铸造基础知识总结

铸造——将液体金属浇注到具有与零件形状相应的铸型型腔中，待其冷却凝固后获得铸件的方法。 作为一种成型工艺，熔铸的基本优点在于液态金属的抗剪应力很小，易于成型。 优点： 1、原材料来源广，价格低廉，如废钢、废件、切屑等；生产成本低，与其它成形工艺相比，铸造具有明显的优势。 2、铸造是金属液态成形，因此可生产形状十分复杂，尤其是具有复杂内腔的各种尺寸规格的毛坯或零件。 3、铸件的形状尺寸与零件非常接近，减少了切削量，属于无切削加工； 4、铸件的大小、重量及生产批量不受限制，可生产多种金属或合金的产品 ，比较灵活。 5、应用广泛，农业机械中40%~70%、机床中70%~80%的重量都是铸件。 缺点： 1、 铸件的力学性能不如相同化学成分的锻件好 2、 铸件质量不够稳定，工序多，影响因素复杂，工艺过程较难控制。 3、 制品中有各种缺陷与不足。微观组织随位置变化，化学成分随位置变化。如铸件内部常存在气孔、缩孔、缩松、夹杂、砂眼和裂纹等缺陷。 4、 尺寸精度较低。 5、铸造生产的劳动条件较差。砂型铸造中，单件、小批量生产，工人劳动强度大

砂型铸造——是以砂为主要造型材料制备铸型的一种铸造方法。

主要工序为：制作模样及型芯盒，配制型砂、芯砂，造型、造芯及合箱，熔化与浇注，铸件的清理与检查等。 简述砂型铸造的基本工艺过程。 （1）造型：用型砂及模样等工艺设备制造铸型。通常分为手工造型和机器造型。 造芯、涂料、开设浇注系统、合型。 （2）熔炼与浇注 熔炼：使金属由固态转变为熔融状态。 浇注：将熔融金属从浇包注入铸型。 （3）落砂与清理 落砂：用手工或机械使铸件与型砂、砂箱分开。 清理：落砂后在铸件上清理表面粘砂、型砂、表面金属等。

金属型铸造——将液态金属浇入金属材料制成的铸型中以获得铸件的方法。

优点： 1、尺寸精度高，表面质量好，机械加工余量小; 2、金属型导热性好，冷却速度快，铸件晶粒细小，力学性能好; 3、一型多铸，生产效率高，易于机械化或自动化; 4、节省造型材料，环境污染小，劳动条件好。 缺点： 1、金属型不透气、无退让性、导热快，易产生气孔、应力、浇不足、冷隔、裂纹、白口等缺陷； 2、金属型制造成本高； 3、不宜生产大型、形状复杂、薄壁铸件。 4、受金属型材料熔点的限制，熔点高的合金不适宜用金属型铸造。 金属型铸造工艺措施： 1、 预热金属型，减缓铸型冷却速度 2、 表面喷涂防粘沙耐火涂料，以减缓铸件的冷却速度，防止金属液直接冲刷铸型 3、 控制开型时间，停留时间过长，由于金属型无退让性，易引起过大的铸造应力而导致铸件开裂。 4、 加强金属型的排气 金属型铸造：主要用于大批量生产的有色金属铸件。如：铝活塞、轴瓦、轴套等。

压力铸造——将液态或半液态的金属利用高压(从几十到几百大气压）作用，使其以高速

（冲型的初始速度可达0.5~70m ∕s）注入压铸模的型腔，并在压力下快速冷却凝固而得到铸件。 高压高速 优点： 1、 压铸件尺寸精度高，表面质量好，可直接使用，互换性好； 2、 可以压铸薄壁、形状复杂以及具有直径很小的孔和螺纹的铸件； 3、 压铸件的强度和表面硬度很高。压力下结晶，冷速快，铸件表层晶粒细密； 4、 生产率高，可实现半自动化及自动化生产。 缺点： 1、 气体难以排除，压铸件易产生皮下气孔，不能进行热处理，不宜在高温下工作； 2、 金属液凝固快，厚壁处来不及补缩，易产生缩孔和缩松； 3、 设备投资大，铸型造价高、制造周期长，不宜小批量生产。 为什么压力铸造生产的铸件不安排大余量的机械加工和热处理？ 答：由于压力铸造是液态金属高速充型，液流会包裹住大量空气，最后以气孔的形式留在压铸件中。因此，压铸件不能进行大余量的机械加工，以免气体暴露，削弱铸件的使用性能。有气孔的压铸件也不能进行热处理，因为在高温时，气孔内气体膨胀会使铸件表面鼓泡甚至开裂。 压力铸造：主要用于铝、铜、镁、锌等合金铸件。由于产品的品质和力学性能好，广泛用于机械、航 空、仪表及小五金行业。

低压铸造：浇注时液体金属在较低压力作用下（20-60Pa），由下而上的填充铸型型腔，并

在压力下结晶形成铸件。介于一般重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法。 特点： 1、 金属液充型平稳，充型速度可根据需要调节；在压力下充型流动性增加，有利于获得轮廓清晰的铸件；由上而下充型金属液洁净，夹杂和气孔少，铸件合格率高。 2、 在压力下凝固，可得到充分补缩，铸件致密，力学性能好。 3、 浇铸系统简单，可减去或省去冒口，工艺出品率高 4、 对合金的牌号适应广泛 5、 易于实现机械化和自动化，与压铸相比，工艺简单，制作方便，投资少，占地少。 低压铸造的工作原理与压铸有何不同？ 低压铸造的压力较低，为20到60Pa，并且是液体金属在压力作用下由下而上充填型腔以形成铸件。低压铸造浇注压力和速度可以调节，充型平稳，对铸型的冲刷力小，避免卷入气体，工件的质量高。且在压力下成型，铸件组织致密。 压铸具有高压、高速的特点。压力通常为30到70MPa，充型时间通常为0.01到0.2s。充型速度快，因此压铸件皮下易产生气孔。而且厚壁处来不及补缩，压铸件易产生缩孔和缩松。

熔模铸造——用易熔材料（如石蜡）制成模样，在模样上分层粘敷由细到粗不同粒度的耐火材料后，进行烘干硬化、脱蜡、烧结，再进行浇注、清理，即可获得尺寸精度高、表面粗糙度低的铸件的铸造方法。也称失蜡法铸造。是近净成形、近终成形加工的重要方法之一。 工艺过程：制造蜡模、结壳、熔化蜡模、焙烧型壳、浇注、脱壳和清理。 特点： 1、由于铸型精密，没有分型面，型腔表面光洁，故铸件精度高、表面质量好，可实现少切削，无切削加工； 2、可制造形状复杂铸件，薄壁铸件； 3、铸造合金种类不受限制，用于高熔点和难切削合金； 4、生产批量不受限制 5、工序复杂，生产周期长，生产成本高，铸件重量不能太大 应用：各种金属都可用，主要用于铸钢及难切削合金的铸件。如：刀具、叶片、仪表零件等。 离心铸造，是指将熔融金属浇入旋转的铸型中，使液体金属在离心力作用下充填铸型并凝

固成型的一种铸造方法。 优点（与砂型铸造相比）： 1、金属液在离心力作用下充型和凝固，铸件的凝固从外向内进行，不仅易于补缩，而且使气体，夹渣聚集在内表面便于消除。所以铸件组织致密，无缩孔、缩松、气孔和夹渣等缺陷，机械性能好。 2、由于离心力的作用，金属液的充型能力好，可以浇注流动性差的合金和壁薄的铸件。 3、生产中空铸件时可不用型芯，简化套筒和管类铸件的生产过程。 4、生产中几乎没有浇铸系统和冒口系统的金属消耗，能提高工艺出品率。 5、便于铸造“双金属”铸件，如制造铜套挂衬滑动轴承，既可达到滑动轴承的使用要求，又可节约较贵的滑动轴承合金材料。 缺点： 1、 对合金成分不能互溶或凝固初期析出物的密度与金属液基体相差较大时，易形成比重偏析 2、 铸件内孔表面较粗糙，聚有熔渣，尺寸不易正确控制 3、 用于生产异形铸件时有一定限制

熔炼的基本任务：把某种配比的金属炉料投入熔炉中，经过加热和熔化得到熔体，再对熔化的熔体进行适当的液态处理，得到合乎要求的合金熔体。所谓合格的合金熔体是指化学成分合格、熔体洁净、温度适当。 铸造的基本任务：把熔炼好的金属液体倾注到预制的铸型中，待金属凝固成形后，再从该铸型中取出金属制品即可获得铸件。

液体金属的结构：长程无序——不具备平移、对称性；短程有序——相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集团，液体结构表现出局域范围的有序性。 与固体的差别：具有明显的流动性质，是液体区别于固体的显著特点。而且液体不能够象固体那样承受剪切应力，但是可完全占据容器的空间并取得容器内腔的形状。

1.固体金属熔化成液体，大多数情况下体积增加３-６％即原子间的平均距离仅增加１-２％；而若变成气体，则其体积将膨胀达几千倍。 2.金属的熔化潜热一般也只有蒸发潜热的３-７％。 3.金属熔化时的熵变值大约只有蒸发熵变的十分之一 铸造的主要缺陷及防止 1、缺肉 缺肉将导致铸件局部加工不起来，造成零件壁厚不均，甚至影响配合或密封。造成缺肉的原因有许多因素，如工人在清理过程中，打磨量过大；组芯时型芯下偏；模具尺寸超差等。 2、砂眼 砂眼是在铸件内部或表面冲塞着型砂的孔洞类缺陷。主要由于型砂或芯砂强度低；型腔内散砂未吹尽；铸型被破坏；铸件结构不合理等原因产生的。 防止砂眼的方法是：提高型砂强度；合理设计铸件结构；增加紧实度。 3、气孔 气孔是气体在金属液结壳之前未及时逸，在铸件内生成的孔洞类缺陷。气孔的内壁光滑，明亮或带有轻微的氧化色。铸件中产生气孔后，将会减少其有效承载面积，且在气孔周围会引起应力集中而降低铸件地抗冲击性和抗疲劳性。气孔还会降低铸件的致密性，致使某些要求承受水压试验的铸件报废。另外，气孔对铸件的耐腐蚀性和耐热性也有不良的影响。 产生原因一般是金属液除气不良；另一方面是铸型或型芯发气侵入金属液造成的。 防止气孔产生的有效方法是：降低金属液中的含气量，增大砂型的透气性，以及在型腔的最高处增设出气冒口；对铸型或型芯进行烘烤，减少其发气量。 4、粘砂 铸件表面上粘附有一层难以清除的砂粒称为粘砂。粘砂既影响铸件外观，又增加铸件清理和切削加工的工作量，甚至会影响机器的寿命。（例如铸齿表面有粘砂时容易损坏，泵或发动机等机器零件中若有粘砂，则影响燃料油、气体、润滑油和冷却水等流体的流动，并会沾污和磨损整个机器。） 防止粘砂的方法是：在型砂中加入煤粉，以及在铸型表面涂刷防粘砂涂料等。 5、夹砂 夹砂是在铸件表面形成的沟槽和疤痕缺陷，在用湿型铸造厚大平板类铸件时极易产生。铸件中产生夹砂的部位大多是与砂型上表面相接触的地方，型腔上表面受金属液辐射热的作用，容易拱起和翘曲，当翘起的砂层受金属液流不断冲刷时可能断裂破碎，留在原处或被带入其它部位。铸件的上表面越大，型砂体积膨胀越大，形成夹砂的倾向性也越大。 防止夹砂的方法是：避免大的平面结构。 6、胀砂 浇注时在金属液的压力作用下，铸型型壁移动，铸件局部胀大形成的缺陷。 为了防止胀砂，应提高砂型强度、砂箱刚度、加大合箱时的压箱力或紧固力，并适当降低浇注温度，使金属液的表面提早结壳，以降低金属液对铸型的压力 7、铸件表面褶皱 常在精铸件中发现，铸件表面起伏不平，并没有一定的规则，面积较大。