第一章铸造工艺基础
第一章铸造成形工艺理论基础
因此，可以毫不夸张地说： 没有先进的材料成形工艺，就没有现代制造业。
➢本课程的学习内容
液态成形（铸造） 塑性成形（压力 加工）
形状、 尺寸、 性能
冶 炼
矿 石
生 炼钢 铸 塑性成形 毛 切削 零 装配
铁
锭（压力加工）坯 加工 件
塑性成形
（压力加工）
热处理
型
切削加工
材 连接成形（焊接）
1. 逐层凝固:
纯金属、共晶类合金及窄结晶温度范围的合金，在恒温下以共 晶团进行结晶，结晶时从表层开始向中心逐层凝固。紧靠铸型 壁的外层合金，一旦冷却至凝固点或共晶点温度时，即凝固成 固态晶体；而处于上述温度以上的里层合金，仍为液态。
中的气体、铸件结构）
1、合金的流动性
➢流动性定义（flowability） ： 流动性是指液态合金的流动能力。
这种能力体现在2个方面：
（1）充满型腔；
（2）形成符合要求的优质铸件。
如果流动性不好，就不能充满型腔，就不能形成符合 要求的优质铸件。也说明不同的合金具有不同的流动性特点。 在进行铸件设计和铸造工艺制定时，必须考虑合金流动性。 那么，我们怎样衡量合金的流动性呢？
➢按照形成铸件的铸型分可分为：
砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、壳型铸造、陶瓷
型铸造、消失模铸造、磁型铸造等。
➢ 铸件的生产工艺方法按充型条件的不同，可分为： 重力铸造、压力铸造、离心铸造等。 传统上，将有别于砂型铸造工艺的其他铸造方法
统称为“特种铸造”。 砂型铸造应用最为广泛，世界各国用砂型铸造生
汽车中铸件质量约占20％，锻件质量约占70％； 飞机上的锻件质量约占85％； 发电设备中主要零件如主轴、叶轮、转子等均为锻件
机械制造工艺第五版——第一章 铸造
有箱造型 脱箱造型 地坑造型 刮板造型
手工造中型
（1）有箱造型
有箱造型——用砂箱作为铸型组成部分制造铸型的 过程。
整体模造型 分开模造型
砂箱
捣砂锤
墁刀
成形墁刀
手工造型工具
砂钩
拔 模风 针动
锤
整体模造型过程
两 箱 分 开 模 造 型 过 程
（2）脱箱造型
脱箱造型——在可脱砂箱内造型，合型后浇注前 脱去砂箱的造型方法。
第一章 铸造
§1－1 §1－2 §1－3 §1－4
概述 砂型的制作 浇注、落砂和清理 特种铸造简介
铸造成形
铸造是一种古老的制造方法，在我国可以追溯到6000年前。 随着工业技术的发展，铸造技术的发展也很迅速，特别是19 世纪末和20世纪上半叶，出现了很多的新的铸造方法， 如低压铸造、连续铸造、 陶瓷型铸造等，在20世纪下半叶得 到完善和实用化。
一、 浇注
1．浇包
浇注——将熔融金属从浇包注入铸型的操作。 浇包——容纳、输送和浇注熔融金属用的容器，用钢 板制成外壳，内衬耐火材料。
握包 抬包
吊包
2．浇注温度与浇注速度
浇注温度（℃）——金属熔液浇入铸型时所测量到 的温度。
浇注速度（kg/s）——单位时间内浇入铸型中的金属 熔液质量。
二、落砂和清理
偏芯
错型
浇不到
3. 铸件表面粗糙，表面粘附着一层难以清除的 砂粒。铸件表面有一层突起的金属片状物， 在金属片和铸件之间夹有一层型砂。
金属片状物
粘砂
夹砂
三、铸造的应用
由于铸造具有上述特点，所以被广泛应用于机 械工件的毛坯制造。在各种机械和设备中，铸件质 量占有很大的比例，如拖拉机及其他农业机械中， 铸件质量所占比例达40%～70%；在金属切削机床、 内燃机中达70%～80%，在重型机械设备中则可高 达90%。但由于铸造易产生缺陷，性能不高，因此 多用于制造承受应力不大的工件。
机械制造工艺基础第六版：第一章铸造教案讲义
机械制造工艺基础第六版：第一章铸造教案讲义理论课教案任课教师：胡迎春班级：13级车、铣、钳日期：3.9理论课教案任课教师：胡迎春班级：13车、铣、钳日期：3.11 图1—3齿轮毛坯的砂型铸造工艺过程．特种铸造特种铸造：砂型铸造以外的其他铸造方法。
常用的特种铸造包括金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造等。
此外特种铸造还包括低压铸造、壳型铸造、陶瓷型铸造、密封铸造、连续铸造、理论课教案任课教师：胡迎春班级：13级车、铣、钳日期：3.15）收缩余量为了补偿铸件收缩，模样比铸件图样尺寸增大的加工余量为了保证铸件加工面尺寸和零件精度，设计时预先增加而在机械加工时切去的金属层厚度。
起模斜度起模斜度是指为使模样容易从铸型中取出或型芯从芯盒中脱出，在模样或芯盒上平行于起模方向所设的斜度。
铸造圆角制造模样时，凡相邻两表面的交角，2－分型面 3－型芯 4－支座型腔 5－芯头理论课教案任课教师：胡迎春班级：13级车、铣、钳日期：3.30砂箱捣砂锤墁刀成形墁刀砂钩拔模针风动锤手工造型工具造下型造上型上型起模下型起模合型脱箱、加套箱（3）地坑造型地坑造型是在地平面以下的砂坑中或特制的地坑中制造下型的造型方法。
地坑造型不用下砂箱，只用上砂箱，主要适用于大中型铸件的单件生产。
地坑造型操作较麻烦，劳动量大，1－通气管 2－型芯 3－冒口 4－铸型空腔 5－浇口 6－上箱 7－定位桩 8－焦炭1－下砂箱 2－刮板架 3－刮板 4－上砂箱 5－型砂2．机器造型机器造型：用机器完成紧砂和起模或至少完成紧砂操作的造型工序称为机器造型。
芯盒的装配取芯芯盒造芯刮板造芯．烘干与刷涂料烘芯：用适当温度和足够时间加热型芯，使其获得一定强度的过程。
芯骨：放入型芯中用以加强或支持型芯并有一定形状的金属构架。
烘芯的目的是提高烘芯的强度和透气性，减少型芯的发气量。
－直浇道 3－横浇道 4－内浇道冒口：铸型内存储供补缩铸件用熔融金属的空腔。
－直浇道 3－横浇道 4－内浇道合型：又称合箱，是将铸型的各个组元，如上型、下型、型芯、浇口盆等组合成一个完整铸型的操作过程。
铸造工艺基础(1)
铸造工艺基础一、概述铸造是一种古老而重要的金属加工技术，它是将熔融的金属倒入模具中，待其冷却凝固后形成所需形状的金属零件的过程。
铸造工艺广泛应用于机械、航空、汽车、船舶、电力等工业领域，是制造各种零部件和产品的关键技术之一。
二、铸造工艺流程1.模具设计：根据产品图纸或样品，设计出模具的结构和尺寸。
2.模具制造：按照设计图纸，制造出精确的模具。
3.熔炼金属：将所需的金属材料加热至熔融状态。
4.浇注：将熔融的金属液体倒入模具中。
5.冷却凝固：使金属液体在模具中冷却凝固。
6.脱模：从模具中取出铸件。
7.清理和加工：对铸件进行清理、加工和检验，以满足产品要求。
三、铸造方法1.砂型铸造：利用砂型进行铸造的方法，适用于生产各种形状和尺寸的铸件。
2.金属型铸造：利用金属模具进行铸造的方法，适用于生产中小型、形状简单的铸件。
3.压力铸造：在高压下将熔融的金属注入模具，实现快速凝固和成型的方法，适用于生产小型、高精度、高强度铸件。
4.离心铸造：利用旋转的模具，将熔融的金属注入其中，实现离心浇注的方法，适用于生产管状、套筒状等旋转体铸件。
5.消失模铸造：利用可溶性泡沫塑料制造铸型，将熔融的金属注入其中，待冷却后泡沫塑料溶解，形成铸件的方法。
四、铸造材料铸造常用的材料有铸铁、铸钢、铝合金、铜合金等。
不同的材料具有不同的物理和化学性能，需要根据产品要求选择合适的材料。
五、铸造缺陷及预防措施1.气孔：铸件内部存在气体形成的孔洞，可采用控制熔炼温度和浇注速度、提高模具排气能力等措施预防。
2.缩孔：铸件冷却过程中，由于体积收缩引起的孔洞，可通过控制金属液的补缩量来预防。
3.夹渣和夹砂：铸件表面或内部的渣子和砂粒，可通过控制熔炼温度和时间、保持模具清洁等措施预防。
4.裂纹：铸件冷却过程中产生的裂纹，可通过优化模具设计和制造工艺、控制铸件壁厚等措施预防。
5.组织疏松：铸件内部组织不紧密，可通过控制熔炼温度和浇注温度等措施预防。
铸造基础知识教程(简化).doc
铸造基础知识教程第一篇铸铁简介第一章：绪论铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。
1•铸造在国民经济中的地位和作用•1）、特点及其重要性•1・适用范围广2.可制造各种合金铸件3・铸件的尺寸精度高4・成本低廉2）、我国铸造技术的发展•3）近代工业生产中占有不可替代的地位，特别是基础工业：•（1）机械加工工业——如机床，铸件占50-90%；（2）汽车、拖拉机工业；•（3）铁路；（4）石油化工、矿山冶金；（5）国防工业；•（6）其他——造船、仪表、航空航天、民政城建等。
•4）铸造生产水平的标志：•（1）机械化、自动化生产；（2）质量（包括表面质量）大大提高；（3）生产规模扩大；•（4）产量。
2•铸造生产工艺流程和控制关键1）生产工艺流程：合同签订一行政管理一环境管理一生产计划一生产调度一原材料进厂一原材料检验〜库房管理〜基本建设〜设备管理〜设备维护〜工艺设计〜工装设计〜模型制作一模型检验工艺施工一工艺检验一配砂〜天车运输一造型〜制芯〜合箱〜配料〜熔化〜浇注〜打箱一落砂一清理〜退火〜抛丸〜打磨一精整一油漆〜产品检验〜产品加工f产品包装〜产品运输〜出入库管理f产品销售f售后服务2）控制关键：•（1）原材料（包括金属的、非金属的、以及辅料）；•（2）熔炼（包括配料及其控制，熔炼方法及设备）；•（3）造型（包括造型方法、铸型工艺设计以及造型材料处理）；（4）热处理；（5）检测。
3•铸铁的特性和分类1）魅:（1）具有一定的力学性能；（2）铸造性能好，造型工艺性好——流动性、补缩性、防裂性；（3）减震性好，缺口敏感性低；（4）加工切削性能好；（5）有一定的耐磨性和其他特殊性能；（6）较好的热处理性；（7）生产成本低、设备可简单。
第二章灰铸铁§ 2-1灰铸铁的特点•1・金相组织与力学性能•组织:G片+P 或G片+P+F （间或有少量Cm）、非金属夹杂物：硫化物+磷共晶•2•牌号与成分•1）灰铸铁牌号：•HT150、HT200、HT250、HT300、HT350,共5 个牌号§2-3灰铸铁组织中的石墨和基体•1 •石墨2•基体：珠光体（P）、铁素体（F）§2-4灰铸铁的孕育1 •孕育处理的目的•3）细化晶粒增加P量和共晶团数目; 4）提高组织均匀性——消除壁厚差别。
金属加工常识(全套课件267P)
金属加工常识
第一章铸造成型
第一节 铸造工艺基础 第二节 砂型铸造详解 第三节铸造工艺图 第四节金属的铸造性能 第五节铸件结构工艺性 第六节特种铸造
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第二节 砂型铸造详解
(2)起模方法常用的起模方法有顶箱、漏模、翻转三种。图 1-15为顶箱起模方法。 随着生产的发展，新的造型设备会 不断出现，从而使整个造型和制芯过程逐步地实现自动化， 并逐步提高生产效率。
三、制芯
制造型芯的过程称为制芯。型芯的主要作用是用来获得铸 件的内腔，但有时也可作为铸件难以起模部分的局部铸型。 浇注时，由于型芯受金属液的冲击、包围和烘烤，因此，与 砂型相比，型芯必须具有较高的强度、耐火度、透气性、退 让性和溃散性。满足上述性能主要是依靠合理配制芯砂和正 确的制芯工艺来保证的。在制芯过程中，应采取下列一些措 施:
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第五节铸件结构工艺性
2.铸件应具有最少的分型面，并尽量使分型面呈平面 图1-34 （a）所示铸件因侧壁凹入，有两个分型面，需 采用三箱造型，造型效率低，而且易产生错型缺陷。在不影 响使用性能的前提下，改为图1-34 （b）所示结构后，只 有一个分型面，可采用两箱造型。 3.铸件应有起模斜度 为了起模方便，在模样或芯盒的出模方向留有一定斜度， 以免损坏砂型或砂芯。这个在铸造工艺设计时所规定的斜度 称为起模斜度。
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第一章铸造成形工艺理论基础
随着人们对金属材料(青铜、钢铁等)的使用，相应 地产生了铸造、锻造、焊接等金属成形加工技术。
20世纪以后，随着塑料和先进陶瓷材料的出现，这 些非金属材料的成形工艺得到了迅速发展；
在跨人21世纪后的今天，已进入了各种人工设计、 人工合成的新型材料层出不穷的新时代，各种与之 相应的先进的成形工艺也在不断涌现并大显身手。
第一章铸造成形工艺理 论基础
2020/12/1
第一章铸造成形工艺理论基础
在现代机械产品的制造过程中，一般是应用材料成 形的方法将材料制成毛坯，再经过机械加工方法制 成所需的零件。
材料成形工艺是指用于把材料从原材料的形态通 过加工而转变为具有所要求的形状及尺寸的毛坯
或成品的所有加工方法或手段的总称。
先进的技术装备等等。
我国成功地进行了耗用钢水达490t的轧钢机机架和 长江三峡电站巨型水轮机的巨型铸件的铸造，锻造 了196t汽轮机转子；
采用铸一焊组合方法制造了12000t水压机的立柱 （高18m）、底座和横梁等大型零、部件；
我国已成功地生产出了用于锻造大型锻件的12000t 水压机；
解决了30万吨级远洋油轮船体的焊接技术；
第一章铸造成形工艺理论基础
20世纪中期以后，随着计算机、微电子、信息和 自动化技术的迅速融入，在涌现出一大批新型的 成形技术的同时，材料成形加工生产已开始向着 优质化、精密化、绿色化和柔性化的方向发展。
第一章铸造成形工艺理论基础
我国材料成形技术的发展历史
我国的材料成形技术具有悠久的历史 明朝大科学家宋应星编著的《天工开物》一书中，
➢工艺过程----将原料或半成品加工成产品的 过程。
机械制造基础第一章(铸造)
热加工工艺基础__铸造
2）机械应力： 铸件的固态收缩受到铸型、型芯、浇口 等外因的机械阻碍而产生的应力。 当落砂，打断浇、冒口后应力随之消失， 机械应力是临时应力;但如和热应力同时作用， 瞬间超过铸件的强度极限时，铸件将产生裂 纹。
均为拉应力
砂型阻碍
砂芯阻碍
热加工工艺基础__铸造
3）铸造应力的防止和消除措施
B）铸件裂纹的防止 减小铸造应力；在熔炼过程中，应严格控 制钢铁中的硫、磷含量。
热加工工艺基础__铸造
四、铸造合金的偏析和吸气性
1.偏析＿＿铸件中出现化学成分不均匀的现象称为偏析。 (1)晶内偏析（枝晶偏析）＿＿指晶粒内各部分化学成分 不均匀的现象，这种偏析出现在具有一定凝固温度范围 的合金铸件中。为防止和减少晶内偏析的产生，在生产 中常采取缓慢冷却或孕育处理的方 法。 (2)区域偏析＿＿指铸件截面的整体上化学成分和组织的 不均匀。避免区域偏析的发生，主要应该采取预防措施， 如控制浇注温度不要太高 ，采取快速冷却使偏析来不及 发生，或采取工艺措施造成铸件断面较低的温度梯度， 使表层和中心部分接近同时凝固。 (3)比重偏析＿＿铸件上、下部分化学成分不均匀的现象。 为防止比重偏析，在浇注时应充分搅拌金属液或加速合 金液的冷却，使液相和固相来不及分离，凝固即告结束。
热加工工艺基础__铸造
2）铸型填充条件
a）铸型的蓄热能力：即铸型从金属液中吸 收和储存热量的能力。铸型的热导率和质量热 容越大，对液态合金的急冷作用越强，合金的 充型能力就越差。 b）铸型温度： 提高铸型温度，可以降低铸 型和金属液之间的温差，进而减缓了冷却速度， 可提高合金液的充型能力。 c）铸型中的气体 ：铸型中气体越多，合金 的充型能力就越差。 3）铸件的结构条件
第一章 铸造PPT课件
二、铸造工艺参数确定(P11)
1、铸造收缩率：为补偿收缩，模样比铸件图样 尺寸增大的数值。其大小与铸件尺寸大小、结 构、壁厚，铸造合金的线收缩率及收缩时受阻 碍情况有关。常以铸件线收缩率表示。即
寸、形状、重量和数量的铸件都能生产； 3）成本较低。原材料来源广泛，价格低廉。
3
铸造成形的缺点（P1）
1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生 缩孔、缩松、气孔等缺陷。
2）铸件的机械性能较低。 3）铸造工序多，难以精确控制，使得铸件
质量不够稳定。
4）劳动条件较差，劳动强度较大。
4
铸造的主要工序
零件图
13
二、分型面的选择（ P30） Choose of Mold Joint
分型面是指分开铸型便于取模的接合面。 它决定了铸件在造型时的位置。通常造 型位置和浇注位置一致。分型面对铸件 质量及铸造工艺有很大影响。首先应保 证铸件质量要求，其次应使操作尽量简 化，再考虑具体生产条件。
14
浇注位置的选择原则（ P29）
铸造工艺图
模样图、芯盒图、铸型装配图
制造模样及芯盒
混制型砂 预处理造型材料 混制芯砂
主
要
造型
制芯
工 序
演
烘干铸型
合型
烘干芯子
示
准备 炉料
熔炼 金属
化验
浇注 落砂、清理
检验
热处理
合格铸件
5
第三节 砂型（芯）制造（P16）
造型和制芯是砂型铸造最基本 的工序，按照紧实型砂和起模的方 法，可分为手工造型和机器造型两 大类。
1、震压造型 3、高压造型 5、空气冲击造型
2、微震压实造型 4、射压造型 6、抛砂造型
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铸造工艺基础
一、合金的流动性 与以下因素有关： 1.化学成分 纯金属、共晶成分合金流动性好。 2.物理性质 如导热性、粘滞性、侵润性等。
铸造工艺基础
第二篇 铸 造
GB/T5611－1998规定： 铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件毛坯的成形方法。 用铸造方法获得的金属毛坯或零件称为铸件. 铸造被广泛采用，具有如下优点： 1. 适应性广
谓：性能改善形状精，加工量少成本低。 但是，铸造生产过程中的工艺控制较困难，因而铸件质量不稳定，废品率较高; 铸造劳动强度大，条件差，环境污染严重。 铸造按生产方式不同，可分为： 砂型铸造和特种铸造 砂型铸造的铸件占总产量的80%以上，其生产过程如图。
此两项形成体收缩是造成缩孔（松）的主要原因。 3.固态收缩 造成线收缩，形成应力、变形的原因。 影响收缩的因素: 1.化学成分 见附表 钢收缩大，灰铸铁收缩小(为什么？) 2.浇注温度 3.铸件结构与铸型条件
它适用于各种合金(如铸铁、铸钢和有色金属等),能制出外形和内腔很复杂的零件,铸件的尺寸、重量和生产批量都不受限制。 谓：材料能熔便可铸，尺寸形状复杂件 2. 成本低廉。 所用原材料来源广，设备投资少，节省工时，材料利用率高。铸件材质内在质量得到提高，一些现代铸造方法生产出来的铸件质量已接近锻件。
三、 铸件中的缩孔与缩松
1.缩孔与缩松的形成 1）缩孔—集中的凝固收缩孔洞，产生于铸件厚大热节处。 2）缩松—细小而分散的缩孔， 具体又分： 宏观缩松—肉眼可见分散小孔； 显微缩松—显微镜下可见分散小孔。 2.缩孔与缩松的防止
一般固态金属在再结晶温度以上（钢和铸铁为620～650℃）时，处于塑性状态的变形应力可自行消除； 在此温度以下金属呈弹性状态，而弹性状态下的变形应力将会继续存在。 结论： 铸件厚壁或心部受拉伸； “＋”为拉应力；”－”为压应力。 薄壁或表层受压缩。