铸造工艺学课件第三章

不当。
质量控制
原材料控制
确保使用的原材料质量合格，无杂质 且成分稳定。
模具设计与制造
采用先进的模具设计技术，确保模具 精度和寿命，减少铸件缺陷。
工艺参数优化
通过调整金属液的浇注温度、模具温 度等工艺参数，提高铸件质量。
后处理与检验
对铸件进行必要的后处理，如热处理 、机加工等，并进行严格的质量检验 ，确保产品合格。
铸造设备的组成
铸造设备通常由熔炼设备、浇注设备、造型设备 、清理设备和检测设备等组成。
铸造设备的特点
铸造设备具有高效、自动化和环保等特点，能够 提高铸件的质量和生产效率，降低生产成本和能 耗。
03 铸造生产工艺流程
CHAPTER
造型
01
造型是铸造生产流程的起始阶段，主要任务是根据产品需求和 工艺要求，制作出符合要求的铸型。
根据铸件的使用要求和工艺要 求，选择合适的铸造材料，以
保证铸件的质量和性能。
铸造设备
铸造设备的分类
根据其用途和功能，铸造设备可分为砂型铸造设 备、特种铸造设备和造型设备等。
铸造设备的工作原理
熔炼设备将金属材料熔化为液态，浇注设备将液 态金属注入模具中，造型设备将砂型或模具中的 金属液凝固成为铸件，清理设备则对铸件进行表 面处理和清理。
02
铸造生产工艺是机械制造行业中 的重要基础工艺之一，广泛应用 于汽车、船舶、航空、农业机械 、电力、化工等各个行业。
铸造生产工艺的流程
铸造生产工艺流程包括
浇注
熔炼、浇注、冷却、落砂、清理和后 处理等步骤。
将熔融态的金属注入铸型中，形成所 需形状的铸件。
熔炼
将金属材料加热至熔融状态，并加入 必要的合金元素，以获得所需的化学 成分和物理性能。

变。开型不能过早。不能激冷 铸件。
在铸件表面上，全部或部分覆盖着
一层金属（或金属氧化物）与 减少砂粒间隙。适当降低金属的浇
8 粘砂
砂（或涂料）的混（化）合物
注温度。提高型砂、芯砂的耐
或一层烧结构的型砂，致使铸
火度。
件表面粗糙。
在铸件表面上，有一层金属瘤状物 严格控制型砂、芯砂性能。改善浇
9 夹砂
或片状物，在金属瘤片和铸件
金属工艺学适于做复杂外形特别是复杂内腔的毛坯对材料的适应性广铸件的大小几乎不受限制成本低原材料来源广泛价格低廉一般不需要昂贵的设备是某些塑性很差的材料如铸铁等制造其毛坯或零件的唯一成型工艺铸造成型金属工艺学工艺过程比较复杂一些工艺过程还难以控制液态成形零件内部组织的均匀性致密性一般较差液态成形零件易出现缩孔缩松气孔砂眼夹渣夹砂裂纹等缺陷产品质量不够稳定由于铸件内部晶粒粗大组织不均匀且常伴有缺陷其力学性能比同类材料的塑性成形低液态成型金属工艺学71铸造成形工艺基础711合金的流动性和充型能力液态合金的工艺性能表征为液态合金的铸造性能通常是指合金的流动性收缩性吸气性及偏析等性能合金铸造性能是选择铸造金属材料确定铸件的铸造工艺方案及进行铸件结构设计的依据金属工艺学充型能力的概念
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铸件检验及铸件常见缺陷
序 缺陷名称
缺陷特征
预防措施
1
气孔
在铸件内部、表面或近于表面处，有大 小不等的光滑孔眼，形状有圆的、 长的及不规则的，有单个的，也有 聚集成片的。颜色有白色的或带一 层暗色，有时覆有一层氧化皮。
降低熔炼时流言蜚语金属的吸气量。减 少砂型在浇注过程中的发气量，改 进铸件结构，提高砂型和型芯的透 气性，使型内气体能顺利排出。
铸件检验及铸件常见缺陷

胶）的池中并待乾，使以蜡制的复制品覆上一层陶瓷外膜，一直 重复步骤直到外膜足以支持铸造过程(约1/4寸到1/8寸)，然后熔 解模型中的蜡，并抽离铸模。对铸模多次加以高温焙烧，增强硬 度浇入熔融物质凝固冷却后形成铸件的铸造方法。
2014-8-28
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
铸造简介
《考工记》是中国战国时期记述官营手工业各工种规范和制造工艺的文献。 这部著作记述了齐国关于手工业各个工种的设计规范和制造工艺。
《考工记》中记载了六种器物的不同含锡量，称之为“六齐”。
合金名称 钟鼎之齐 斧斤之齐 戈戬之齐 大刃之齐 削杀矢之齐 鉴燧之齐
含铜比例 5╱6 4╱5 3╱4 2╱3 3╱5 1╱2
14
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
浇注位置的选择原则
①铸件的重要加工面应朝下或位于侧面 ②铸件宽大平面应朝下 ③面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直 ④易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上部或侧面 ⑤应尽量减少型芯的数量 ⑥要便于安放型芯、固定和排气
在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸 型（压铸模具）型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。 2.4离心铸造
离心铸造是将液体金属注入高速旋转的铸型内，使金属液在 离心力的作用下充满铸型和形成铸件的技术和方法。
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程

蜡型铸造
使用蜡模制造复杂形状的铸 件，然后将蜡模浸入耐火材 料中进行铸造。
铸造工艺流程的步骤
1
熔化金属
2
将合金料或金属材料加热至熔化状态，
以便于后续浇注。
3
模具制备
根据产品形状制作合适的模具，包括 砂型、金属型或蜡型等。
浇注
将熔化的金属倒入模具中，填充整个 空腔，等待冷却凝固。
铸造工艺流程的常见问题
1 气孔
2 缩孔和收缩
在铸件中形成气体孔隙， 影响铸件的机械性能。
由于熔铸过程中金属的 凝固收缩导致的缩孔和 表面缺陷。
3 夹杂物
杂质或不洁净物质被困 在铸件内部，影响铸件 的强度和质量。
铸造工艺流程的优点和局限性
优点
可制造复杂形状的金属制品、生产效率高、成 用于某些高温合金。
《铸造工艺流程》PPT课 件
铸造工艺流程的定义
铸造工艺流程是将熔化的金属或合金倒入型腔中，经过冷却凝固、浇注除砂获得所需几何形状的金属制 品的一系列工艺程序。
铸造工艺流程的分类
砂型铸造
通过在铸品外表面上涂敷一 层专用砂浆，然后铸造。常 用于制造大型铸件。
金属型铸造
制造出金属制品，通过在金 属模具中注入熔融金属，使 其凝固形成所需铸件。
铸造工艺流程的发展趋势
自动化
引入自动化设备和机器人，提高生产效率和 质量。
数字化技术
应用计算机仿真、数据分析等技术，优化工 艺流程和产品质量。
材料创新
研发新型材料，如高温合金、复合材料，扩 大铸造工艺的应用范围。
环保
减少能源消耗和废物产生，推动可持续发展。
铸造工艺流程的应用范围
铸造工艺广泛应用于制造业，包括汽车、航空航天、能源、机械制造等领域。

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设
计
要
点
铸造工艺 方案的确定
工艺参数 的确定
浇注系统 和冒口
铸造工艺 图的绘制
铸造工艺设计包括：
Ø选择铸造方法或造型方法
Ø铸件的浇注位置和分型面位置，型芯和芯头结构；
Ø加工余量、收缩率和拔模斜度等工艺参数；
Ø浇注系统、冒口和冷铁的布置等；
Ø将所确定的工艺方案用文字和铸造工艺符号在零件图
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25
1.2 铸造工艺图概述
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浇注位置，分型面，分模面，活块，本模的类型和 分型负数，加工余量，拔模斜度，不铸孔和沟槽， 砂芯个数和形状，芯头形式、尺寸和间隙，分盒面， 芯盒的填砂(射砂)方向，砂芯负数，砂型的出气孔， 砂芯出气方向、起吊方向，下芯顺序，芯撑的位置、 数目和规格，工艺补正量，反变形量，非加工壁厚 的负余量，浇口和冒口的形状和尺寸，冷铁形状和 个数，收缩筋(割筋)和拉筋形状、尺寸和数量，和 铸件同时铸造的试样，铸造收缩率等
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1.1. 3 设计的内容和程序
选择铸造方法或造型方法 铸件的浇注位置和分型面位置，型芯和芯头结构； 加工余量、收缩率和拔模斜度等工艺参数； 浇注系统、冒口和冷铁的布置等； 将所确定的工艺方案用文字和铸造工艺符号在零件图上表示出 来，绘制铸造工艺图。
工作程序：审图—初步方案—讨论—确定—设计—
会签—修改—生效。
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7
四羊方尊 高58.3厘米；重 34公斤。1938年湖南 省宁乡县出土。商代 方尊的代表。 铜尊盛行于商代和 西周时期，是一种饮 酒用具。这件四羊方 尊是现存商代青铜方 尊中最大的一件，是 国家特级文物。 被认为是中国青 铜铸造史上最杰出的 作品之一 。

适用于各类灰铸铁件及球铁件。
封
A杯>A直<A横<A内
阻流截面设在直浇道下端，或在横浇道中， 或在集渣包出口处，或在内浇道之前设置
闭 A杯>A直>A集渣包出 的阻流挡渣装置处。
开口
阻流截面之前封闭，其后开放，故既有利 于挡渣，又使充型平稳，兼有封闭式与开
放 A直>A阻<A横后<A 放式的优点。
式内
适用于各类铸铁件，在中小件上应用较多， 特别是在一箱多件时应用广泛。目前铸造
金属液进入横浇道后，起初以较大的速度沿着它 的长度方向往前流动，直到横浇道的末端处，并 冲击该处的型壁，使液流的动能变为位能，在横 浇道末端处附近的金属液面就升高，形成金属浪 并开始返回移动，直到退回的金属浪与从直浇道 流出的液流相遇后，横浇道中的液面将同时上升 到充满为止。
3.1.4 液态金属在横浇道中的流动情况
横浇道起挡 渣作用应 具备的条 件
横浇道必须呈充满状态
液流的流动速度宜低于渣 粒的悬浮速度 液流的紊流搅拌作用要尽 量小
应使夹杂物有足够的时间上浮到金属 液顶面，横浇道的顶面应高出内浇道 吸动区一定距离，末端应加长；
内浇道和横浇道应有正确 的相对位置。
3.1.4 液态金属在横浇道中的流动情况
提向横浇道挡渣能力的主 要途径是改变横浇道的结 构以增加流程中的阻力， 减慢金属液的流速，减少 紊流搅拌作用。常见的方 法有以下几种： 1） 缓流式浇注系统
图3-14 上台面铸件的倾斜浇注
3.3.2 浇注系统的计算
（二）阻流组元（或内浇道）截面积的计算及各组元 之间的比例关系的确定 阻流组元截面（简称阻流截面)的大小实际上反映了浇 注时间的长短。在一定的压头下阻流截面大，浇注时 间就短，所以阻流截面的大小对铸件质量的影响与浇 注时间长短的影响基本一致。生产中有各种确定阻流 截面尺寸的方法和实用的图、表，大多都是以水力学 原理为基础的，此处着重介绍水力学计算法。

σ压：湿型40~60KPa; 活化膨润土砂型60~100KPa； 干砂型0.6~0.8MPa。
k：安全系数1.3~1.5
特殊定位芯头
铸造工艺流程图: 砂箱制 作准备
型砂准备
模型制 作准备
芯盒制 作准备 芯砂准备
芯骨制作
制芯
合箱检验
造型
下芯
合箱
浇注
冷却凝固 落砂开箱 去除浇冒口
熔炼
热处理 铸件
清理打磨 去毛刺
砂箱高 度过高
多箱造型控 制砂箱高度
例5：受力件的分型面的选择不应消弱铸 件结构强度。
例6：注意减轻铸件清理和机械加工量。
砂芯设计
➢砂芯本体设计 ➢芯头设计
本体设计的典型实例
分盒面2
分盒面1
1、能制作出来；
2、能进行烘干；
3、如果自硬，则不 需烘干，在型内干 后直接取出使用。
砂芯本体设计的基本步骤
4、作业：抄画教材图，并说明选择图中 浇注位置和分型面的原因。
5、确定下面铸件的浇注位置和分型面
浇注位置的确定
判定浇注位置的优先次序为：
保证铸件质量→凝固方式→ 充型→工艺操作
例1：铸件主要加工面或重要加工面，应尽 量置于下部或垂直放置。
重要面
重要面
图 3-2-36
例2：能保证顺序凝固。例如，厚大部分在上部，或 按一定次序厚大部分靠近冒口。
确定砂芯总体形状 定位形式初定（芯头位置） 制作过程（分盒面确定） 砂芯分解 分解后砂芯之间的定位
砂芯放置方式（考虑烘干或相关制作过程） 再定各砂芯间的定位方式 确定砂芯组合方式 终定砂芯
例1：保证铸件内腔尺寸精度：铸件内 腔尺寸较严的部分应当由同一半砂芯 形成，避免为分盒面分割。

铁管等。
铸造工艺可根据其工艺特点和应 用领域分为多种类型，如砂型铸 造、熔模铸造、金属型铸造等。
铸造工艺的重要性
铸造工艺是一种重要的零件制 造方法，尤其适用于大批量生 产。
铸造工艺具有成本低、适应性 强的优点，可生产各种复杂形 状和大小的零件。
铸造工艺在汽车、船舶、航空 航天、农业机械等领域中广泛 应用，为工业发展做出了重要 贡献。
铸造工艺用于生产汽车外观覆盖件，如车门、车 盖等。
农业机械
拖拉机
铸造工艺用于生产拖拉机的发动 机、底盘等关键部件。
农机具
铸造工艺用于生产各种农业机械 工具，如犁、耙、收割机等。
航空航天
飞机发动机
铸造工艺用于生产飞机发动机的涡轮 叶片、涡轮盘等关键部件。
航天器
铸造工艺用于生产航天器的结构件、 热管件等部件。
特点
特种铸造能够生产出高精度、高质量 的铸件，具有高强度、高耐磨性等特 点，适用于大规模生产和复杂形状的 铸件。
连续铸造
定义
连续铸造是一种将熔融金属连续 浇注到结晶器中，形成连续的铸
坯或铸件的方法。
特点
连续铸造具有高效率、高产量、低 能耗等特点，能够实现自动化生产 ，适用于大规模生产长杆类铸件和 连铸连轧工艺。
《铸造工艺分类》ppt课件
目录
• 铸造工艺概述 • 铸造工艺分类 • 铸造材料与性能 • 铸造工艺的应用
01 铸造工艺概述
铸造工艺的定义
铸造工艺是将液态金属浇注到铸 型中，待其冷却凝固后获得所需 形状和性能的零件或毛坯的工艺
方法。
铸造工艺是一种应用广泛的制造 技术，可用于生产各种零件和毛 坯，如机械零件、机床床身、铸
船舶工业
船用发动机

西安工业大学<<铸造工艺>>
一、金属-铸型界面产生气体的反应 1、水蒸气与合金元素的反应
金属液中Me元素与氧的亲和力若比氢大，就会 被氧化：
mMe+H2O=MemOn+2nH 生成的氢，一部分进入金属中，一部分聚集、合 成分子氢后，从砂型中排出。
西安工业大学<<铸造工艺>>
2、型砂组分的分解
（1）碳酸盐分解（900℃）产生二氧化碳； MeCO3 → MeO+CO2 （2）树脂砂中的尿素、乌洛托品分解出氨气、 氨气再分解,产生氮气和氢气；
西安工业大学<<铸造工艺>>
生成的一氧化碳进入钢液中容易在晶界面形 成气核。气核形成以后，未成气核的一氧化碳及 凝固过程中溶解度下降而析出的氢、氮将不断扩 散进入气泡核心，使气泡长大。铸件形成硬皮后， 小气泡沿阻力最小并平行与金属柱状晶增长的方 向增长，因此它成为针状并与铸件表面垂直。
西安工业大学<<铸造工艺>>
a、采用干型和型砂的透气性符合要求时，可 能减少界面压力，不致产生针孔； b、当溶解在铸件表层中的游离铝量足够多， 能把多余的氧化亚铁抵消时，不致产生针孔。
西安工业大学<<铸造工艺>>
2、氢引起皮下气孔学说
认为氢是引起皮下气孔的根本原因。如果 钢液 脱氧不好， 在金属的硬皮附近氢的浓度又高，可能 发生下列反应，生成的水就附着在生长的晶粒上成 为气泡的核心。
Fe+H2O(g) →FeO+2H
Fe+CO2 →FeO+CO
西安工业大学<<铸造工艺>>
使钢液产生二次氧化，生成的氧化亚铁由于铸 件凝固速度很快，故其扩散不可能充分，它只提 高钢液外表层的氧化亚铁浓度。铸铁凝固时，由 于结晶前沿枝晶内液相碳浓度的偏析会发生反应：

图4-15 卧式冷压室式压铸机的工作原理 a)合型并注入金属液 b)加压 c)开型取出铸件 1—顶杆 2—熔融金属 3—铸件 4—压缩活塞 5—压缩室 6—铸型
二、压铸的工艺参数
1.压力 2.速度 3.温度 4.时间
1.压力
2.速度
3.温度
1)当采用压力浇注时，浇注温度应比普通砂型浇注温度低一些，具 体应根据合金性质、铸件壁厚和结构、模具的工作温度等参数来确 定。 2)压铸非铁金属时，模具温度应保持在一个适当的范围之内。
三、电炉熔炼
1.感应电炉熔炼铸铁的冶金特点 2.无芯感应电炉
1.感应电炉熔炼铸铁的冶金特点
(1)铁液成分的变化 1)碳、硅含量的变化。 2)锰的变化。 3)磷、硫含量的变化。 (2)铁液质量 1)温度成分均匀。 2)铁液的白口倾向大。
2.无芯感应电炉
(1)基本原理 无芯感应电炉就像一个空气芯变压器，并根据电磁感 应原理工作。 (2)坩埚修筑与烧结 坩埚修筑分大修和中修两种。 (3)熔炼操作 1)工频感应电炉熔炼和操作。
2.无芯感应电炉
表5-5 无芯工频感应电炉的熔炼操作程序
熔炼程序 1
2
主要内容 加起熔体
加炉料
操作要点
如果是冷炉或炉内没留铁 液，则应先加起熔体，以加 快熔化速度。起熔体通常是 整块状的，也可用几块较大 的铁料代替。如果起熔体的 尺寸较小，则可将其靠近炉 壁放置，否则熔化速度会减 慢
为加快熔料熔化速度和减 少损耗，通常先加熔点较低、 元素烧损率较小的炉料，后 加熔点较高、元素烧损率较 大的炉料，最后加入铁
图5-5 局部Fe-C合金相图对应的冷却曲线 1—w(C)=2.3% 2—w(C)=3.3% 3—w(C)=4.25%
第二节 铸钢的熔炼