铸造成形成形原理、工艺特点

铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序：1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图；2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备；3）造型与制芯；4）熔化与浇注；5）落砂清理与铸件检验等主要工序。

一、成形原理铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。

图1 铸造成形过程铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。

但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。

二、型砂的性能及组成1、型砂的性能型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。

2、型砂的组成型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。

铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。

铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。

为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤粉、锯末、纸浆等。

型砂结构，如图2所示。

图2 型砂结构示意图三、工艺特点铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。

与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。

铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。

2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。

铸造工艺手册【最新版】目录一、铸造工艺手册概述二、铸造工艺的基本原理三、铸造工艺的种类及特点四、铸造工艺的流程与操作五、铸造工艺的优缺点及应用范围六、铸造工艺的发展趋势正文一、铸造工艺手册概述铸造工艺手册是一本详细介绍铸造工艺的工具书，涵盖了铸造工艺的基本原理、种类、操作流程以及优缺点等内容，旨在为广大从事铸造行业的人员提供指导和参考。

二、铸造工艺的基本原理铸造工艺是一种通过熔化金属，将其倒入预先准备好的模具中，使其凝固成所需形状的零件的加工方法。

其基本原理是利用金属在高温下的流动性，将金属熔化后倒入模具中，待其凝固后得到所需形状的零件。

三、铸造工艺的种类及特点铸造工艺主要分为砂型铸造、金属型铸造、压铸、熔模铸造等，各种铸造工艺有其自身的特点和适用范围。

1.砂型铸造：砂型铸造是利用砂型模具进行铸造的一种方法，其优点是成本低，生产效率高，适用范围广。

2.金属型铸造：金属型铸造是利用金属模具进行铸造的一种方法，其优点是铸件精度高，表面光洁度好，但成本较高。

3.压铸：压铸是利用高压将熔融金属注入模具的一种铸造方法，其优点是生产效率高，铸件强度高，但适用范围有限。

4.熔模铸造：熔模铸造是利用熔融金属在模具中凝固成形的一种铸造方法，其优点是铸件精度高，表面光洁度好，但成本较高。

四、铸造工艺的流程与操作铸造工艺的流程一般包括模具制作、金属熔化、浇注、凝固、脱模、清理等环节。

操作时需严格按照工艺要求进行，以保证铸件的质量。

五、铸造工艺的优缺点及应用范围铸造工艺的优点是生产成本低，生产效率高，可以生产各种形状和大小的零件。

缺点是铸件的精度和表面光洁度较低，且容易出现气孔、砂眼等缺陷。

铸造工艺广泛应用于汽车、机械、建筑等行业。

/index.php?ed ition-view-1795-0#3重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸。

广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造，泥模铸造等；窄义的重力铸造专指金属型浇铸。

学习目标1）了解铸造的分类、特点、应用。

2）理解合金的铸造性能及对铸件质量的影响，常用铸造合金的铸造性能。

3）了解砂型铸造的工艺过程及工艺要点（分型面、浇注位置、工艺参数等的正确选择），会画简单铸件的铸造工艺简图。

4）了解其他常用特种铸造方法的特点及应用、铸造技术发展趋势。

5）初步具备合理选择典型铸件的铸造方法、分析铸件结构工艺性，具有铸件质量与成本分析的初步能力。

铸造是毛坯或零件成形的主要方法之一。

本章主要介绍铸造成形的基础理论知识；砂型铸造与常用特种铸造工艺方法、特点、应用；铸造工艺设计要点、铸件的结构等内容。

铸件第一节铸造基本知识回目录一、概述【铸造】是指将熔化后的金属液浇入铸型中，待凝固、冷却后获得具有一定形状和性能铸件的成形方法。

铸造具有如下特点：（1）对铸件形状和尺寸的适应性强。

它可以生产各种形状、各种尺寸的毛坯，特别适宜制造具有复杂内腔的零件。

铸件的尺寸可小至几毫米，大至几十米；质量（重量）从几克至数百吨。

（2）对材料的适应性强。

可适应大多数金属材料的成形，对不宜锻压和焊接的材料，铸造具有独特的优点。

（3）铸件成本低。

这是由于铸造原材料来源丰富，铸件的形状接近于零件，可减少切削加工量，从而降低铸造成本。

因此铸造是毛坯生产最主要的方法之一，如按重量计，机床中 60%～80%、汽车中50%～60%采用铸件。

但由于铸造工艺环节多，易产生多种铸造缺陷，且一般铸件的晶粒粗，力学性能不如锻件。

因此铸件一般不适宜制作受力复杂和受力大的重要零件，而主要用于受力不大或受简单静载荷（特别适合于受压应力）的零件，如箱体、床身、支架、机座等。

铸造分为砂型铸造和特种铸造两大类。

砂型铸造是以型砂为主要造型材料制备铸型的铸造工艺方法，它具有适应性广、生产准备简单、成本低廉等优点，是应用最广的铸造方法；特种铸造是除砂型铸造以外其它铸造方法的总称，常用的特种铸造方法有金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造、实型铸造等。

铸造工艺原理和总结一、实质、特点及应用1.铸造定义是指熔炼金属、制造铸型、并将熔融金属浇注入铸型内、凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。

铸造实质：是利用熔融金属的流动性能实现成形。

铸件：用铸造方法得到的金属零件。

铸型：形成铸件形状的工艺装置。

2.铸造的特点1）成形方便、适应性强•尺寸、形状不受限制长度从几mm-20m；厚度从0.5-500mm;重量从几克-几百吨；•材料的种类和零件形状不受限制。

2）生产成本较低（与锻造比）•设备费用低；•减少加工余量，节省材料；•原材料来源广泛。

3）组织性能较差•晶粒粗大、不均匀；•力学性能差；-工序繁多、易产生铸造缺陷。

4）工作条件差、劳动强度大。

3、铸造的应用1）形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件：箱体、缸体和壳体；2）尺寸大、质量大的零件，如床身、重型机械零件；3）力学性能要求不高，或主要承受压应力作用的零件，如底座、支架；4）特殊性能要求的零件，如球磨机的磨球、拖拉机的链轨。

4、铸造成形的基本工序二、金属的铸造性能——是指金属材料铸造成形的难易程度。

评价指标：流动性和收缩性。

（一）流动性——是指熔融金属有流动能力1、表示方法螺旋试样长度L，如L铸钢=20mm，L铸铁=1800mm，铸铁的流动性比铸钢好。

2、影响流动性的因素1）化学成分：共晶合金最好，纯金属差；2）浇注温度：T浇愈高，保温时间愈长，流动性愈好，但收缩性大和浇毁铸型。

经验：“高温出炉，低温浇注”。

3）铸型类别影响铸型蓄热能力和透气性；如、干砂型〉湿砂型＞金属型。

4）铸型结构简单、壁厚的铸型〉复杂、壁薄的铸型。

3、流动性对铸件质量的影响流动性好：铸件形状完整、轮廓清晰；利于气体和夹杂物上浮排出和补偿；流动性不好：产生浇不到和冷隔、气孔和夹杂等缺陷。

4、防止流动性不好缺陷方法调整化学成分、提高浇注温度和改善铸型条件。

（二）收缩性——指浇注后熔融金属逐渐冷却至室温时总伴随着体积和尺寸缩小的特性。

1、液态金属成型技术是将融融的金属或合金在重力场或其他外力场的作用下注入铸型型腔中，待其凝固后获得与型腔形状相似逐渐的一种方法，这种成型方法叫做铸造。

2、液态成型（铸造）是将融化成型的液态金属浇入住铸型后一次制成所需形状和性能的零件3、金属塑性成形又称塑性加工，是利用金属的塑形，通过外力获得所需形状，尺寸与内部性能制品的一种加工方法。

4、表面张力：是表面上存在的一个平行于表面且各个方向大小相等的力。

5、表面自由能；是产生新的单位面积表面时自由能的增量。

6、液态金属充填铸型的能力：液态金属充满铸型型腔，获得完整、轮廓清晰的铸件的能力。

7、流动性;液态金属本身的流动性。

与金属的成分、温度、杂质含量、铸件结构有关。

8、强迫对流：在凝固过程中可以外在激励使液相产生的流动9、液态金属结晶：液态金属转变成晶体的过程称为液态金属结晶或金属一次结晶。

10、相变驱动力：只有当T<T0，Gl>Gs时，结晶才可能自发进行，此时液固两自由能只差称为相变驱动力。

11、过冷度：t=t-t0称之为过冷度12:、热力学能障：由界面原子所产生，能直接影响体系自由能的大小。

13、动力学能障：由原子穿越界面的过程中所引起的，其大小与相变驱动力无关，而决定于界面的结构和性质，前者对形核有影响，后者则在晶体生长过程中起关键作用。

14、均质形核：是在没有任何外来界面的均匀熔体中的形核过程。

也成自发形核。

15、非均质形核：指在不均匀的熔体中依靠外来杂质或型壁界面的衬底进行形核的过程，也称非自发形核，异质形核G非=G均f（o），当0<O<180时，0<f（o）<1，0=180，f（o）=1时，G非=G均。

16、晶体生长驱动力：固液界面处，固液两项体积自由能之差。

晶体生长主要受界面生长动力学过程，传热过程，传质过程三方面的影响17、原子角度看微观姑爷界面的结构可分为两大类粗糙界面(非小面界面)、平整界面（小面界面）18、溶质在分配：从形核开始到结晶结束，整个过程中，固液两项内部进行着溶质元素的重新分布的过程。

铸造造型机工作原理
铸造造型机的工作原理
一、用于铸造的物料
1、结晶器：结晶器是铸造中的基本部件，它可以将铸件与模具完美的结合在一起，从而有效的实现铸件的成形。

2、机械或人工模具：由于铸件的表面复杂度高，所以通常需要采用机械或人工制作的模具来实现精确的表面尺寸，从而保证了铸件精度的高程度。

3、有机或无机浇口材料：由于铸件有不同的材料形状和尺寸，所以必须使用有机低温浇口材料或无机硬质浇口材料来保证铸件的品质和精度。

二、工艺特点
1、造型速度快：由于采用机械模具，所以可以有效的提高生产速度，加快产品的交付时间，从而提高生产效率。

2、模具具有耐磨性：铸造造型机的模具经过润滑处理，具有良好的耐磨性，可以节省传统模具的迭换和维护成本。

3、铸件质量高：铸造造型机能够控制模具和铸件之间的力学关系，因此可以制作出更为精确的模型，从而达到高品质的铸件。

4、操作方便：采用自动化的技术，不需要人工干预，只需简单的操作即可完成生产过程，安全可靠，效率提高。

三、工作流程
1、装载模具：铸造首先需要将模具安装在机床上，并将模具充分润滑，以确保模具可以正常工作。

2、金属流入结晶器：然后通过金属流入结晶器，将熔铸金属流入模具内，进行铸造成形。

3、完成后处理：铸件完成铸造后，需要进行机械处理和表面处理，以保证铸件的表面性能和精度。

4、交付：最后完成所有的加工流程，铸件可以被正式交付，以满足客户的要求。