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砂型铸造利用型砂作铸型，将液态金属在重力下浇注到铸型中冷却凝固成型的铸造方法溃散性落纱破碎的难易程度砂型在铸造生产中用原砂、粘结剂及其他辅料做成的铸件型腔砂型指在铸造中用来造型的材料，一般由铸造用原砂，型砂粘接剂和附加物等造型材料按一定比例混合而成面砂是特殊配制的造型时与模样接触的一层型砂背砂是在模样上覆盖面砂后，填充沙箱用的型砂含泥量原砂中颗粒直径小于0.020部分所占的质量分数统称为原砂的含泥量透气性型砂使气体逸出的能力称为透气性发气性型砂在高温作用下产生气体的能力。
耐火度型砂抵抗高温热作用的性能退让性型砂在金属凝固、冷却过程中，能相应变形，退让而不阻碍铸件收缩的能力浇铸位置浇铸时铸件在铸型中所处的位置分型面指两半铸型相互接触的表面铸造工艺参数指在铸造工艺设计时需要确定的工艺数据机械加工余量在铸造工艺设计时，将加工表面留出的，准备切去的金属层厚度起模斜度为方便起出模样或砂芯，在模样，芯盒的出模方向留有为避免损坏砂型或砂芯的的一个斜度工艺补正量因工艺需要在铸件相应非加工面上增加的金属层厚度分型负数在拟定工艺参数时，为抵消铸件在分型面部位的增厚，在模样相应减去的尺寸浇口比直浇道、横浇道和内浇道断面积之比顶注式浇注系统：以浇铸位置为基准，内浇道设在铸件顶部的浇注系统底注式浇注系统以浇铸位置为基准，内浇道设在铸件底部的浇注系统冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的结构体热节是指铁水在凝固过程中，铸件内比周围金属凝固缓慢的节点或局部区域补贴在铸件壁厚补加的一块逐渐增厚的金属块，补加的倾斜的金属块即为补贴模样铸件被补缩部位的体积与散热表面积的比值冷铁为增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的激冷物铸造工艺装备是造型、制芯及合型过程中所使用的模具和装置的总称模样模拟铸件形状，形成铸型型腔的工艺装备或易耗件模板将模样、浇冒口系统模与模底板装配成整体的造型工具芯盒将芯砂制成型芯的工艺装备分盒面两半芯盒相互接触的平面。
《金属工艺学》课程笔记第一章：绪论，金属材料主要性能一、金属材料的基本概念1. 金属金属是一种具有金属光泽、良好的导电性、导热性和可塑性的物质。
在自然界中，金属以元素形式存在或者以化合物的形式存在。
2. 合金合金是由两种或两种以上的金属，或者金属与非金属通过熔合制成的具有金属特性的物质。
合金的性能通常优于其组成的纯金属。
二、金属材料的分类1. 按化学成分分类- 纯金属：如铁、铜、铝等。
- 合金：如不锈钢、黄铜、青铜等。
2. 按用途分类- 结构材料：用于承受力的材料，如建筑用钢材、飞机用铝合金。
- 功能材料：具有特殊物理、化学或生物功能的材料，如超导材料、形状记忆合金。
3. 按冶金工艺分类- 铸造合金：适用于铸造工艺的合金，如铸铁、铸钢。
- 变形合金：适用于压力加工的合金，如冷轧钢板、热轧型钢。
三、金属材料的主要性能1. 物理性能- 密度：不同金属的密度差异较大，如铁的密度约为7.87 g/cm³，铝的密度约为2.70 g/cm³。
- 熔点：金属的熔点范围很广，如钨的熔点高达3422°C，而汞的熔点为-38.83°C。
- 导电性：金属的导电性通常很好，银的导电性最高，铜和铝也具有良好的导电性。
- 导热性：金属的导热性与其导电性有关，银的导热性最好，其次是铜和铝。
2. 化学性能- 耐腐蚀性：金属在特定环境下的抗腐蚀能力，如不锈钢在空气中具有良好的耐腐蚀性。
- 抗氧化性：金属在高温下抵抗氧化的能力，如镍基合金在高温下具有良好的抗氧化性。
3. 力学性能- 强度：金属抵抗外力作用的能力，分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
- 塑性：金属在受力时产生永久变形而不破裂的能力，如金、银具有良好的塑性。
- 韧性：金属在受到冲击载荷时吸收能量并产生塑性变形的能力，如低碳钢具有较高的韧性。
- 硬度：金属抵抗局部塑性变形的能力，常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度等。
四、影响金属材料性能的因素1. 化学成分：不同元素的加入会改变金属的晶格结构，从而影响其性能。
作业1 金属材料技术基础1-1 判断题（正确的画O，错误的画×）1．纯铁在升温过程中，912℃时发生同素异构转变，由体心立方晶格的α-Fe转变为面心立方晶格的γ-Fe。
这种转变也是结晶过程，同样遵循晶核形成和晶核长大的结晶规律。
（O ）2．奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体，具有面心立方结构，而铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体,具有体心立方结构。
（O ）3．钢和生铁都是铁碳合金。
其中，碳的质量分数（又称含碳量）小于0.77%的叫钢，碳的质量分数大于2.11%的叫生铁。
（×）4．珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的力学性能介于铁素体和渗碳体之间。
（O ）5．钢中的含碳量对钢的性能有重要的影响。
40与45钢相比，后者的强度高，硬度也高,但后者的塑性差。
（O ）6．为了改善低碳钢的切削加工性能，可以用正火代替退火，因为正火比退火周期短，正火后比退火后的硬度低，便于进行切削加工。
（×）7．淬火的主要目的是为了提高钢的硬度。
因此，淬火钢就可以不经回火而直接使用。
（×）8．铁碳合金的基本组织包括铁素体（F）、奥氏体（A）、珠光体（P）、渗碳体（Fe3C）、马氏体（M）、索氏体（S）等。
（×）1-2 选择题1．铁碳合金状态图中的合金在冷却过程中发生的（F ）是共析转变，（B ）是共晶转变。
A．液体中结晶出奥氏体；B．液体中结晶出莱氏体；C．液体中结晶出一次渗碳体；D．奥氏体中析出二次渗碳体；E．奥氏体中析出铁素体；F．奥氏体转变为珠光体。
2．下列牌号的钢材经过退火后具有平衡组织。
其中，（ C ）的σb最高，（D ）的HBS最高，（A ）的δ和a k最高。
在它们的组织中，（A ）的铁素体最多，（ C ）的珠光体最多，（D ）的二次渗碳体最多。
A．25；B．45；C．T8；D．T12。
3．纯铁分别按图1-1所示不同的冷却曲线冷却。
其中，沿（ D ）冷却，过冷度最小；沿（D ）冷却，结晶速度最慢；沿（A ）冷却，晶粒最细小。
铸造工艺设计：就是根据铸造零件的结构特点,技术要求,生产批量和生产条件等,确定铸造方案和工艺参数,绘制铸造工艺图,编制工艺卡等技术文件的过程.设计依据：在进行铸造工艺设计前,设计者应掌握生产任务和要求,熟悉工厂和车间的生产条件,这些是铸造工艺设计的基本依据.设计内容：铸造工艺设计内容的繁简程度,主要决定于批量的大小,生产要求和生产条件.一般包括下列内容：铸造工艺图,铸件(毛坯)图,铸型装配图(合箱图),工艺卡及操作工艺规程.设计程序：1零件的技术条件和结构工艺性分析;2选择铸造及造型方法;3确定浇注位置和分型面;4选用工艺参数;5设计浇冒口,冷铁和铸肋;6砂芯设计;7在完成铸造工艺图的基础上,画出铸件图;8通常在完成砂箱设计后画出;9综合整个设计内容.铸造工艺方案的内容：造型,造芯方法和铸型种类的选择,浇注位置及分型面的确定等.铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置.分型面是指两半铸型相互接触的表面.确定砂芯形状及分盒面选择的基本原则,总的原则是：使造芯到下芯的整个过程方便,铸件内腔尺寸精确,不至造成气孔等缺陷,使芯盒结构简单.1保证铸件内腔尺寸精度;2保证操作方便;3保证铸件壁厚均匀;4应尽量减少砂芯数目;5填砂面应宽敞,烘干支撑面是平面;6砂芯形状适应造型,制型方法.铸造工艺参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据.1铸件尺寸公差：是指铸件各部分尺寸允许的极限偏差,它取决于铸造工艺方法等多种因素.2主见重量公差定义为以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值.3机械加工余量：铸件为保证其加工面尺寸和零件精度,应有加工余量,即在铸件工艺设计时预先增加的,而后在机械加工时又被切去的金属层厚度,称为机械加工余量,简称加工余量.代号用MA，由精到粗分为ABCDEFGH和J9个等级。
4铸造收缩率K的定义是K=式中L摸样工作面的尺寸;L铸件尺寸.5起模斜度：为了方便起模,在模样,芯盒的出模方向留有一定斜度,以免损坏砂型或砂芯.这个斜度称为起模斜度.6最小铸出孔及槽.7工艺补正量：因工艺需要在铸件相应非加工面上增加的金属层厚度称为工艺补正量.8分型负数：为了保证铸件尺寸精度,在拟订工艺时,为抵消铸件在分型面部位的增厚,在模样上相应减去的尺寸,称为分型负数.9反变形量：在模样上做出的预变形量.10砂芯负数(砂芯减量)：为了保证铸件尺寸准确,将芯盒的长.宽尺寸减去一定量,这个被减去的尺寸称为砂芯负数.11非加工壁厚的负余量：为了保证铸件尺寸的准确性,凡形成非加工壁厚的木模或芯盒内的肋板厚度尺寸应该减小,即小于图样尺寸,所减小的厚度尺寸称为非加工壁厚的负余量.12分芯负数：对于分段制造的长砂芯或分开制造的大砂芯,在接缝处应留出分芯间隙量,即在砂芯的分开面处,将砂芯尺寸减去间隙尺寸,被减去的尺寸称为分芯负数.判断铸件变形方向：铸件冷却缓慢的一侧必定受到拉应力而产生内凹变形;冷却较快的一侧必定受到压应力而产生外凸变形.浇注系统由浇口杯（外浇口）、直浇道、直浇道窝、横浇道和内浇道等部分组成。
铸造工艺设计:就是根据铸造零件的结构特点，技术要求，生产批量和生产条件等,确定铸造方案和工艺参数,绘制铸造工艺图,编制工艺卡等技术文件的过程。
设计依据：在进行铸造工艺设计前,设计者应掌握生产任务和要求,熟悉工厂和车间的生产条件，这些是铸造工艺设计的基本依据。
设计内容：铸造工艺设计内容的繁简程度，主要决定于批量的大小，生产要求和生产条件。
一般包括下列内容：铸造工艺图，铸件(毛坯）图,铸型装配图（合箱图),工艺卡及操作工艺规程.设计程序: 1 零件的技术条件和结构工艺性分析;2 选择铸造及造型方法；3 确定浇注位置和分型面;4 选用工艺参数;5 设计浇冒口，冷铁和铸肋;6 砂芯设计;7 在完成铸造工艺图的基础上，画出铸件图;8 通常在完成砂箱设计后画出;9 综合整个设计内容.铸造工艺方案的内容:造型，造芯方法和铸型种类的选择,浇注位置及分型面的确定等。
铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。
分型面是指两半铸型相互接触的表面.确定砂芯形状及分盒面选择的基本原则,总的原则是:使造芯到下芯的整个过程方便,铸件内腔尺寸精确，不至造成气孔等缺陷，使芯盒结构简单.1 保证铸件内腔尺寸精度；2 保证操作方便;3 保证铸件壁厚均匀；4 应尽量减少砂芯数目;5 填砂面应宽敞,烘干支撑面是平面；6 砂芯形状适应造型，制型方法.铸造工艺参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据。
1 铸件尺寸公差：是指铸件各部分尺寸允许的极限偏差,它取决于铸造工艺方法等多种因素。
2 主见重量公差定义为以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值.3 机械加工余量:铸件为保证其加工面尺寸和零件精度,应有加工余量,即在铸件工艺设计时预先增加的,而后在机械加工时又被切去的金属层厚度,称为机械加工余量,简称加工余量。
代号用 MA ，由精到粗分为ABCDEFGH和J 9个等级。
4 铸造收缩率K的定义是 K= 式中L 摸样工作面的尺寸;L 铸件尺寸.5 起模斜度：为了方便起模,在模样，芯盒的出模方向留有一定斜度,以免损坏砂型或砂芯.这个斜度称为起模斜度.6 最小铸出孔及槽.7 工艺补正量:因工艺需要在铸件相应非加工面上增加的金属层厚度称为工艺补正量。
制造工艺详解——铸造铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。
中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。
一、铸造的定义和分类铸造的定义：是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。
常见的铸造方法有砂型铸造和精密铸造，详细的分类方法如下表所示。
砂型铸造：砂型铸造——在砂型中生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。
精密铸造：精密铸造是用精密的造型方法获得精确铸件工艺的总称。
它的产品精密、复杂、接近于零件最后形状，可不加工或很少加工就直接使用，是一种近净形成形的先进工艺。
铸造方法分类二、常用的铸造方法及其优缺点1. 普通砂型铸造制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。
最常用的铸造砂是硅质砂，硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。
应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。
砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。
砂型铸造用的是最流行和最简单类型的铸件已延用几个世纪.砂型铸造是用来制造大型部件，如灰铸铁，球墨铸铁,不锈钢和其它类型钢材等工序的砂型铸造。
其中主要步骤包括绘画，模具，制芯，造型，熔化及浇注，清洁等。
工艺参数的选择加工余量：所谓加工余量，就是铸件上需要切削加工的表面，应预先留出一定的加工余量，其大小取决于铸造合金的种类、造型方法、铸件大小及加工面在铸型中的位置等诸多因素。
起模斜度：为了使模样便于从铸型中取出，垂直于分型面的立壁上所加的斜度称为起模斜度。
第十章铸造习题解答10-1 试述铸造生产的特点，并举例说明其应用情况。
答：铸造生产的特点有：①铸造能生产形状复杂，特别是内腔复杂的毛坯。
例如机床床身、内燃机缸体和缸盖、涡轮叫叶片、阀体等。
②铸造的适应性广。
铸造既可用于单件生产，也可用于成批或大量生产；铸件的轮廓尺寸可从几毫米至几十米，重量可从几克到几百吨；工业中常用的金属材料都可用铸造方法成形。
③铸造成本低。
铸造所用的原材料来源广泛，价格低廉，还可利用废旧的金属材料，一般不需要价格昂贵的设备。
④铸件的力学性能不及锻件，一般不宜用作承受较大交变、冲击载荷的零件。
⑤铸件的质量不稳定，易出现废品。
⑥铸造生产的环境条件差等。
10-2 型砂由哪些材料组成？试述型砂的主要性能及其对铸件质量的影响。
答：型砂由原砂、粘结剂和附加物组成。
型砂的主要性能有：①耐火度。
型砂的耐火度好，铸件不易产生粘砂缺陷。
②强度。
若强度不足，铸件易产生形状和砂眼等缺陷。
③透气性。
透气性差，浇注时产生的气体不易排出，会使铸件产生气孔缺陷。
④可塑性。
可塑性好，造型时能准确地复制出模样的轮廓，铸件质量好。
⑤退让性。
退让性不好，易使铸件收缩时受阻而产生内应力，引起铸件变形和开裂。
10-3 试列表分析比较整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型和刮板造型的特点和应用情况。
答：列表进行比较：10-4 试结合一个实际零件用示意图说明其手工造型方法和过程。
答：以双联齿轮毛坯手工造型为例，手工造型过程如下：①造下砂型——②造上砂型——③开外浇口、扎通气孔——④起出模样——⑤合型——⑥浇注铁水——⑦带浇口铸件。
10-5 典型浇注系统由哪几个部分组成？各部分有何作用？答：典型浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。
浇口杯的作用是将来自浇包的金属引入直浇道，缓和冲击分离熔渣。
直浇道为一圆锥形垂直通道，其高度使金属液产生一定的静压力，以控制金属液流入铸型的速度和提高充型能力。
横浇道分配金属液进入内浇道，并起挡渣的作用，它的断面一般为梯形，并设在内浇道之上，使得上浮的熔渣不致流入型腔。
第三节铸造工艺图铸造生产时，首先要根据铸件的结构特征、技术要求、生产批量、生产条件等因素，确定铸造工艺方案。
其主要内容包括浇注位置、分型面、铸造工艺参数（机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率、芯头等）的确定，然后用规定的工艺符号或文字绘制成铸造工艺图。
铸造工艺图是指导铸造生产的技术文件，也是验收铸件的主要依据。
一、浇注位置的确定【浇注位置】浇注时铸件在铸型中所处的位置称为浇注位置。
铸件的浇注位置对铸件的质量、尺寸精度、造型工艺的难易程度都有很大的影响。
通常按下列基本原则确定浇注位置.（1）铸件的重要工作面或主要加工面朝下或位于侧面。
浇注时金属液中的气体、熔渣及铸型中的砂粒会上浮，有可能使铸件的上部出现气孔、夹渣、砂眼等缺陷,而铸件下部出现缺陷的可能性小,组织较致密.如图所示机床床身的浇注位置，应将导轨面朝下,以保证该重要工作面的质量。
如图所示的卷扬筒,其圆周面的质量要求较高,采用立浇方案，可使圆周面处于侧面，保证质量均匀一致。
如图机床床身的浇注位置，应将导轨面朝下，以保证该重要工作面的质量。
床身的主要工作面朝下卷扬筒的工作面置于侧壁（2）铸件的大平面朝下或倾斜浇注.由于浇注时炽热的金属液对铸型的上部有强烈的热辐射，引起顶面型砂膨胀拱起甚至开裂，使大平面出现夹砂、砂眼等缺陷。
大平面朝下或采用倾斜浇注的方法可避免大平面产生铸造缺陷。
下图为平板铸件的浇注位置.大平面朝下（3）铸件的薄壁朝下、侧立或倾斜.为防止铸件的薄壁部位产生冷隔、浇不到缺陷，应将面积较大的薄壁置于铸件的下部，或使其处于侧壁或倾斜位置，如图所示.薄壁铸件的浇注位置(4）铸件的厚大部分应放在顶部或在分型面的侧面。
主要目的是便于在厚处安放冒口进行补缩，如图阀体的冒口补缩和图卷扬筒的重要面位于侧面所示。
二、分型面的选择【分型面】是铸型组元间的接合面。
为便于起模，一般分型面选择在铸件的最大截面处.分型面的选定应保证起模方便、简化铸造工艺、保证铸件的质量.确定分型面应遵循如下原则。
铸造工艺流程图铸造（founding）铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。
铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。
铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。
②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。
铸造工艺通常包括：①铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金；③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。
铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。
铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。
金属熔炼不仅仅是单纯的熔化，还包括冶炼过程，使浇进铸型的金属，在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。
为此，在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试，液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。
有时，为了达到更高要求，金属液在出炉后还要经炉外处理，如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。
熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。
不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。
