系 部：机械工程学院 专 业：机自及近机类 主讲 教 师：张玲

1. 系 部：机械工程学院专 业：机自及近机类主讲 教 师：张玲 机 械 制 造 基 础

2. 第十章 铸 造 常用工程材料的性能分析 • 第一节 铸造概述 • 第二节 砂型铸造 • 第三节合金的铸造性能

3. 铸造技术是一门古老的、传统的工艺技术。在科学技术迅猛发展的今天，由于铸造成形工艺的特殊优势，有些复杂结构件目前尚无其他制造工艺可替代。铸造工艺仍是最经济且便捷的金属成形工艺。铸造技术是一门古老的、传统的工艺技术。在科学技术迅猛发展的今天，由于铸造成形工艺的特殊优势，有些复杂结构件目前尚无其他制造工艺可替代。铸造工艺仍是最经济且便捷的金属成形工艺。 第一节 铸造概述

4. 中国是当今世界上最大的铸件生产国家，据资料介绍，我国铸造产品的产值在国民经济中约占1%左右。最近几年，铸件进出口贸易增长较快，铸件的产量已达到9%左右。我国铸造厂点多达2万多个，铸造行业从业人员达120万之多。中国是当今世界上最大的铸件生产国家，据资料介绍，我国铸造产品的产值在国民经济中约占1%左右。最近几年，铸件进出口贸易增长较快，铸件的产量已达到9%左右。我国铸造厂点多达2万多个，铸造行业从业人员达120万之多。

5. 铸造技术由于具有铸型材料的来源广泛、生产成本低、工艺灵活性好，不受零件尺寸大小、形状和结构复杂程度的影响等优点，在机械、动力、汽车、航空航天等工业部门中获得了广泛的应用。如：在航空工业中，各类高温合金、钛合金、铝合金复杂薄壁整体构件的精密铸造技术应用广泛，是航空工业中的关键制造技术之一。

6. 铸造技术应用实例

7. 铸造：制造铸型，熔炼金属，将液态金属浇注到铸型中，获得一定形状和性能铸件的成形方法称为铸造。铸造：制造铸型，熔炼金属，将液态金属浇注到铸型中，获得一定形状和性能铸件的成形方法称为铸造。 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。

8. 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。 铸造的缺点：

9. 铸造的分类 铸造一般按造型方法来分类，习惯上分为砂型铸造和特种铸造。 砂型铸造包括湿砂型、干砂型、化学硬化砂型三类。 特种铸造按造型材料的不同，又可分为两大类： 一类以天然矿产砂石作为主要造型材料，如熔模铸造、壳型铸造、负压铸造、泥型铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等； 一类以金属作为主要铸型材料，如金属型铸造、离心铸造、连续铸造、压力铸造、低压铸造等。

10. 第二节 砂型铸造工艺过程 学习重点： （1）掌握砂型铸造的基本过程； （2）通过实例掌握整模、分模造型的特点及应用； 能力目标： 掌握典型铸件的整模和分模造型方法。 03:29:18

11. 砂型铸造 生产过程 03:29:18

12. 砂型铸造 基本工艺过程 制作模样 } 凝固、落砂、清理、检验 造型 砂型 铸型 铸件 配制型砂 下芯 浇注 制作芯盒 } 制芯 烘干 熔炼 选配炉料 型芯 液态金属 制作芯砂 03:29:18

14. 砂型铸造 ① 手工造型： 单件、小批生产 造 型 ② 机器造型： 成批、大量生产 03:29:18

15. 常用手工造型方法 1、按模型分： 整模、分模、活块、挖砂、 刮板、假箱 2、按砂型分类： 两箱、三箱、地坑、脱箱

16. 整模造型 图1.1 整模造型 03:29:18

17. 整模造型应用实例

18. 分模造型 图1.2 分模造型 03:29:18

19. 分模造型应用实例

20. （4）假箱造型 （3）挖砂造型 （6）刮板造型 （5）活块造型

21. 机器造型 • 用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型方法。 • 震压式造型 • 高压造型 • 空气冲击造型

22. 模样和芯盒 模样是用来形成铸型型腔的工艺装备,按组合形式，可分为整体模和分开模。 芯盒是制造砂芯或其他种类耐火材料芯所用的装备。 模样和芯盒由木材、金属或其他材料制成。

23. 造芯 • 芯的主要作用是形成铸件的内腔或局部外形。 • 单件、小批生产时采用手工制芯，大批生产 时采用机器制芯。 • 手工制芯常采用芯盒制芯。

24. （a）整体式芯盒造芯 （b）对开式芯盒造芯 （c)可拆式芯盒造芯

25. 浇注系统： 浇注时，金属液流入铸型所经过的通道称浇注系统。 浇注系统对铸件质量的影响： 1、良好的浇注系统能使液态金属均匀、平稳地流入并充满型腔。 2、能有效的防治熔渣、砂粒或其他杂质进入型腔。 3、能调节铸件的冷却凝固顺序并补给金属液冷却收缩时所需要的液态金属。

26. 通常有浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道和冒口组成，如右图所示。通常有浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道和冒口组成，如右图所示。 图10-14典型的浇注系统

28. 浇注工艺的确定： （1）浇注温度的高低对铸件质量的很大。 灰铸铁的浇注温度：1200~1380℃； 碳素钢为：1500~1550 ℃； 形状简单的铸件取较低的温度，形状复杂的或薄壁铸件取较高的浇注温度。 （2）薄壁铸件应取快速浇注；厚壁铸件按慢-快-慢的原则浇注。

29. 5.砂型铸造常见的缺陷

30. 第三节合金的铸造性能 铸造性能是表示合金铸造成形获得优质 铸件的能力；用流动性、充型能力、收 缩性、偏析和吸气性来衡量。其中流动性 和收缩性对铸件质量的影响最大。

31. 10.1.1 合金的流动性和充型能力 1、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 10.2所示的螺旋形试样，流动距离越长，表明流动性越好。

32. 图10.2所示的螺旋形试样

33. 4) 浇注条件: 浇注温度:生产中薄壁件常采用较高温度，厚壁件采用较低浇注温度。 充型压力：压力越大，充型能力越强。 决定合金流动性的主要因素有： 1）合金的种类。 2）合金的成分。 3）铸件结构和铸型条件，铸件结构造成各部分冷却速度 不同，产生内部应力阻碍收缩；铸型和型芯产生机械阻力。

34. 2.合金的收缩 ①收缩的概念 ②影响收缩的因素 ③合金的收缩对铸件质量的影响

35. 铸件在液态、凝固态和固态的冷却过程中，尺寸和体积减小的现象。铸件在液态、凝固态和固态的冷却过程中，尺寸和体积减小的现象。 ①收缩的概念 金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。体收缩率。 液态收缩 凝固收缩 熔融金属在凝固阶段的体积收缩 金属在固态由于温度降低而发生的体积收缩。线收缩率。 固态收缩

36. ②影响收缩的因素 (a)化学成分　合金化学成分不同时收缩率不同。铸钢的收缩率最大，灰铸铁最小。灰铸铁结晶时石墨析出会产生体积膨胀，抵消了合金的部分收缩 (b)工艺条件 浇注温度，铸件的结构形式，铸型及型芯的强度都会影响合金的收缩。

37. ③合金的收缩对铸件质量的影响 (a)铸件中的缩孔与缩松 (b)铸造应力、变形和裂纹

38. 缩孔形成过程示意图 （1）缩孔和缩松的形成 缩孔的形成：形成条件，金属在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件壁以逐层凝固方式凝固。

39. 缩松形成过程示意图 缩松的形成：

40. （2）缩孔缩松的形成规律： 1）合金的液态收缩和凝固收缩越大（如铸钢，白口铁等），铸件越易形成缩孔。 2）合金的浇注温度越高，液态收缩越大，越易形成缩孔； 3）结晶温度范围宽的合金，倾向于糊状凝固，易形成缩松；纯金属和共晶成分合金倾向于逐层凝固，易形成缩孔。 （3）缩孔和缩松的防止 防止缩孔和缩松的基本原则是：采用合理的工艺条件，使缩松转化为缩孔，并使缩孔移至冒口中。

41. 3、铸造应力 （1）铸造应力:铸件的固态收缩受到阻碍而引起的内应力。可分为热应力和收缩应力； （2）热阻碍：铸件各部分由于冷却速度不同，收缩量不同而引起的阻碍,由其引起的应力称热应力。 （3）机械阻碍：铸型、型芯对铸件收缩的阻碍,由其引起的应力称机械应力（收缩应力）。

42. 热应力的形成

43. 减小和消除铸造应力的措施 1）合理设计铸件结构。尽量避免牵制收缩的结构，如壁厚均匀，壁之间连接均匀等。 2）尽量选用线收缩率小、弹性模量小的合金。 3）采用同时凝固的工艺。各部分温差小，不易产生热应力。主要用于收缩较小的普通灰铸铁、结晶范围大，不易实现冒口补缩，对气密性要求不高的锡青铜铸件等。

44. 4、铸件的变形与裂纹 框架铸件的变形 T型梁的变形

45. 思考题： 1、何谓合金的铸造性能？它可以用那些性能来衡量？铸造性能不好，会引起哪些缺陷？ 2、试分析如图所示铸件：1）那些是自由收缩，哪些是受阻收缩？2）受阻收缩的铸件形成哪一类铸造应力？3）图示各点应力属什么性质（拉应力、压应力）？