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（3）固态收缩
2.影响合金的收缩因素
1）不同种类的合金，其收缩率不同。
2）由于铸件在铸型中各部分冷却速度不同，彼此相互制约，对其收缩产生阻力。
3）浇注温度愈高，液态收缩愈大。 3.缩孔和缩松的形成及防止。 （1）缩孔与缩松的形成
缩孔是指铸件在凝固过程中，由于补缩不良产生的孔洞。缩孔的形状极不规则，孔粗糙并带有枝状晶，常出现在铸件最后凝固的部位。缩松是指铸件断面上出现的分散而细小的缩孔，有时借助放大镜才能发现。铸件有缩松的部位，在气密性试验时可能渗漏。 （2）缩孔与缩松的防止
1）合理选择铸造合金。生产中应尽量采用接近共晶成分或结晶范围窄的合金。
2）合理选择凝固原则。铸件的凝固原则分为“定向凝固”和“同时凝固”两种。
（3）铸造内应力、变形与裂纹。
1）铸造内应力按其产生原因，可分为热应力、固态相变应力和收缩应力3种。
减小和消除铸造内应力的方法有：采用同时凝固的原则，通过设置冷铁、布置浇口位置等工艺措施，使铸件各部分在凝固过程中温差尽可能小；提高铸型温度，使整个铸件缓冷，发减小铸型各部分温度差；改善铸型和型芯的退让性，避免铸件在凝固后的冷却过程中受到机械阻碍，进行去应力退火，是一种消除铸造内应力最彻底的方法。
2）当铸件中存在内应力时，如内应力超过合金的屈服点，常使铸件产生变形。
3）当铸件的内应力超过了合金的强度极限时，铸件便会产生裂纹。裂纹是铸件的严重缺陷。
防止裂纹的主要措施是：合理的设计铸件结构，合理选用型砂和芯砂的粘结剂与添加剂，以改善其退让性；大的型芯可制成中空的或内部填以焦炭；严格限制钢和铸铁中硫的含量；选用收缩率小的合金等。
4.3 铸造成形方法 4.3.1砂型铸造
砂型铸造是实际生产中应用最广泛的一种铸造方法，主要工序为制造模样、制备造型材料、造型、造芯、合型、溶炼、烧注、落砂清理与检验。 1.制造模样
在设计和制造模样与芯盒时，必须考虑下列问题。 1）分型面的择选 2）起模斜度的确定。 3）铸件收缩量的确定。 4）加工余量的确定
5）选择合适的铸造圆角。
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6）设置芯座头。 2.造型
造型是砂型铸造的最基本工序，通常分为手工造型和机器造型两种
（1）手工造型 （2）机器造型
1）机器造型按照不同的紧砂方式分为震实、压实、震压、抛砂、射砂造型等多种方法，其中震压式造型和射砂造型应用最广。
2）机器造型采用单面模样来造型，其特点是上、下型以各自的模板，分别在两台配对的造型机上造型，造好的上、下半型用箱锥定位而合型。
3.造芯
造芯也可分为手工造芯和机器造芯。 4.浇注系统
浇注时，金属液流入铸型所经过的通道称为浇注系统。 5.砂型和砂芯的干燥及合箱
干燥砂型和砂芯的目的是为了增加砂型和砂芯强度、透气性，减少浇注时间可能产生的气体。
6.浇注
1）浇注温高度的高低对铸件的质量影响很大。
2）较快的烧注速度，可使金属液更好地充满铸型，铸件各部温差小，冷却均匀，不易产生氧化和吸气。
7.铸件的落砂和清理 （1）落砂
（2）去除烧冒口 （3）表面清理
8.铸件检验及铸件常见缺陷。
铸件清理后应进行质量检验根据产品要求的不同，检验的项目主要有：外观、尺寸、金相组织、力学性能、化学成分和内部缺陷等。
9.铸件的修补。
（1）气焊和电焊修补。 （2）金属喷镀。 （3）浸渍法 （4）填腻修补 （5）金属液熔补 4.3.2特种铸造
常用的特种铸造有：金属型铸造、熔模铸造、离心铸造，压力铸造和低压铸造。
1.金属型铸造
（1）金属型铸造的工艺特点
1）保持铸型合理的工作温度，其目的是减缓铸型对金属的激冷作用，减少铸件缺陷，延长铸型寿命。
2）控制型时间，铸件宜早些从铸型中取出，以防产生裂纹、白口组织和造成铸件取出困难。
3）为防止铸铁产生白口组织，其壁厚不易过薄，并控制铁液中ωc、ωsi不高于6%。
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(2)金属型铸造的特点及应用范围。 1）实现“一型多铸”，不仅节约了工时，提高了生产率，而且还可省了大量的造型材料，同时便于实现机械化。 2）铸件尺寸精度高，表面质量好。 3）铸件机械性能高。
金属型铸造的缺点是制造金属型的成本高，周期长、不适用于小批量生产。金属型铸造主要造用于大批量生产形状不太复杂、壁厚较均匀的有色金属铸件，如发动机中的铝活塞、气缸盖、油泵壳体等。 2.熔模铸造
熔模铸造是用易熔材料（如蜡料）制成模样，然后在表面涂覆多层耐火材料，待硬化干燥后，将蜡模熔去，而获得具有与蜡模形状相应空腔的型壳，再经焙烧后进行浇注而获得铸件一种方法。 （1）熔模铸造的工艺过程。
1）母模 2）压形 3）制造蜡模 4）结壳 5）焙烧 6）浇注 7）铸件清理及热处理。
（2）熔模铸造的特点及适用范围。
熔模铸造的特点是铸件的精度及表面质量高，减少了切削加工工作量，实现了少、无切削加工，节约了金属材料；能铸造各种合金铸件，尤其是铸造那些熔点高、难切削加工和用别的加工方法难以成型的合金，以及生产形状复杂的薄壁铸件；可单件也可大批量生产。但是熔模铸造生产工序繁多，生产周期长，工艺过程复杂，影响铸件质量的因素多，必须严格控制才能稳定生产。 3.离心铸造
离心铸造的特点及应用范围：由于铸件结晶过程是在离心力作用下进行的，因此金属中的气体、熔渣等夹杂物由于密度较小而集中在铸件内表层，金属的结晶则从外向内呈向性结晶，因而铸件表层结晶细密，无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，力性能良好。
离心铸造的不足之处在于：铸件的内孔不够准确，内表面质量较差，但这并不妨碍一般管道使用要求。 4.压力铸造
压力铸造的特点是能得到致密的细晶粒铸件，其强度比砂型铸造提高了25%--30%，铸件质量高，可以不经切削加工直接使用；可以压形状复杂的薄壁铸件，生产效率高，是所有铸造方法中生产效最高的。
由于压铸设备和压铸费用高，压铸型制造周期长，故只适用于大批量生产，另外铁合金熔点高，压型使用寿命短，故目前铁合金难以用于实际生产。 5.低压铸造特点
1）低压铸造设备简单，便于操作，容易现实机械化和自动化。
2）具有较强的适应性，适用于金属型、砂型、熔模型等多种铸型。 3）液体自上而下平稳地充填铸型，型腔中液流方向与气体排出的方向一致，因而避免了液体金属对型壁和型芯的冲刷作用，以及卷入气体和氧化夹杂物，从而防止了铸件产生气孔和非金属夹杂物等缺陷。
4）由于提高了充型能力，有利于形成廓清晰、表面光洁的铸件，这对于大型薄壁铸件尤为有利。
5）由于省去了补缩冒口，使金属的利用率提高到90%--98%. 4.4 铸造成形工艺设计及铸件结构工艺性
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4.4.1 铸造成形工艺设计
铸造成形工艺设计主要包括选择分型面、确定浇注位置、确定主要工艺参数和绘制铸造工艺图等。
1.选择分型面 1）便于起模。 2）简单、最少。
3）尽可能使铸件的全部或大部分置于同一砂型中。
4）尽量使型腔及主要型芯位于下型，以便于造型、下芯、合型和检验壁厚。 5）尽量减小型芯和活块的数量，以简化制模、造型、合型等工艺。 2.确定浇注位置。
1）铸件的重要加工面或主要工作面应朝下。 2）铸件的宽大平面应朝下。
3）铸件上薄壁而大的平面应朝下或垂直、倾斜，以防止产生冷隔或浇不到等缺陷。
4）对于容易产生缩孔的铸件，应使铸件载面较厚的部分放在分型面附近的上部或侧面，以便在铸件厚壁处直接安装冒口，使之实现自上而下的定向凝固。
3.确定主要工艺参数。 1）确机械加工余量 2）确定铸件收缩率 3）确定起模斜度。 4）确定铸造圆角。 5）确定型芯头 6）最小铸出孔及槽
4.4.2 零件结构的铸造工艺性
1.铸造性能对结构的要求
（1）铸件壁厚要合理，壁厚过小，易产生浇不到、冷隔等缺陷。 （2）铸件壁厚应均匀。
（3）铸件的连接应采用逐步过渡连接。
1）结构圆角。铸件壁间连件应尽可能设计成结构圆角，以避免形成金属的聚集产生缩孔、应力集中等缺陷。
2）接头结构。接头结构应避免金属聚集，产生缩孔。中、小型铸件的肋可选用环状接头。铸件壁间连接应避免形成锐角。铸件薄、厚壁连接应采取逐步过渡。
3）大平面倾斜结构。铸件的大平面设计成倾斜结构形式，有利于金属填充和气体夹杂物的排除。
4）减少变形和自由收缩结构。壁厚均匀的细长铸件、面积较大的平板铸件等都容易产生变形。为减少变形，可采用对称式结构或增设加强肋。 2.铸造工艺对结构的要求。 1）分型面应简单、最少。 2）芯应最少。 3）避免使用活块。 4）结构斜度。
第5章. 锻压成形
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5.1锻压概述 5.1.1锻压成形的实质
锻压是指在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料或锻锭产生局部或全部的塑性变形，以便获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。 5.1.2锻压成形的主要工艺特点及应用
1.锻件的组织性能好。
2.成形困难，对料材的适应性差。 3.锻压成形的应用，（应用广泛，如汽车、国防工业等） 5.2锻压成形工艺基础 1.金属塑性变形的实质。
金属塑性变形是金属晶体每个晶粒内部的变形和晶粒间的相对移动、晶粒转动的综合结果。
2.冷变形强化。
金属在塑性变形过程中，随着变化程度的增加，强度和硬度提高而塑性和韧性下降的现象称为冷变形强化或加工硬化。 3.回复与再结晶。
对加工硬化组织进行加热，变形金属将相继发生回复、再结晶和晶粒长大3个价段的变化。
4.金属的冷加工和热加工。
（1）冷加工：金属在再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷加工。 （2）热加工：热加工是在结晶温度以上进行的，变形后只有再结晶组织而无冷变形强化现象。 5.锻造流线及及锻造比 (1)锻造流线：加热工后的金属组织就具有一定方向性，通常称为锻造流线。
锻造流线的合理分布：使零件工作时的正应力与流线方向一致，切应力与流线方向垂直，这样才能发挥材料的潜力。使锻造流线与零件的轮廓相符合而不切断，是锻压形成工艺设计的一条原则。
（2）锻造比：在锻压生产中，金属的变形程度常以锻造比Y来表示，即以变形前后的载面比、长度或高度比表示。
6.影响金属锻造性能的因素。 （1）化学成分及组织
1）一般来说，纯金属的锻造性能好于合金。
2）纯金属与固溶体锻造性能好，金属化合物锻造性能差，粗晶粒组织的金属比晶粒细小而又均匀组织的金属难锻造。
3）细晶组织的锻造性能优于粗晶组织。 （2）工艺条件
主要是指变形温度、变形速度和应力状态的影响。 1）变形温度对塑性及变形抗力影响很大。
2）变形速度对锻造性能的影响有两个方面：一方面当变形速度较大时，由于再结晶过程来不及完成，冷变形强化不能及时消除，而使锻造性能变差，所以，一些塑性较差的金属，如高合金钢或大型锻件，宜采用较小的变形速度，设备选用压力机而不用锻锤；另一方面，当变形速度很高时，变形功转化的热来不及散发，锻造温度升高，又能改善锻造性能，但这一效应除高速锻锤或特殊成形工艺以外难以实现。
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