第一章 铸造
金属工艺学第五版课后习题解答修图版
铸造：第四章 砂型铸件的结构设计
2.什么是铸件的结构斜度？它与起模斜度有何不同？ 图示铸件的结构是否合理？应如何改正？ p81
在零件设计中所确定的非加 工表面斜度为结构斜度。而 在绘制铸造工艺图中加在垂 直分型面的侧面所具有的斜 度称为起模斜度，以使工艺 简化和保证铸件质量。
铸造：第四章 砂型铸件的结构设计
6.为什么铸件要有结构圆角？图示铸件上哪些圆角不 够合理？应如何修改？ p81
铸造：第四章 砂型铸件的结构设计
7.下图所示的支架件在大批量生产中该如何改进其设 计才能使铸造工艺得以简化？ p81
尽量避免铸件起模方 向存有外部侧凹，以 便于起模。
铸造：第四章 砂型铸件的结构设计
p73
I方案存在错箱可能。 该零件不算太高，故 方案II稍好，从冒口
II
安放来看，II方案容 易安放。
I
铸造：第三章 砂型铸造
5.图示铸件在单件生产条件下该选用哪种造型方法？
方案I： 分型面为
大截面处，且为平面，
方案可行。
铸造：第三章 砂型铸造
5.图示铸件在单件生产条件下该选用哪种造型方法？
4 确定焊缝位置，选择焊接方法，制定 装配焊接次序。
筋 板
5000
600
6
10
3600
上翼板 300
腹板 8 800
下翼板
焊接：第四章 焊接结构设计
4 确定焊缝位置，选择焊接方法，制定装配焊接次序。
焊接方法: 手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊
试制样机时该连杆宜采用砂型铸造方法p93当年产量为1万件时宜采用金属型铸造方法当年产量超过10万件时宜采用压力铸造方法
铸造技术数据手册
铸造技术数据手册第一章概述1.1 铸造技术概述铸造技术是一种制造金属、合金或其他材料零件的主要方法之一。
铸造工艺包括造型、浇注、冷却和处理等环节，通过在适当的条件下将液态金属或合金注入到模具中，形成所需的零件和构件。
铸造技术具有成本低、生产效率高、生产周期短等特点，在工业制造中得到了广泛应用。
1.2 铸造技术的分类铸造技术可分为压力铸造、砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造等多种类型。
每种铸造技术都有其适用的材料、成形方法和特点，可以根据具体工程需求选择合适的铸造方法。
第二章材料与成型2.1 铸造材料铸造材料是指用于铸造制品的金属、合金以及非金属材料，常用的金属包括铁、铝、铜、锌等，常用的非金属材料包括砂、塑料等。
铸造材料的选择对于铸造制品的质量和性能有着重要的影响，需根据具体情况进行合理选择。
2.2 成型方法成型是铸造技术中的重要环节，常用的成型方法包括压铸成型、砂型成型、熔模成型、金属型成型等。
不同的成型方法有着各自的优缺点，需要根据具体情况进行选择。
第三章浇注与冷却3.1 铸造浇注铸造浇注是指将液态金属或合金注入到模具中，形成所需的铸造制品的过程。
浇注过程中需要注意浇注温度、浇注速度、浇注方式等参数，以保证铸件的质量。
3.2 铸造冷却铸造完成后，铸件需要进行冷却处理以凝固并获得所需的性能。
冷却处理的方法有多种，包括自然冷却、水冷却、气体冷却等，需要根据材料的特点和工程需求进行选择。
第四章铸造工艺控制4.1 模具设计模具设计是铸造工艺中的重要环节，好的模具设计可以保证铸件的形状和尺寸精度，减少浇注缺陷和提高生产效率。
4.2 工艺控制铸造工艺控制包括浇注参数控制、冷却处理控制、成型参数控制等，通过对各项工艺参数进行严格控制可以保证铸造制品的质量和性能。
第五章铸造质量检测与分析5.1 铸造缺陷与分析铸造制品可能出现各种缺陷，包括气孔、夹渣、裂纹等。
需要通过合适的检测方法对缺陷进行分析，并寻找改进工艺的方法。
铸造知识(全)汇总
第一章铸造工艺基础§1 液态合金的充型充型: 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充型能力不足:易产生: 浇不足: 不能得到完整的零件.冷隔:没完整融合缝隙或凹坑, 机械性能下降.一合金的流动性液态金属本身的流动性----合金流动性1 流动性对铸件质量影响1) 流动性好,易于浇出轮廓清晰,薄而复杂的铸件.2) 流动性好,有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮,排除.3) 流动性好,易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行补缩.2 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℃100mm3 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,且熔点低,过热度大.3) 非共晶成分流动性差: 结晶在一定温度范围内进行,初生数枝状晶阻碍液流二浇注条件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.三铸型条件1 铸型结构: 若不合理,如壁厚小, 直浇口低, 浇口小等充↓2 铸型导热能力: 导热↑金属降温快,充↓如金属型3 铸型温度: t↑充↑如金属型预热4 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.§2 铸件的凝固和收缩铸件的凝固过程如果没有合理的控制,铸件易产生缩孔,缩松一铸件的凝固1 凝固方式: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,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.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.2 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, 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)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: 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质开始凝固的温度的温差成正比.2) 凝固收缩: 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: 凝固以后到常温. 固态收缩影响铸件尺寸,故用线收缩表示.2 影响收缩的因素1) 化学成分: 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↓,S↑收↑.因石墨比容大,体积膨胀,抵销部分凝固收缩.2) 浇注温度: 温度↑液态收缩↑3) 铸件结构与铸型条件铸件在铸型中收缩会受铸型和型芯的阻碍.实际收缩小于自由收缩.∴铸型要有好的退让性.3 缩孔形成在铸件最后凝固的地方出现一些空洞,集中—缩孔. 纯金属,共晶成分易产生缩孔*产生缩孔的基本原因: 铸件在凝固冷却期间,金属的液态及凝固受缩之和远远大于固态收缩.4 影响缩孔容积的因素(补充)1) 液态收缩,凝固收缩↑缩孔容积↑2) 凝固期间,固态收缩↑,缩孔容积↓3) 浇注速度↓缩孔容积↓4) 浇注速度↑液态收缩↑易产生缩孔5 缩松的形成由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足,或者,因合金呈糊状凝固,被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补缩所至.1) 宏观缩松肉眼可见,往往出现在缩孔附近,或铸件截面的中心.非共晶成分,结晶范围愈宽,愈易形成缩松.2) 微观缩松凝固过程中,晶粒之间形成微小孔洞---凝固区,先形成的枝晶把金属液分割成许多微小孤立部分,冷凝时收缩,形成晶间微小孔洞. 凝固区愈宽,愈易形成微观缩松,对铸件危害不大,故不列为缺陷,但对气密性,机械性能等要求较高的铸件,则必须设法减少.(先凝固的收缩比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三个收缩,先凝固的有凝,固二个收缩区----这也是形成微观缩松的基本原因.与缩孔形成基本原因类似)6 缩孔,缩松的防止办法基本原则: 制定合理工艺—补缩, 缩松转化成缩孔.顺序凝固: 冒口—补缩同时凝固: 冷铁—厚处. 减小热应力,但心部缩松,故用于收缩小的合金.l 安置冒口,实行顺序凝固,可有效的防止缩孔,但冒口浪费金属,浪费工时,是铸件成本增加.而且,铸件内应力加大,易于产生变形和裂纹.∴主要用于凝固收缩大,结晶间隔小的合金.l 非共晶成分合金,先结晶树枝晶,阻碍金属流动,冒口作用甚小.l 对于结晶温度范围甚宽的合金,由于倾向于糊状凝固,结晶开始之后,发达的树枝状骨状布满整个截面,使冒口补缩道路受阻,因而难避免显微缩松的产生.显然,选用近共晶成分和结晶范围较窄的合金生产铸件是适宜的.§3 铸造内应力,变形和裂纹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,内应力是铸件产生变形和裂纹的基本原因.(有时相变膨胀受阻,负收缩)一内应力形成1 热应力: 铸件厚度不均,冷速不同,收缩不一致产生.塑性状态: 金属在高于再结晶温度以上的固态冷却阶段,受力变形,产生加工硬化,同时发生的再结晶降硬化抵消,内应力自行消失.(简单说,处于屈服状态,受力—变形无应力)弹性状态: 低于再结晶温度,外力作用下,金属发生弹性变形,变形后应力继续存在.举例: a) 凝固开始,粗细处都为塑性状态,无内应力∵两杆冷速不同,细杆快,收缩大,∵受粗杆限制,不能自由收缩,相对被拉长,粗杆相对被压缩,结果两杆等量收缩.b) 细杆冷速大,先进如弹性阶段,而粗杆仍为塑性阶段,随细杆收缩发生塑性收缩,无应力.c) 细杆收缩先停止,粗杆继续收缩,压迫细杆,而细杆又阻止粗杆的收缩,至室温, 粗杆受拉应力(+),(-) 由此可见,各部分的温差越大,热应力也越大,冷却较慢的部分形成拉应力,冷却较快的部分形成压应力.预防方法: 1 壁厚均匀2 同时凝固—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,应用于灰铁锡青铜,因灰铁缩孔、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。
铸造篇
第四节 铸件中的气孔
一.析出性气孔: 见教材P47图2-12 高温液态吸收的气体凝固时溶解度降低，又来不及 排出，形成“针孔”。 防止：1.对金属液进行“除气处理”. 2.清除炉料中的油污和水分. 3.烘干浇注用具. 4.降低铸型含水量.
浸入性气孔: 二.浸入性气孔 浸入性气孔 砂型和型芯在浇注时产生的气体聚集在型腔内表层浸 入金属液内形成，多出现在铸件局部的上表面，尺寸 较大，呈椭圆形或梨形，孔内表面被氧化。 防止：1.提高型砂透气性. 2.减少型芯发气性. 反应性气孔： 三.反应性气孔： 反应性气孔 由高温金属液与铸型材料、冷铁、熔渣之间发生化学 反应产生的气体留在铸件内形成气孔。 防止：1.皮下气孔——见教材P48图2－13a. 降低砂型的 含水量。 2.冷铁气孔——见教材P48图2－13b. 清理冷铁表 面油污和铁锈。
震压式造型机
微震压实式造型机
3）射压造型机： 射砂—压实 见教材P65图2—25 垂直分型 无箱造型 优点：与配砂、浇注、落砂构成一个完整的 自动生产线，生产率高达240—300箱/h 缺点：垂直分型，下芯困难，对模具精度要 求高。 应用：大批量生产小型简单件。 4）射芯机： 见教材P66图2—27， 填砂与紧砂同时完成，生产率很高，既可用 于造芯，又可用于造型。 如热芯盒射芯机，冷芯盒射芯机，（采用特 种粘结剂）
二．机器造型： 机器造型： 1.优缺点： 1)优点： ①生产率高 ②劳动条件好 ③铸件尺寸精确、表面光洁、加工余量小. ④生产成本低(因批量大). 2)缺点： 设备、模板、专用砂箱投资大，一般情况下，造型 机、造芯机、机械化砂处理设备、浇注和落砂等工 序需共同组成流水线。 2.应用：目前已广泛应用于中、大批量的铸件生产. 3.机器造型（造芯）的基本原理： 见教材P57图2—24顶杆起模式震压造型机的工作过程。
金属工艺学知识点总结
第一篇金属材料的基本知识第一章金属材料的重要性能金属材料的力学性能又称机械性能, 是金属材料在力的作用所表现出来的性能。
零件的受力情况有静载荷, 动载荷和交变载荷之分。
用于衡量在静载荷作用下的力学性能指标有强度, 塑性和硬度等；在动载荷和作用下的力学性能指标有冲击韧度等；在交变载荷作用下的力学性能指标有疲劳强度等。
金属材料的强度和塑性是通过拉伸实验测定的。
P6低碳钢的拉伸曲线图1，强度强度是金属材料在力的作用下, 抵抗塑性变形和断裂的能力。
强度有多种指标, 工程上以屈服点和强度最为常用。
屈服点: δs是拉伸产生屈服时的应力。
产生屈服时的应力=屈服时所承受的最大载荷/原始截面积对于没有明显屈服现象的金属材料, 工程上规定以席位产生0.2%变形时的应力, 作为该材料的屈服点。
抗拉强度: δb是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力。
拉断前所能承受的最大应力=拉断前所承受的最大载荷/原始截面积2，塑性塑性是金属材料在力的作用下, 产生不可逆永久变形的能力。
常用的塑性指标是伸长率和断面收缩率。
伸长率: δ试样拉断后, 其标距的伸长与原始标距的比例称为伸长率。
伸长率=（原始标距长度－拉断后的标距长度）÷拉断后的标距长度×100%伸长率的数值与试样尺寸有关, 因而实验时应对所选定的试样尺寸作出规定, 以便进行比较。
同一种材料的δ5 比δ10要大一些。
断面收缩率：试样拉断后, 缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的比例称为断面收缩率, 以ψ表达。
收缩率=（原始横截面积－断口处横截面积）÷原始横截面积×100%3，伸长率和断面收缩率的数值愈大, 表达材料的塑性愈好。
4，硬度金属材料表面抵抗局部变形（特别是塑性变形、压痕、划痕）的能力称为硬度。
金属材料的硬度是在硬度计上测出的。
常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法。
1，布氏硬度（HB）2，是以直径为D的淬火钢球HBS或硬质合金球HBW为压头, 在载荷的静压力下, 将压头压入被测材料的表面, 停留若干秒后卸去载荷, 然后采用带刻度的专用放大镜测出压痕直径d, 并依据d的数值从专门的表格中查出相应的HB值。
铝合金铸造基础知识PPT课件
铸造培训讲义
第一章 铸造的分类 及理论知识
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铸造的分类 按照铸造工艺的不同，一般将铸造
分为三类： ✓金属型铸造 ✓低压铸造 ✓压力铸造
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金属型铸造
金属型铸造：金属液（铝液）用重力浇注法浇入金 属型，以获得铸件的一种铸造方法。 由于铸型（模具）可以反复使用很多次，故有永久 型铸造之称。也曾经有过硬模铸造的称谓。 金属型铸造已被广泛地用于生产铝合金铸件，如发 动机的气缸盖、活塞、轮毂和各种壳体。 代表产品：五菱B11/12D缸盖
低压铸造
c）增压、保压 待金属液（铝液） 充满型腔后，增 大气压，型腔里 的金属液（铝液） 在一定压力下凝 固成形。
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低压铸造
d）卸压、冷却 最后卸除压力， 未凝固的金属液 （铝液）回落到 坩埚中，冷却后 开型便得到所需 的铸件。
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低压铸造
低压铸造的优点：
1.金属液（铝液）是自下而上平稳充填铸型，且型腔 中液流方向与气体排出方向一致，因而避免金属液 （铝液）对型壁和型芯的冲刷、卷气等，提高铸件质 量；
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型砂的结构
原砂是骨干材料，占树脂砂总质量的99﹪；一方 面它为坭芯提供了必要的耐高温性能和热物理性能； 另一方面原砂砂粒能为坭芯提供众多孔隙，保证坭 芯具有一定的透气性。 树脂（粘结剂）起粘结砂粒的作用，以粘结薄膜形 式包覆砂粒，使树脂砂具有必要的强度和韧性 添加剂是为了改善坭芯所需要的性能而加入的物质。 如改善坭芯的起模性能。
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壳芯制芯
壳芯制芯的缺点： （一）壳芯表面易疏松 覆膜砂流动性差； 排气不当，在深凹处疏松和缺肉的，多是排气不好； 射砂压力太低； 射砂时间太短； 覆膜砂所使用的原砂太粗。
说明书模板
现代科学技术的发展，要求金属铸件具有高的力学性能、尺寸精度和低的表面粗糙度值；要求具有某些特殊性能，如耐热、耐蚀、耐磨等，同时还要求生产周期短，成本低。因此，铸件在生产之前，首先应进行铸造工艺设计，使铸件的整个工艺过程都能实现科学操作，才能有效地控制铸件的形成过程，达到优质高产的效果。
铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、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，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。铸造工艺设计的有关文件，是生产准备、管理和铸件验收的依据，并用于直接指导生产操作。因此，铸造工艺设计的好坏，对铸件品质、生产率和成本起着重要作用。
专门的分析表明，铸件的工艺出品率还不能充分表明保温冒口的经济效益，应该用铸件成品率来考核。铸件成品率的定义是铸件质量除以投入熔炉中的金属原料质量，，以百分数表示。它和铸件工艺出品率的差别是计入了熔炼和浇注的损耗。对铸钢来说，这种损耗约占6％。用普通砂型冒口的铸钢件成品率约为43％；而用保温冒口的铸钢件成品率约为68％。相应地，利润率也由原来的5.37％增加为14.16％。
由此可见，铸造工艺设计时，采用不同的工艺，对铸造车间或工厂的金属成本、熔炼金属量、能源消耗、铸件工艺出品率和成品率、工时费用、铸件成本和利润率等，都有显著的影响。
为了保护环境和维护工人身体健康，在铸造工艺设计中要避免选用有毒害和高粉尘的工艺方法，或者应采用相应对策，以确保安全和不污染环境。例如，当采用冷芯盒制芯工艺时，对于硬化气体中的二甲基乙胺、三乙胺、SO2等应进行严格的控制，经过有效地吸收、净化后，才可以排放入大气。对于浇注、落砂等造成的烟气和高粉尘空气，也应净化后排放。
目录 第一章 铸造工艺方案的确定 第二章 砂芯设计及铸造工艺设计参数 第三章 浇注系统设计 第四章 冒口、冷铁和铸肋 第五章 参考文献 第一章 铸造工艺方案的确定 一、造型方法与铸造种类的选择。 造型方法有手工造型或机器造型，本材料因工厂大规模生产，故选用机器造型。根据工艺需要湿型铸造，因为湿型铸造的生产灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现生产过程的机械化和自动化；材料成本低；节省了烘干设备、燃料、电力及车间生产面积；延长了砂箱使用寿命等。
铸造工艺基础
一、合金的流动性 与以下因素有关： 1.化学成分 纯金属、共晶成分合金流动性好。 2.物理性质 如导热性、粘滞性、侵润性等。
铸造工艺基础
第二篇 铸 造
GB/T5611－1998规定： 铸造是指熔炼金属，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铸件. 铸造被广泛采用，具有如下优点： 1. 适应性广
谓：性能改善形状精，加工量少成本低。 但是，铸造生产过程中的工艺控制较困难，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。 铸造按生产方式不同，可分为： 砂型铸造和特种铸造 砂型铸造的铸件占总产量的80%以上，其生产过程如图。
此两项形成体收缩是造成缩孔（松）的主要原因。 3.固态收缩 造成线收缩，形成应力、变形的原因。 影响收缩的因素: 1.化学成分 见附表 钢收缩大，灰铸铁收缩小(为什么？) 2.浇注温度 3.铸件结构与铸型条件
它适用于各种合金(如铸铁、铸钢和有色金属等),能制出外形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。 谓：材料能熔便可铸，尺寸形状复杂件 2. 成本低廉。 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质量已接近锻件。
三、 铸件中的缩孔与缩松
1.缩孔与缩松的形成 1）缩孔—集中的凝固收缩孔洞，产生于铸件厚大热节处。 2）缩松—细小而分散的缩孔， 具体又分： 宏观缩松—肉眼可见分散小孔； 显微缩松—显微镜下可见分散小孔。 2.缩孔与缩松的防止
一般固态金属在再结晶温度以上（钢和铸铁为620～650℃）时，处于塑性状态的变形应力可自行消除； 在此温度以下金属呈弹性状态，而弹性状态下的变形应力将会继续存在。 结论： 铸件厚壁或心部受拉伸； “＋”为拉应力；”－”为压应力。 薄壁或表层受压缩。