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铸 造 第一章 铸造工艺基础 铸造定义：将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中,待其冷却凝固,以获得毛坯或零件的生产方法。 优缺点： 1）可制造形状复杂（尤其内腔）的毛坯。 2）适应范围广。（零件的材料、大小、批量不受限制） 3）铸件成本低。（可直接利用废机件和切屑，加工余量小，设备费用低） 实例： 汽车发动机曲轴、机床床身、飞机叶轮、航天器内精密复杂件等铸件。 液态合金的充型 铸造的缺点：（1）生产过程复杂，影响因素多。（2）易产生缺陷，废品率较高。（3）力学性能低于塑性成形件。 充型能力的影响因素流动性浇注条件铸型特点影响流动性因素： 合金种类：灰口铸铁，硅黄铜，流动性最好，L? 1000mm。铸钢的流动性最差，L? 200mm； 成分：共晶合金的流动性最好； 结晶特征：结晶间隔越小，则流动性越好； 粘度：粘度越大，流动性越差；对充型能力均有影响因素： 对充型能力均有影响因素： 1.铸型材料：导热系数和比热容越大，激冷越大，充型能力越差。 2.铸型温度：温度? ，充型能力? ，所以金属型要预热； 3.铸型中的气体：铸型的排气能力?，流动阻力?，充型能力?；（烘干、开设出气口，增加透气性。） 4.铸型结构：不宜太复杂。最小壁厚表2-1（wall thickness） 5.浇注系统:直浇道高度、内浇道截面积、型腔表面粗糙度。 思考题： 设计铸件时，壁厚应不小于最小允许壁厚，是为了防止产生：（ ）A裂纹； B变形； C铸件强度和刚度不足； D冷隔或浇不到。 2影响合金流动性的因素很多，其中以（ ）的影响最为显著。 ①浇注温度； ②充型压力； ③化学成分； ④铸型填充条件。 3铸件的壁太薄，容易产生（ ）和等（ ）缺陷。 ①裂纹； ②浇不足； ③气孔； ④冷隔。 5下图所示的A、B、C三种成分的铸铁中，流动性最好的是（ ）。 铸件的凝固与收缩 收缩是产生缩孔、缩松、内应力、变形、裂纹的基本原因 铸件的凝固方式1）逐层凝固2）糊状凝固3）中间凝固 合金的凝固方式影响铸件质量。 逐层凝固的合金产生缺陷的倾向小 合金的收缩经历三阶段：液态收缩凝固收缩固态收缩 合金的收缩率与化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件有关。 铸铁的最好。 影响铸件收缩的主要因素：1）化学成分：铸钢和白口铸铁收缩率大；灰铸铁、球铁小。 2）浇注温度：T↑ →收缩率大 铸件结构：壁厚不均匀→收缩受阻→收缩率小； 铸型条件：铸型、型芯阻碍收缩→收缩率小液态收缩和凝固收缩是产生缩孔、缩松的基本原因 逐层凝固易缩孔糊状凝固易缩松顺序凝固：在铸件可能出现缩孔的厚大部位，通过增设冒口或冷铁等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，尔后是靠近冒口的部位凝固，冒口本身最后凝固 结果：使铸件各个部分的凝固收缩均能得到液态金属的补充，而将缩孔转移到冒口之中。 缺点 ：浪费金属，加大成本；加大温度差，加大内应力，易变形、开裂。 应用 ：用于体收缩率大的合金，必须补缩的场合如铸钢、铝青铜、铝硅合金等。 第三节 铸造内应力、变形和裂纹 内应力的形成铸件的固态收缩受到阻碍而引起的内应力。是铸件变形、开裂的根本原因。 固态收缩是铸件变形、开裂的根本原因。 热应力——由于铸件壁厚不均匀，冷速不一，致使同时期内线收缩不一致而相互牵制所引起。 结论：铸件厚壁或心部受拉应力薄壁或表层受压应力。 预防热应力的基本途径：是尽量减少各个部位间的温度差，使其均匀地冷却。 壁厚均匀同时凝固原则同时凝固：从工艺上采取必要的措施，使铸件各部分的冷却速度尽量相等，以达到铸件各部分几乎同时凝固完结。 将浇口开在铸件薄壁处以减缓冷却速度在厚壁处放置冷铁以加快其冷却速度 缺点：铸件心部易缩孔缩松优点：减少铸造内应力，防止变形裂纹，省去冒口省工省料凝固和同时凝固比较 顺序凝固用于收缩大或壁厚差距较大，易产生缩孔的合金铸件，如铸钢、铝硅合金等。定向凝固补缩作用好，铸件致密，但铸件成本高，内应力大同时凝固用于凝固收缩小的灰铸铁。铸件内应力小，工艺简单，节省金属但同时凝固往往使铸件中心区域出现缩松，组织不致密。 减少和消除应力的措施： 结构 — 壁厚均匀，圆角连接，结构对称。 工艺 — 同时凝固，去应力退火。 选材 — 选用线收缩率小、弹性模量小的合金。 铸型 — 设法改善铸型、型芯的退让性，合理设置浇冒口。 热处理—对铸件进行时效处理。 自然时效、热时效（去应力退火）和 铸件的变形与防止具有残余内应力的铸件是不稳定的，它将自发地通过变形来减缓其内应力，以便趋于稳定状态。残留铸造应力超过铸件材料的屈服极限时产生的翘曲变形 即厚处拉应力部分产生压缩变形，薄处压应力部分产生拉伸变 结论：厚处受拉应力部分应缩短;薄处受压应力部分应伸长。 防止铸件变形的措施： 防止铸造应力