铸造理论
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。
铸造工高级理论试题及答案
铸造工高级理论试题及答案铸造工艺作为制造业中的重要组成部分，对于提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。
为了检验铸造工的专业理论水平，以下是一套铸造工高级理论试题及答案，旨在帮助铸造工更好地掌握和应用铸造理论知识。
一、单项选择题1. 铸造合金的流动性主要取决于以下哪个因素？A. 合金种类B. 超声波C. 浇注温度D. 铸型材料答案：C2. 下列哪项不是铸造缺陷？A. 气孔B. 缩孔C. 夹杂D. 焊接答案：D3. 铸造过程中，型砂的水分含量对铸件质量有何影响？A. 无影响B. 影响铸件表面粗糙度C. 影响铸件尺寸精度D. 影响铸件的内部结构答案：C4. 金属型铸造与砂型铸造相比，其主要优点是什么？A. 成本低B. 精度高C. 易于大规模生产D. 材料利用率高答案：B5. 压力铸造与重力铸造的主要区别在于？A. 铸件材料B. 铸型材料C. 浇注方式D. 冷却速度答案：C二、判断题1. 铸造过程中，提高浇注温度可以提高铸件的表面质量。
（对/错）答案：对2. 所有铸造合金都可以通过改变成分来提高其流动性。
（对/错）答案：错3. 铸造缺陷的产生与铸造工艺无关，完全取决于材料本身。
（对/错）答案：错4. 金属型铸造适用于大批量生产。
（对/错）答案：对5. 铸造过程中，型砂的紧实度越高，铸件的尺寸精度越高。
（对/错）答案：错三、简答题1. 简述铸造工艺中“缩孔”和“缩松”的区别。
答案：缩孔是指铸件在凝固过程中，由于收缩而在铸件内部或表面形成的孔洞，通常呈现为宏观可见的圆形或椭圆形空洞。
而缩松则是铸件内部的微小孔洞，通常不可见，是由于铸件最后凝固部分的收缩未能得到充分的金属液补充而形成。
缩松通常通过超声检测或射线检测来发现。
2. 论述影响铸件冷却速度的因素。
答案：铸件的冷却速度受多种因素影响，主要包括：- 铸件材料：不同材料的热传导性能不同，影响冷却速度。
- 铸件壁厚：壁厚越大，热量传递到外部的难度越高，冷却速度越慢。
铸造工理论知识复习题(2)
铸造工理论知识复习题（填空题）1.薄壁件的砂芯较大或_________，如何保证_________是一个技术上难点。
2.型砂震击紧实的紧实度与震击_________和震击_________等因素有关。
3.根据金属线收缩受到的阻碍的原因不同,铸造应力可分为热应力__________________和__________________。
4. 铁碳合金凝固顺序有_________凝固和_________凝固两个类型。
5. 在铸腔表面刷涂料的主要作用是_________、__________________。
6.冲天炉按照炉衬材料的化学特性不同,分为_________冲天炉和_________冲天炉。
7.金属模的尺寸除考虑零件的尺寸外，还要考虑________________、________________。
（选择题）1.加工余量( )会使电力的消耗和工具的磨损增加。
A.过小 B.过大2.( )铸造具有较大的灵活性和适应性，是目前应用最广的一种造型方法。
A.金属型B.壳型C.砂型D.熔模3.以下不属于铸件的清理内容是( )。
A.表面粘砂 B.浇冒口 C 毛刺 D.模样4.下面列出的不属于工装的是( )。
A.浇冒口模 B.定位销套 C.样板 D.刮板5.一圆筒类铸件高200,外径105,内径100,它的模数是( )cm。
A．4.76 B．5 C．4.5 D．0.1226．封闭式浇注系统各组元截面的比例关系为( )。
A S直≥S横≥S 内B S直≤S横≥S 内C S直≤S横≤S 内7.壳芯的厚度一般为( )。
A．5--12mm B．7--10mm C．砂芯直径的十分之一8.板形铸钢件和壁厚均匀的薄壁铸钢件，单纯增加冒口直径和高度，对于形成或增大冒口的补缩通道扩张角( )。
A．不显著 B．无影响 C．有明显作用9.铸件清理后发现有裂纹应( )后，再切割冒口。
A．热处理 B．补焊 C．充分预热10.在型腔表面刷一层石墨涂料，可提高耐火性，从而防止铸件产生( )。
铸造工艺理论基础测验题
第一讲铸造工艺理论基础测验题1. 液态合金在冷凝过程中，有可能产生缩孔。
缩孔往往产生在铸件最后凝固的部位2. 冒口的主要作用是补缩3. 为防止铸件中产生热应力，正确的工艺措施是同时凝固4 .预防热应力的基本途径是铸件各部位的温度差尽量减少5. 铸件热裂纹的形状特征是缝内有氧化色5. 铸造性能属于工艺性能6. 影响合金流动性的因素很多，但以的影响最为显着化学成分6. 铸件产生冷隔的原因是：。
浇注温度太低6. 为防止铸件上产生缩孔，正确的工艺措施为。
顺序凝固6. 降低铸件凝固时的温度梯度，可以使铸件凝固区域减小增加铸件结晶时的凝固区域，有利于防止铸件产生缩松为了消除铸件中的机械应力，可在铸造后对铸件采用时效处理去应力退火是消除机械应力最有效的工艺措施7. 拟生产一批小铸铁件，力学性能要求不高，但要求越薄越好。
在下列措施中哪些是有用的提高铁水的浇注温度提高铸型的退让性以便在浇铸时使铸型中的气体尽快排出选用含碳量为%的共析钢。
选用金属铸型以提高铸型的强度。
8. 图示铸件，在冷却到室温后，可能产生左右两端向上，中部向下的弯曲变形在上半部分内部产生纵向残余拉应力产生左右两端向下，中部向上的弯曲变形在下半部分内部形成纵向残余拉应力产生比较大的扭转变形9. 铸造时，提高液态合金的浇注温度将使铸件产生缩孔的倾向增加19. HT200的流动性好于ZG175-5709 凝固温度范围大的合金，铸造时铸件中容易产生缩松。
9. 当铸型温度等其他条件相同时，含碳%的铸铁比含碳%的铸铁更容易补缩。
10. 为了使铸件实现同时凝固，可在铸件上某些厚大部位增设冷铁，对铸件进行补缩211. 顺序凝固”是防止铸件的应力、变形和缩孔等缺陷有效的工艺措施12. 合金的流动性愈好，充型能力愈强，愈有利于得到薄而复杂的铸件13. 纯金属具有较好流动性13.提高浇注温度和充型压力，有助于使合金实现顺序凝固，从而提高合金的充型能力13. 当铸件壁厚相差较大时，铸件产生缩孔可能性也将增大。
熔炼、铸造和均质的基础理论
有色金属熔炼和铸造一． 基本原理1．熔炼和铸造的定义：熔炼的含义:就是将各种胚锭通过加温重熔的方法,实现由固态向液态转变的同时,进行合金化的过程.在熔炼的过程中,将实现净化除杂的目的.铸造的含义:将符合铸锭要求的金属熔体通过转注工具浇入到具有一定形状的铸模 中，使熔体在重力场或外力场的作用下充满模腔,冷却并凝固成型的工艺过程.它不仅要实现外部定型,而且还要实现对内部的微观组织结构的调控.二． 铝及其合金的熔炼1．熔炼的传热过程铝的熔点虽然很低（660℃），但由于熔化潜热（395.56kJ/kg）、固态热容（1.1386kJ/kg. ℃）和液态热容（1.046kJ/kg. ℃）都较高，而铝的黑度是铜铁的1/4，所以铝熔炼耗能大，很难实现理想的热效率。
热的传递方式有三种，传导、对流和辐射。
要提高金属的受热量，一方面提高炉温，这对炉体和熔体都不利，另一方面铝的黑度小，故提高辐射传热也是有限的，因此只能着眼于增大对流的传热系数（αc）,它与气流速度的关系：αc=5.3+3.6v[kJ/(m2 h.℃)] V<5m/s时αc=647+v0.78 [kJ/(m2 h.℃)] V>5m/s时可见提高燃烧的气流速度是有效的。
2．合金元素的溶解和蒸发熔炼温度下（700℃）几种元素在铝中的扩散系数为（cm2/s）：Ti：0.66，Mo：1.38（760℃），Co：0.79，Ni：1.44，Si：14.4，通常情况下，与铝形成易熔共晶的元素，一般较易熔解，与铝形成包晶转变的，特别是熔点相差大的元素较难于溶解。
在相同溶解条件下，一般蒸气压高的元素容易挥发，可把常用的铝合金分为两组：Cu、Cr、Fe、Ni、Ti、Si、V、Zr等元素的蒸气压比铝的小，蒸发慢，Mn、Li、Mg、Zn、Na、Cd等元素蒸气压比铝的大，容易蒸发，在熔炼过程中损失较大。
3．熔炼的吸气过程铝—氧反应金属以熔融态或半熔融态暴露于炉气中并与之相互作用时间越长，往往造成金属大量吸气，氧化和形成其它非金属夹杂，其反应分为：吸附、界面反应和熔解（扩散）。
铸造涂料理论
1、绪论1.2 铸造涂料的发展及现状铸造涂料理论（1）抗粘砂机理，包括烧结剥离理论、光亮碳理论等。
（2）为防止涂料开裂、剥落，指明涂料的涂层与砂型（芯）的急热膨胀量应基本近似。
（3）宾汉模型和卡森模型。
涂料性能的检测波美读书为波美比重计；粘度为粘度杯；密度采用巴罗德泥浆天平（Baroid mud balance）涂料品种（1）水基快干涂料：涂层界面上的厚度一般为0.1～1㎜，渗入深度为2.5～4㎜。
这种涂料所采用的粘结剂主要为水溶性有机和（或）无机粘结剂。
（2）转移涂料：称为K-Y法。
这种涂料能精确复制出模样或芯盒内腔的形状。
可明显提高铸件尺寸精度。
（3）静电粉末涂料：是利用电晕放电原理是粉末涂料在喷枪头部的电晕放电区捕捉到一定电荷而带电，在电场力和风力作用下喷向砂型表面。
耐火粉料如鋯英粉、石英粉等颗粒表面包覆一层树脂粘结剂（例如热塑性酚醛树脂和六亚甲基四胺）膜。
（4）具有冶金效用基料如含碲、锡、铬、铝、硅、钴等。
1.3 铸造涂料涂敷工艺评论刷涂法（Brushing和Swabbing）浸涂法（Dipping）喷涂法（Spraying）(1)压缩空气系统的压强通常是500～600kPa。
（2）气流携带的液滴速度很高，撞击型面后回弹者颇多，影响涂料的表面质量。
（3）铸造涂料多为硬的磨料，喷涂用的喷枪不能承受其摩擦作用，喷嘴很易磨损。
（4）铸型中的深腔部分易产生压强，形成屏蔽效应而至喷涂困难。
.1 高压空气喷涂法常用的喷枪有两种类型：吸力型喷枪和压力型喷枪。
.2低压热空气喷涂大量低压空气（压力0.035～0.07MPa），低压空气由可携式涡轮机产生，靠摩生热使空气升温至高于室温20℃以上。
由于喷枪枪口直径大，故适用于密度大的鋯英粉涂料。
.3低压喷涂该搅拌器靠气动马达驱动，用于近距离（300～380㎜）、大流量喷涂。
.4高压无空气喷涂这种工艺是用液体压力喷出涂料。
将涂料贮存在高压容器中，通过喷枪上的特殊喷嘴，涂料分散成小滴。
铝合金压铸理论计算
=
10 ms
充填速 率Q
(l/s) x
= 10 冲头截 面积
(cm2)
= 8.51852 l/s X 10
=
28.2743 cm2
流道截面积 AGl
充填速 率Qx = 1000 流道速 度 VGL
进料口总截面积 AA
充填速 率Qx = 1000
进料口 速度 VA
= 8.51852 l/s X 1000 = 15 m/s
冷室压铸机模具进料口尺寸理论计算
表
产品编号/名称 产品材料 产品重量 (单腔) 渣包重量 (单腔) 型腔数目 进料口速度(见表三) 最小壁厚 充填时间(见表一)
XXXXXXXX
Aluminum
200 g
30 g
1
n
40 m/s
1.5 mm
10 ms
机器型 号冲头直 径冲头截 面材积料密 度铸造压 力是(否见机表 械是载否荷耐 气是密否/电大 镀／喷
LK 160
T
Φ 60 mm
28.2743339 cgm/c2
2.7
m3
500 bar
Y
充填重量 充填体积 充填速率 (Q)
冲头速率
(产品重
量+
渣包重
量)
X型
腔数目
= (n)
= 200 g + 30 g X
1 (n)
=
充填重 =量
材料密 度
=
230 g
=
g/cΒιβλιοθήκη 2.7 m3充填体 =积
充填时 间
= 85.1852 cm3
1
=
212.96296 mm2
表一：产品充填时间与最小壁厚对照表
铸造技师理论考试试题汇总
铸造技师理论考试试题汇总铸造技师理论考试试题一、推断题（对画√，错画×）1、金属的流淌性是熔融金属固有的特性。
（√）2、金属的流淌性仅与金属的化学成分、温度、杂质含量及物理性质有关。
（√）3、铸铁中提高流淌性的元素为Mn、Cr；落低流淌性的元素有P、Si、Cu、Ni等。
（×）4、稀土镁有脱硫、去气和排除杂质净化铁液的作用，所以在任何事情下球墨铸铁比灰铸铁的流淌性要好（×）5、铸钢的浇注温度高，所以铸钢的流淌性比灰铸铁要好。
（×）6、固态收缩时期是铸件产生应力和变形的全然缘故。
（√）7、当合金从t液冷却到t固所产生的体收缩称为凝固体收缩，其收缩只与状态改变有关。
（×）8、当合金从t固冷却到t室所产生的收缩，称为固态收缩，其收缩表现为铸件的各个方向上线尺寸的缩小，因此固态收缩普通采纳线收缩率表示。
（√） 9、合金的固态收缩率（εV固）与线收缩率（εL）之间有着一定的关系，即3εV固≈εL。
（×）10、在浇注温度和铸型工艺因素等条件正常的事情下，铸型的形状越复杂，壁厚越薄，则对液态金属的流淌阻力越大，流淌系数μ值越小。
（√）11、铸型对液态金属流淌的妨碍，要紧是：铸型的型腔特点、铸型的导热能力、铸型中的气体及铸型温度等。
（√）12、铸件的模数M越大，充型能力就越差。
（×）13、按内浇道在铸件上的位置可分为中柱式、顶注式、底注式、分层注入式和阶梯式等。
（×）14、铸件的凝固方式普通分为三种类型，即逐层凝固方式、体积凝固方式和中间凝固方式。
（√）15、凝固区域宽度能够依照凝固动态曲线上的“液相边界”与“固相边界”之间的横向距离直截了当举行推断。
（×）16、在实际生产中，铸件的收缩受到外界阻力的妨碍，对同一合金而言，受阻收缩率大于自由收缩率。
（×）17、铸造应力按期产生的缘故分为三种：热应力、相变应力和收缩应力。
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(3) 适用于各种批量的生产；
3. 铸造生产成本较低 由于铸造过程中使用的造型材料、模样(或模板)、
砂箱等各种装备都可以反复使用，所以大批量生产时， 铸件的成本较低。
4. 铸件的力学性能较低 由于液态成形件
晶粒粗大，内部组织 的均匀性及致Байду номын сангаас度都 较低，所以铸件的综 合力学性能(特别是 塑性)较差。
1
热应力
结果：铸件缓冷处（厚壁或心部）受拉伸；
快冷处（薄壁或表层）受压缩。
应力防治: 设计时，应尽量使铸件的壁厚均匀；
铸造时，应采用同时凝固的原则制定工艺。
大牙圈铸造工艺特点：
（1）采用底注式浇注系 统，铁水从20个内浇口 均匀地切入型腔，充型 平稳。 （2）滚齿部分放置外冷 铁圈，保证铸件同时凝 固。 （3）上表面均匀地放置 8个冒口，起补缩和出气 的作用。
（2）理论联系实际
金工实习 金工实验 机械创新设计及制造大赛
（3）以自学为主 ，通过课堂教学、讨论与答疑、课后 练习与实验等方式辅助学习。
以教材为主，根据需要参看有关书籍。 主要参考资料： 1. «材料成形工艺基础» 沈其文 主编 华中科技大学出版社 2. «机械制造技术基础» 熊良山 主编 华中科技大学出版社
2. 合金的收缩性 从浇铸到室温铸件的体积或尺寸缩减的现象。 合金收缩的三个阶段：
(1)液态收缩 液 (2)凝固收缩 凝
用体收缩率表示。
(3)固态收缩 固 用线收缩率表示。
总= 液+凝+固
讨论: 在常用铸造合金中，为
什么钢的收缩率大(约为12%) ，铁的收缩率小(约7.8%)?
铸件中的缩孔和缩松
凡能熔化成液态的材料(包括金 属、塑料和陶瓷等)几乎均可用于铸 造。而应用广泛的铸铁件只能通过 铸造方法成形。
(2) 铸件的大小几乎不受限制；
出土于曾侯乙墓的编钟，是我国战国早期的打击乐器，共有64件，总重 量2567公斤，全部为青铜铸件。其中最小的一件重2.4公斤，高20.2厘米；最 大的一件重203.6公斤，高153.4厘米。
§1-1 合金的铸造性能 1. 合金的充型能力
液态合金充满型腔、获得形 状完整、轮廓清晰铸件的能力。
（1）合金的流动性 液态金属自身的流动能力。其
大小主要受合金化学成分的影响。 结论:
共晶合金的流动性好，结晶间隔大的合金流动性差。
(2) 浇注条件
a) 浇注温度 b) 充型压力
(3) 铸型条件
a)铸型导热能力 b)铸型温度 c)铸型中的气体
(1) 180转/分 (2) 720转/分 (1)金属型 (2)硅橡胶型
讨论:
(1)Sn-10％Pb (2)Sn-37％Pb
(1) 在离心铸造实习中，为什么不使用纯锡而选用锡铅合金? (2) 当加热温度过高时，金属液会产生什么现象? 这种状况对 铸件质量有何影响? (3) 当模具转速过高时，铸件易产生什么缺陷? 怎样防治? (4) 试比较金属型、砂型、橡胶型的导热性，根据铸件的尺寸 变化如何选用铸型?
提问: 该梁壁厚均匀，为什么还会产生变形?
怎样改进槽型梁的结构?
采用“反变形”工艺;
车床床身挠曲变形示意图
（3） 铸件的裂纹与防止
裂纹产生的条件： 内 > b 1) 热裂纹
铸件凝固末期、在接近固相线的高温下形成的。
2) 冷裂纹 在较低温度下，铸件的
内应力超过了合金的强度极 限而产生的。
3) 防止裂纹的措施 a、增加型砂和芯砂的退让性。 b、设计铸造园角或防裂筋。
3. 合金的吸气性 析出气孔 在冷却及凝固过程中，因气体溶解度下降，
析出气体，来不及从液面排出而形成气孔。
Al-Si合金中的典型析出性气孔
作业1: 图示槽形梁，铸造后立即进行了机械加工，使用
一段时间后在梁的长度方向发生了弯曲变形，试分析: ① 该梁壁厚均匀，为什么还会变形?判断梁的变形方向； ② 有何铸造工艺措施能减少变形？ ③ 为防止铸件变形，请改进槽型梁的结构。
实验报告占10
成绩评定办法：
作业及表现占20
考试成绩占70 考试方式： 开卷。
第1章 铸造工艺
铸造是将液态金属浇入铸型型腔，使其冷却凝固 而获得毛坯或零件的成形工艺。
铸造成形的特点: 1. 可以生产形状复杂(特别是内腔复杂)的毛坯或零件。
2. 铸造生产的适应范围广。 (1) 使用的材料广泛；
2）机械应力 是铸件的固态收缩受到铸型或型芯等机械阻碍
而形成的内应力。
防治: 提高铸型和型芯的退让性； 通过退火处理消除内应力。
(2) 铸件的变形与防止 1）变形条件：内 > S ，铸件将自发地通过变形来缓 解其内应力，以趋稳定。
2）变形方向： 受拉部位尺寸减小 ， 受压部位尺寸伸长。
3) 减少变形的措施 设计铸件时，使其截面形状对称；
三. 学习安排 本课程共计40学时。
第1章 铸造工艺 ( 6 学时)
第2章 锻压工艺 ( 6 学时)
第3章 焊接工艺 ( 6 学时) 第4章 材料切削加工基础 ( 4 学时)
第5章 形面加工方法 ( 6 学时) 第6章 材料成形新工艺与特种加工 ( 2 学时)
第7章 机械加工工艺规程 ( 6 学时) 实验 4 学时
（1）形成原因 （2）缩孔和缩松对铸件 质量的影响
（3）防止措施 选用收缩性小的合金铸造; 设计铸件时，应尽量地使其壁厚均匀;
采用顺序凝固的原则制定铸造工艺。
顺序凝固
例一
铸造内应力、变形和裂纹 (1)内应力的形成
原因：固受阻。 结果：导致铸件变形、开裂。 1) 热应力 铸件各部分冷却速度不同，以致在同一 时间内，各部分收缩不一致、相互约束而引起。