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第十章 铸造成形; ;铸造成形工艺特征;铸造生产在工业生产中的地位及优缺点;铸造生产的优点：; 铸造生产的缺点： 铸造生产的产品其机械性能较差。如铸钢45的抗拉强度为580Mpa，而锻钢45的抗拉强度为 610Mpa。 铸造生产的质量不稳定。生产过程工序多工艺复杂，对工人的技术要求高。 铸造生产的零件表面质量不高尤其是砂型铸造。 铸造生产的劳动强度大，生产环境差。 ;第一节 铸造成形理论基础;一、液态合金的流动性与充型能力; 相???浇注条件下，合金的流动性越好，所浇出的试件越长。;常用合金的流动性（砂型，试样截面8×8mm）;灰铸铁、硅黄铜流动性最好 铝合金次之 铸钢流动性最差;合 金 性 质 方 面 ;2、充型能力;充型能力不足会产生浇不足或冷隔等缺陷;充型能力和流动性是两个不同的概念：;凡增加金属流动阻力、降低流速和提高冷却速度的因素，均降低充型能力。;二、铸造合金的收缩;收缩的三个阶段;几种铁碳合金的体积收缩率;三、铸件中的缩孔和缩松;缩孔、缩松产生原因：合金的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩，且补缩不足; 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。 ;铸钢主缸体的顺序凝固工艺;常用内冷铁及安置方法;缩孔位置的确定;四、铸造内应力及铸件变形、裂纹 ;热应力：由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，造成同一时刻收缩量的不一致，铸件为一整体各部分彼此相互制约，而产生的应力。; T临：弹塑性转变温度 ＞T临：塑性状态内应力自行消除 ＜T临：弹性状态，应力继续存在; 总之，由于铸件各部分冷却速度不同 （厚的部分慢，薄的部分快）， 收缩量与降温幅度成正比，且发生凝固收 缩（线收缩）的先后不同，即到达室温T3的先后 不同，先到部分先停止收缩从而制约后到部分。;由此可见， 热应力使铸件厚壁或心部受拉伸， 薄壁或表层受压缩。 铸件的壁厚差别愈大，合金的线收缩率愈高，弹性模量愈大，热应力愈大。;减少和消除应力的措施：;同时凝固原则：采取工艺措施保证铸件结构上各部分之间没有温差或温差尽量小，使各部分同时凝固。在同时凝固条件下，没有补缩通道。; 同时凝固原则的优点：凝固时期铸件不容 易产生热裂，凝固后也不易引起应力、变 形；由于不用冒口或冒口很小，而节省金 属，简化工艺、减小劳动强度。;顺序凝固;机械应力的形成;2、铸件的变形与防止;“厚热薄凉”： 粗厚部位冷速慢，温度高即热； 薄细部位冷速快，温度低即凉。;用反变形法防止箱体、床身导轨的变形。; 有的铸件虽无明显的变形，但经切削加工后，破坏了铸造应力的平衡，产生变形甚至裂纹。;3、铸件的裂纹与防止; 试验证明，热裂是在合金凝固末期的高温下形成的。因为合金的线收缩并不是在完全凝固后开始的，而是在图中液固两相区中阴影区开始的。在此阴影区内的固态合金已形成了完整的骨架，但晶粒之间还存在少量液体，故强度塑性甚低。 ; 在铸件中存在任何形式的热裂纹都严重损害其机械性能，若使用时裂纹扩展铸件断裂，严重事故。因此任何铸件都不允许有热裂纹。外裂容易发现，若铸造合金的焊接性能好，铸件经补焊后仍可以使用。若焊接性能差，铸件则报废。内裂纹隐藏在铸件内部，不容易发现故它的危害更大。;影响热裂形成的主要因素是： 合金性质和铸型阻力; 灰铸铁在凝固过程中发生石墨化膨 胀，所以灰铸铁不易产生热裂纹。 可锻铸铁和铸钢件热裂倾向性大。 钢铁中的硫，磷因可形成低熔点的共 晶体，扩大了结晶温度范围，故硫，磷含 量愈多，热裂倾向愈大。;铸型阻力： 铸型包括型芯的退让性愈好，机械应力愈小，形成热裂的可能性愈小。湿型的退让性比干型好，采用湿型生产铸件热裂倾向小。所有有机粘结剂型砂都有很好的退让性，故可以减轻铸件产生热裂的倾向性。此外，砂箱的箱挡与铸件过近，型芯骨的尺寸过大，浇注系统位置不合理等，均可增大铸型阻力，促使热裂纹形成。;铸钢件结构对热裂纹的影响; 冷裂往往出现在铸件受拉伸的部位， 特别是有应力集中的地方（如尖角，缩孔， 气孔等附近）。 影响冷裂的因素与影响铸造应力的因素基 本是一致的。; 冷裂纹外形呈连续直线状或圆滑曲线状，常 常穿过晶粒，断口有金属光泽或呈轻微的氧化色。 复杂的大型铸件容易产生冷裂。有些冷裂纹 在打箱清理时即可发现，