金属铸造成形工艺特点
铸造成形技术-基本知识
(1)流动性 (1)流动性
决定合金流动性的因素主要有： 1、合金的种类：合金的流动性与合金的熔点、 热导率、合金液的粘度等物理性能有关。铸 钢熔点高，在铸型中散热快、凝固快，则流 动性差。
(1)流动性 (1)流动性
2、合金的成分：同种合金中，成分不同的铸造 合金具有不同的结晶特点，对流动性的影响 也不相同。
合金的充型能力及影响因素
1、熔融合金的充型能力: 这里有二个基本概念即充型与充型能力。 ★熔化合金填充铸型的过程,简称充型。 , ★熔融合金充满铸型型腔,获得形状完整,轮廓 清晰铸件的能力,称合金的充型能力。
合金的充型能力及影响因素
2、影响合金充型能力的主要因素有： (1)流动性：流动性指熔融金属的流动能力,它是 影响充型能力的主要因素之一。 (2)浇注条件：指的是浇注温度与充型的压力。 (3)铸型条件：熔融合金充型时，铸型的阻铸型 对合金的冷却作用 都将影响合金的充型能力。
(3)铸型条件 (3)铸型条件
4、铸件结构的壁厚 当铸件壁厚过小，壁厚急剧变化、结构复杂 或有大的水平面时，均会使充型困难。因此 在进行铸件结构设计时，铸件的形状应尽量 简单，壁厚应大于规定的最小壁厚。对于形 状复杂、薄壁、散热面大的铸件，应尽量选 择流动性好的合金或采取其它相应措施。
(3)铸型条件 (3)铸型条件
合金的收缩及影响因素
合金的收缩：
铸件在凝固和冷却过程中，其体积减少的现象称为 收缩。
１）收缩过程及影响因素
收缩可分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩，液态 收缩和凝固收缩表现为合金的体积缩小，通常以体积 收缩率表示，它们是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本 原因。 合金的固态收缩，尽管也是体积变化,但它只 引起铸件各部分尺寸的变化。因此，通常用线收缩率 来表示。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形等 缺陷的主要原因。
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
铸造成型技术
二 铸造的特点
2.1.优点P27 • 毛坯形状（外形至内腔）复杂程度高； • 适应性广（铸件材质、大小、批量）； • 材料来源广，成本低（原材料，废料；
形状、尺寸与零件相近，节省材料和加 工费用）。
二 铸造的特点
2.2.缺点P27 • 铸件的力学性能较差（组织粗大，不
均匀）； • 质量不容易控制，废品多； • 铸造生产劳动强度大，生产环境差。
• 退让性：铸件凝固后冷却收缩时，型 芯砂是否容易被压缩的性能。
• 可塑性：型砂在外力的作用下成形， 去除外力后能完整的保持所赋予形状 的能力。
五砂 型
他们的关系： 强度 透气性 退让性 可
塑性 耐火性（与原砂中的二氧化硅 的含量有关）
五砂 型
5.2.浇注系统的组成P39
典型的浇注系统一般由外浇口、直浇 道、横浇道和内浇道四部分组成。形状简 单的小型铸件可以省去横浇道。
铸 件
4.2.砂型的组成和作用
名称
作
用
砂 箱 造型时填充型砂的容器，分上、中、下等砂箱。
分型面 各铸型组元间的结合面，每一对铸型间都有一个分型面。
型 腔 用摸样在砂型中形成的，以获得铸件的外形。
型 芯 为获得铸件的内孔或局部外形，用芯砂制成安放在型腔内 部的组元。
浇注系统 在铸型中用来引导金属液流入型腔的通道。
五砂 型
• 外浇口 容纳注入的金属液并缓解液态金属对砂型
的冲击。小型铸件通常为漏斗状，较大型铸件 为盆状。 • 直浇道
连接外浇口与横浇道的垂直通道，通常带 有一定的锥度（上大下小），改变直浇道的高 度可以改变金属液的流动速度从而改变液态金 属的充型能力。
五砂 型
• 横浇道 将直浇道的金属液引入内浇道的水平通道，
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。
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
金属材料成形工艺及控制
金属材料成形工艺及控制金属材料成形是指将金属原料通过一系列工艺操作，经过塑性变形、应变硬化和回复变形等过程，最终得到所需形状与性能的金属制品的工艺过程。
金属材料成形工艺有很多种，包括铸造、锻造、压力加工、挤压、拉伸、冲压、粉末冶金等。
每种成形工艺都具有其独特的特点和适用范围，需要根据材料性质和产品要求选择合适的成形工艺。
一、铸造是金属材料成形的基本方法之一，通过将金属熔化后注入模具中，经过凝固、冷却和后处理等过程得到所需产品。
铸造工艺分为砂型铸造、金属型铸造、石膏型铸造、压力铸造等多种类型，适用于生产各类形状的金属制品。
二、锻造是指将金属原料置于模具中，经过加热和高压的力量作用下，使金属材料发生塑性变形，最终得到所需形状的工艺方法。
锻造工艺分为自由锻造、模锻、冷锻等多种类型，适用于生产各类尺寸较大、形状复杂的零部件。
三、压力加工是指通过金属材料受到外力压缩、拉伸、弯曲等作用，使其发生塑性变形，并最终得到所需形状的金属成形方法。
压力加工包括挤压、拉伸、剪切、折弯等多种工艺，适用于生产各类薄板、管材、棒材等产品。
四、挤压是指将金属加热至熔点后，在压机的作用下通过模具挤出，得到所需形状的工艺方法。
挤压工艺适用于生产各类型材、异型材、电线电缆、铝箔等产品。
五、拉伸是指通过将金属材料置于拉伸机中，受到拉力的作用下，使其发生塑性变形，最终得到所需形状的金属成形方法。
拉伸工艺适用于生产各类细丝、线材、管子等产品。
六、冲压是指通过冲压机将金属板材置于模具中，经过冲击力的作用下，使其发生塑性变形，最终得到所需形状的金属成形方法。
冲压工艺适用于生产各类薄板金属产品，如汽车车身板、电器外壳等。
七、粉末冶金是指将金属粉末与非金属粉末按一定配比混合，压制成坯料后通过烧结等过程，最终得到具有一定形状和性能的金属制品的工艺方法。
粉末冶金工艺适用于生产各类复杂形状、高精度的金属制品。
以上是金属材料成形工艺的简要介绍，为了保证金属制品质量和实现成形工艺的控制，需要进行相应的工艺控制。
铸造工艺原理和总结
铸造工艺原理和总结一、实质、特点及应用1.铸造定义是指熔炼金属、制造铸型、并将熔融金属浇注入铸型内、凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。
铸造实质：是利用熔融金属的流动性能实现成形。
铸件：用铸造方法得到的金属零件。
铸型：形成铸件形状的工艺装置。
2.铸造的特点1）成形方便、适应性强•尺寸、形状不受限制长度从几mm-20m；厚度从0.5-500mm;重量从几克-几百吨；•材料的种类和零件形状不受限制。
2）生产成本较低（与锻造比）•设备费用低；•减少加工余量，节省材料；•原材料来源广泛。
3）组织性能较差•晶粒粗大、不均匀；•力学性能差；-工序繁多、易产生铸造缺陷。
4）工作条件差、劳动强度大。
3、铸造的应用1）形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件：箱体、缸体和壳体；2）尺寸大、质量大的零件，如床身、重型机械零件；3）力学性能要求不高，或主要承受压应力作用的零件，如底座、支架；4）特殊性能要求的零件，如球磨机的磨球、拖拉机的链轨。
4、铸造成形的基本工序二、金属的铸造性能——是指金属材料铸造成形的难易程度。
评价指标：流动性和收缩性。
（一）流动性——是指熔融金属有流动能力1、表示方法螺旋试样长度L，如L铸钢=20mm，L铸铁=1800mm，铸铁的流动性比铸钢好。
2、影响流动性的因素1）化学成分：共晶合金最好，纯金属差；2）浇注温度：T浇愈高，保温时间愈长，流动性愈好，但收缩性大和浇毁铸型。
经验：“高温出炉，低温浇注”。
3）铸型类别影响铸型蓄热能力和透气性；如、干砂型〉湿砂型＞金属型。
4）铸型结构简单、壁厚的铸型〉复杂、壁薄的铸型。
3、流动性对铸件质量的影响流动性好：铸件形状完整、轮廓清晰；利于气体和夹杂物上浮排出和补偿；流动性不好：产生浇不到和冷隔、气孔和夹杂等缺陷。
4、防止流动性不好缺陷方法调整化学成分、提高浇注温度和改善铸型条件。
（二）收缩性——指浇注后熔融金属逐渐冷却至室温时总伴随着体积和尺寸缩小的特性。
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5） 假箱造型
假箱造型
对于分型面为阶梯面或曲面的铸件，当生产数量较多时， 为了克服挖砂造型的缺点，可用成形底板代替平面底板，并将 模样放置在成形底板上造型，可省去挖砂操作。
成形底板可根据生产数量的不同，分别用金属、 木材制作； 如果件数不多，可用粘土较多的型砂舂紧制成砂 质成形底板
6)活块造型
阀类零件单件、小批生产
挖砂造型
模样为整体，但分型面不是平面， 分型面不是平面的铸件的 造型时手工挖去阻碍取模的型砂， 单件、小批生产
生产率低，技术水平高
假箱造型
为省却挖砂操作，在造型前特制一 分型面不是平面的铸件的 个底胎，然后在底胎上造下箱；底 成批生产
胎可多次使用，不参与浇注
活块造型 对铸件上妨碍起模的小部分做成活 用于妨碍起模部分的铸件 动部分。起模时先取出主体部分， 的单件、小批生产 再取出活动部分
金属铸造成形工艺特点
第一节 重力作用下的铸造成形
靠液态金属自身的重力充填型腔的形成工艺
第二节 外力作用下的铸造成形
靠外力充填型腔的形成工艺
第一节 重力作用下的铸造成形
金属的液态成型工艺的种类
Clasfication of foundry Methods
砂型铸造
手工造型 机器造型
液态成型工艺
特种铸造
金属型铸造 熔模铸造 压力铸造 低压铸造 陶瓷型铸造 离心铸造
一、砂型铸 造
砂型铸造是传统的铸造方法，由于适应
于各种形状、大小、批量及各种合金铸件
的生产，也是使用最广的一种铸造方法。
一、砂型铸 造
➢基本术语
模样 由木材、金属或其他材料制成，用来形 成铸型型腔的工艺装备称为模样。
芯盒：制造型芯或其他种类耐火材料芯所用 的装备称为芯盒。 芯盒的内腔与型芯的形状和尺寸相同。
铸件两端截面尺寸比中间大，必须 主要用于手工造型，具有
有两个分型面
两个分型面的铸件的单件
、小批生产
采用活动砂箱造型，合型后脱出砂 用于小铸件的生产。 箱
地坑造型 在地面砂床中造型，不用砂箱或只 用于要求不高的中、大型
用上箱
铸件的单件、小批生产
砂型铸造-手工造型分型方案选定
表2-2 常用手工造型方法的特点及应用
造型方法
主要特点
适用范围
整模造型 整体模，平面分型面，型腔在一个 最大截面位于一端并为平 砂箱内；造型简单，铸件精度表面 面的简单铸件的单件、小
质量较好
批生产
分模造型
模样沿最大截面分为两半，型腔位 最大截面在中部，一般为
于上、下两个砂箱，造型简便
对称性铸件，如套、管、
表2-2 常用手工造型方法的特点及应用
续
造型方法
主要特点
适用范围
刮板造型 用刮板代替模样造型。节约木材， 用于等截面或回转体大中 缩短生产周期，生产率低，技术水 型铸件的单件、小批生产 平高，精度较差
两箱造型
铸型由上型和下型构成，各类模样 最基本的造型方法。各种
，操作方便
铸型，各种批量
三箱造型 脱箱造型
造型方法: 手工造型
整模造型 分模造型 三箱造型 挖砂造型 活块造型 刮板造型等
机器造型
压实式造型 震机压实式造型 微震压实式造型 高压式造型
空气冲击式造型
射压式造型
抛砂式造型
铸件形体组合-造型方法选定
手工造型hand molding 定义---全部用手工或手动工具完成的造型工
序称为手工造型。
一、砂型铸造
是用模样和型砂制造铸型的一种工艺。
零件图
铸造工艺图
模样图、芯盒图、铸型装配图
ห้องสมุดไป่ตู้
混制型砂
制造模样及芯盒 预处理造型材料
混制芯砂
造型
烘干铸型
准备 炉料
熔炼 金属
化验
合型 浇注
落砂、清理
制芯 烘干芯子
检验
热处理
合格铸件
基本工艺过程
砂型铸造
造型材料: 型砂和芯砂 由原砂、粘结剂、水和附 加物
1.砂箱及造型工具
如图所示。
手工造型的两箱造型图解
排气孔 上箱flask
分型面P/L
型腔 Cavatity
型芯Core
浇注系统 gating system
下箱
2.常见手工造型方法
1) 整模造型
特点： 模样是整体的，铸型的型腔一般只在下箱。造型时
，整个模样能从分型面方便地取出。 整模造型因操作简便，无砂箱错位现象。
演示
3）三箱造型过程
演示
特点：铸件两端截面尺寸比中间大，采用两箱无法 起模，将铸件放在三个砂箱中组合而成。
注意：中箱高度须与铸件两个分型面的间距相适应 。三箱造型操作费工，且需配有合适的砂箱。
适用于：单件小批生产。具有两个分型面的铸件。
4)挖砂造型
当铸件最大截面在中部，模样又不便分成两半( 如分模后模样太薄或分面是曲面)时，只能将模样做 成整模，造型时挖掉防碍起模的砂子。 特点：模样是整体的，但铸件的分型面是曲面。 造型操作麻烦，生产率低， 要求操作技术水平高。 适用于：单件、小批量生产。
活块造型
铸件上有妨碍起模的小凸台、肋条等。制模时将此部分 作成活块，在主体模样起出后，从侧面取出活块。
适用于单件、小批生产带有突起部分的铸件
活块用销式 燕尾与模样 的主体连接 ，在起模时 须先取出模 样主体，然 后取出活块 。
7) 刮板造型
刮板造型
用与铸件截面相适应的刮板代替实体模样造型 的方法。
适用于：外形轮廓上 有一个平面可作分型 面的简单铸件，如齿 轮坯、轴承、皮带轮 罩等。 整模造型 图示
2) 分模造型
将模样沿最大截面处分为两半，型腔分别位于 上、下两个半型内。
特点：铸件的最大截面不在端部而在中部，因而木 模沿最大截面分成两半。 造型简单，节省工时 。
适用于：
形状较复杂的铸件，特别广 泛用于有孔或带有型芯的铸 件，如套筒、水管、阀体、 箱体、曲轴、立柱等。
填砂、紧实和起模人工完成
机器造型machine molding
：机器加砂、紧砂与起模（造型机）
（一）手工造型
优点---手工造型操作灵活、工艺装备(模样、 芯盒、砂箱等)简单、生产准备时间短、适 应性强，造型质量一般可满足工艺要求，
缺点---生产率低、劳动强度大、铸件质量较 差，所以主要用于单件小批生产。
特点： 刮板造型，可以降低模样成本，缩短生产准备 时间，但要求操作技能高，铸件尺寸精度低，生产 率低，
适用于:单件、小批生产尺寸较大的回转体铸件，如 皮带轮、齿轮等。
8 ）大型地铸件坑单造件生型产时，为节省下砂箱，降低铸型
高度，便于浇铸，多采用地坑造型。
造型时先在地坑中填入型砂，制好砂床，再将模 样安卧好，再填砂舂实、刮平，造上箱。