金属液态成形(铸造)
三种液态成形方法
三种液态成形方法液态成形是工程领域中的一种重要成形技术，用于制造各种金属或非金属零件。
它通过将材料加热至液态，并注入到模具中，随后冷却并固化成所需形状。
液态成形方法具有制造复杂零件、提高生产效率和减少原材料浪费等优点。
下面将介绍三种常用的液态成形方法：压铸、注射成型和热挤压。
1.压铸压铸是一种通过将液态金属或合金注入高温模具中，并以高压使其充分充实和冷却而形成所需零件的成形方法。
压铸适用于制造具有复杂形状和精密尺寸要求的铝、镁、锌等金属零件。
工艺流程：(1)准备模具：根据所需零件的形状和尺寸，制造金属模具。
(2)准备材料：根据所需零件的要求，选择适合的金属或合金，并将其加热至液态。
(3)充填模具：将液态金属或合金注入已加热的模具中。
(4)施加压力：通过驱动液压系统，施加高压使液态金属或合金充实模具腔体，并排除有害气体。
(5)冷却固化：等待足够时间，让液态金属或合金冷却并固化成所需形状。
(6)分离模具：打开模具并取出成品零件。
(7)修整和后处理：将零件上的余料切割掉，并进行必要的表面处理。
2.注射成型注射成型是一种通过将液态或半液态塑料材料注入模具中，并在成型温度下固化成所需形状的成形方法。
注射成型适用于制造塑料零件，广泛应用于电子、汽车、日用品等领域。
工艺流程：(1)准备模具：根据所需零件的形状和尺寸，制造塑料模具。
(2)准备材料：选择适合注射成型的塑料树脂，并将其加热至液态或半液态。
(3)充填模具：将液态或半液态塑料注入已加热的模具中。
(4)冷却固化：等待足够时间，让塑料在模具中冷却并固化成所需形状。
(5)分离模具：打开模具并取出成品零件。
(6)修整和后处理：将零件上的余料切割掉，并进行必要的表面处理。
3.热挤压热挤压是一种通过将液态金属在高温和高压下通过模孔挤压成型的成形方法。
热挤压适用于制造具有长直形截面或复杂截面的杆、管和型材等零件。
工艺流程：(1)准备模具：根据所需零件的形状和尺寸，制造高温合金模具。
金属的铸造成形工艺
四、铸造工艺的分类
★按造型材料及工艺特点分为：普通砂型铸造和特种铸造。 普通砂型铸造包括湿砂型、干砂型、化学硬化砂型三类。 特种铸造按造型材料的不同，又可分为两大类：一类以天
然矿产砂石作为主要造型材料，如熔模铸造、壳型铸造、负压 铸造、泥型铸造、实型铸造、陶瓷 型铸造等；一类以金属作 为主要铸型材料，如金属型铸造、离心铸造、连续铸造、压力 铸造、低压铸造等。 ★按金属填充铸型时是否施加外力分为：重力作用下的铸造 成形和外力作用下的铸造成形。
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。
司母戊方鼎
曾侯乙尊盘
青铜尊盘出土于曾侯乙墓。尊盘由尊和盘组成，尊置于盘中。 尊盘的口沿是非常精细的镂空的变形龙纹和龙形雕饰，均可 分辨出每条盘龙上的眼睛。是采用“失蜡法”的铸造方法。 尊和盘均铸有“曾候乙作持用终”铭文。
保持1～2年，设备综合开工率>80%，装备全部 开工率<50%，装备标准化、系列化、商品
标准化、系列化、商品化
化程度很低
注：CT为铸件尺寸公差(Casting Tolerances)的代号，见GB／T6414-1986
★铸件处理 铸件自浇注冷却的铸型中取出后，有浇口、冒
口及金属毛刺披缝，砂型铸造的铸件还粘附着砂子， 因此必须经过清理工序。
铸件清理的设备有抛丸机、浇口、冒口切割机 等。砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序， 所以在选择造型方法时 ，应尽量考虑到为落砂清 理创造方便条件。
有些铸件因特殊要求，还要经铸件后处理，如 热处理、整形、防锈处理、粗加工等。
★铸型准备 不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。如砂型铸造：铸
液态金属成型基础知识
离心铸造：
离心铸造是将熔融金属浇入高速旋转的铸型中，使其在离心力作用 下填充铸型和结晶，从而获得铸件的方法。按铸型旋转轴线的空间 位置不同，离心铸造分为立式和卧式两种。
铸件结构工艺性：
铸件结构应利于避免或减少铸件缺陷：
1.壁厚合理：设计铸件的时候应首先保证金属液的充型能力，在此 前提下减少铸件壁厚。
2.铸件壁厚力求均匀：防止形成热节而产生缩孔、缩松、晶粒粗大 等缺陷，并能减少铸造热应力及因此产生的变形和裂纹等缺陷。
3.铸件壁的连接：铸件不同壁厚的连接应逐渐过渡。拐弯和交接处 应采用较大的圆弧连接，避免锐角结构而采用大角度过渡，以避免 因应力集中而产生开裂。
2.体积疑固
当合金的结晶温度范围很宽，或因铸件截面温度梯度很小，铸 件凝固的某段时间内，其液固共存的疑固区域很宽，甚至贯穿整个 铸件截面，这种凝固方式称为“体积凝固”（或称糊状凝固）
3.中间凝固 金属的结晶范围较窄，或结晶温度范围虽宽，但铸件截面温度
梯度大，铸件截面上的凝固区域宽度介于逐层凝固与体积跽固之间， 称为“中间凝固”。
工艺缺点:熔模铸造工序繁杂，生产周期长，铸件的尺寸和重 量受到铸型（沙壳体）承载能力的限制（一般不超过25公斤）。
用途:成批生产形状复杂、精度要求高或难以进行切削加工的 小型零件，如汽轮机叶片和叶轮、大模数滚刀等。
三、压力铸造
压力铸造是压铸机上将熔融的金属在高压下快速压入金属型，并在 压力下凝固，以获得铸件的方法。压铸机分为立式和卧式两种。
为改善铸型的充填条件，在设计铸件的时候必须保证其壁厚不 小于规定的“最小壁厚”。
金属液态成形工艺概述
铸造产品称为： 铸件、铸锭、铸坯、铸带等
一、金属液态成形工艺特点
1. 适应性强
铸件重量：几克 ~ 几百吨 铸件壁厚：0.5 毫米 ~ 1 米 铸件长度：几毫米 ~ 十几米 铸件材质：铁碳合金（鋳铁、鋳钢）、铝合金、铜合金、
镁合金、锌合金、钛合金、复合材料等
速箱体（灰口铸铁）
精密铸造件（不锈钢）
水轮机铸件（铜合金）
箱体（铝合金）
叶轮（钛合金）
一、金属液态成形工艺特点
1. 适应性强
铸件重量：几克 ~ 几百吨 铸件壁厚：0.5 毫米 ~ 1 米 铸件长度：几毫米 ~ 十几米 铸件材质：铁碳合金（鋳铁、鋳钢）、铝合金、铜合金、
镁合金、锌合金、钛合金、复合材料等
铸造方法几乎不受零件大小、形状和结构复杂程度的限制。
轧辊
异型件
装饰件
工艺品
一、金属液态成形工艺特点
2. 尺寸精度高
铸件比锻件、焊接件的尺寸精度高，更接近于零件的尺 寸，可节约大量的金属材料和机械加工工时。
一、金属液态成形工艺特点
2. 尺寸精度高
铸件比锻件、焊接件的尺寸精度高，更接近于零件的尺 寸，可节约大量的金属材料和机械加工工时。
形成的先进铸造技术
精密、优质化
精密成形与加工 近无缺陷成形
数字、网络化
数字造型 虚拟制造
网络制造
精确铸造成形 金属熔体的纯净化、致密化
铸造工艺CAD，铸造模具CAD/CAM一体化 铸造过程宏观模拟及工艺优化 铸件组织微观模拟及性能预测 分散网络化铸造系统
高效、智能化
快速制造 自动化制造系统
智能制造
快速原形及快速制模 铸造过程自动检测与控制，铸造机器人的应用
液态金属凝固成形的方法
液态金属凝固成形的方法
液态金属凝固成形的方法主要是指铸造成形的工艺过程，它是首先制造一个形状、尺寸与所需零件相应的铸型型腔，然后将液态金属充填入型腔，待其冷却凝固后，而获得零件（称为铸件）的方法，今天，山东伊莱特重工有限公司就跟您一起探讨液态金属凝固成形的方法：
凝固成形的方法很多，根据金属液充填进铸型方法是不同可分为重力铸造（液态金属靠自身重力充填型腔），低压铸造、挤压铸造、压力铸造（液态金属在一定的压力下充填型腔）等。
根据形成铸型材料的不同，可分为一次型（如砂型铸造、陶瓷型铸造、壳型铸造）及永久型（如金属型铸造）。
对于砂型铸造，根据型砂粘结剂的不同，有粘土砂、树脂砂、水玻璃砂等。
根据造型方法不同有手工造型和机械造型。
此外，对于一些特殊的凝固成形件，还可采用连续铸造（等截面长铸件）、离心铸造（四筒形铸件）、实型铸造、熔模铸造等方法。
希望以上信息对您有所帮助。
金属材料八大成形工艺
金属材料八大成形工艺
（6）金属型铸造(gravity die casting) 金属型铸造：指液态金属在重力作用下充填金属铸型并在型中 冷却凝固而获得铸件的一种成型方法。 应用：金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁 合金等非铁合金铸件，也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。
金属材料八大成形工艺
金属材料八大成形工艺
（3）挤压 挤压：坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或 缝隙挤出使之横截面积减小长度增加，成为所需制品的加 工方法叫挤压，坯料的这种加工叫挤压成型Байду номын сангаас 应用：主要用于制造长杆、深孔、薄壁、异型断面零件。
金属材料八大成形工艺
（4）拉拔 拉拔：用外力作用于被拉金属的前端，将金属坯料从小于 坯料断面的模孔中拉出，以获得相应的形状和尺寸的制品 的一种塑性加工方法。 应用：拉拔是金属管材、棒材、型材及线材的主要加工方 法。
金属材料八大成形工艺
（10）连续铸造（continual casting） 连续铸造：是一种先进的铸造方法，其原理是将熔融的金属， 不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中，凝固（结壳）了的 铸件连续不断地从结晶器的另一端拉出，它可获得任意长或特 定的长度的铸件。 应用：用连续铸造法可以浇注钢、铁、铜合金、铝合金、镁合 金等断面形状不变的长铸件，如铸锭、板坯、棒坯、管子等。
金属材料八大成形工艺
（4）低压铸造(low pressure casting) 低压铸造：是指使液体金属在较低压力(0.02～0.06MPa)作用下 充填铸型，并在压力下结晶以形成铸件的方法.。 应用：以传统产品为主（气缸头、轮毂、气缸架等）。
金属材料八大成形工艺
（5）离心铸造(centrifugal casting) 离心铸造：是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力作用下填 充铸型而凝固成形的一种铸造方法。 应用：离心铸造最早用于生产铸管，国内外在冶金、矿山、交 通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业中均采用离心铸造工 艺，来生产钢、铁及非铁碳合金铸件。其中尤以离心铸铁管、 内燃机缸套和轴套等铸件的生产最为普遍。
第二章 液态成形工艺——铸造
金属工艺学第二章 液态成形工艺重点与难点（1）重点：铸铁的石墨化及其对铸件组织和性能的影响，常用铸造合金的获得方法及铸造特点。
（2）难点：制定铸造方案、绘制出铸件的铸造工艺简图。
一 什么是铸造?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.二 特点1 优点:1) 可以生产形状复杂的零件,尤其复杂内腔的毛坯(如暖气)2) 适应性广,工业常用的金属材料均可铸造. 几克~几百吨.3) 原材料来源广泛.价格低廉. 废钢,废件,切屑4) 铸件的形状尺寸与零件非常接近,减少切削量,属少无切削加工.∴ 应用广泛: 农业机械40~70% 机床:70~80%重量铸件2 缺点:1) 机械性能不如锻件(组织粗大,缺陷多等)2) 砂性铸造中,单件,小批,工人劳动强度大.3) 铸件质量不稳定,工序多,影响因素复杂,易产生许多缺陷.铸造的缺陷对铸件质量有着重要的影响,因此,我们从铸件的质量入手,结合铸件主要缺陷的形成与防止,为选择铸造合金和铸造方法打好基础.第一节 金属的凝固特点Ⅰ、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.12 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.Ⅱ、铸件的凝固和收缩一 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.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.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 糊状凝固金属工艺学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3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. 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. 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. 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.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。
铸造成形
• “砂型铸造” 时先将下半型放在平板上， 放砂箱、填型砂、紧实刮平，下型造完， 将造好的砂型翻转180度，放上半型，撒 分型剂，放上砂箱，填型砂并紧实、刮 平，将上砂箱翻转180度，分别取出上、 下半型，再将上型翻转180度和下型合好， 砂型造完，等待浇注。这套工艺俗称-“翻砂”。
清 铜螃蟹形
“铸造”俗称“翻砂”的 由来
四、熔模铸造（investment casting）
中国古代三大铸造技术
• 泥范铸造
• 失蜡铸造 • 金属型铸造
古青铜器主要制作法
青铜器的铸造，主要采用泥范铸造和失蜡铸造。 中国的青铜器铸造以泥范为主，并在近代兴起砂型 铸造之前的三千多年时间内，泥范分范合铸一直是 最主要的铸造成形方法，春秋中期以前几乎是唯一 的方法。这和美索不达米亚、埃及等地以失蜡铸造 为主的情况截然不问，是中国独有的技术道路。
接造出曲面分型面，代替挖砂造型，操作较简单。
应用：用于小批或成批生产，分型面不平的铸件。
刮板造型 特点：刮板形状和铸件截面相适应，代替实体模样，
可省去制摸的工序。
应用：单件小批生产，大、中型轮类、管类造型
特点：采用上、下、中三个砂箱，有两个分型面，铸件
的中间截面小，用两个砂箱时取不出模样，必须分模，操 作复杂。 应用：单件小批生产，适合于中间截面小，两端截面大 的铸件。 分型面 上砂箱 中砂箱 下砂箱 分型面
铸件名义尺寸的百分比。
5）铸造圆角 （curving of casting ） 定义：指设计铸件时，在璧间的连接和拐角处，应设
计处圆弧过渡，此圆弧称为铸造圆角。
作用：可避免热节形成；改善应力分布；避免砂型损
坏和产生砂眼。
凝固特性 热节、充型
确定浇铸位置和分型面
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1)缩孔和缩松的形成
2)缩孔和缩松的防止 防止缩孔和缩松常用的工艺措施就是控制铸件的凝固 次序，使铸件实现“顺序凝固”。
暗冒口
冒口— 储存补缩用金属 液的空腔。 顺序凝固— 铸件按照一定 的次序逐渐凝固。
热节
冷铁
寻找热节的方法
等温线法 内切圆法
二、合金的收缩
T浇 T液
T固
T室 成分
温度 温度
T2
S1
T1
S
表层 中心
1. 收缩的概念
合金的收缩经历如下三个阶段： （1）液态收缩 从浇注温度到凝固开始温度 之间的收缩。T浇 — T液
（2） 凝固收缩 从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。 T液 — T固
（3） 固态收缩 从凝固终止温度到室温间的收缩。 T固 — T室
热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以 致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。
T
1
TH
1
2
塑性状态
++-
t0~t1: t1~t2： t2~t3：
11
T临
22
2
T室
弹性状态
t
t0 t1 t2
t3
热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。 热应力是永久应力。
二、铸件的变形与防止
充型能力越强。 （3）浇注系统的的结构 浇注系统的结构越复杂，流动阻力
越大，充型能力越差。
三、铸型充填条件
（1）铸型的蓄热系数 铸型的蓄热系数表示铸型从其中的 金属吸取热量并储存在本身的能力。
（2）铸型温度 铸型温度越高，液态金属与铸型的温差 越小，充型能力越强。
（3）铸型中的气体
§1-2 铸造合金的凝固与收缩
冷铁
同时凝固— 整个铸件几乎同时凝固。
热节
§1-3 铸造内应力及铸件的变形、裂纹
一、铸造内应力
铸件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩受到阻 碍，铸件内部即将产生内应力。
1.机械应力（收缩应力）
上型
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。
机械应力是暂时应力。
下型
2．热应力
4．废品率高、表面质量较低、劳动条件差。
四羊方尊 （公元前13~11世纪） 青铜 高58.3CM 曾侯乙尊盘 公元前476年~公元前4世纪上半叶
§1 金属液态成形（铸造）工艺基础
§1-1 液态金属的充型能力与流动性
充型—— 液态合金填充铸型的过程。
充型能力——液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、 轮廓清晰的铸件（成形件）的能力。
第二章 金属液态成形（铸造）
§1 金属液态成形（铸造）工艺基础 §2 常用铸造合金及其熔炼 §3 砂型铸造 §4 特种铸造 §5 铸件结构设计
第二篇 铸造（金属液态成形）
一、什么是铸造生产（液态成形）
将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸型型腔中，
待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。
二、砂型铸造的工艺过程
体收缩率：V
V铸型 V铸件 V铸 件
100%
体收缩率是铸件产生缩 孔或缩松的根本原因。
线收缩率： L
L铸型 L铸件 L铸 件
100%
线收缩率是铸件产生应 力、变形、裂纹的根本
原因。
2. 缩孔与缩松
液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩 减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些
防止热脆性。
2 ．冷裂 冷裂的特征是：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属 光泽或轻微氧化色。
冷裂的防止： 1）使铸件壁厚尽可能均匀； 2）采用同时凝固的原则； 3）对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷的 含量，防止冷脆性。
§2 常用铸造合金及其熔炼
§2-1 铸铁件生产
铸铁是含碳量大于2.11%（通常为2.5%-4.0%）的铁碳合金。
根据碳在铸铁中存在形式的不同，铸铁可分为：
1.白口铸铁：碳全部以Fe3C的形式存在，断口呈银色。 由于白口铸铁具有良好的耐磨性，所以有时也用来制造一些耐 磨件，如轧辊、粉碎机锤头、衬板、球磨机磨球和犁铧等。 2．灰口铸铁：碳大部或全部以石墨形式存在，断口呈暗灰色。 3．麻口铸铁： 组织中既存在石墨、又有莱氏体，是白口和灰
300 200 100
0 80 60 40 20 0
Pb 20 40 60 80 Sb
a）在恒温下凝固 b）在一定温度范围内凝固
2.合金的物理性质
合金的黏度、导热系数、结晶潜热、热容、密度等
二、浇注条件
（1）浇注温度 一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。 （2）充型压力 液态金属在流动方向上所受的压力越大，
+ -
反变形法
防止变形的方法： 1）使铸件壁厚尽可能均匀； 2）采用同时凝固的原则； 3）采用反变形法。
三、铸件的裂纹与防止
1 ．热裂
热裂的形状特征是：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内 呈氧化色。 热裂的防止：① 应尽量选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。
② 应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。 ③ 对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制硫的含量，
充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。
一、液态合金的流动性
合金的流动性是： 液态合金本身的流动能力。
浇口杯
出气口
0.45%C 铸钢：200 4.3%C 铸铁：1800
合金流动性主要取决于 合金化学成分所决定的 结晶特点
流动性（cm）
温度（℃）
影响流动性的因素： 1.合金的化学成分
型砂
铸
铸
模型
型
落
零
造
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
件
工
图
艺
熔化 浇注
合 冷却 箱 凝固
砂 、 清
检 验
铸 件
图
芯盒
型
理
芯砂
芯
三、铸造生产的特点
1．可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的 制件。如汽缸体、汽缸盖、蜗轮叶片、床身件等。
2．适应性强：（1）合金种类不受限制； （2）铸件大小几乎不受限制。
3．成本低：（1）材料来源广； （2）废品可 重熔； （3）设备投资低。
一、铸件的凝固方式
温度 温度
1. 逐层凝固 2. 糊状凝固 3. 中间凝固
a bc
液相线
S
液相线 固相线
影响铸件凝固方 成分 式的主要因素 ：
固
表层
液
中心
（1）合金的结晶温度范围
固
表层
液
中心 表层 中心
凝固区
合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄， 愈倾向于逐层凝固 。
（2）铸件的温度梯度
在合金结晶温度范围已定的前提 下，凝固区域的宽窄取决与铸件 内外层之间的温度差。若铸件内 外层之间的温度差由小变大，则 其对应的凝固区由宽变窄 。
口之间的过渡组织，因断口处有黑白相间的麻 点，故而得名。
根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁又可分为：