铸造工艺基础大全
铸造工艺基础知识及理论
铸造工艺基础知识及理论目录一、基础概念 (2)1.1 铸造的定义与意义 (3)1.2 铸造工艺的种类与应用 (4)二、铸造材料 (6)三、铸造设备 (7)3.1 熔炼设备 (9)3.2 锻造设备 (10)3.3 后处理设备 (11)四、铸造工艺过程 (12)五、铸造工艺设计 (13)5.1 工艺方案的确定 (15)5.2 工艺参数的选择 (16)5.3 工艺文件的编制 (18)六、铸造质量与控制 (20)6.1 铸造缺陷的产生原因及防止措施 (22)6.2 铸造质量检测方法与标准 (23)七、铸造生产与环境 (24)7.1 铸造生产的环保要求 (26)7.2 环保设备的应用与管理 (27)八、现代铸造技术的发展趋势 (28)8.1 快速凝固与近净形铸造技术 (30)8.2 数字化与智能化铸造技术 (31)8.3 生物铸造与绿色铸造技术 (33)一、基础概念铸造工艺是指将熔炼好的液态金属浇入铸型，待其凝固后获得所需形状和性能的金属制品的过程。
它是制造业中非常重要的工艺之一，广泛应用于汽车、航空、建筑、电子等领域。
铸造工艺的基础知识主要包括液态金属的性质、铸型（即模具）的设计与制造、浇注系统、凝固过程以及后处理等。
这些知识是理解和掌握铸造工艺的基本前提。
液态金属的性质：液态金属在铸造过程中的流动性、填充能力、冷却速度等对其最终的产品质量有着决定性的影响。
了解液态金属的成分、温度、粘度等基本性质对于铸造工艺的设计和实践都是非常重要的。
铸型的设计与制造：铸型是形成金属制品形状和内部结构的重要工具。
铸型的设计需要考虑到金属液的流动性和凝固特性，以及制品的精度和表面质量要求。
铸型的制造也需要选用合适的材料，并经过精密加工才能达到设计要求。
浇注系统：浇注系统是连接铸型和液态金属的通道，包括浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等部分。
合理的浇注系统设计可以确保金属液均匀地注入铸型，并有利于热量和气体的排出，从而提高制品的质量和生产效率。
第一章铸造工艺基础
1-3铸造内应力、变形和裂纹
• 铸造内应力：铸件的固态收缩受到阻碍而引起的内应力。 • 残余内应力：一直保持到室温的铸造内应力 • 临时内应力：在冷却过程中暂存的铸造内应力 • 铸造内应力是铸件产生变形和裂纹的基本原因 • 按内应力产生原因不同分为热应力和机械应力 一、铸造内应力的形成 • 介绍热应力和机械应力的产生 1.热应力： • 1）定义：由于铸件的壁厚不均，各部分冷却速度不同，各部分收缩 不一致引起的内应力。 • 2）金属应力状态改变：（金属自高温至室温） • 金属在再结晶温度以上处于塑性状态，在再结晶温度以下处于弹性状 态，再结晶温度是分界点 • 塑性状态降温 弹性状态 • 弹性状态升温 塑性状态
流动性
二、浇注条件 • 1.浇注温度: “决定性”影响 浇温升高充型能力越强 • 实践中可利用此规律对薄壁铸件或流动性较差的合金可适当提高浇温, 提高充型能力 • 浇温也不宜过高,否则易产生缩孔、缩松等缺陷 • 2.充型压力 • 合金受压越大充型能力越强 三、铸型填充条件 • 1.铸型材料: • 铸型导热系数和比热容升高,合金充型能力下降 • 2.铸型温度: • 铸型温度升高减缓冷却速度,充型能力升高 • 3.铸型中气体: • 铸型中气体阻碍液体合金的充型,应减少之.
三、铸件的裂纹与防止 • 铸造内应力超过材料强度极限时产生裂纹 1.热裂 • （1）定义：在高温下形成的裂纹 • （2）形状特征：缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色 • （3）形成原因：合金完全凝固前固态收缩已开始，晶粒间存在液体， 强度、塑性低 • （4）分布：一般分布在应力集中部位 • （5）主要影响因素：合金性质、铸型阻力 • （6）防止方法①使铸件结构合理②改善铸型和型芯的退让性③减少 浇、冒口对铸件收缩的机械阻碍④内浇口设置符合同时凝固原则⑤减 少合金中有害杂质含量。 2.冷裂 • （1）含义:在低温下形成的裂纹 • （2）形状特征：裂纹细小，呈连续直线状，缝内呈轻微氧化色 • （3）分布：常出现在形状复杂工件的受拉伸部分
铸造基础知识
铸造基础知识铸造是一种古老而重要的金属加工工艺，它通过将液态金属注入模具中，待其冷却凝固后获得具有特定形状和性能的铸件。
铸造技术在工业生产中有着广泛的应用，从汽车零部件到航空航天部件，从机械制造到艺术雕塑，都离不开铸造工艺。
一、铸造的分类铸造的方法多种多样，常见的有砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造等。
砂型铸造是最传统也是应用最广泛的铸造方法。
它以砂为主要造型材料，制作铸型。
砂型铸造成本低，适应性强，可生产各种形状和尺寸的铸件，但铸件的精度和表面质量相对较低。
熔模铸造则适用于生产形状复杂、精度要求高的小型铸件。
它首先用易熔材料制成模样，然后在模样上涂挂耐火材料，经过硬化和干燥后，将模样熔去，形成铸型。
熔模铸造的铸件尺寸精度高，表面光洁，但工艺复杂，成本较高。
金属型铸造采用金属模具进行铸造，模具可以反复使用，生产效率高，铸件的组织致密，力学性能好。
但金属型铸造的模具成本高，且不适合生产形状复杂的铸件。
压力铸造是在高压下将液态金属快速压入模具中成型。
这种方法生产效率极高，铸件精度高，表面质量好，但设备投资大，主要用于生产薄壁、形状复杂的有色金属铸件。
二、铸造工艺流程无论采用哪种铸造方法，其基本工艺流程都包括模具制造、熔炼金属、浇注、凝固冷却和铸件清理等环节。
模具制造是铸造的关键步骤之一。
模具的质量和精度直接影响到铸件的质量和尺寸精度。
在制造模具时，需要根据铸件的形状和尺寸要求，选择合适的造型材料和制造工艺。
熔炼金属是将原材料（如金属锭、废钢等）加热至液态，并调整其化学成分和温度，使其符合铸造要求。
熔炼过程中需要严格控制温度、化学成分和杂质含量，以保证金属液的质量。
浇注是将熔炼好的金属液倒入模具中。
浇注的速度、温度和方式都对铸件的质量有着重要影响。
过快或过慢的浇注速度可能导致铸件出现缺陷，如气孔、夹渣等。
在浇注完成后，金属液在模具中逐渐凝固冷却。
凝固过程中的冷却速度会影响铸件的组织和性能。
合理控制冷却速度可以获得理想的组织和性能。
铸造工艺基础(1)
铸造工艺基础一、概述铸造是一种古老而重要的金属加工技术，它是将熔融的金属倒入模具中，待其冷却凝固后形成所需形状的金属零件的过程。
铸造工艺广泛应用于机械、航空、汽车、船舶、电力等工业领域，是制造各种零部件和产品的关键技术之一。
二、铸造工艺流程1.模具设计：根据产品图纸或样品，设计出模具的结构和尺寸。
2.模具制造：按照设计图纸，制造出精确的模具。
3.熔炼金属：将所需的金属材料加热至熔融状态。
4.浇注：将熔融的金属液体倒入模具中。
5.冷却凝固：使金属液体在模具中冷却凝固。
6.脱模：从模具中取出铸件。
7.清理和加工：对铸件进行清理、加工和检验，以满足产品要求。
三、铸造方法1.砂型铸造：利用砂型进行铸造的方法，适用于生产各种形状和尺寸的铸件。
2.金属型铸造：利用金属模具进行铸造的方法，适用于生产中小型、形状简单的铸件。
3.压力铸造：在高压下将熔融的金属注入模具，实现快速凝固和成型的方法，适用于生产小型、高精度、高强度铸件。
4.离心铸造：利用旋转的模具，将熔融的金属注入其中，实现离心浇注的方法，适用于生产管状、套筒状等旋转体铸件。
5.消失模铸造：利用可溶性泡沫塑料制造铸型，将熔融的金属注入其中，待冷却后泡沫塑料溶解，形成铸件的方法。
四、铸造材料铸造常用的材料有铸铁、铸钢、铝合金、铜合金等。
不同的材料具有不同的物理和化学性能，需要根据产品要求选择合适的材料。
五、铸造缺陷及预防措施1.气孔：铸件内部存在气体形成的孔洞，可采用控制熔炼温度和浇注速度、提高模具排气能力等措施预防。
2.缩孔：铸件冷却过程中，由于体积收缩引起的孔洞，可通过控制金属液的补缩量来预防。
3.夹渣和夹砂：铸件表面或内部的渣子和砂粒，可通过控制熔炼温度和时间、保持模具清洁等措施预防。
4.裂纹：铸件冷却过程中产生的裂纹，可通过优化模具设计和制造工艺、控制铸件壁厚等措施预防。
5.组织疏松：铸件内部组织不紧密，可通过控制熔炼温度和浇注温度等措施预防。
21铸造工艺基础
❖ 可以铸造出各种大小的铸件，大小从几 克～几百吨；壁厚从1mm～1m。
❖ 可以铸造出各种复杂形状的铸件。 ❖ 可以铸造出各种金属和合金的铸件。
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3
3. 成本低廉。 以普通车床为例，车床中铸件的重量占到80％左
❖ 合金的浇注温度越高，液态的收缩量就越大。 ❖ 通常浇注温度每提高100C，体收缩率大约增加1.6％左
右，因此浇注温度越高，铸件产生缩孔的倾向也越大。
铸型条件 铸件在铸型中冷却收缩要受到铸型和型芯的机械 阻碍作用，阻力大小与铸型和型芯材料的强度、 退让性，铸型和型芯的紧实度这些因素有关。
铸件结构
铸件由于结构特点造成各部分冷却速度不一 致，使得各部分的冷却收缩因彼此相互制约 而受阻。
❖ 有利于合金凝固收缩时的补缩等。
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12
2.合金充型能力差，铸件容易产生浇不足、冷隔、气孔、 夹渣、缩孔等铸造缺陷，不能得到完整的零件。
❖ 浇不足：铸件残缺，轮廓不完整，或轮廓可能
完整但边角圆而且光亮。
❖ 冷隔：在铸件上穿透或不穿透，边缘呈圆角状的
缝隙。
冷隔形成原因： 是由于浇注断流或浇注温度过低、充型能力差等原因造成
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缩松的形成
产生的基本原因和产生缩孔的是基本相同， 但形成的条件又有所不同。合金的结晶温 度范围比较宽，以糊状凝固方式凝固时就 容易产生缩松。
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缩松形成示意图
凝 固 前 沿
同 时 凝 固
缩 松
区
液态合金填满铸型型腔 铸件表层凝固结壳 内部 有一个比较宽的液体和树枝状小晶体并存的凝固区 树枝状小晶体长大互相接触，并且把还没有凝固的液体 分割成为许多小的封闭区 许多小的封闭区内的液体 金属凝固收缩，得不到液产生缩孔和缩松的基本原因是相同的，都是合金 的液态收缩和凝固收缩得不到补充所致。
铸造知识(全)
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。
铸造初级知识点总结
铸造初级知识点总结一、铸造的基本原理铸造工艺是一种通过熔化金属，然后将熔融金属注入模具中，使其冷却凝固后获得所需铸件的工艺。
铸造的基本原理是将金属材料加热至其熔点以上，然后借助重力或压力，将熔融金属填充到模具中，并在一定时间内冷却凝固，最终获得成型铸件。
二、铸造的基本过程1.原料准备：铸造的原料为金属，通常为各种合金，并且需要进行严格的配料和熔炼，以保证所得的金属合金符合工艺要求。
2.模具准备：模具是铸造的关键工具，其形状和尺寸决定着最终铸件的形态，模具通常由砂型、金属型等材料制成。
3.熔炼金属：将金属原料放入熔炼炉中进行加热，直至金属完全熔化为止。
4.填充模具：借助重力或压力，将熔融金属注入模具中，填满整个模具腔体。
5.冷却凝固：待金属在模具中冷却凝固后，取出模具，即可取得所需的铸件。
6.后处理：对铸件进行必要的处理，包括去除模具残余物、修磨表面、进行热处理等，以满足工程要求。
三、铸造的分类1.按照金属状态分：包括压铸、重力铸造等。
2.按照模具材料分：包括砂型铸造、金属型铸造等。
3.按照成型方式分：包括静压铸造、气压铸造等。
4.按照成型材料分：包括铸铁、铸钢、铸铝等。
四、铸造的优点和局限优点：1.批量生产：铸造可以实现大规模的批量生产，满足大规模产品的生产需求。
2.成本低廉：相对于其他加工工艺，铸造的成本较低，投资回报率高。
3.复杂形状：铸造可以轻松实现各种复杂形状的产品生产。
4.材料选择广泛：铸造可以用于各种金属和合金的加工，选择范围广泛。
5.循环再利用：废旧铸件可以进行回收，再利用，具有较好的环保性。
局限：1.尺寸精度：铸造的尺寸精度相对较低，难以满足一些高精度工程要求。
2.表面质量：铸造的表面质量一般较差，需要研磨和表面处理。
3.材料浪费：铸造需要一定的冶炼和浇注过程，存在一定的材料浪费。
4.成本高昂：对于小批量精密铸造来说，成本较高。
五、铸造的相关设备1.熔炼设备：包括电炉、煤气炉、电弧炉等。
铸造工艺基础知识
铸造1.铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。
铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。
[1]被铸物质多为原为固态但加热至液态的金属（例：铜、铁、铝、锡、铅等），而铸模的材料可以是砂、金属甚至陶瓷。
因应不同要求，使用的方法也会有所不同。
中国商朝的重875公斤的司母戊方鼎，战国时期的曾侯乙尊盘，西汉的透光镜，都是古代铸造的代表产品。
早期的铸件大多是农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具，艺术色彩浓厚。
那时的铸造工艺是与制陶工艺并行发展的，受陶器的影响很大。
中国在公元前513年，铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件－晋国铸型鼎,重约270公斤。
2.铸造定义是：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法，铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。
铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间.3.铸造主要有砂型铸造和特种铸造2大类。
1) 普通砂型铸造，利用砂作为铸模材料，又称砂铸，翻砂，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类，但并非所有砂均可用以铸造。
好处是成本较低，因为铸模所使用的沙可重复使用；缺点是铸模制作耗时，铸模本身不能被重复使用，须破坏后才能取得成品。
砂型（芯）铸造方法：湿型砂型、树脂自硬砂型、水玻璃砂型、干型和表干型、实型铸造、负压造型。
砂芯制造方法：是根据砂芯尺寸、形状、生产批量及具体生产条件进行选择的。
在生产中，从总体上可分为手工制芯和机器制芯。
2) 特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。