金属工艺学--铸造

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第四节 特种铸造
一、熔模铸造 二、金属型铸造 三、压力铸造 四、离心铸造 五、各种铸造方法的比较
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一、熔模铸造
熔模铸造是用易熔的蜡料制成的和铸件形状相同的 蜡模和浇注系统，在蜡模表面涂挂几层耐火涂料和石英 砂，经硬火、干燥后将蜡模加热熔化，排出蜡液，得到 一个中空的型壳，即获得无分型面的整体铸型，最后进 行浇注，故熔模铸造又称为失蜡铸造。
图5-1 冷隔
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的流动性可用螺旋线长度来测定，图5-2为螺旋
形试样。将金属液浇注入螺旋形铸型中，在相同的铸造 条件下，获得的螺旋线越长，表明金属液的流动性越好。
图5-2 螺旋形试样
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一、流动性
（三）影响流动性的因素 合金的种类与化学成分
不同种类的合金具有不同的流动性，根据流动性试 验可测得螺旋线长度，常用铸造合金中，灰铸铁的流动 性较好，而铸钢的流动性相对较差。
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二、收缩率
收缩是铸造合金从液态凝固和冷却至室温过程中产 生的体积和尺寸的缩减。包括液态收缩、凝固收缩、固 态收缩三个阶段，如图5-3所示。
图5-3 合金收缩的三个阶段
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二、收缩率
（一）收缩对铸件质量的影响 液态收缩和凝固收缩若得不至到补足，会使铸件产
生缩孔和缩松缺陷；固态收缩若受到阻碍会产生铸造内 应力，导致铸件变形开裂。 缩孔与缩松
离心铸造法的不足之处是铸件内表面较粗糙，尺寸不 易控制，对内孔要切削加工的零件，则应增大加工余量。
离心铸造目前主要用于成批大量生产一般形状的黑色 金属及铜合金的大、中型回转体。如铸铁水管、缸套、活 塞环坯料和输油管等。
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五、各种铸造方法的比较
各种铸造方法都有其优缺点和最适宜的应用范围。如 砂型铸造尽管有不少缺点，但其适应性强，所用设备比较 简单，因此，它仍然是当前生产中最基本的铸造方法。特 种铸造方法仅在一定条件下，才能显示其优越性。因此， 在选择铸造方法时，必须根据合金种类、铸件大小与形状、 批量、质量、车间设备及技术状况等来进行全面分析，综 合比较，选择经济合理的方法。

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螺旋形试样
金属工艺学(铸造)
1)、合金流动性的测定：用“螺旋形 试样”的长度来衡量。在相同浇注
条件下，试样愈长，流动性愈好。
2)、影响合金流动性的因素：主要是 合金的化学成分。液相线与固相线
间的距离（T液－T固）称为结晶间隔。
Fe-C合金流动性与含碳量关系
结晶间隔越大流动性越差，反之越好，因此共晶成分合金流动性
２、防止措施：
减小内应力的所有方法 反变形法 时效处理（人工时效、自然时效）
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金属工艺学(铸造)
三、铸件的裂纹与ห้องสมุดไป่ตู้止：
１、产生的原因和分类：
当铸件内应力超过金属的强度极限时，铸件便产生裂纹，导
致铸件报废。
根据裂纹产生时温度的不同分为热裂和冷裂。
２、热裂：铸件在高温下产生的裂纹。合金在凝固末期的高温下
铁等发生化学反应
反应的材料周围
的透气性
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第五节 铸件的质量控制
１、合理选定铸造合金和铸件结构； ２、合理制订铸件的技术要求； ３、模型质量检验； ４、铸件质量检验； ５、铸件热处理。
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第二章 常用合金铸件的生产
第一节 液态合金的充型
一、充型概念：液态合金填充铸 型的过程，简称充型。液态合金 充满铸型型腔，获得形状完整、 轮廓清晰铸件的能力，称为液态 合金的充型能力。 二、充型能力的影响因素： １、合金的流动性（常用螺旋形 试样长度来衡量）：流动性愈好， 充型能力愈好，愈便于浇铸出轮 廓清晰、薄而复杂的铸件。

缺点： 耗费金属和工时，增大成本； 扩大了温度差，易产生变形和裂 纹。 主要用于必须补缩的场合。 铝青铜、铝硅合金和铸钢件。
第三节 铸造内应力、变形和裂纹
• 铸造内应力是产生变形和 裂纹的根本原因。
一、内应力的形成
1. 热应力 • 定义：由于铸件壁厚不均 匀、各部分冷却速度不同， 以致在同一时期内铸件各 部分收缩不一致而引起。 • 产生原因：见图2-8； • 壁厚差别大及按顺序凝固 原则凝固的铸件易形成内 应力。
• （2）缩松 • 定义：分散在铸件某 区域内的细小缩孔。 • 形成原因：与缩孔类 似，被树枝状晶体分 隔开的小液体区难以 补缩所致。 • 分类：宏观和微观
2. 缩孔和缩松的防止 • 逐层凝固的合金缩孔 倾向大，糊状凝固的 合金缩松倾向大。 • 措施：顺序凝固 • 顺序凝固：就是在铸 件上可能出现缩孔的 厚大部位通过安放冒 口或冷铁等工艺措施， 使铸件远离冒口的部 位先凝固，由后凝固 部位的金属液来补充
金属工艺学（热） 金属工艺学（热） 铸造部分
铸造部分
引 子
• 我国有辉煌的传统冶铸历史，在殷商时期 就有灿烂的青铜器铸造技术。如北京明朝 永乐青铜大钟，重达46.5t，钟高6.75m， 钟唇厚22cm，外径3.3m，钟体内遍铸经文 22.7万字，击钟时尾音长达2分钟以上，传 距20km。外形和内腔如此复杂、重量如此 巨大、质量要求如此高的青铜大钟，正说 明我国早已掌握冶炼和铸造技术。
牌号
铸件最小 壁（mm）
最小抗拉强 度 （Mpa)
布氏硬度 (HBS)
基体组织
应用
HT100
2.5-50
80-130
82-167
F
对强度无要求的零件 （盖、底板、外罩）

冒口
第二篇 铸造（2－8）
•
浇注系统
冷铁
图 3.1-6
冒口补缩示意图
§1.3铸造内应力、变形和裂纹
• 铸件在凝固之后的继续冷却过程中，其固态收缩若受到阻碍， 铸件内部将产生内应力。有些内应力是暂存的。有的一直保 留到室温。后者称为残余内应力。 铸造内应力是铸件产生变形、裂纹的基本原因。 一、内应力的形成 按照内应力的产生原因，分为热应力和机械应力两种 1、热应力 *原因：是由于铸件壁厚不均匀，各部分的冷却速度不同， 以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起。 P 45 图2-8 铸件的壁厚差别愈大，线收缩率愈大， 弹性模量愈大，热应力愈大 *预防热应力的途径： 减小个部分间的温差，均匀地冷却。
缩松的形成 ：主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大 的铸件壁中，是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒口根部、内浇口附 近或缩孔下方，如图1-7所示。
2、缩孔、缩松的防止 1 防止缩松、缩孔的措施：顺序凝固，实现顺序凝固， 就可实现“补缩”。 2 实现顺序凝固的方法：设冒口，加冷铁等。 3 倾向于糊状凝固的合金，整个截面上有树枝状晶架， 难以避免显微缩松。 思考：什么是顺序凝固？
其他几个铸造名词： • 热节：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。这 个部位凝固慢，容易产生缩孔！ • 退让性：铸件在冷凝时，体积发生收缩，型砂应具有一定的被压缩的能力， 称为退让性。型砂的退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。型砂越紧实， 退让性越差。在型砂中加入木屑等物可以提高退让性。
● 要控制铸铁的组织和性能，必须控制石墨化程度，影响石墨化 的主要因素是化学成份和冷却速度。 补充: ⑴ 化学成分 磷：P超过0.3%出现冷脆，一般限制在0.2%以下。 ⑵ 冷却速度 冷却速度：减小冷却速度可以促进石墨化。 壁厚（h）和冷却速度（v） h↓→v↑ 壁厚↑→石墨化倾向↑ 易得粗大石墨片、铁素体 壁厚↓→石墨化倾向↓ 易得细小石墨片、珠光体 壁厚↓→白口化倾向↑ V金属型>V砂型 V湿型>V干型