铸造成形
简述铸造成型的特点
简述铸造成型的特点
铸造成型的特点主要有以下几点：
1.成形方便：铸造成形方法对工件的尺寸形状几乎没有任何限制，
铸件的尺寸可大可小，可获得形状复杂的机械零件。
因此，形状复杂或大型机械零件一般采用铸造方法初步成形。
在各种批量的生产中，铸造都是重要的成形方法。
2.适应性强：铸件的材料可以是各种金属材料，也可以是高分子材
料和陶瓷材料。
3.成本较低：铸造成形方便，铸件毛坯与零件形状相近，能节省金
属材料和切削加工工时；铸造原材料来源广泛，可以利用废料、废件等，节约国家资源；铸造设备通常比较简单，价格低廉。
因此，铸件的成本较低。
4.铸件的组织性能较差：一般条件下，铸件晶粒粗大（铸态组织），
化学成分不均，因此，受力不大或承受静载荷的机械零件，如箱体、床身、支架等常用铸件毛坯。
5.生产效率高：在铸造生产过程中，可以通过模具或模型一次或多
次浇注得到所需的产品或部件，适合大批量生产。
6.材料来源广：铸造可以采用各种金属或非金属材料，如钢铁、铜、
铝、锌、镁等，根据需要选择合适的材料来制造零件或产品。
7.工艺灵活性高：铸造可以采用不同的工艺方法，如砂型铸造、压
铸、消失模铸造等，以满足不同零件或产品的需求。
8.适用范围广：铸造可以生产各种尺寸和重量的零件或产品，从小
型饰品到大型机床和桥梁，都有广泛应用。
总的来说，铸造成型是一种具有广泛应用和重要性的制造工艺。
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
铸造成型
模块一 模块二 模块三 模块四
铸造概述 砂型铸造 金属铸造性能 特种铸造简介
模块一 铸造概述
一、铸造成型特点 1、适应性广。各种金属、复杂形状、各种大小。 2、经济性好。废材料利用、设备简单、机加工少。 3、力学性能低。质量不稳、晶粒粗大，缩孔、气孔。 砂型铸造 特种铸造：金属型铸造、 压力铸造、 离心铸造、 熔模铸造等。
特种铸造
一、金属型铸造 一模多铸 1、金属型材料：铸铁或碳钢。 2、金属型铸造的工艺特点 1）金属型预热 预热温度一般不低于150℃。 2）刷耐火涂料 厚0.3-0.4mm，以保护型壁表面。 3、金属型铸造的特点 1）金属型铸件冷却快，组织致密，力学性能高。 2）铸件的精度和表面质量较高 3）金属型成本贵，易产生浇不足。
二、压力铸造
简称压铸
常用压射压力为5－1500MPa，充填速度约5-5m/s， 充填时间很短，约0.01－02s。 压铸过程主要由压铸机来实现。 优点：薄壁、生产率高、细晶、强度较高。 缺点：铸件易产生缩松，制造费用贵。 应用：大批量、薄壁复杂的非铁金属小铸件。
三、离心铸造
优点：力学性能较好；省去芯子和浇注系统。 缺点：内表面质量较差。 应用：空心旋转体、钢套镶铜轴承等。 离心铸造必须在离心铸造机上进行。
铸造应力: 收缩应力、热应力和相变应力 减小铸件变形的措施: 1. 力求使铸件壁厚均匀，形状对称； 2. 合理设计浇冒口等，使铸件冷却均匀； 3. 采用退让性好的型砂和芯砂； 4.
铸件结构的合理性
1、铸件应有合理的壁厚 2、铸件壁厚应力求均匀 3、铸件要有结构斜度 4、应使铸件尽可能不用型芯
模块四
获得外形准确、内部无缺陷铸件的能力。 主要有吸气性、氧化性、流动性和收缩性等。
铸造成形的应用
铸造成形的应用
铸造成形的应用
铸造成形是一种成形技术，它可以用来制造出各种形状和尺寸的金属零件。
铸造成形技术可以满足客户提出的多样化要求，这一技术适用于制造大量复杂的金属零件，而且可以用来制造出不同的结构型式和外形特征。
在机械制造领域，铸造成形技术的应用广泛，一般可以用于制造机械零部件、机床配件、机械结构件等等。
它的优势在于可以制造出强度大、重量轻、精度高的金属零件。
其制造过程中，可以给零件的表面施加填料，让零件表面更加光滑，减少摩擦，提高零件的耐久性。
此外，铸造成形技术还可以用于制作钢制配件、铝制配件、不锈钢配件等。
铸造成形技术可以用于制作汽车配件、拖拉机配件、船舶配件、锅炉配件、管件等等。
总之，铸造成形是一种广泛应用的机械加工技术，可以生产出质量优良、精度高、耐久性强的金属零件。
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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
铸造成形成形原理、工艺特点
铸造成形成形原理、工艺特点
铸造成形是指将熔融金属或合金注入铸型中，通过冷却凝固形成所需的产品形状的制造过程。
铸造成形是一种非常重要的金属加工工艺，具有成本低、生产周期短、生产效率高等优点。
本文将介绍铸造成形的成形原理、工艺特点等相关内容。
1. 成形原理
铸造成形的成形原理是将熔融金属或合金注入铸型中，通过冷却凝固形成所需的产品形状。
铸造成形的成形过程主要分为注型、凝固、冷却、脱模等四个步骤。
在注型过程中，将熔融金属或合金注入铸型中，填满整个铸型腔，形成所需的产品形状。
凝固过程中，熔融金属或合金开始凝固，形成固态金属或合金。
冷却过程中，将固态金属或合金从铸型中取出后，通过自然冷却或强制冷却，让产品内部温度均匀降至室温。
最后，脱模过程中，将产品从铸型中取出，完成铸造成形的全过程。
2. 工艺特点
1) 生产周期短：铸造成形的生产周期短，可快速生产出大批量的产品。
2) 成本低：铸造成形的设备和原材料成本相对较低，可大幅降低产品生产成本。
3) 适用性广：铸造成形可用于生产各种形状的金属或合金制品，适用性非常广泛。
4) 生产效率高：铸造成形可进行自动化生产，提高生产效率和
生产能力，同时可大幅降低人力成本。
5) 重型、大型产品生产优势：铸造成形可生产大型、重型产品，如机床床身、发动机缸盖等。
总之，铸造成形是一种非常重要的金属加工工艺，具有成本低、生产周期短、生产效率高等优点，适用性广泛，可生产出各种形状的金属或合金制品。
铸造成形的应用
铸造成形的应用
铸造成形的应用
铸造成形是一种非常古老的金属加工技术，它可以用于制造各类金属零件，例如：金属框架或铁路架，机器零件以及消费品，如家用电器，游乐设施等。
铸造成形有多种，从古老的“月亮”铸造到现代的芯腔铸造，它们都能够满足客户的需求。
铸造是一种通用的金属加工技术，它可以用于制作各类金属产品，如：汽车配件，机械零件，家用电器，游乐设施，空调，建筑部件等。
铸造的优势在于：可以以低成本生产出坚硬耐用的零件，具有较强的负载能力，对塑料或塑料混合物的加工性也比较好，而且还可以快速生产出大批量的零件。
另一方面，铸造成形还可以用于制作大型金属零件，如：桥梁、铁路架及油罐等。
这些大型零件通常需要经过多步复杂的铸造成形工艺，才能最终完成。
铸造成形不仅可以制作大型零件，还可以用于制作较小型零件，甚至可以制作极小的微型零件，如：微型活塞等。
总之，铸造成形是一种重要的金属加工工艺，它可以制作出各类金属零件，在许多行业中都有着广泛的应用。
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第二章铸造成形讲解
•薄壁处受压力，厚壁处受拉力
•变形
防止变形的措施
• 设计铸件时尽可能壁厚均匀，形状对称。 • 采取同时凝固。 • 设计“反变形”量。
•时效处理：有内应力的铸件在加工前置于 露天半年以上，或550~650ºC去应力退火。
3、铸件的裂纹与防止
• 热裂 热裂是铸件在高温下产生的裂纹。 其形状特征是：裂纹短，缝隙宽，形状 曲折，缝内呈氧化色。
• 2、铸造合金的收缩 • 3、缩孔与缩松
铸件的凝固方式之一
• 逐层凝固
– 纯金属和共晶 成份的合金， 结晶温度是一 固定值。凝固 过程由表面向 中心逐步进行
温度
固 表层
液 中心
铸件的凝固方式之二
• 糊状凝固
– 结晶温度范围 很宽的合金， 从铸件的表面 至心部都是固 液两相混存。
铸件的凝固方式之三
铸造 碳钢 0.35 1610
白口 铸铁 3.00 1400
灰口 铸铁 3.50 1400
液态 收缩 1.6
2.4
3.5
凝固 固态 总收缩 收缩 收缩 （%）
3
7.8 12.46
12~ 4.2 5.4~6.3
12.9 6.9~ 0.1 3.3~4.2 7.8
铸件中的缩孔与缩松
• 缩孔和缩松的形成 液态合金在冷凝过 程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减 的容积的得不到补足，则在铸件最后凝 固的部位形成一些孔洞
1、合金的流动性 2、浇注条件 3、铸型填充能力
充型能力不强，则易产生浇不足（short run） 、 冷隔（short run）…等。
合金的充型能力之一
合金的流动性
• 合金的流动性是指熔融合金的流动能力。– 流动性好，充型能力强，便于浇出轮廓清 晰、薄而复杂的铸件。
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7.2.2 浇注位置和分型面的选择
(2)分型面的选择
③ 应尽量减少分型面的数量，并尽可能选择平面，以简 化造型工艺，提高铸件精度及生产率。
7.2.3 主要工艺参数的选择
(1)机械加工余量和最小铸出孔 设计铸造工艺图时，为铸件预先增加的、要切去的金
属层厚度，称为机械加工余量(RMA)。
依据GB/T6414—1999，机械加工余量等级有10级，称 为A、B、…、H、J、K级。
目录
7.3 特种铸造 7.3.1 熔模铸造 7.3.2 金属型铸造 7.3.3 压力铸造 7.3.4 离心铸造 7.3.5 常用铸造方法的对比 7.4 铸造机械与设备
7.1 铸造工艺基础
铸造成形：将液态合金浇入铸型中使之冷却、凝固， 制造出金属制品的过程，简称铸造。所铸出的金属制品 称为铸件。
7.1.1 液态合金的充型
(2)铸件的变形与防止
7.1.3 铸件变形和裂纹
(2)铸件的变形与防止 防止铸件变形的方法： a.防止铸造应力，根本方法； b.反变形法，即在模样上做出挠度相等但方向相反的预
变形量来消除床身导轨的变形； c.对某些重要的易变形铸件，可采取提早落砂，落砂后
立即将铸件放入炉内焖火的办法。
7.1.3 铸件变形和裂纹
7.1.2 铸件的凝固与收缩
(2)铸造合金的收缩 铸件在凝固和冷却过程中，其体积减小的现象称为收
缩。 合金的收缩可分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩三
个阶段。 ①液态收缩 从浇注温度冷却到凝固开始温度(液相线温度) 的收缩，即合金在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。 ②凝固收缩 从凝固开始温度冷却到凝固终止温度(固相线温 度)的收缩，即熔融合金在凝固阶段的体积收缩。 ③ 固态收缩 从凝固终止温度冷却到室温的收缩，即合金在 固态由于温度降低而发生的体积收缩。
普通高等教育“十三五”规划教材
普通高等教育“十三五”规划教材
目录
7.1 铸造工艺基础 7.1.1 液态合金的充型 7.1.2 铸件的凝固与收缩 7.1.3 铸件变形和裂纹 7.2 砂型铸造 7.2.1 造型方法的选择 7.2.2 浇注位置和分型面的选择 7.2.3 主要工艺参数的选择 7.2.4 铸件结构设计
(3)铸件的裂纹与防止 ① 热裂 热裂是在高温下形成的裂纹。
热裂
热裂的主要影响因素： a.合金性质；b.铸型阻力。
7.1.3 铸件变形和裂纹
(3)铸件的裂纹与防止 ② 冷裂 冷裂是在较低温度下形成的裂纹。
其形状特征是裂纹细小、呈连续直线状,有时缝内表 面呈轻微氧化色。
7.2 砂型铸造
以型砂为材料制备铸型的铸造方法称为砂型铸造。
②机械应力(又称收缩应力) 机械应力是铸件的固态收 缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。
7.1.3 铸件变形和裂纹
(1)铸造应力 ③ 减小和消除铸造应力的措施 a.合理地设计铸件的结构； b.合理选材； c.采用同时凝固的工艺；
d. 对铸件进行时效处理是消除铸造应力的有效措施。
7.1.3 铸件变形和裂纹
③ 铸型条件
a.铸型的蓄热能力
b. 铸型温度
c. 铸型中的气体
d. 铸件结构
7.1.2 铸件的凝固与收缩
(1)铸件的凝固方式 在铸件凝固过程中，其断面一般存在三个区域，即固相
区、凝固区和液相区。
7.1.2 铸件的凝固与收缩
(1)铸件的凝固方式 依据凝固区的宽窄将铸件的“凝固方式”划分为逐层
凝固、糊状凝固和中间凝固。
充型：液态合金填充铸型的过程。液态合金填充铸型 获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力称为合金充型能力。
影响合金充型能力的因素主要有3个：流动性、浇注条 件及铸型条件。 (1)合金的流动性
液态合金本身的流动能 力，称为合金的流动性。
在常用铸造合金中，灰 铸铁、硅黄铜的流动性最 好，铸钢的流动性最差。
7.1.1 液态合金的充型
(1)浇注位置的选择 ② 铸件上宽大的平面应位于型腔下面。
③ 铸件壁薄而大的平面应位于型腔的下面、侧面或倾斜。
7.2.2 浇注位置和分型面的选择
(2)分型面的选择 分型面是指铸型间相互接触的表面。 在选择分型面时要考虑以下原则：
① 分型面的位置应保证模型能顺利从铸型中取出。 ② 应使铸件全部或大部分位于同一砂型内，或使主要加 工面与加工的基准面处于同一砂型中，以防错型，保证 铸件尺寸精度，便于造型和合型操作。
7.1.2 铸件的凝固与收缩
(3)铸件中的缩孔与缩松 金属在铸型内冷凝过程中其体积收缩得不到补充时铸件
最后凝固的部位形成孔洞，这种孔洞为缩孔。 通常所说的缩孔，主要指集中缩孔，分散缩孔一般称为
缩松。 ① 缩孔的形成
7.1.2 铸件的凝固与收缩
② 缩松的形成
7.1.2 铸件的凝固与收缩
③ 缩孔和缩松的防止措施 实践证明，只要能使铸件实现“顺序凝固”，尽管合金
根据生产经验，在单件和小批量生产条件下，灰铸铁 的最小铸出孔径为30～40mm，碳钢铸件的最小铸出孔径 为50mm。
7.2.3 主要工艺参数的选择
(2)起模斜度
在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度, 这个在铸造 工艺设计时所规定的斜度称为起模斜度。
的收缩较大，也可获得没有缩孔的致密铸件。
7.1.3 铸件变形和裂纹
Hale Waihona Puke (1)铸造应力 铸件在凝固、冷却过程中,由于各部分体积变化不一致，
彼此制约而使其固态收缩受到阻碍引起的内应力，称铸 造应力。
按阻碍收缩的原因不同，铸造应力分热应力和收缩力。
①热应力 铸件在凝固和冷却过程中，由不同部位存在 温差而出现不均衡的收缩引起的应力，称为热应力。
7.2.1 造型方法的选择
(1)手工造型 主要用于单件小批生产。 (2)机器造型 只适用于中、小铸件的成批或大量生产。
7.2.2 浇注位置和分型面的选择
(1)浇注位置的选择 浇注位置是指浇注时铸件在铸型内所处的位置。
① 铸件的重要加工面或主要工作面应位于型腔底面或侧 面。
7.2.2 浇注位置和分型面的选择
(1)合金的流动性
合金化学成分是影响合金流动性的主要因素。
越远离共晶点，流动性也越差；越接近共晶成分，流
动性越好，越容易铸造；共晶成分合金流动性最好。
(2)浇注条件
① 浇注温度
在保证流动性足够的条件下，浇注温度应尽可能低些，
在实际生产中掌握的原则是“高温出炉，低温浇注”。
② 充型压力 压力越大，充型能力越强。