材料成型技术基础讲稿
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第一章 铸造
概述
铸造——将液态金属浇注到铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状的毛坯
或零件的方法。
铸造生产的特点：
优点——零件的形状复杂；工艺灵活；成本较低。
缺点——机械性能较低；精度低；效率低；劳动条件差。 分类：
砂型铸造——90%以上
特种铸造——铸件性能较好，精度低，效率高 我国铸造技术历史悠久，早在三千多年前，青铜器已有应用；二千五百年前，铸铁工具已经相当普遍。泥型、金属型和失蜡型是我国创造的三大铸造技术。
§1-1 金属的铸造性能
合金的铸造性能是表示合金铸造成型获得优质铸件的能力。通常用流动性和收缩性来衡量。
一、合金的流动性
1、流动性概念
流动性——液态合金的充型能力。 流动性好的合金：
易于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件； 有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除； 易于补缩及热裂纹的弥合。
合金的流动性是以螺旋形流动试样的长度来衡量。试样越长，流动性越好。
２、影响合金流动性的因素
a、合金性质方面
纯金属、共晶合金流动性好。（恒温下结晶，凝固层内表面光滑） 亚、过共晶合金流动性差。 （（在一定温度范围内结晶，凝固层内表面粗糙不平））
b、铸型和浇注条件
提高流动性的措施：
提高铸型的透气性，降低导热系数； 确定合理的浇注温度； 提高金属液的压头；
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浇注系统结构简单。
C、铸件结构
铸件壁厚>最小允许壁厚
二、合金的收缩
1、收缩的概念
收缩是铸件中的缩孔、缩松、变形和开裂等缺陷产生的原因。 收缩的三个阶段：
液态收缩 形成缩孔、缩松（体收缩率） 凝固收缩
固态收缩 ——产生变形和裂纹（线收缩率）
几种铁碳合金的体积收缩率 合金种类 碳素铸钢 白口铸铁 灰铸铁 含碳浇注温度 液态收缩 凝固收缩 固态收缩 总体积收量（%） （℃） （%） （%） （%） 缩（%） 0.35 3.0 3.5 1610 1400 1400 1.6 2.4 3.5 3.0 4.0 0.1 7.86 5.4~6.3 3.3~4.2 12.46 12~12.9 6.9~7.8 线收缩率 （%） 1.38~2.0 1.35~2.0 0.8~1.0 2、铸件的缩孔和缩松 缩孔的形成：
纯金属或共晶成分的合金易形成缩孔。 缩松的形成：
结晶温度范围大的合金易形成缩松。 缩孔和缩松的防止：
定向凝固——在铸件可能出现缩孔的厚大部位，通过增设冒口或冷铁等工艺
措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，尔后是靠近冒口的部位凝固，冒口本身最后凝固。
结果——使铸件各个部分的凝固收缩均能得到液态金属的补充，而将缩孔转
移到冒口之中
3、铸造应力
铸造内应力有热应力和机械应力，是铸件产生变形和开裂的基本原因。
热应力的形成——热胀冷缩不均衡 机械应力的形成——收缩受阻
减少和消除应力的措施：
结构上——壁厚均匀，圆角连接，结构对称。 工艺上——同时凝固，去应力退火。
同时凝固和定向凝固比较
定向凝固——用于收缩大或壁厚差距较大，易产生缩孔的合金铸件，如
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铸钢、铝硅合金等。定向凝固补缩作用好，铸件致密，但铸件成本高，内应力大。
同时凝固——用于凝固收缩小的灰铸铁。
铸件内应力小，工艺简单，节省金属，组织不致密。
4、铸件的变形
对于厚薄不均匀、截面不对称及具有细长特点的杆件类、板类及轮类等铸件，当残余铸造应力超过铸件材料的屈服强度时，产生翘曲变形。
用反变形法防止箱体、床身导轨的变形。
5、铸件的裂纹
铸钢件热裂纹
（改善型芯的退让性，大的型芯制成中空的或内部填以焦碳）轮形铸件的冷裂（减少铸件应力，降低合金的脆性）
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§1-2 砂型铸造
一、砂型铸造造型方法
套筒的砂型铸造过程：
造型方法：
手工造型 ——单件、小批量生产 机器造型 ——中、小件大批量生产 机器造芯 ——中、小件大批量生产 柔性造型单元 ——各种形状与批量生产
（一）手工造型 手工造型方法和特点 造型方法 特点 整模造型 整体模型，分型面为平面 分模造型 分开模型，分型面多是平面 活块造型 将模样上有妨碍取摸的部分做成活动的 挖沙造型 造型时须挖去阻碍取模的型砂 刮板造型 和铸件截面形状相适应的板状模样 三箱造型 铸件两端截面尺寸较大，需要三个沙箱 （二）机器造型
机器造型是将填砂、紧实和起模等主要工序实现了机械化，并组成生产流水线。机器造型生产率高，铸型质量好，铸件质量高，适用于中小型铸件的大批量生产。
机器造型方法：振压造型、高压造型、抛砂造型。 1、振压造型工作原理
a) 填砂 b) 振实 c) 压实 d) 起模 2、多触头高压造型 3、抛砂机
（三）机器造芯
在大批量生产中，常用型芯制作设备是射芯机和壳（吹）芯机。
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