第五章 特种铸造

第五章 铸造

第二篇 铸造工艺基础

教学内容

合金的铸造性能、流动性、收缩性、偏析性；铸件的常见缺陷分析及防止；常见合金铸件的生产；砂型铸造工艺基础；几种典型的特种铸造工艺方法；铸件结构与铸造工艺及合金铸造性能的关系。

目的与要求

要求了解合金流动性和收缩的概念、影响因素及其对铸件质量的影响，为铸件设计，选材和制订铸造工艺提供理论基础。

常用合金铸件的生产，要求了解灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、铸钢、铜、铝及其合金铸件的生产特点。

砂型铸造要求掌握制定铸造工艺图的基本原则，主要工艺参数的选择原则，分析典型铸件图例，并为今后解决实际问题打好基础。掌握铸造工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求。特种铸造重点了解金属型铸造、熔模铸造、压力铸造和离心铸造基本知识。

‘第一节 液态合金的充型

充型：液态合金填充铸型的过程。

充型能力：液态金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰健全的铸件的能力。

影响充型能力的主要因素是合金的流动性、浇注条件、铸型填充条件和铸件结构。

一、合金的流动性

1．流动性的概念

流动性：液态态合金本身的流动能力。

流动性好，易于浇出轮廓清晰，薄而复杂的铸件。

流动性好，有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮，排除。

流动性好，易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行补缩。

2.流动性的测定方法

以螺旋形试件的长度来测定：如 图5-1

影响合金流动性的因素:

合金成分

结金温度范围

浇注温度

充型压力

图5—3所示为铁碳合金的流动性与含碳量的关系。由图可见，亚共晶铸铁随含碳量增加，结晶间隔减小，流动性提高。愈接近共晶成分，愈容易铸造。

二、浇注条件

浇注温度 浇注温度对合金的充型能力有着决定性影响。浇注温度愈高，液态金属所含的热量较多，粘度下降，在相同的冷却条件下，合金在铸型中保持流动的时间长。但是，浇注温度过高会使金属液体的吸气量和总收缩量增大，铸件容易生产气孔、缩孔、缩松、粘砂、粗晶等缺陷，故在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不易过高。

金属工艺学_邓文英_第五版_课后习题参考答案

第一章（p11）

1.什么是应力？什么是应变？

答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量

2．缩颈现象

在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。

缩颈发生在拉伸曲线上bk段。

不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。

布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采用哪种方法检查其硬度？

库存钢材硬质合金刀头

锻件台虎钳钳口

洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。

布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。；迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。 硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。

库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。

第五题

下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么

b抗拉强度它是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力.屈服点它是指拉伸试样产生屈服时的应力。0.2规定残余拉伸强度

1疲劳强度它是指金属材料在应力可经受无数次应力循环不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳强度。应力它指试样单位横截面的拉力。

aK冲击韧度它是指金属材料断裂前吸收的变形能量的能力韧性。

HRC洛氏硬度它是指将金刚石圆锥体施以100N的初始压力，使得压头与试样始终保持紧密接触，然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷。以残余压痕深度计算其硬度值。

HBS布氏硬度它是指用钢球直径为10mm，载荷为3000N为压头测试出的金属的布氏硬度。

HBW布氏硬度它是指以硬质合金球为压头的新型布氏度计。

第二章（p23）

(1)什么是“过冷现象”过冷度指什么？

答：实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度），这种线性称为“过冷”。

理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。 （2）金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？细化晶粒的途径有哪些？

第一章

1.熔模铸造通常是在可熔模样的表面涂覆多层耐火材料，待其硬化干燥后，加热将其中模样熔去，而获得具有与模样形状相应空腔的型壳，在经过焙烧，然后在型壳温度很高情况下进行浇注，从而获得铸件的一种方法。

2.工艺过程：制模-制模组-挂涂料-——撒砂-脱模-焙烧-浇注 -（干燥硬化）

3.蜡基模料的种类：低温模料、中温模料、高温模料

4、（蜡基模料）主要用矿物蜡和植物蜡配制而成，用得最广泛的蜡基模料系由(石蜡)和（硬脂酸）组成。

5、松香基模料主要组成为松香

6、模料的种类：蜡基模料、松香基模料、系列模料、其他模料（填料模料 泡沫聚苯乙烯模料 尿素模料）

7、模料压注的方法 ：柱塞加压法 活塞加压法 气压法

8、模料的回收方法：酸处理法 活性白土处理法 电解处理法

对型壳服役性能的要求

（1）强度：型壳应具有足够的常温和高温强度，使在脱模、焙烧、浇注时的和工序间运输过程中，型壳不会开裂和损坏，但在分离铸件时，型壳的残留强度又应尽可能低，以便于铸件的清理。型壳内表面还应有一定强度，以抵抗浇注时金属液的冲刷，不让金属液渗入型壳内部。

（2）热源的稳定性，型壳应在培烧和浇铸时经受住温度剧烈变化而不开裂。

（3）高温下的稳定性:型壳表面耐火度要高，当它与高温金属液接触后，相互间不应发生有损于铸件表面质量的化学、物理作用，铸件表面上应没有粘沙、麻点、氧化层、脱碳层等缺陷。

（4）透气性：型壳应有一定的透气性，使浇注时型腔内的气体顺利排出，避免产生浇不足、气孔缺陷；型壳的透气性还是一些特殊浇铸法，如真空吸铸等所必需的。

第四章

金属性铸造的概念：指将金属液用重力浇注法浇入金属型，以获得铸件的一种铸造方法。

金属型结构型式：（1）整体金属型：无分型面，结构简单，铸件在一个型内形成，尺寸稳定性好。（2）水平分型金属型（3）垂直分型金属型（4）综合分型金属型

金属型破坏的原因：1.应力的叠加2.热应力疲劳3.铸铁生长4.氧气侵蚀5.金属液的冲刷6.铸件的摩擦。

第五章课外作业

1、粘土砂紧实的方法有那些？试叙各种紧实方法的原理。

答：压实紧实、震击紧实、抛砂紧实、射砂紧实、气流冲击紧实

压实紧实原理:压实紧实是直接加压的方法使型砂紧实.压实时压板压入余砂框中,砂柱高度降低,型砂紧实

震击紧实原理:由于震击,产生惯性加速度,在惯性力的作用下,各层型砂之间产生瞬时压力,将型砂紧实.

抛沙紧实：型砂经过高速旋转的叶片加速后，沙团以高达（30—60）m/s的速度抛入砂箱，高速砂团以巨大的动量转变成对先加入的型砂的冲击而使之紧实。

射砂紧实：是利用压缩空气将型（芯）砂以很高的速度射入型腔或芯壳内而得到紧实。

气流冲击紧实：先将型砂填入砂箱内，然后利用压缩空气，在很短的时间内以很高的升压速度作用于型砂顶部，高速气流冲击将型砂压实。

2、试分析使用压实紧实的方法时，图示砂型中各点紧实度如何，为什么？

答：紧实度：B>A>C 采用平板压实型砂紧实度分布为靠近压板的紧实度高，远离压板的紧实度低

3、试分析使用震击紧实的方法时，图示砂型中各点紧实度如何，为什么？

答：C>B>A 震击紧实时，愈下面的沙层受到的惯性力愈大，愈易被紧实：靠近顶部，所受的惯性力趋于零，仍是疏松状态。

4、有那些紧实方法可以祢补压实紧实和震击紧实的不足？

答：成形压板、多触头压头、压膜造型、对压紧实、震压实紧实 A B

C

a b c 第六章课外作业

1、试叙热压室压铸机和冷压室压铸机的工作原理。

答：热压室压铸机：热压室压铸机的压室与坩埚连成一体，当压射冲头上升时，液体金属通过进口进入压室中，随着压射冲头下压，液体金属沿通道经喷嘴充填铸型，冷凝后压射冲头回升，多余液体金属流回至压室中，然后打开铸型取出铸件。

冷压室压铸机：冷压室压铸机的压室与保温坩埚是分开的。压铸时从保温坩埚中舀取液体金属倒入压铸机上的压室后进行压射。

2、试叙立式冷压室压铸机、卧式冷压室压铸机、全立式冷压室压铸机结构上的不同点。