第一节_金属的液态成形原理
第一章 金属液态成形理论基础
第一节 液态金属充型能力与流动性
0、什么是液态金属的充型能力
1）定义：
液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的 成型件的能力，称为充型能力。
2）充型能力对成型的影响
充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔 等缺陷。
3）影响充型能力的因素
充型能力首先取决于金属本身的流动性(流动能力)，同 时又受铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素影响。
一、铸件的凝固方式
在铸件凝固过程中，其断面上一般存在三个区 域：固相区、凝固区和液相区。
1、分类
依据对铸件质量影响较大的凝固区的宽窄划分 铸件的凝固方式为如下三类：
(1)逐层凝固
纯金属和共晶成分的合金在凝固过程中不存在液、固并 存的凝固区，随着温度下降，固体层不断加厚，液体不 断减少，直达铸件中心，这种凝固方式称为逐层凝固。
机械应力
二、铸件的变形及其防止
1、变形的原因：
铸件内部残余内应力。 只有原来受拉伸部分产生压缩 变形、受压缩部分产生拉伸变 形，才能使铸件中的残余内应 力减小或消除。
平板铸件的变形
杆件的变形
床身铸件的变形
粱形铸件的弯曲变形
2、防止措施：
减小应力； 将铸件设计成对称结构，使其内应力互相平衡； 采用反变形法； 设置拉肋； 时效处理。
2、冷裂纹的特征
裂纹细小，呈连续直线状，裂缝内有金属光泽或轻 微氧化色。
3、防止措施
凡是能减少铸件内应力和降低合金脆性的因素 均能防止冷裂。 设置防裂肋亦可有效地防止铸件裂纹。
防裂肋
三、合金的吸气性
液态合金中吸入的气体，若在冷凝过程中不能溢 出，滞留在金属中，将在铸件内形成气孔。
一）气孔的危害
气孔破坏了金属的连续性，减少了其承载的有效 截面积，并在气孔附近引起应力集中，从而降低 了铸件的力学性能。 弥散性气孔还可促使显微缩松的形成，降低铸件 的气密性。
第一篇金属的液态成形
1. 金属的液态成形(铸造)1.0概述将金属材料加热到高温熔化状态，然后采取一定的成形方法，待其冷却、凝固后获得所需金属制品，这种制造金属毛坯的过程称为金属的液态成形。
金属的液态成形除了铸造之外，还有液态模锻。
1.0.1铸造的定义铸造是指将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得所需形状、尺寸和性能的毛坯或零件的金属液态成形方法。
它是生产机器零件毛坯的主要方法之一。
1.0.2铸造的基本过程铸造生产的基本过程包括以下三个步骤：①根据零件的要求，准备一定的铸型；②把金属液体浇满铸型的型腔；③金属液体在铸型型腔中冷凝成形，获得一定形状和尺寸的铸件。
1.0.3铸造生产的特点铸造的实质就是液态金属(合金)逐步冷凝成形，具有以下特点：优点：①适应性广几乎所有金属及其合金，只要能够熔化成液态便能铸造，尤其是适合生产塑性差的材料。
②工艺灵活性大各种形状、尺寸(壁厚从0.5～1000mm、轮廓从几毫米至几十米)、重量(从几克～几百吨)和生产批量的铸件都能生产，能够制成如机床床身、箱体、机架、支座等具有复杂内腔的毛坯。
某些形状极其复杂的零件只能用铸造方法制造毛坯。
③省工省料铸件毛坯与零件形状相似，尺寸相近，加工余量小，金属利用率高，可以省工省料，精密铸件甚至不需切削加工，就可直接装配。
④生产成本低铸造用的原材料来源广泛，可直接利用报废的机件和切屑。
造型设备投资少，易操作。
缺点：①铸件内部晶粒比较粗大，组织疏松，容易产生气孔、夹渣等铸造缺陷，机械性能和可靠性不如锻件，尤其是冲击韧性较差，不宜制造受冲击或交变载荷作用的零件。
②生产过程比较复杂，工序多且一些工艺过程难以精确控制，铸件质量不稳定，废品率较高。
③工人劳动强度大，劳动条件差。
1.0.4铸造生产的发展历史我国是世界上最早掌握铸造生产的文明古国之一。
早在三千多年前，青铜铸器已有应用，二千五百多年前，铸铁工具也已相当普遍。
我国劳动人民对世界铸造业的三大贡献(三大铸造技术)：泥型铸造(砂型铸造)、铁型铸造(金属型铸造)、失蜡铸造(熔模铸造)。
金属液态成形工艺原理讲稿
金属液态成形工艺原理讲稿一、引言金属液态成形工艺是一种重要的金属加工方法，它利用金属在液态状态下的可塑性，通过施加外力，将金属材料压制成所需形状的工艺过程。
金属液态成形工艺广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶制造等众多领域，具有高效、精确、灵活的特点。
本文将介绍金属液态成形工艺的原理和应用。
二、金属液态成形工艺的原理金属液态成形工艺主要依靠金属在液态状态下的可塑性来实现材料的变形。
在液态状态下，金属具有较高的流动性和可塑性，可以通过施加外力使金属流动，从而制造出复杂形状的金属构件。
金属液态成形工艺的主要原理包括以下几点： 1. 温度控制：金属液态成形工艺需要将金属升温到液态状态，通常通过加热设备控制金属的温度。
2. 施加外力：在金属材料处于液态状态时，需要施加适当的外力，如压力、压力冲击等，以实现对金属的形状变化和压制成型。
3. 液态流动：金属在液态状态下具有较高的流动性，可以通过控制液态金属的流动轨迹和速度，实现对金属的精确塑性变形。
4. 液态金属的熔化和凝固特性：金属在液态和固态之间的相变过程对金属液态成形工艺具有重要影响。
不同金属具有不同的熔化温度和凝固温度，需要根据具体金属材料选择合适的工艺参数。
三、金属液态成形工艺的应用金属液态成形工艺在许多领域都有广泛的应用，具有以下几个优点： 1. 高效生产：金属液态成形工艺可以实现多工位、多工序的同时进行，提高了生产效率。
2. 精确成形：金属液态成形工艺可以制造出复杂形状的金属构件，加工精度高，尺寸和形状可控性强。
3. 节约材料：金属液态成形工艺可以使金属材料得到较好的填充，减少了材料的浪费。
4. 节约能源：金属液态成形工艺可以在短时间内实现金属材料的加热和冷却，节约了能源消耗。
金属液态成形工艺在以下领域有广泛的应用： 1. 航空航天：金属液态成形工艺可以制造出高强度和轻质的航空航天零部件，提高了飞行器的性能和燃油效率。
2. 汽车制造：金属液态成形工艺可以制造出汽车发动机缸体、曲轴等零部件，提高了汽车的动力性能和燃油效率。
第七章 金属的液态成形
常用合金指铸铁、铸钢、铸铜、铸铝及其合金等。 1.铸铁 (１)灰铸铁 由于其流动性很好，可以浇注出薄而复杂的优质铸件； 收缩率较小，一般不必采取任何工艺措施，仅对C、Sｉ质量分数 低的高强度灰铸铁采用同时凝固法防止应力即可。
二、悬浮铸造 悬浮铸造是在浇注过程中，将一定量的金属粉末加入到金属 液流里，使其与金属液掺和在一起而流入铸型的铸造方法。
第四节 铸造工艺新技术
图７-１７ 悬浮铸造浇注系统 1—供料斗 2—离心式集液包 3—旋转轴心线 4—直浇道 5—浇口杯
第四节 铸造工艺新技术
三、真空密封造型(Ｖ法造型) 真空密封造型，简称为真空造型。 １.金属液态成形原理
第二节 砂 型 铸 造
图７-６ 震压紧砂原理图 1—工作台 2—模板 3—砂箱 4—震实气路 5—震实活塞 6—压实活塞 7—压头 8—震实进气口 9—震实排气口 10—压实气缸
第二节 砂 型 铸 造
图７-７ 抛砂紧砂原理图 １—胶带运输机 2—弧形板 3—叶片 4—转子 5—模样
第二节 砂 型 铸 造
第四节 铸造工艺新技术
３)烘干、合型。 ４)熔炼合金——目的是得到温度足够高且化学成分符合要求的金 属液。
５)浇注、落砂、清理和检验。 3.特种铸造 １)金属型铸造 ① 优点——“一铸多型”节省材料和工时；组织致密、晶粒细小； 铸件精度高。 ② 应用——成批生产形状简单的非铁金属铸件，如铝合金活塞、 气缸体和铜合金轴瓦等。 ２)压力铸造
１)液态金属流动性的概念——液态金属的流动性是指液态金属本 质的流动能力，是衡量铸造性能优劣的主要标准之一。 ２)液态金属收缩性的概念——液态金属的收缩性是指铸件在浇注、 凝固和冷却过程中，发生体积与尺寸减小的现象。 ３)常用金属中灰铸铁的铸造性能最好。 2.砂型铸造工艺过程 １)配型砂、配芯砂(造型材料应具备足够的强度、良好的可塑性、 高的耐火性、良好的透气性和退让性等)。 ２)造型、造芯(造型方法有手工造型和机器造型)。
金属液态成形工艺原理
H0
P杯
v杯2 2g
0
P腔
v内2 2g
hi （2 - 1）
1. 充填下半型 设充填下半型时需要金属液m1，充填时间为t1。 以浇口杯液面和内浇道出口建立伯努利方程（能量方程）：
H0
P杯
v杯2 2g
0
P腔
v内2 2g
hi
式中：
P杯 —— 浇口杯液面压力 P腔 —— 型腔内的液面压力 v杯 —— 浇口杯液面金属流动速度 v内 —— 内浇口出口金属流动速度 hi —— 浇注系统中某段的流体压头损失
§2.2 液态金属充型过程的水力学计算
三、计算结果
计算条件： a. 浇注系统为充满流动
封闭式浇注系统； 对于开放式的型腔液面要淹过内浇道。
b. 浇口杯液面保持不变
c. 型腔内压力与外界相同，即砂型透气性要好，有排气孔
1. 充填下半型 设充填下半型时需要金属液m1，充填时间为t1。 以浇口杯液面和内浇道出口建立伯努利方程（能量方程）：
γ —— 重度（=ρg）
2. 充填上半型 设充填上半型时需要金属液m2，充填时间为t2。 以浇口杯液面和内浇道出口建立伯努利方程：
H0
P杯
v杯2 2g
0
P内
v内2 2g
hi
3. 充填整个铸型
设充填时需要金属液m，充填时间为t，则
m
F内 t 2gH均
式中 m为充填铸型所需金属液； t为充填时间； 为流量系数； H均为充型平均静压头。
学的规律在一定程度上也适用于液态金属的流动过程。
§2.2 液态金属充型过程的水力学计算 一、浇注系统的结构
§2.2 液态金属充型过程的水力学计算
一、浇注系统的结构
浇注系统：引导金属液进入和充满型腔的一系列通道。
金属液态成形
材料成形技术基础第一章 金属液态成形金属液态成形（铸造）：将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。
液态成形的优点：（1）适应性广，工艺灵活性大（材料、大小、形状几乎不受限制）（2）最适合形状复杂的箱体、机架、阀体、泵体、缸体等（3）成本较低（铸件与最终零件的形状相似、尺寸相近）主要问题：组织疏松、晶粒粗大，铸件内部常有缩孔、缩松、气孔等缺陷产生，导致铸件力学性能，特别是冲击性能较低。
分类：铸造从造型方法来分，可分为砂型铸造和特种铸造两大类。
其中砂型铸造工艺如图1-1所示。
图1-1 砂型铸造工艺流程图第一节金属液态成形工艺基础一、熔融合金的流动性及充型液态合金充满型腔是获得形状完整、轮廓清晰合格铸件的保证，铸件的很多缺陷都是在此阶段形成的。
（一）熔融合金的流动性1.流动性 液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力，称为液态合金的流动性。
流动性差：铸件易产生浇不到、冷隔、气孔和夹杂等缺陷。
流动性好：易于充满型腔，有利于气体和非金属夹杂物上浮和对铸件进行补缩。
螺旋形流动性试样衡量合金流动性，如图1-2所示。
在常用铸造合金中，灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铸钢的流动性最差。
常用合金的流动性数值见表1-1。
表1-1 常用合金的流动性（砂型，试样截面8㎜×8㎜）2. 影响合金流动性的因素（1） 化学成份 纯金属和共晶成分的合金，由于是在恒温下进行结晶，液态合金从表层逐渐向中心凝固，固液界面比较光滑，对液态合金的流动阻力较小，同时，共晶成分合金的凝固温度最低，可获得较大的过热度，推迟了合金的凝固，故流动性最好；其它成分的合金是在一定温度范围内结晶的，由于初生树枝状晶体与液体金属两相共存，粗糙的固液界面使合金的流动阻力加大，合金的流动性大大下降，合金的结晶温度区间越宽，流动性越差。
Fe-C合金的流动性与含碳量之间的关系如图1-3所示。
第一节 金属的液态成形原理
充型: 液态合金填充铸型的过程. 充型: 液态合金填充铸型的过程. 充型能力: 液态合金充满铸型型腔, 获得形状完整, 充型能力 : 液态合金充满铸型型腔 , 获得形状完整 , 轮廓清晰的铸件的能力 若充型能力不足，易产生: 若充型能力不足，易产生: 1）浇不足: 不能得到完整的零件. 浇不足: 不能得到完整的零件. 冷隔: 没有完整融合的缝隙或凹坑, 2 ） 冷隔 : 没有完整融合的缝隙或凹坑 , 机械性能下 降.
（a）纯金属及共晶合金 （b）其他成分合金
铸件的温度梯度, 铸件的温度梯度 凝固区域及凝固方式
1）铸件温度场
铸件横断面温度分布曲线
2）铸件的凝固区域
液相区 凝固区 固相区
铸件的温度场及某瞬间的凝固区域
铸件的凝固方式
1)逐层凝固 1)逐层凝固
• 纯金属和共晶成份的 合金，结晶温度是一 固定值。凝固过程由 表面向中心逐步进行。 • 合金结晶温度范围很 小，或铸件断面的凝 固区域很窄，也属于 逐层凝固方式。 • 有良好的充型能力和 补缩条件。 温度
三) 铸型条件
铸型导热能力: 导热↑ 金属降温快, 1 铸型导热能力: 导热↑ 金属降温快,充↓ 如金属型 铸型温度: 2 铸型温度: t↑ 充↑ 如金属型预热 铸型中气体: 排气能力↑ 减少气体来源,提高透气性。 3 铸型中气体: 排气能力↑ 充↑ 减少气体来源,提高透气性。 少量气体在铸型与金属液之间形成一层气膜, 减少流动阻力, 少量气体在铸型与金属液之间形成一层气膜 , 减少流动阻力 , 有 利于充型. 利于充型. 4 铸型结构 若不合理 如铸型壁厚小 直浇口低 浇口小等 充 铸型结构: 若不合理,如铸型壁厚小 直浇口低, 如铸型壁厚小, ↓.
金属液态成型的原理
金属液态成型的原理
金属液态成型是一种通过将金属加热至其熔点以上，使其处于液态状态，并通过施加压力将金属液体注入模具中，然后进行冷却和凝固的一种金属加工技术。
这种成型方法通常适用于高熔点金属，如铝合金、镁合金以及钢等。
金属液态成型的原理主要包括以下几个方面：
1. 加热：金属零件首先需要被加热至其熔点以上，使其转变为液态。
通常使用高温炉或者电阻加热器等设备，将金属零件加热至所需温度。
2. 施加压力：一旦金属零件达到液态，需要将其注入模具中。
这通常通过施加压力来实现，可以采用压铸机、注塑机等设备，将金属液体注入到预定形状的模具中。
3. 冷却和凝固：注入模具后，金属液体会迅速冷却，并逐渐凝固成为固态金属零件。
冷却过程中，金属零件会逐渐失去热量，同时形成所需的形状和结构。
通过金属液态成型技术，可以制造出形状复杂、尺寸精确的金属零件。
相比传统的金属成型方法，如锻造、铸造等，金属液态成型具有以下优点：
1. 高精度：金属液态成型可以制造出具有高精度的零件，尺寸稳定性好，形状复杂度高。
2. 优良的力学性能：由于金属液态成型过程中金属流动性好，因此金属零件具有优越的力学性能和均匀的组织结构。
3. 节约材料：相比传统的金属成型方法，金属液态成型可以更好地利用材料，减少浪费，提高材料利用率。
总结起来，金属液态成型通过将金属加热至液态状态，施加压力注入模具，并进行冷却和凝固的过程，可以制造出形状复杂、尺寸精确的高质量金属零件。
这种加工方法在航空航天、汽车等行业有广泛应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
寻找热节的方法
等温线法 内切圆法
顺序凝固特点: 开设冒口补缩。缺点：一是冒口浪费金属； 二是铸件内应力大，易于变形和开裂。主要用于凝固收缩 大，凝固温度范围较宽的合金或壁厚差别较大的合金铸件。 如铸钢、高牌号灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和黄铜等。
2）同时凝固:采用厚壁处放置冷铁，薄壁处开浇口等
工艺措施使铸件各部分温度均匀，在同一时间内凝 固。
圆柱体铸件中缩孔形成示意图
浇口
缩孔形成示意图
2）缩松
缩松是分散在铸件最后凝固部位的细小缩孔。形成原因： 由于结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，先析出的枝晶把液 体分隔开，使其收缩难以得到补充所致。形成过程如下图。
缩松一般分布于铸件的轴线区域、厚大部位或浇口附近。
宏观缩松（肉眼可见）多分布在铸件最后凝固的部位，显微缩松 （显微镜下可见）则是存在于在晶粒之间的微小孔洞。
三) 铸型条件
1 铸型导热能力: 导热↑ 金属降温快,充↓ 如金属型 2 铸型温度: t↑ 充↑ 如金属型预热 3 铸型中气体: 排气能力↑ 充↑ 减少气体来源,提高透气性。 少量气体在铸型与金属液之间形成一层气膜,减少流动阻力,有 利于充型. 4 铸型结构: 若不合理,如铸型壁厚小, 直浇口低, 浇口小等 充 ↓.
3 影响铸件凝固方式的因素 1) 合金的结晶温度范围 范围小: 凝固区窄,愈倾向于逐层凝固 如: 砂型铸造,铸铁,低碳钢 逐层凝固, 高碳钢 糊状凝 固 2) 铸件的温度梯度 合金结晶温度范围一定时,凝固区宽度取决于铸件内外 层的温度梯度. 温度梯度愈小,凝固区愈宽.(内外温差大,冷却快,凝固 区窄)
纵向温度分布曲线
冷铁
同时凝固— 整个铸件几乎同时凝固。
同时凝固特点:不需冒口，节约金属且工艺简单；铸件均 匀冷却，减小热应力,不易形成内应力、变形和裂纹等缺 陷，但心部缩松有时难以避免,故用于收缩小的合金和各 种合金的薄壁铸件。如灰铸铁，锡青铜，铝硅合金等。 （1）这是由于薄壁铸件的铸型冷却作用强，薄壁断面温 度梯度大，倾向于逐层凝固。因此收缩小的灰铸铁可消除 缩孔，获得致密铸件；而收缩较大的薄壁铸钢、有色合金 铸件会出现轴线缩松，但其表层组织致密。
（a）纯金属及共晶合金 （b）其他成分合金
铸件的温度梯度, 凝固区域及凝固方式
1）铸件温度场
铸件横断面温度分布曲线
2）铸件的凝固区域
液相区
凝固区
固相区
铸件的温度场及某瞬间的凝固区域
铸件的凝固方式
1)逐层凝固
• 纯金属和共晶成份的 合金，结晶温度是一 固定值。凝固过程由 表面向中心逐步进行。 • 合金结晶温度范围很 小，或铸件断面的凝 固区域很窄，也属于 逐层凝固方式。 • 有良好的充型能力和 补缩条件。
常用铸造合金的收缩率
合金 含碳量 浇注 液态 凝固 固态 总收缩 铸造合金从浇注，凝固直到至冷却到室 种类 （%） 温度 收缩 收缩 收缩 （%）
温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象， 铸造 称为收缩。收缩是铸件产生缩孔、缩松、 0.35 1610 1.6 3 7.8 12.46 碳钢 裂纹、变形的根源。
3) 非共晶成分流动性差: 结晶在一定温度范围内进行,初 生树枝状晶阻碍液流 。 常用铸造合金中，铸铁的流动性最好，铸钢的流动性最差。
逐层凝固（好）
糊状凝固（差）
不同成分合金流动性
（过热度）
碳钢
铸铁
碳钢随着结晶温 度范围的增加而 流动性变差；亚 共晶铸铁随含碳 量的增加流动性 提高。
铁碳合金流动性与相图关系
四) 铸件结构条件
1 折算厚度：折算厚度也叫当量厚度或铸件模数， 为铸件体积与表面积之比。 折算厚度大，热量散失慢，充型能力就好；折算
厚度越小则越不易充满。在设计铸件结构时，铸
件的壁厚必须大于规定的最小允许壁厚值。 2 铸件复杂程度： 铸件结构复杂，流动阻力大，铸 型的充填就困难。
铸件的最小允许壁厚：
2.
缩孔、缩松的防止措施：实现顺序凝固，用冒口补缩。
1）顺序凝固：就是采取一定措施，使铸件按规定的方向从一 部分到另一部分逐渐凝固的过程。 冒口和冷铁的合理使用， 可造成铸件按次序凝固，有效地消除缩孔、缩松。
冒口
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
冷铁
热节
（缩孔部位）
顺序凝固示意图 冒口— 储存补缩用金属液的“水库”。
冷铁— 用来控制铸件凝固顺序的激冷物，加大某一部分得冷却速度。用
改善铸型、型芯退让性 铸件结构合理，壁厚均匀，热节小 自然时效或人工时效（去应力退火）
2、铸件的变形与防止
1）铸件的变形 铸件有通过自由变形来松弛内应力的自发过程. 举例: 平板铸件 ∵ 平板中心散热慢,受拉力.平板下部冷却慢. ∴ 发生如图所示变形
二 铸件的凝固和收缩
一）铸件的凝固 1 铸件的温度场(梯度)及凝固区域: 1)铸件的温度场(梯度):铸件横断面上(截面上)的温度分布曲线. 2)铸件的凝固区域:铸件凝固过程中,其断面上一般分为三个区: 1—固相区 2—凝固区 3—液相区 2 凝固方式: 对凝固区影响较大的是凝固区的宽窄,依此划分凝固方式。 1) 逐层凝固: 纯金属,共晶成分合金在凝固过程中没有凝固区,断面液,固两相由 一条界限清楚分开,随温度下降,固相层不断增加,液相层不断减少 ,直达中心。 2) 糊状凝固 合金结晶温度范围很宽或温度梯度很小的铸件,在凝固某段时间内 ,铸件表面不存在固体层,凝固区贯穿整个断面,先糊状,后固化.故 3) 中间凝固 大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间.
第一节 金属液态成形原理
一 液态合金的充型能力
充型: 液态合金填充铸型的过程.
充型能力: 液态合金充满铸型型腔,获得形状完整, 轮廓清晰的铸件的能力 若充型能力不足，易产生: 1）浇不足: 不能得到完整的零件.
2）冷隔:没有完整融合的缝隙或凹坑, 机械性能下 降.
一） 合金的流动性
合金流动性:是指熔融金属(液态金属)本身的流动能力 ，是金属本身的属性。
1 测定流动性的方法: 以螺旋形试件的长度来测定: 如 灰口铁:浇铸温度 1300℃， 试件长1800mm.铸钢: 1600℃，100mm．
浇口杯
出气口
2 影响流动性的因素
主要是化学成分: 1) 纯金属流动性好:一定温度下结晶,凝固层表面平滑,对 液流阻力小 ；
2) 共晶成分流动性好:恒温凝固,固体层表面光滑：合金的线收缩受到铸型、型芯、浇冒系统的
机械阻碍而形成的内应力。
上型
下型
收缩受机械阻碍的铸件
机械应力是暂时应力,是拉应力。 机械应力与热应力共同作用,可能使某些部位增加了裂纹倾向.
3）减小铸造应力的措施：
采用同时凝固原则 - 薄处设浇口,厚处放冷铁。
优点: 省冒口,省工,省料。 缺点: 心部易出现缩孔或缩松,应用于灰铸铁、锡青铜， 因灰铸铁缩孔、缩松倾向小，锡青铜糊状凝固，用顺 序凝固也难以有效地消除其显微缩松 。
（2）锡青铜，铝硅合金等凝固温度范围较宽的合金，倾 向于糊状凝固，用顺序凝固也难以消除缩松，采用 冷铁（或金属型铸造）及同时凝固原则，可保证其 表层组织致密。
二） 固态收缩缺陷-铸造内应力及其引起的变形和裂纹及防止:
1、铸造应力及减少措施
1）热应力和机械应力 2）减小铸造应力的措施
2、 铸件的变形及防止 3 、铸件的裂纹及防止
二） 合金的收缩 液态合金从浇注温度至凝固冷却到室温的过程中,体 积和尺寸减少的现象---.是铸件许多缺陷(缩孔,缩松, 裂纹,变形,残余应力)产生的基本原因. 1 收缩的几个阶段 1) 液态收缩（T浇 — T液） : 从金属液浇入铸型到开 始凝固之前. 液态收缩减少的体积与浇注温度至开始 凝固的温度的温差成正比. 2) 凝固收缩（T液 — T固）: 从凝固开始到凝固完毕. 同一类合金,凝固温度范围大者,凝固体积收缩率大.如 : 35钢,体积收缩率3.0%, 45钢 4.3%。 3) 固态收缩（T固 — T室） : 凝固以后到常温. 固态 体积收缩直观表现为铸件各方向线尺寸的缩小，影响 铸件尺寸精度及形状的准确性,故用线收缩率表示.
温度
固
液
表层
中心
铸件的凝固方式
2)糊状凝固
• 结晶温度范围很宽 的合金，从铸件的 表面至心部都是固 液两相混存。 • 铸件断面上布满小 晶体，将金属液分 割开，致充型和补 缩能力变差。
温度
固
液
表层
中心
铸件的凝固方式
3)中间凝固
• 大多数合金属 于这种方式。
温度
固
液
表层
中心
决定凝固方式的因素： （1）结晶温度范围 （2）铸件断面温度场分布变化
2 影响收缩的因素 主要受化学成分影响: 铸铁中促进石墨形成的元素增 加,收缩减少. 如: 灰口铁 C, Si↑,收↓.
这是由于石墨比容大,体积膨胀,抵销部分凝固收缩. 所以常用合金中，铸钢收缩率最大，灰铸铁收缩率最 小（下页表格）。
三） 铸件的收缩 铸件的收缩要比合金的收缩复杂得多。不但和合金成 分及温度有关，还与铸型条件和铸件结构有关。 合金成分和温度 铸件的收缩 铸型、型芯结构 铸件结构
二)浇注条件
1 浇注温度: t↑ 合金粘度下降,过热度高. 合金在铸件中保持 流动的时间长, ∴ t↑ 提高充型能力. 但过高,易产生缩孔,粘砂,气孔等,故不 宜过高 2 充型压力: 液态合金在流动方向上所受的压力↑ 充型能力↑ 如 砂形铸造---直浇道,静压力. 压力铸造,离心铸造等充型压 力高.
1）热裂及防止 2）冷裂及防止
1、铸造应力及减少措施：
凝固之后的继续冷却过程中,其固态收缩若受到阻碍, 铸件内部就发生内应力,即铸造应力。内应力是铸件 产生变形和裂纹的基本原因。
按阻碍收缩的原因分为： 1）热应力 2）机械应力
1）热应力：热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速
度不同，收缩不一致而引起的应力。