉强度最低值为500MPa，伸长率最低值为7%前一页后一页回主页
3．球墨铸铁的生产1）控制原铁水化学成分a）S和P含量要低b）C含量要高（3.6～4.0%C）。
2）较高的铁水温度出炉温度应高于1400℃。
3）球化处理和孕育处理球化处理：
促使石墨在结晶时呈球状析出。
孕育处理：
促进铁水的石墨化。
铁水→孕育处理→球化处理前一页后一页回主页
球化处理工艺：
冲入法铁水出铁槽铁水包草木灰硅铁粉（孕育剂）合金球化剂前一页后一页回主页
五、蠕墨铸铁向铁水中加入蠕化剂（如镁钛合金）进行蠕化处理，然后加入孕育剂作孕育处理，得到的具有短片状石墨的铸铁。
五、蠕墨铸铁蠕墨铸铁的性能：
（1）力学性能（强度和韧性）比灰铸铁高，比球墨铸铁低。
2）壁厚敏感性比灰铸铁小得多。
（3）导热性和耐疲劳性好。
（4）优良的铸造性能蠕墨铸铁的牌号：
“RuT”+数字表示。
RuT4<
20，表示抗拉强度不低于4<
20MPa的蠕墨铸铁前一页后一页回主页
五、蠕墨铸铁蠕墨铸铁的应用：
蠕墨铸铁主要用来生产复杂的大型铸件。
如大型柴油机机体、大型机床立柱等。
更适合制造在热循环作用下工作的零件，如大型柴油机汽缸盖、排汽管、制动盘、液压阀、金属型等。
------------前一页后一页回主页
2-<
2铸钢件生产一、铸钢的分类、性能、牌号及应用1．碳素钢铸造性能差、应用较少。
1）低碳钢C&
0.<
25%<
2）中碳钢铸造性能较好、应用广泛。
C=0.<
25~0.45%3）高碳钢C=0.50~0.60铸造性能差、应用较少。
2．合金钢1）低合金钢Me&
5%<
2）高合金钢Me&
gt;
5%Mn13前一页后一页回主页
2铸钢件生产二、铸钢的铸造特点铸钢的流动性差、收缩大。
铸造性能差1）铸件要安放冒口和冷铁；
2）必须严格控制浇注温度；
3）铸件的壁不能太薄；
化学成分的质量分数（%）旧钢号用途举例钢号CSiMnP、S≤用于受力不大、要求韧性高的各ZG<
200~400ZG150.<
200.500.800.04种机械零件，如机座、箱体等用于受力不大、要求韧性较高的ZG<
230~450ZG<
250.300.500.900.04各种机械零件，如外壳、轴承盖、阀体、砧座等用于轧钢机机架、轴承座、连ZG<
270~500ZG350.400.500.900.04杆、曲轴、缸体、箱体等用于负荷较高的零件，如大齿ZG310~570ZG450.500.600.900.04轮、缸体、制动轮、棍子等用于齿轮、棘轮、联接器、叉头ZG340~640ZG550.600.600.900.04等前一页后一页回主页
2-3铜、铝合金铸件生产一、铸造铜合金紫铜（纯铜）中加入合金元素形成铜合金。
）1．铸造黄铜（Cu-Zn含锌量低于47%，以锌为唯一或主要的合金元素的铜合金。
2．铸造青铜青铜是指除了铜锌合金以外的其它铜合金。
铸造黄铜力学性能高，如σ=<
250～450Mpa，δ=7～b30%。
其含铜量低，价格低于铸造青铜，铸造性能优良。
常用于生产一般用途的轴承、衬套等耐磨件和阀门及大型螺旋桨等耐蚀件等。
铸造锡青铜的力学性能低于黄铜，但其耐磨、耐蚀性优于黄铜，适合制造高速滑动轴承和衬套。
二、铸造铝合金1．铝硅合金（Al-Si）流动性好、线收缩率低、热裂倾向小、气密性好，强度较高，所以应用最广。
常用于制造形状复杂的薄壁件或气密性要求较高的铸件，如内燃机缸体、仪表外壳等。
2．铝铜合金（Al-Cu）3．铝镁合金（Al-Mg）4．铝锌合金（Al-Zn）前一页后一页回主页
3-<
2浇注位置和分型面的选择一、浇注位置的选择浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。
在铸造工艺图上用汉字和箭头表示。
★铸件的重要工作面或主要加工面应朝下或呈侧立状态车床床身的浇注位置前一页后一页回主页
★铸件上的大平面结构或薄壁结构应朝下或呈侧立状态不合理不合理合理合理前一页后一页回主页
★选择浇注位置应有利于补缩，防止在铸件中产生缩孔卷扬机筒上下上下不合理合理前一页后一页回主页
二、分型面的选择铸型组元间的结合面。
在铸造工艺图上用符号—或表示。
确定分型面★分型面的确定应能方便、顺利地取出模样或铸件，分型面一般选在铸件的最大截面处前一页后一页回主页
确定分型面★分型面以平面为宜，越少越好
（一）不合理合理前一页后一页回主页
确定分型面★分型面以平面为宜，越少越好
（二）√前一页后一页回主页
确定分型面★应尽量使型腔全不合理部或大部分置于同一个砂型内，最好使型腔或使加工面与基准面位于下型中合理前一页后一页回主页
上确定分型面①下★应使型芯和活块数量少，并便于安放和稳定
（一）前一页后一页回主页上②下
确定分型面★应使型芯和活块数量少，并便于安放和稳定
（二）不合理合理前一页后一页回主页
3-3工艺参数的选择加工余量工艺参数拔模斜度型芯及型芯头铸造圆角收缩率前一页后一页回主页
铸造车间前一页后一页回主页
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