铸造工艺学绪论
铸造工艺学
铸造工艺学.上册
铸造工艺学是一门研究金属和非金属材料的加工工艺的学科，它涉及到材料的熔炼、浇注、冷却、热处理、机械加工等工艺过程。
一、熔炼工艺
熔炼工艺是铸造工艺的基础，它是将原料熔炼成液态金属的过程。
熔炼工艺的主要方法有电弧熔炼、电极熔炼、燃烧熔炼、热风熔炼、热压熔炼等。
二、浇注工艺
浇注工艺是将熔炼的金属从熔炼容器中浇入模具中的过程，它是铸造工艺的核心。
浇注工艺的主要方法有重力浇注、压力浇注、真空浇注、液压浇注等。
三、冷却工艺
冷却工艺是将浇注后的金属从模具中取出，使其冷却到室温的过程。
冷却工艺的主要方法有水冷却、油冷却、气冷却、空气冷却等。
四、热处理工艺
热处理工艺是将冷却后的金属经过加热、保温、冷却等工艺处理，以改变金属的组织结构和性能的过程。
热处理工艺的主要方法有正火、退火、回火、淬火、渗碳等。
五、机械加工工艺
机械加工工艺是将热处理后的金属经过机械加工，以改变金属的形状和尺寸的过程。
机械加工工艺的主要方法有铣削、钻削、切削、磨削、冲压等。
铸造工艺学
设计铸造模具：根据铸造工艺方案和铸 件要求，设计合适的铸造模具，包括模 具结构、模具材料、模具制造工艺等。
设计铸造工艺流程：包括熔炼、浇注、冷 却、脱模等环节，以保证铸件的质量和生 产效率。
铸造工艺参数选择
浇注温度： 根据合金种 类和铸件大 小选择合适 的浇注温度
浇注速度： 根据铸件大 小和壁厚选 择合适的浇
航空航天：飞机发动机、火箭发动机 等零部件的制造
机械制造：各种机械设备的制造，如 机床、模具等
船舶行业：船舶发动机、螺旋桨等零部 件的制造
电子行业：电子元器件、集成电路等 电子产品的制造
3
铸造材料
铸造用原材料
铸铁：含碳量在 2%-4.3%之间的 铁碳合金，常用 于制造机器零件、 汽车零件等
铸钢：含碳量在 0.2%-2%之间的铁 碳合金，常用于制 造高强度、耐磨损 的零件
铸造合金材料
铸造合金的分类：铁基合金、 铝基合金、铜基合金等
铸造合金的性能：强度、硬度、 韧性、耐腐蚀性等
铸造合金的应用：汽车、船舶、 飞机、火箭等
铸造合金的发展趋势：轻量化、 高强度、耐高温、耐腐蚀等
耐火材料：用于铸造过程中的耐 高温、耐腐蚀材料
铸造用辅助材料
铸造砂：用于制造砂型和芯盒， 提供铸件形状和尺寸
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汇报人：
浇铸设备 的设计： 包括浇铸 机、浇铸 模具等
造型设备 的设计： 包括砂箱、 砂芯盒等
制芯设备 的设计： 包括制芯 机、制芯 模具等
铸造工艺 装备的选 择：根据 铸造工艺 要求和生 产效率进 行选择
铸造工艺 装备的维 护和保养： 定期检查、 维修和更 换磨损部 件，确保 设备正常 运行。
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铸造生产工艺
注速度
铸造工艺学冒口设计
铸造工艺学是一门 研究金属材料成型 规律和工艺方法的 科学
铸造工艺学涉及到 金属材料的性能、 组织结构、成分和 加工方法等方面
铸造工艺学是机械 制造领域中重要的 分支之一
铸造工艺学在汽车 、航空航天、能源 等领域有着广泛的 应用
铸造工艺学的研究对象和内容
添加标题
研究对象：铸造工艺学是研究铸造生产过程及其相关技术的一门学科，包括铸造材料、铸造设备、铸造工 艺等方面的内容。
置，以获得最佳补缩效果
注意浇注温度对冒口的影响
浇注温度过低可能导致冒口 补缩不足，产生缩孔、缩松 等缺陷
合适的浇注温度需要根据合 金种类、铸件结构、浇注系
统等因素固，影响补缩效果
在实际生产中，可以通过调 整浇注温度来优化冒口设计，
提高铸件质量
注意浇注时间对冒口的影响
优化冒口位置： 将冒口设置在 铸件的非重要 部位或应力集 中区域，以减 少后续加工或 修复工作量。
考虑环保因素： 选择环保型冒 口材料，减少 废弃物对环境 的影响，降低
处理成本。
05 冒口设计的具体方法
确定冒口的位置
确定冒口的位置：根据铸件的结构和尺寸，选择合适的冒口位置，以保证铸件的质量和生产效 率。
球墨铸铁材质的冒口设计实例
材质特性：球墨铸 铁具有高强度、高 韧性、耐磨性等特 点
冒口设计原则：根 据铸造工艺要求， 确定冒口的位置、 大小和形状
实例分析：以某实 际生产中的球墨铸 铁零件为例，详细 介绍冒口的设计过 程和优化方案
效果评估：通过对 比分析，阐述优化 后的冒口设计对提 高铸件质量、降低 废品率等方面的作 用
添加 标题
壁厚对冒口尺寸的影响：壁厚越大，需要的 冒口体积也越大，以补偿铸件凝固过程中的 收缩。
铸造工艺学ppt综述
第一章铸造工艺设计概论
铸南
造昌
➢设计概念、依据、内容及程序
工大
艺学
学机 C电
➢工艺设计与经济、环境的关系
A工
I程
课学
件院
EXIT
§1-1 工艺设计的概念、依据、内容及程序
一、概念
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。
名 称
工艺符号和表示方法
用红色线表示，在任一端画 分 “＜”符号
模
分
线
型
用红色线表示
线
分
型
分
模线Βιβλιοθήκη 铸造工艺符号及表示方法名 称
工艺符号和表示方法
用红色线表示，在加工符号
附近标注加工余量数值
凡带斜度的加工余量应标注
斜度 机 械 加 工 余 量
名 称
工艺符号和表示方法
芯 用蓝色线表示，并标注斜度 头 和间隙数值。 有两个以上型芯 斜 时，用数字“1#”“2#”等标注 度 与 芯 头 间 隙
铸造工艺设计的一般内容
项 目
内
容
用途及应用范围
在零件图上，用标准（JB2435-78）规定的
用于制造模样、模
铸 造 工
红、蓝色符号表示出：浇注位置和分型面、
板、芯盒等工艺装备， 也是设计这些金属模具
加工余量、铸造收缩率（说明）、起模斜度、 的依据，还是生产准备
艺 模样的反变形量、分型负数、工艺补正量、 和铸件验收的根据
◆ 铸造工艺设计中要注意节约能源。如采用湿型铸造比干型 铸造节省燃料消耗，也可采用自硬砂型取代普通干砂型等。
铸造工艺学绪论
任务是讲授铸造工艺的基本理论和基本知识，使学生了 解和掌握铸型材料的基本知识、主要造型方法、铸造工艺原 理和方法、铸型工艺工装设计，从而实现铸造工程师所必须 具备的分析问题和解决工程实际问题能力培养的专业目标。
2. 铸造工艺设计及其目的
在生产之前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，编制出控制该铸件生产过程的系统工艺 技术文件，包括铸造方案、工艺参数、铸造工艺图和工艺卡 等，完成这一系列技术文件的过程称之为铸造工艺设计。铸 造工艺设计方案是铸件生产的指导性文件，也是生产准备、 管理和铸件验收的依据。
1.铸造工艺特点及其重要性
铸造是将液态合金注入铸型中使之冷却、凝固，制备铸件 的工艺方法。
铸造是现代装备制造业的基础技术之一，是机械工业的根 本，在国民经济建设中占有极其重要的地位，铸造生产的水平 和铸件质量的好坏极大地影响着机械产品的发展和使用寿命。
与其他工艺方法相比，铸造具有下列显著优点： （1）适用范围广 （2）不受金属或合金种类限制 （3）铸件尺寸精度高 （4）成本低廉
考虑前后相关课程的衔接,学习本课程之前要求学生应 具备金属学、传热学、流体力学、铸件形成理论等相关基础 知识，并应与《铸造合金》，《铸造设备》等专业课程在教 学进度上有很好衔接。
铸造工艺又分为砂型铸造工艺和特种铸造工艺两种。本 课程以讲述砂型铸造工艺为主，其他铸造方法在《特种铸造》 课程中讲述。
1.本课程的主要内容
因此，铸造工艺装备对提高铸造生产率，发挥工艺装备 及生产线的生产能力，保证铸件质量以及改善劳动条件起着 重要的作用。
主要内容是论述造型材料及工艺的特点与发展，阐述铸 件成型过程中合金与铸型之间的相互作用及其对铸件质量的 影响，描述并研究合金充填铸型的基本过程，基本方法和基 本规律，进行浇注系统和补缩系统设计和优化等。
铸造工艺学第一篇第一章讲解
⑶ 重要性：
在机床、内燃机、重型机 器中，铸件约占70-90%；
铸造生产 的内容
在风机、压缩机中，约占
60-80%；在拖拉机中，约 占50-70%，农业机械中， 约占40-70%；汽车中约占 20-30%。
铸造合金 熔炼
铸造工艺
铸造过程 的机械化 及自动化
⑷铸造生产的内容：三个 方面。
工艺的含义及制定原则
永乐大钟
它重46.5吨，通高6.75米， 最大外径3.3米。永乐大钟距 今已有500多年历史，它是采 用地坑造型、表面陶范的泥 型法铸造的。钟体内外遍铸 经文，共22.7万字。铸造时， 几十座熔炉同时开炉，熔化 的铜汁沿着泥做的槽道注入 陶范，一次成形，工艺高超。
青龙偃月刀 重八十二斤
Hale Waihona Puke 现代铸件（2）型（芯）砂用原材料的基本性能的影响，型 （芯）砂性能及其对铸件质量影响的基本规律， 型（芯）砂的配制及其性能控制和检测的基本原 理。
（3）工艺设计的基本原则和方法以及浇冒口系统的 作用和基本原理，提高其效率的措施。
第一篇 金属—铸型的相互作用
Interface Reactions Between Metal and Mould
内应力 和变形
第一章 砂型结构及其工作条件
型砂的结构
砂型----造型过程中型砂在外力作用下成型 并达到所要求的密度（紧实度）而成为砂型。
型砂----由原砂、粘结剂、附加物等按一定 比例均匀混制而成的混合物。
1-原砂砂粒 2-粘结剂 3-附加物 4-微孔
原砂的主要作用
• 1、为砂型提供了必要的耐高温性能和热物理性能， 有助高温金属顺利充型，以及使金属液在铸型中冷 却、凝固并得到所要求形状和性能的铸件。
铸造工艺学1-4
1第一章 金属材料与热处理培训要点：本章应重点掌握金属材料的物理、力学、铸造性能的种类及概念；铁碳合金中几种基本组织；铁碳相图上各点、线的意义；铸造合金的分类；铸件热处理的基本知识及常用热处理工艺。
金属材料是现代机械制造业的基本材料，由于它具有良好的使用性能和工艺性能，因此广泛地应用于制造各种生产设备、工具、武器和生活用具。
日常所用的金属材料以合金为主，很少使用纯金属。
合金是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔炼而获得的具有金属特性的材料。
与纯金属相比，合金具有更好的工艺性能，而且成本较低。
第一节 金属材料的物理、力学和铸造性能一、金属的物理性能金属的物理性能是指金属固有的属性，包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。
1. 密度 某种金属单位体积的质量称为该金属的密度。
密度的计算公式为式中 ρ——金属的密度（kg/m 3）；m ——金属的质量（ kg ）；V ——金属的体积（ m 3 ）。
不同的金属具有不同的密度。
一般将密度小于5³103kg/m 3的金属称为轻金属，如铝、镁、钛、铍及其合金；密度大于5³103kg /m 3的金属材料称为重金属，如铁、铜、锡、铅及其合金。
日常生产中，利用密度可以计算金属材料或零件的质量，测量金属的密度可以鉴别金属和确定金属铸件的致密程度。
2. 熔点 金属由固态熔化成液态时的温度称为该金属的熔点。
熔点是金属材料冶炼、铸造、焊接等热加工工艺的重要参数之一。
通常按金属熔点的高低，将熔点低于700℃的金属称为易熔金属，如锡、铋、铅、铟及其合金；将熔点高于700℃的金属称为难熔金属，如铁、钨、钼、钒及其合金。
3. 导热性 金属传导热量的能力称导热性。
导热性的大小用热导率λ表示，单位是W/(m ²K)。
热导率越大，金属的导热性越好。
一般纯金属的导热性比合金强，其中以银为最好，铜、铝次之。
导热性是金属材料重要性能之一，在制订热加工工艺时，必须考虑材料的导热性。
《铸造工艺学》课程教学大纲
《铸造工艺学》课程教学大纲课程英文名称：Foundry Technology课程编号：060030190总学时及其分配：总学时32，其中理论教学32学时，实验0学时学分数：2适用专业：材料成型与控制工程任课学院、系部：材料科学与工程学院材料加工系课程负责人：编制日期：一、课程简介课程定位：《铸造工艺学》是材料成型及控制专业的一门专业课（限选），注重贯彻素质教育和创新教育的精神，阐明金属—铸型界面作用现象及主要缺陷的产生机制和防止途径；讲述型（芯）砂的原材料的基本规格，粘土砂和化学粘结剂砂的性能要求，粘结或硬化机理，应用前景，质量控制和检查方法及对涂料的作用、组成等；重点阐述工艺设计的基本内容、方案的确定，浇冒口系统的开设和设计，金属过滤技术以及工艺装备设计等。
以便为学生今后开发新的造型材料，研究新的铸造工艺方法和拟定合理的铸造工艺方案，奠定良好的基础。
课程内容：本课程主要讲述金属—铸型界面作用现象及主要缺陷的产生机制和防止途径；讲述型（芯）砂的原材料的基本规格，粘土砂和化学粘结剂砂的性能要求，粘结或硬化机理，应用前景，质量控制和检查方法及对涂料的作用、组成等；阐述工艺设计的基本内容、方案的确定，浇冒口系统的开设和设计，金属过滤技术以及工艺装备设计等。
二、课程教学的目标78通过本课程的学习，学生应该能够熟练掌握金属—铸型界面作用现象及主要缺陷的产生机制和防止途径；熟练掌握型（芯）砂的原材料的基本规格，粘土砂和化学粘结剂砂的性能要求，粘结或硬化机理，应用前景，质量控制和检查方法及对涂料的作用、组成等；重点掌握工艺设计的基本内容、方案的确定，浇冒口系统的开设和设计，金属过滤技术以及工艺装备设计等。
《铸造工艺学》的具体课程教学目标对材料成型及控制工程专业毕业要求的支撑见表1。
注：表中“H（高）、M（中）、L（弱）”表示课程与各项毕业要求的关联度。
三、课程教学的基本内容及教学安排《铸造工艺学》采用普通高等教育“十二五”规划教材，将以“造型材料、铸造工艺设计及工装设计”为主线，结合学生个性特点，因材施教。
铸造工艺学（课本）
铸造⼯艺学（课本）. .. .⽬录第⼀章铸造⼯艺设计概论 (1)第⼀节铸造⼯艺设计的概念、设计依据、内容及程序 (1)第⼆节铸造⼯艺设计与经济指标和环境保护的关系 (3)第⼆章铸造⼯艺⽅案的确定 (4)第⼀节零件结构的铸造⼯艺性 (4)第⼆节造型、造芯⽅法的选择 (4)第三节浇注位置的确定 (6)第四节分型⾯的选择 (8)第三章砂芯设计及铸造⼯艺设计参数 (10)第⼀节砂芯设计 (10)第⼆节铸造⼯艺设计参数 (12)第四章浇注系统设计 (17)第⼀节液态⾦属在浇注系统基本组元中的流动 (17)第⼆节浇注系统的基本类型及选择 (21)第三节计算阻流截⾯的⽔⼒学公式 (25)第四节铸铁件浇注系统设计与计算 (28)第五节其他合⾦铸件浇注系统的特点 (32)第六节⾦属过滤技术 (35)第五章冒⼝、冷铁和铸肋 (37)第⼀节冒⼝的种类及补缩原理 (37)第⼆节铸钢件冒⼝的设计与计算 (39)第三节铸铁件实⽤冒⼝的设计 (44)第四节提⾼通⽤冒⼝补缩效率的措施和特种冒⼝ (53)第五节冷铁 (56)第六节铸肋 (59). . 资.第⼀章铸造⼯艺设计概论第⼀节铸造⼯艺设计的概念、设计依据、内容及程序⼀、概念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。
⼆、设计依据在进⾏铸造⼯艺设计前，设计者应掌握⽣产任务和要求，熟悉⼯⼚和车间的⽣产条件，这些是铸造⼯艺设计的基本依据。
铸造工艺学讲义一（基础知识）
一.熔模铸造 二.金属型铸造 三.压力铸造
第五节 零件结构的铸造工艺性
一.铸件结构的合理性 二.铸件结构的工艺性 三.铸造方法对铸件结构的特殊要求
2
前言
商代司母戊鼎
中国商代晚期的青铜器。1939年于河南安阳殷墟商代晚期墓 出土。因腹内壁铸有“司母戊”三字而得名。该鼎造型庄严雄伟。 长方形腹，每面四边及足上部饰兽面纹。双耳，外侧饰双虎噬人 首纹。四足中空。高133厘米、口长110厘米、口宽79厘米、重 832.84千克。该鼎的化学成分为：铜84.77%，锡11.64%，铅2.79%， 其他0.8%。是中国目前已发现的最大、最重的古代青铜器。
b) 进行去应力退火 铸件机加工之前应先采用时效或去应力退
液态收缩与凝固收缩 主要表现为体积的缩减，
产生缩孔、缩松 固态收缩
导致尺寸减小，产生内 应力和出现裂纹。
18
（三） 影响合金收缩的因素
1. 化学成分 不同成分的合金其收缩率一般也不相同。在常用铸造 合金中铸刚的收缩最大，灰铸铁最小。 2. 浇注温度 合金浇注温度越高，过热度越大，液体收缩越大。 3. 铸件结构与铸型条件 铸件冷却收缩时，因其形状、尺寸的不同， 各部分的冷却速度不同，导致收缩不一致，且互相阻碍，又加之 铸型和型芯对铸件收缩的阻力，故铸件的实际收缩率总是小于其 自由收缩率。这种阻力越大，铸件的实际收缩率就越小。
图1-7 缩松形成过程示意图
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比较缩孔和缩松的特征
缩孔：集中性，位于上部，呈倒锥形，内表面粗糙。
缩松: 分散性，为细小缩孔,位于铸件壁的轴线区域。
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2.缩孔、缩松的防止措施 1）.定向凝固与同时凝固
按铸件壁厚分布均匀程度不同（即冷却快慢不同）,分为： 定向凝固（或称顺序凝固)-薄部先凝固，厚部后凝固，冒口最后 凝固。 同时凝固（厚薄不同部位趋近同时凝固，金属液从薄部引入）。
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3.铸造工艺装备及其作用
铸造生产过程中的重要工序是制造铸型(包括造型与制芯 )，凡用于铸型制造过程中的各类模具、砂箱以及工具、卡具、 量具等统称之为铸造工艺装备。
铸造工艺装备的主要功能在于与工艺设备紧密结合，充 分发挥工艺设备的功效与性能，有效进行工艺操作；同时， 通过采用具有特定技术性能的工艺装备，扩大造型生产设备 的应用范围，从而为单件小批量或多品种铸件的组织生产创 造必要的技术条件。
本书以其共性——砂型铸造工艺为主线，分为上下二篇。 第一篇铸型及其材料，了解和掌握型(芯)砂用原材料的 基本性能及其对型(芯)砂性能的影响，型(芯)砂性能及其对 铸件质量影响的基本规律，型(芯)砂的配制及其性能控制和 检测的基本原理。 第二篇铸造工艺及工装设计，了解和掌握铸造工艺方案 的确定，铸造工艺参数的选取，浇注系统和冒口、冷铁的设 计与计算及各种工艺装备设计的基本知识。
2. 铸造工艺设计及其目的
在生产之前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，编制出控制该铸件生产过程的系统工艺 技术文件，包括铸造方案、工艺参数、铸造工艺图和工艺卡 等，完成这一系列技术文件的过程称之为铸造工艺设计。铸 造工艺设计方案是铸件生产的指导性文件，也是生产准备、 管理和铸件验收的依据。
3.本课程的教学方法
本课程教学采用启发式教学方法, 部分内容设置学生讲 座和自学形式。以课堂讲授为主，并附以多媒体教学系统开 展案例实物教学，进一步丰富感性认识，注意引进前沿铸造 技术, 扩大学生知识视野，加深对铸造工艺的理解及掌握。
学习本课程时应特别注意理论联系实际，以便为今后开 发新的造型材料，研究新的铸造工艺方法和拟定合理的铸造 工艺设计方案奠定良好的基础。
任务是讲授铸造工艺的基本理论和基本知识，使学生了 解和掌握铸型材料的基本知识、主要造型方法、铸造工艺原 理和方法、铸型工艺工装设计，从而实现铸造工程师所必须 具备的分析问题和解决工程实际问题能力培养的专业目标。
因此，铸造工艺装备对提高铸造生产率，发挥工艺装备 及生产线的生产能力，保证铸件质量以及改善劳动条件起着 重要的作用。
主要内容是论述造型材料及工艺的特点与发展，阐述铸 件成型过程中合金与铸型之间的相互作用及其对铸件质量的 影响，描述并研究合金充填铸型的基本过程，基本方法和基 本规律，进行浇注系统和补缩系统设计和优化等。
考虑前后相关课程的衔接,学习本课程之前要求学生应 具备金属学、传热学、流体力学、铸件形成理论等相关基础 知识，并应与《铸造合金》，《铸造设备》等专业课程在教 学进度上有很好衔接。
铸造工艺又分为砂型铸造工艺和特种铸造工艺两种。本 课程以讲述砂型铸造工艺为主，其他铸造方法在《特种铸造》 课程中讲述。
1.本课程的主要内容
1.铸造工艺特点及其重要性
铸造是将液态合金注入铸型中使之冷却、凝固，制备铸件 的工艺方法。
铸造是现代装备制造业的基础技术之一，是机械工业的根 本件质量的好坏极大地影响着机械产品的发展和使用寿命。
与其他工艺方法相比，铸造具有下列显著优点： （1）适用范围广 （2）不受金属或合金种类限制 （3）铸件尺寸精度高 （4）成本低廉
2.本课程的基本要求
(1)全面系统地了解各类铸型材料的组成、特性及应用范围， 为合理地选用和开发新型铸型材料打下坚实的理论基础； (2)了解和掌握主要铸造方法的工艺特点、工艺过程原理、工 艺参数选择和适用范围； (3)掌握铸件的铸造工艺设计原理和方法。学完本课程以后， 通过铸造工艺课程设计集中训练，使学生具备中等复杂程度 铸件的铸造工艺设计能力； (4)了解和掌握常见的与铸造工艺设计有关的铸件缺陷产生的 原因及排除方法。