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毛坯制造（热加工） 毛坯成形常用方法 铸 造 将液态金属浇注到铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状和性能的铸件的成形方法称为铸造。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而成形。与其它成形方法相比，具有下列特点： （1）成形方便，工艺灵活性大。 铸件的轮廓尺寸可由几mm到数十米，壁厚由0.5mm到1m左右；质量可由几克到数万千克。可生产形状简单或十分复杂的零件。对于具有复杂内腔的零件，铸造是最好的成形方法。 （2）成本低廉，设备简单，周期短。 铸件所用材料来源广泛，价格低廉，并可直接利用废机件和金属废料。一般情况下，铸造生产不需要大型、精密设备。 （3）铸件的力学性能较差，质量不够稳定。 图2-1 螺旋型金属流动试样 液态金属在冷却凝固过程中，形成的晶粒较粗大，容易产生气孔、缩孔和裂纹等缺陷。所以铸件的力学性能不如相同材料的锻件好，而且存在生产工序多，铸件质量不稳定，废品率高，工作条件差，劳动强度较高等问题。随着生产技术的不断发展，铸件性能和质量正在进一步提高，劳动条件正逐步改善。 铸造工艺基础 铸件的质量与合金的铸造性能密切相关。合金的铸造性能是指合金在铸造过程中表现出来的工艺性能，如流动性、收缩性、吸气性、偏析等。合金的铸造性能好，是指合金熔化时不易氧化，熔液不易吸气，浇注时金属液易充满型腔，凝固时铸件收缩小，且化学成分均匀，冷却时铸件变形和开裂倾向小等。铸造性能差的合金易使铸件产生缺陷，铸造时应采取相应工艺措施。 1 液态金属的充型能力 熔融合金填充铸型的过程，简称充型。熔融合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力，称合金的充型能力。液态金属的充型能力强，则能浇注出壁薄而形状复杂的铸件；充型能力差，则易产生冷隔、浇不足等缺陷。影响充型能力的主要因素有： 1.合金的流动性 流动性是指熔融金属的流动能力，是合金的固有属性，它只与金属本身的化学成分、温度、杂质量以及物理性质有关。金属液的流动性越好，充型能力越强。流动性的好坏，通常用螺旋形试样的长度来衡量。如图2-1所示，试样长度大，说明流动性好。 决定合金流动性的主要因素有： （1）合金的种类 合金流动性与合金的熔点、热导率、合金液的粘度等物理性能有关。熔点高，热导率大，散热快，凝固快，流动性差。 （2）合金的成分 同种合金中，成分不同的铸造合金具有不同的结晶特点，对流动性的影响也不相同。纯金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的，结晶时从表面向中心逐层凝固，凝固层表面比较光滑，对尚未凝固的金属液的流动阻力小，故流动性好。其他成分的合金，在一定的温度范围内结晶。在结晶区域中，既有形状复杂的枝晶，又有未结晶的液体。复杂的枝晶不仅阻碍熔融金属的流动，而且使金属液的冷却速度加快，所以流动性差。结晶区间越大，流动性越差。图2-2为铁-碳合金的流动性和成分的关系。 （3）杂质和含气量 熔融金属中出现的固态夹杂物，将使液体的粘度增加，合金的流动性下降。如灰铸铁中锰和硫，多以MnS（熔点1650℃）的形式悬浮在铁液中阻碍铁液的流动，使流动性下降。熔融金属中的含气量愈少，合金的流动性愈好。 2. 浇注条件 （1）浇注温度 浇注温度高，液态金属所含热量多，在同样冷却条件下，保持液态的时间长，可使液态金属粘度下降，流速加快，还能使铸型温度升高，金属散热速度变慢，从而提高金属液的充型能力。但浇注温度过高，会使金属的吸气量和总收缩量增大，易产生粘砂、缩孔、气孔、粗晶等缺陷。所以，在保证流动性足够的条件下应尽量降低浇注温度。 （2）充型压力 增加金属液的充型压力，能提高充型能力。砂型铸造时，可适当提高直浇道高度，提高充型能力。在低压铸造、压力铸造和离心铸造时，因人为加大了充型压力，故充型能力较强。 （3）浇注系统的结构 浇注系统的结构越复杂，流动的阻力就越大，流动性就越低。故在设计浇注系统时，要合理布置内浇道在铸件上的位置，选择恰当的浇注系统结构和各部分（直浇道、横浇道和内浇道）的断面积。 2、合金的收缩 铸件在凝固和冷却过程中，产生的体积和尺寸的缩减现象称为收缩。收缩是铸造合金本身的物理性质。金属从液态冷却到室温，要经过三个相互联系的收缩阶段： 液态收缩——从浇注温度冷却到凝固开始温度之间的收缩，即金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。 凝固收缩——从凝固开始温度冷却到凝固结束温度之间的收缩，即熔融金属在凝固阶段的体积收缩。 固态收缩——从凝固结束温度冷却到室温之间的收缩，即金属在固态由于温度降低而发生的体积收缩。铸造合金收缩过程如图2-3所示。 合金的收缩量常用体收缩率和线收缩率来表示。当温度从t0下降到t1时，合金的体收缩率和线收缩率分别以单位体积和单位长度的相对变化量来表示。金属的液态收缩和凝固收缩，表现为合金体积的缩小，通