铸造概念
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。
铸造成型工艺
第7章铸造成型工艺⏹⏹⏹⏹⏹金属成型方法概述铸造、塑性成形（或称压力加工）、切削加工、焊接和粉末冶金五大类。
1、铸造的概念2、铸造的分类3、铸造的特点4、铸造的应用。
手工(紧实)造型造型时填砂抛砂（紧实）造型震压（紧实）造型机器造型型芯撑及其应用大型铸件的型芯铸造生产线上浇注浇注现场§7-1 铸造工艺基础❑定义：❑铸造的基本过程：液态金属充型铸件凝固收缩实质：主要影响因素冷却速度凝固方式凝固收缩充型条件浇注条件金属的流动性充型铸造主要影响因素阶段⏹⏹金属的流动性：改善金属的流动性加快凝固中液体的补缩排除内部夹杂物和气体形成薄壁复杂的铸件有利于金属流动性测试实验⏹合金的流动性是液态金属能否充满铸型，获得外形完整、尺寸准确、轮廓清晰的铸件的基本条件⏹⏹浇注条件：1. 浇注温度高温出炉，低温浇注”2.充型压力：P 充型↑V 流动↑充型能力↑铸型的充填条件◆铸型材料◆铸型温度◆铸型中的气体◆铸件结构二、凝固收缩☐☐铸件的“凝固方式”就是依据凝固区的宽窄来划分的逐层凝固糊状凝固中间凝固⏹⏹⏹2.铸件的收缩：定义：分类：浇注温度室温凝固终止温度开始凝固温度液态收缩凝固收缩固态收缩体积收缩线收缩收缩率：⏹液态收缩和凝固收缩体收缩率⏹固态收缩线收缩率1010注意： 3.3～4.20.13.614003.50灰口铸铁5.4～6.34.22.414003.00白口铸铁7.863.01.616100.35碳钢固态收缩（％）凝固收缩（％）液态收缩（％）浇注温度（℃）碳含量（％）合金种类影响因素◆化学成分◆浇注温度◆铸件结构三、铸造缺陷1. 缩孔与缩松：缩孔：产生原因：产生原因：后形成了形状不一的分散性孔洞即缩松。
危害：防止措施：（图中Ⅰ）（图中Ⅱ、Ⅲ）顺序凝固：内置冷铁法外置冷铁法设置冒口法冒口、冷铁共用法2. 铸造应力：铸造应力相变应力热应力机械应力铸件收缩受阻铸件因V 冷却、温度不同，各部位收缩不一致产生铸件组织发生相变时，因温度差异出现体积变化不一致铸造应力：减少和消除铸造应力的方法3. 变形与裂纹：⏹⏹⏹铸件特殊位置的裂纹示意图裂纹的常见部位：裂纹和变形的防止：冷隔浇不足 4.其它铸造缺陷：鼓泡渗漏§7-2 砂型铸造工艺砂型铸造是指用砂粒制备铸型来生产铸件的铸造方砂型铸造概略图应用最普遍，工艺准备造型落砂合箱浇注造芯清理检验熔炼金属配砂、制模砂型铸造（一）造型材料型砂和芯砂透气性可塑性耐火性足够的强度退让性一、造型与造芯（二）模样与芯盒木材（三）造型1、手工造型整模造型挖砂造型三箱造型活块造型刮板造型假箱造型分模造型整模造型。
模具材料及热加工工艺第13章 热成型工艺铸造PPT课件
• 2.浇注条件
二、铸造合金的收缩 一）收缩三阶段 二）收缩对铸件质量的影响
1.缩孔和缩松 2.铸造应力与变形 3.铸件的裂纹及防止
一）收缩的三阶段
1.收缩的概念：
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---称为收缩。
收缩是铸件许多缺陷(缩孔,缩松,裂纹,变形,残余应力)产生 的基本原因。
铸造方法
1.砂型铸造工艺：
任务1 铸造成形基础
一、液态合金的充型 二、铸造合金的收缩
一、液态合金的充型 一）合金的充型能力对铸件质量的影响
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。 充型能力强：有利于获得形状完整、轮廓清晰的铸件； 充型能力不足:易产生
定向凝固：是使铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固
的过程。冒口和冷铁的合理使用，可造成铸件的定向凝固， 有效地消除缩孔、缩松。定向凝固原则如下图。
• 定向凝固的不足：
• 1）浪费金属和加工工时，增加成本；
• 2）易使铸件产生变形和裂纹；
• 用途：
•
主要用于必须补缩的场合，如铝青铜、铸钢件等。
•
结晶范围很宽的合金，补缩效果很差，难以避免微观缩
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, 初生树枝状晶阻碍液流。
理由： （1）共晶成分合金的结晶是在恒温下进行的，液态合金从表层逐层
向中心凝固，已结晶的固体层内表面光滑，对金属液的流动阻力小； 非共晶成分合金有液、固两相共存区；已结晶固体层内表面粗糙， 流动阻力大； (2）在同样浇铸温度下，共晶成分合金液体的过热度大，在液态时 间长
机械作业
机械作业一、1. 简述铸造成型的概念及优缺点;铸造：将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。
铸造是生产金属零件和毛胚的主要形式之一。
铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。
与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：a)铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。
b)铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯。
c)铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。
d)铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低。
e)铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。
缺点：a)铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松，气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别是冲击韧性低于同种材料的锻件；b)铸件质量不够稳定。
2. 何为充型能力？影响充型能力的因数有哪些？考虑铸型及工艺因素影响的熔融金属流动性叫合金的充型能力。
即液态合金充满铸型，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。
影响因数：合金的流动性，铸型的填充条件，浇注温度等。
3. 合金流动性取决于哪些因素?合金流动性不好对铸件品质有何影响?合金流动性取决于: 1.合金的化学成分 2.浇注温度 3.浇注压力4.铸型的导热能力5.铸型的阻力合金流动性不好：产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣和缩孔缺陷的间接原因。
4. 何谓合金的收缩,影响合金收缩的因素有哪些?合金的收缩：合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中体积或缩减的现象影响因素：1.化学成分2 浇注温度 3.铸件的结构与铸型条件5. 何谓同时凝固原则和定向凝固原则，其主要作用和目的？同时凝固原则：铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性，称作同时凝固。
铸造、锻造、焊接讲解
熔炼金属
造型
工
艺
合箱
浇注
落砂
清理
准
备 造芯
检验
配砂、制模
砂型铸造（分模造型）
2、造型材料
制造铸型用的材料称为造型材料，砂型铸造使用主要是型砂和 芯砂，它们是由砂、粘结剂和附加物组成。
造型材料应具备以下性能： （1）可塑性 型砂和芯砂在外力作用下要易于成形。
（2）足够的强度 型砂和芯砂在外力作用下要不易破坏。
落料是被分离的部分为成品，周边是废料；冲孔是被分离 的部分是废料，周边是成品。
（2）变形工序：使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不破坏的工 序。包括弯曲、拉深、翻边、成形工序等。
剪床
冲床
冲床
冲 床
油压机
三、焊 接
焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。焊接过程 实质是用加热或加压等手段，借助金属原子的结合与扩散作 用，使分离的金属材料牢固地连接在一起。
对接
搭接
角接
交接
坡口:为保证厚板能焊透和减少焊件在焊缝中的比例,焊接前把 两焊件的待焊处加工成所需的几何形状.
常见的坡口型式有:
V型
X型
Y型
（3）焊缝的空间位置 根据焊缝在空间的位置不同,可分为:
平焊
横焊
立焊
U型 仰焊
3、电焊条
（1）作用：
焊条在焊接过程中一是作为电极传导电流及产生电弧，二是作为填 充材料。焊条是手工电弧焊接必须使用的焊接填充材料。
人劳动条件好等。
3、常用的特种铸造方法：
金属型铸造 压力铸造
熔模铸造 壳型铸造
离心铸造
1、金属型铸造
将液态金属注入用金属制成的铸型中，以获得铸件的方法。 （1）工艺特点：
铸造工艺-特点及其应用
铸造（casting）铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。
铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代制造工业的基础工艺之一。
把金属材料做成所需制品的工艺方法很多，如铸造、锻造、挤压、轧制、拉延、冲压、切削、粉末冶金等等。
其中，铸造是最基本、最常用的工艺。
铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。
②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。
铸造可按铸件的材料分为：黑色金属铸造（包括铸铁、铸钢）和有色金属铸造（包括铝合金、铜合金、锌合金、镁合金等）铸造有可按铸型的材料分为：砂型铸造和金属型铸造。
按照金属液的浇注工艺可分为：1、重力铸造：指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸。
广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造，泥模铸造等；窄义的重力铸造专指金属型浇铸。
2、压力铸造是指金属液在其他外力（不含重力）作用下注入铸型的工艺，按照压力的大小，又分为高压铸造（压铸）和低压铸造。
补充知识：1、精密铸造是相对于传统的铸造工艺而言的一种铸造方法。
它能获得相对准确地形状和较高的铸造精度。
较普遍的做法是：首先做出所需毛坯（可留余量非常小或者不留余量）的电极，然后用电极腐蚀模具体，形成空腔。
再用浇铸的方法铸蜡，获得原始的蜡模。
在蜡模上一层层刷上耐高温的液体砂料。
待获得足够的厚度之后晾干，再加温，使内部的蜡模溶化掉，获得与所需毛坯一致的型腔。
再在型腔里浇铸铁水，固化之后将外壳剥掉，就能获得精密制造的成品2、选择铸造方式时应考虑：a．优先采用砂型铸造b．铸造方法应和生产批量相适c．造型方法应适合工厂条件d．要兼顾铸件的精度要求和成3、金属材料的力学性能主要指：强度、刚度、硬度、塑性、韧性等。
铸造工程学复习题
铸造工程学复习提纲1什么是铸造？与其他材料成形工艺相比，铸造工艺有何优缺点。
铸造：将液态〔熔融〕的合金浇入到与零件的形状，尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的消费方法通常称为铸造。
铸造是消费金属零件毛坯的主要工艺方法之一，与其它工艺方法相比，它具有本钱低，工艺灵敏性大，合适消费不同材料、形状和重量的铸件，并合适于批量消费。
但它的缺点是公差较大，易产生内部缺陷。
铸造工艺的优点：(1)适用范围广，据统计：在机械行业中铸件占机器总质量的50%以上；(2)可以制造各种合金铸件(3)铸件尺寸精度高〔与一般焊接件、锻件比拟〕(4)本钱低廉(5)可以消费形状复杂的零件铸造工艺的缺点：(1)铸造消费过程比拟复杂。
(2)影响铸件质量的因素多。
(3)废品率一般较高。
(4)铸件容易出现各种缺陷。
〔浇缺乏，缩孔，气孔，裂纹等〕。
2铸造技术开展的趋势有哪几个方面。
(1)铸件尺寸、重量范围扩展〔特大-特小型铸件〕；(2)铸件的轻量化〔材质轻量化、工艺的准确化〕；(3)铸件的准确化；(4)数字化铸造；(5)网络化铸造：建模+仿真，网络化管理(6)清洁化铸造。
3液态金属充型才能概念，简答铸型和浇注条件方面因素对充型才能的影响并提出进步充型才能应采取的措施。
液态金属充型才能：液态金属经浇注系统充满铸型型腔的全部空间，形成轮廓明晰，形状完好的铸件的才能。
对充型才能的影响：1〕铸型性质:蓄热系数、铸型温度、铸型中的气体、铸型外表光亮碳.2〕浇注条件:浇注温度、充型压头、浇注系统构造.进步充型才能应采取的措施：针对影响充型才能的各种因素，从方便容易、经济有效几方面进展选择。
一般情况下，进步浇注温度和使用绝热涂料最宜。
〔温度升高，充型才能进步〕4金属中的气体来源有哪些方面，它们对铸件质量可能会产生哪些不利影响。
来源于熔炼过程、浇铸过程和凝固过程的气体卷入与界面反响。
不利影响：几乎都是有害的，如降低流动性、引起裂纹、造成组织疏松、降低各种强度指标、不利于铸件热处理等等。
铸造的有关知识点总结
铸造的有关知识点总结一、铸造的基本概念铸造是指利用金属、合金或其他熔融状态的材料，通过铸型中的空腔形成所需的零件或制品的加工工艺。
铸造是一种传统的金属加工工艺，其历史可以追溯到几千年前。
铸造的基本工艺包括模型制作、铸型制作、金属熔化、浇注、冷却、脱模、清理等步骤。
二、铸造工艺1. 模型制作模型是铸造的基础，也是制品的原型。
模型通常分为实物模型和数控模型。
实物模型是根据所需制品的尺寸和形状，由木材、塑料等材料手工制作而成。
数控模型则是通过计算机数控加工设备来加工制作，具有高精度和良好的一致性。
2. 铸型制作铸型是用来装模砂、石膏或其他材料制成的，用以形成铸造件中空腔的设备。
常见的铸型有砂型、金属型、水玻璃型等。
砂型是最为常见的铸造型式，其制作工艺简单、成本低，适应性广泛。
3. 金属熔化金属熔化是将金属或合金加热至液态状态的过程。
通常使用的熔炉包括电弧炉、感应炉、燃炉等。
在金属熔化过程中，需要对金属原料进行配料、融化、熔炼、浇注等处理。
4. 浇注浇注是将熔融的金属或合金倒入铸型中的空腔，使其填充整个铸型，形成所需的铸件。
浇注过程需要控制浇注速度、压力和温度等参数，以确保铸造件的质量。
5. 冷却铸造件在浇注后需要进行冷却，通常采用水冷却或自然冷却的方式。
冷却过程中，铸造件的内部结构会逐渐凝固，从而形成所需的形状和结构。
6. 脱模与清理脱模是指将铸造件从铸型中取出的过程，通常需要采用机械设备或手工操作。
脱模后，铸造件需要进行修整、清理和表面处理等工艺，最终形成成品。
三、铸造材料1. 铸造铁铸造铁是铸造中最为常见的金属材料之一，其主要成分包括铁、碳、硅等。
根据其组织和用途不同，可以分为灰铸铁、球墨铸铁、白口铸铁等。
2. 铸造钢铸造钢是由铁和碳以及其他合金元素组成的金属材料，具有优良的力学性能和耐磨性。
铸造钢可用于制造高强度、高耐磨的铸件。
3. 铸造铝合金铸造铝合金具有良好的热导性、导电性和机械性能，广泛应用于汽车、航空航天、船舶等行业。
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现代铸造
我国已成功地生产出了世界上 最大的轧钢机机架铸钢件（重410t） 和长江三峡电站巨型水轮机的特大 型铸件。
缺点：
1．废品率较高，生产过程难以控制； 2．组织缺陷，力学性能偏低，质量不稳 定，工作环境较差。 ； 3．砂型铸造铸件精度较差； 4. 污染环境。铸造生产会产生粉尘、有 害气体和噪声对环境的污染，比起其 他机械制造工艺来更为严重，需要采 取措施进行控制。（特种铸造工艺）
4,500 BC——1,000 BC 青铜时代 （Bronze Age）
从矿石中提炼铜——冶金 业的黎明
这张埃及古墓壁画是 人类冶金业的最早纪录之一
绪
论
青铜：第一种合金
青铜，古称金或吉金，是红铜 与其它化学元素（锡、镍、铅、 磷等）的合金。 史学上所称的“青铜时代”是 指大量使用青铜工具及青铜礼 器的时期。保守的估计，这一 时期主要从夏商周直至秦汉， 时间跨度约为两千年左右，这 也是青铜器从发展、成熟乃至 鼎盛的辉煌期。 到春秋戰國時期，齊國工匠總 結科技經驗寫成的《考工記》 一書中，提出了「金有六齊」， 這是世界科技史上最早的冶銅 經驗總結。
青铜文化
二里冈出土饕餮乳钉纹方鼎
大禾人面方鼎青铜文化虎食人卣四羊方尊青铜文化
商代青铜文化
司母戊鼎，1939年安阳 武官村出土，高133厘米， 重833千克，是中国目前 发现最重的青铜器。 据估计，铸造这样大型 青铜器，需300多人同时 工作。
司 母 戊 鼎
湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑
永乐大钟
概念
把液态合金浇入铸型型腔中，形成 尺寸合格，形状完整，轮廓清晰的铸件 的工艺过程。
铸造特点：
优点： ⑴铸造可以生产形状复杂， 特别是内腔复杂的铸件； ⑵铸造可用各种合金来生产铸件，具有较强 的适应性； ⑶铸造既可用于单件生产，也可用于批量生产。 ⑷铸件与零件的形状、尺寸很接近，因而铸件的加 工余量小，可以节约金属材料和加工工时。 ⑸铸件的成本低。
感受铸造
感受铸造
夏钺
戈
青铜文化
商代青铜bronze 文化
仰韶文化的后期，即大约在公元前3500年以后的一 个时期，我们的祖先已经知道了铜，并且已会制造简单 的小件铜器。现已知道的最早的青铜器物，是1975年在 甘肃东乡县林家的甘肃仰韶文化马家窑类型遗址中出土 的一件公元前3000年左右青铜刀。 到了商代，青铜器冶铸工艺高度发展，商代晚期即殷墟 时期，已经出现特别巨大或精细的器物，技术水平和艺 术水平都很高。西周晚期，事实上是青铜器走向衰落的 时期。