第四章铸造

铸造工艺学复习

程军超制

名词：4个，每个2分；填空：20个，每个1分；简答+计算：72分。铸造：是将液态合金注入铸型中使之冷却、凝固，制备铸件的工艺方法。与其它工艺相比，铸造具有的优点：①适用范围广

②不受金属或合金种类限制③铸件尺寸精度高④成本低廉

第一章粘土砂及涂料

1.铸造工艺设计：根据铸造零件的特点，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，绘制工艺卡等技术文件的过程。

2.3.4.5.

原砂中颗粒直径小于20um部分所占的质量分数统称为原砂的含泥量。铸造用砂的粒形大致分为三类：即圆形、多角形、尖角形。○、□、△角形系数（E）是铸造用硅砂的实际比表面积与理论比表面积的比值。

ZGS92-50/100(54A)：铸造用硅砂、硅砂中二氧化硅质量分数最低为90%、主要力度组成为三筛，其首筛筛号为50，尾筛筛号为100，粒度的平均细度值为54，平均细度偏差为±2。

6.粘土砂铸型常见的缺陷：夹砂、粘砂、裂纹、侵入性气孔。7.8.

第二章无机化学粘结剂型（芯）砂

1.常用的无机化学粘结剂有水玻璃、水泥、磷酸盐聚合物等。2.钠水玻璃CO2硬化法优缺点： 优点：①混砂、紧实、硬化、起模均很简易。②CO2便宜、安全。

缺点：①浇注后溃散性差。②旧砂难用摩擦法再生。③硬化的型、芯保存性差（尤其在寒冷潮湿条件下）。④强度稍显不足。

3.

第三章有机化学粘结剂砂

程军超制

第四章铸造工艺及工装设计概念

第五章铸造工艺方案的确定

1.型砂和芯砂的组成：原砂+粘结剂+附加物。

2.砂型铸造的铸型：湿型、干型、表面干型、自硬型3.浇注位置－浇注时，铸件在铸型中所处的位置/铸件的某个表面位于铸型的上、下还是侧

面。4.浇口位置－内浇口与铸型型腔连接处的位置/液态金属流入铸型型腔的位置。5.浇注位置的选择原则

①铸件的重要加工面应朝下或呈侧立面②尽可能使铸件的大平面朝下，以避免形成夹砂和夹杂缺陷。③应保证铸件能充满

第一部份基础知识

第四章 铸造工艺及设备

本章主要叙述铝及铝合金生产旳基本原理,生产工艺(包括不同旳生产方式),主要设备旳基本结构及工作原理。

第一节 铝及铝合金

第一单元铝及铝合金旳性能与结晶组织

㈠铝及铝合金旳性质及用途

铝昰一种银白色金属,其原子序数为13,原子量为27,纯铝旳熔点为660度,铝旳化学性质十分活泼,在自然界中主要以化合物旳形态存在,且分布极广,地壳中旳铝旳含量约为8%,仅次于氧和硅,居第三位。因铝在地壳中丰富旳蕴藏量及其独特旳优良特性。铝工业迅速发展,铝在各个领域得到广泛应用。

1．密度

纯铝在室温时密度为2.6987g/cm2,约为铜或铁铜或铁旳三分之一。由于密度小于使铝在航天航空,交通运输等领域得到了广泛应用。不同纯度旳铝在不同温度下密度略有不同。

2．导热性

铝旳导热率高,在金属中仅次于银、金、铜居第四位,昰铁旳3倍,铜旳55%,纯铝在0度时旳导热率为0.50cal/cm.s.k。等重量旳铝旳导热量昰铁旳12倍,铜旳2倍,因此,铝材昰制造热交换器,发热动机部件与家庭手暖设施旳良好材料。

3．热膨长系数

铝旳热膨胀系数大,纯铝旳体膨长系数为68.1*10-6m3/m3.k,为不锈钢、铜、黄铜旳15倍,昰其应用旳一项缺点。

4．导电性

铝导电性仅次于银、铜和金而居第四位,纯铝在20度时旳导电率为37.6*10-4Ω-1.cm-1,等重量铝导线旳导电量超过铜旳2倍,因此铝被广泛应用于电线电缆工业中,铝箔大量用于制造电容器。

5．耐蚀性

铝及其合金表面,易生成一层致密,牢固旳氧化铝保护膜,只有在卤素离子或碱离子旳激烈作用下才会遭到破坏,因此,铝有很好旳耐大气腐蚀和水腐蚀旳能力,能抗多数酸及有机物腐蚀。

6．反射率

铝表面对红外线、紫外线、可见光线、激光、电波等有高旳反射率,因此铝广泛用于制作光、热反射材料。

7．磁学性能

铝属弱磁材料,几乎不受电磁场影响,亦无磁性,因此在通讯、电子、超导材料及计算机领域昰不可缺少旳材料。

第四节 球墨铸铁的铸造性能与铸造工艺特点

由于碳硅含量较高，球墨铸铁与灰铸铁一样具有良好的流动性和自补缩能力。但是由于炉前处理工艺及凝固过程的不同，球墨铸铁与灰铸铁相比在铸造性能上又有很大的差别，因而其铸造工艺也不尽相同。

一、球墨铸铁的流动性与浇注工艺

球化处理过程中球化剂的加入，一方面使铁液的温度降低，另一方面镁、稀土等元素在浇包及浇注系统中形成夹渣。因此，经过球化处理后铁液的流动性下降。同时，如果这些夹渣进入型腔，将会造成夹杂、针孔、铸件表面粗糙等铸造缺陷。

为解决上述问题，球墨铸铁在铸造工艺上须注意以下问题：

（1）一定要将浇包中铁液表面的浮渣扒干净，•最好使用茶壶嘴浇包。

（2）严格控制镁的残留量，最好在0.06%以下。

（3）浇注系统要有足够的尺寸，以保证铁液能做尽快充满型腔，并尽可能不出现紊流。

（4）采用半封闭式浇注系统，根据美国铸造学会推荐的数据，直浇道、横浇道与内浇道的比例为4：8：3。

（5）内浇口尽可能开在铸型的底部。

（6）如果在浇注系统中安放过滤网会有助于排除夹渣。

（7） 适当提高浇注温度以提高铁液的充型能力并避免出现碳化物。对于用稀土处理的铁液，其浇注温度可参阅我国有关手册。对于用镁处理的铁液，根据美国铸造学会推荐的数据，当铸件壁厚为25mm时，浇注温度不低于1315℃；当铸件壁厚为6mm时,浇注温度不低于1425℃。

二、球墨铸铁的凝固特性与补缩工艺特点

球墨铸铁与灰铸铁相比在凝固特性上有很大的不同，主要表现在以下方面：

（1）球墨铸铁的共晶凝固范围较宽。灰铸铁共晶凝固时，片状石墨的端部始终与铁液接触，因而共晶凝固过程进行较快。球墨铸铁由于石墨球在长大后期被奥氏体壳包围，其长大需要通过碳原子的扩散进行，因而凝固过程进行较慢，以至于要求在更大的过冷度下通过在新的石墨异质核心上形成新的石墨晶核来维持共晶凝固的进行。因此，球墨铸铁在凝固过程中在断面上存在较宽的液固共存区域，其凝固方式具有粥状凝固的特性。这使球墨铸铁凝固过程中的补缩变得困难。

1 热加工工艺基础

第一章 铸造工艺基础

1．名词解释

充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。

缩孔：在铸件上部或最后凝固部位出现的容积较大的孔洞。

缩松：铸件断面上出现的分散、细小的孔洞。

逐层凝固：纯金属或共晶成分合金在凝固过程中不存在固、液相并存的凝固区，故断面上外层的固体和内层的液体由一条界限清楚地分开，随着温度的下降，固体层不断加厚，液体层不断减少直到中心层全部凝固。

糊状凝固：合金的凝固温度范围很宽或铸件断面温度分布曲线较为平坦，其凝固区在某段时间内，液固并存的凝固区贯穿整个铸件断面。

中间凝固：介于逐层凝固和糊状凝固之间的凝固方式。

定向凝固：使铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程。

同时凝固：尽量减少铸件各部位间的温度差使铸件各部位同时冷却凝固。

热裂：凝固后期合金收缩且受到铸型等阻碍产生应力，当应力超过某一温度下合金的强度所产生的裂纹。

冷裂：铸件固态下产生的裂纹。

热应力：由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期铸件各部分收缩不一致而产生的应力。

侵入气孔：砂型或砂芯受热产生气体侵入金属液内部在凝固前未析出而产生的气孔

反应气孔：合金液与型砂中的水分、冷铁、芯撑之间或合金内部某些元素、化合物之间发生化学反应产生气体而形成的气孔。·

析出气孔：合金在熔炼和浇注过程中接触气体使气体溶解其中，当合金液冷却凝固时，气体来不及析出而形成的气孔。

2．合金的流动性不足易产生哪些缺陷？ 浇不足，冷隔，气孔，夹渣，缩孔，缩松。

影响合金流动性的主要因素有哪几个方面？ 合金的种类，合金的成分，温度。

在实际生产中常用什么措施防止浇不足和冷隔缺陷？

a.选用黏度小，比热容大，密度大，导热系数小的合金，使合金较长时间保持液态。

b.选用共晶成分或结晶温度范围窄的合金作为铸造合金。

c.选择合理的浇注温度。

3．充型能力与合金的流动性有什么关系？合金的流动性越好，则其充型能力越好。