第六章 铸造(01)

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1、材料成形基础铸造1热加工工艺基础热加工工艺基础 铸铸 锻锻 焊焊材料成形基础铸造2第六章 铸造工艺基础材料成形基础铸造3GB/T56111998规定： 铸造铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸和性能的浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件毛坯的成形方法。金属零件毛坯的成形方法。 用铸造方法获得的金属毛坯或零件称为用铸造方法获得的金属毛坯或零件称为铸件铸件. 铸造被广泛采用，具有如下优点铸造被广泛采用，具有如下优点：材料成形基础铸造4 它适用于各种合金它适用于各种合金( (如铸铁、铸钢和有色金属等如铸铁、铸钢和

2、有色金属等),),能制出外形能制出外形和内腔很复杂的零件和内腔很复杂的零件, ,铸件的尺寸、重量和生产批量都不受限制。铸件的尺寸、重量和生产批量都不受限制。 如箱体、气缸体、机床床身、机座等如箱体、气缸体、机床床身、机座等 3. 3. 。 所用原材料来源广，设备投资少，节省工时，材料利用率高。所用原材料来源广，设备投资少，节省工时，材料利用率高。铸件材质内在质量得到提高，一些现代铸造方法生产出来的铸件铸件材质内在质量得到提高，一些现代铸造方法生产出来的铸件质量已接近锻件。质量已接近锻件。 材料成形基础铸造5材料成形基础铸造6材料成形基础铸造7 所谓：所谓：性能改善形状精，加工量少成本低性能改善

3、形状精，加工量少成本低。 但是，铸造生产过程中的工艺控制较困难，但是，铸造生产过程中的工艺控制较困难，因而铸件质量不稳定，废品率较高因而铸件质量不稳定，废品率较高; ; 铸造劳动强度大，条件差，环境污染严重。铸造劳动强度大，条件差，环境污染严重。 材料成形基础铸造8铸造按生产方式不同，可分为：铸造按生产方式不同，可分为： 砂型铸造的铸件占总产量的砂型铸造的铸件占总产量的80%80%以上，其生以上，其生产过程如图。产过程如图。材料成形基础铸造9材料成形基础铸造10 铸件的质量与铸件的工艺过程密切相关，其中影响较大铸件的质量与铸件的工艺过程密切相关，其中影响较大的是的是铸件的凝固铸件的凝固和和合金

4、的铸造性能合金的铸造性能 合金的铸造性能合金的铸造性能: 指在铸造生产过程中，铸造成形的难指在铸造生产过程中，铸造成形的难易程度，容易获得正确的外形、内部又健全的铸件，其易程度，容易获得正确的外形、内部又健全的铸件，其铸造性能就好。应该指出，铸造性能是一个复杂的综合铸造性能就好。应该指出，铸造性能是一个复杂的综合性能，通常用性能，通常用充型能力、收缩性充型能力、收缩性等指标来衡量。等指标来衡量。 材料成形基础铸造111 合金的流动性是指合金本身的流动能力合金的流动性是指合金本身的流动能力 ; 流动性好的合金，充型能力强，易得到形状完整、轮廓清晰、尺流动性好的合金，充型能力强，易得到形状完整、轮

5、廓清晰、尺寸准确、薄而复杂的铸件。反之，铸件容易产生浇不足、冷隔等寸准确、薄而复杂的铸件。反之，铸件容易产生浇不足、冷隔等缺陷。缺陷。 一、一、 与以下因素有关：与以下因素有关： 1. 1. 纯金属、共晶成分合金流动性好。纯金属、共晶成分合金流动性好。 2. 2. 如导热性、粘滞性、侵润性等。如导热性、粘滞性、侵润性等。材料成形基础铸造12 铸造合金流动性的好坏，通常以螺旋螺旋形流动性试样形流动性试样的长度来衡量。将金属液浇入螺旋形试样的铸型中，如图6-2所示。在相同的铸型及浇注条件下，得到的螺旋形试样越长，表示该合金的流动性越好。材料成形基础铸造13二、外界因素二、外界因素 1、铸型条件铸型

6、条件 1.1.）铸型材料；如金属型导热好，散热快，流动性差。）铸型材料；如金属型导热好，散热快，流动性差。 2.2.）铸型温度；型温高，液态保持久，利流动）铸型温度；型温高，液态保持久，利流动. . 3. 3.）铸型中气体阻碍。）铸型中气体阻碍。2 2、 1.1.）温度高，流动性好；但吸气多，收缩大。）温度高，流动性好；但吸气多，收缩大。 2.2.）压力大，易流动，好充形，如直浇口高低。）压力大，易流动，好充形，如直浇口高低。3 3、 1 1）铸造结构常用铸件模数（折算厚度）来衡量，即铸件的体积和散热）铸造结构常用铸件模数（折算厚度）来衡量，即铸件的体积和散热表面积之比（表面积之比（cmcm）

7、。）。 2 2）铸件模数大表示型腔散热表面积小，合金液的充型能力较强；铸件）铸件模数大表示型腔散热表面积小，合金液的充型能力较强；铸件模数越小则越不易充满。模数越小则越不易充满。材料成形基础铸造14材料成形基础铸造15材料成形基础铸造16材料成形基础铸造17材料成形基础铸造18v综上所述，为提高合金的充型能力应：综上所述，为提高合金的充型能力应：v1 1）尽量选用共晶成分合金，或结晶温度区间小的）尽量选用共晶成分合金，或结晶温度区间小的合金；合金；v2 2）应尽量提高金属液的质量，金属液）应尽量提高金属液的质量，金属液愈纯愈纯则所含则所含气体、杂质愈少，气体、杂质愈少，充型能力愈好充型能力愈好

8、。v但在许多情况下合金是确定的，需从其他方面采取但在许多情况下合金是确定的，需从其他方面采取措施提高合金的充型能力。措施提高合金的充型能力。v所以，充型能力可以认为是考虑铸型及其他工艺因所以，充型能力可以认为是考虑铸型及其他工艺因素影响的液态合金的流动性。素影响的液态合金的流动性。 材料成形基础铸造19 物质由液态转变为固态的过程称为凝固，铸造时由于固态金属均物质由液态转变为固态的过程称为凝固，铸造时由于固态金属均为晶体，因此金属的凝固过程又称为结晶。为晶体，因此金属的凝固过程又称为结晶。1 1铸造合金的结晶铸造合金的结晶 铸造合金的结晶通过铸造合金的结晶通过晶核的形成晶核的形成和和晶体晶体的

9、长大这两个相互联系的长大这两个相互联系的基本过程来实现。实际铸造合金的结晶，大多是以的基本过程来实现。实际铸造合金的结晶，大多是以非均质方式非均质方式形核形核。 材料成形基础铸造20 晶核的形成一般都是由于液态金属中的一些原子自发地聚晶核的形成一般都是由于液态金属中的一些原子自发地聚集在一起，按金属晶体结构的固有规律排列起来，形成自发集在一起，按金属晶体结构的固有规律排列起来，形成自发晶核晶核自发形核自发形核； 另一种则是由于液态金属中一些外来的微细的固态质点而另一种则是由于液态金属中一些外来的微细的固态质点而形成的外来晶核，即形成的外来晶核，即非均质形核，也称孕育（变质）处理非均质形核，也称

10、孕育（变质）处理。非均质形核所需能量较小，因而可以在较小过冷度下获得较非均质形核所需能量较小，因而可以在较小过冷度下获得较多的晶核数目，这也是孕育（变质）处理技术可获得细晶铸多的晶核数目，这也是孕育（变质）处理技术可获得细晶铸件的原因。件的原因。材料成形基础铸造21铸件的宏观组织铸件的宏观组织u激冷晶区的晶激冷晶区的晶粒细小粒细小;u柱状晶区的晶柱状晶区的晶粒垂直于型壁排粒垂直于型壁排列，且平行于热列，且平行于热流方向流方向.u内部等轴晶区内部等轴晶区的晶粒较为粗大的晶粒较为粗大;表层急冷晶区表层急冷晶区中间柱状晶区中间柱状晶区内部等轴晶区内部等轴晶区材料成形基础铸造22图图6-3 几种不同类

11、型的铸件宏观组织示意图几种不同类型的铸件宏观组织示意图（a）只有柱状晶）只有柱状晶;（b）表面细等轴晶加柱状晶）表面细等轴晶加柱状晶;（c）三个晶区都有）三个晶区都有;（d）只有等轴晶）只有等轴晶 材料成形基础铸造23 1. 1.逐层凝固逐层凝固 : 纯金属、共晶成分的合金及凝固区间很窄的合纯金属、共晶成分的合金及凝固区间很窄的合金，在凝固过程中不存在凝固区，凝固时，随温度下降一层一层金，在凝固过程中不存在凝固区，凝固时，随温度下降一层一层向中心推进，固液相分界面较分明、光滑，不存在固液交错。合向中心推进，固液相分界面较分明、光滑，不存在固液交错。合金凝固状态较好。如灰铸铁、铝硅合金、硅黄铜及