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第二篇铸造 1 1 1液态合金的充型 充型 液态合金填充铸型的过程 简称充型 充型能力 液态合金充满铸型型腔 获得形状完整 轮廓清晰铸件的能力 影响充型能力的主要因素 合金的流动性 浇注条件 铸型填充条件 第一章铸造工艺基础 2 一 合金的流动性 流动性 液态合金本身的流动能力 称为流动性流动性好的合金易得优质铸件 且有利于将杂质气体上浮并排除 还有利于补缩 铸铁流动性较好 铸钢较差铸铁 当C Si 6 2 砂型 1300 螺旋线长度1500mm铸钢 当C 0 4 砂型 1600 螺旋线长度100mm 3 1 2铸件的凝固与收缩 一 铸件的凝固方式1 逐层凝固纯金属或共晶成分合金凝固过程中不存在液 固并存现象 液固界限清楚分开 称为逐层凝固 4 2 糊状凝固合金的结晶温度范围很宽 温度分布较平坦 内外温度较小 整个断面内均为液固并存 先呈糊状而后固化 称为糊状凝固 5 1 3铸造内应力 变形和裂纹 铸件凝固之后继续冷却时产生的 其中部分一直保留到室温 成为残余内应力 称为铸造内应力 铸造内应力 6 一 内应力的形成分为热应力和机械应力两种1 热应力热应力根本原因 铸件各部分冷速不匀 收缩同时期内不一致所致 如铸件壁厚不匀 顺序凝固同时等 热应力产生分析 见P39图2 8 解释过程 结论 先冷受压 后冷受拉 合金线收缩率愈高 弹性模量愈大 热应力愈大 7 1 3铸造内应力 变形和裂纹 一 内应力的形成 产生原因 铸件在凝固之后的继续冷却过程中 其固态收缩受到阻碍铸件内部将产生内应力 有些内应力是暂存的 有的一直保留到室温 后者称为残余内应力 铸造内应力是铸件产生变形 裂纹的基本原因 8 1 热应力 原因 是由于铸件壁厚不均匀 各部分的冷却速度不同 以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起 铸件的壁厚差别愈大 线收缩率愈大 弹性模量愈大 热应力愈大 预防热应力的途径 减小个部分间的温差 均匀地冷却 P40图2 9 9 第二章常用合金铸件的生产 一 灰铸铁 灰铸铁的性能 铸铁 wc 2 11 的铁碳合金 称铸铁 根据碳在铸铁中存在形式不同 可分为 白口铸铁碳基本上以Fe3C形式存在 仅有微量碳溶于铁素体断口呈银白色 有大量莱氏体 非常硬 脆 难以机加工 很少用来制造零件 2 1铸铁生产 10 灰口铸铁 碳全部或大部分以石墨形式存在 少量碳溶于铁素体 断口呈灰色 故得名 常用灰口铸铁可分为i 灰铸铁石墨呈片状ii 可锻铸铁石墨呈团絮状iii 球墨铸铁石墨呈球状iv 蠕墨铸铁石墨呈蠕虫状 麻口铸铁有石墨 也有莱氏体 性硬脆 少用 11 2 2铸钢件生产 一 铸钢的类别 性能 类别 铸造碳钢 表2 6ZG200 400铸造性能差 较少用 常用于机电零件 软磁特性 ZG230 450 ZG310 570铸造性能良好 常用ZG340 640铸造性能较中碳钢好 但塑性 韧性差 仅用于少量耐磨件 铸造合金钢 加入少量合金元素后 铸钢的强度 耐磨性 耐热性都明显提高 有低合金铸钢和高合金铸钢两种 12 性能 碳素铸钢的强度与球铁相当 但塑性 韧性 疲劳强度比球铁高 因此 承受较复杂的交变应力和较大冲击载荷的铸件 铸钢比球铁好 13 第三章砂型铸造 一 手工造型较灵活 对摸样要求不高 但对工人技术水平要求高 单件 小批量生产 成批生产二 机器造型 造芯 基本原理图2 232 242 25 工艺特点不能三箱造型 避免活块 3 1造型方法的选择 14 3 2浇注位置和分型面的选择 一 浇注位置选择原则 重要的面应朝下 上表面易出现砂眼 夹渣等缺陷 应使重要加工面处于下部 或尽量处于侧面 有数个重要加工面时 应使较大者处于下部 图2 272 28 铸件的大平面应朝下型砂受高温急剧膨胀 强度下降而拱起或开裂 易使铸件表面产生缺陷 夹渣等 故大平面应处于下部 15 为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷 应将面积较大的薄壁部分置于下部或使其处于垂直或倾斜位置 如图2 29 对容易产生缩孔的铸件 应使厚的部分放在铸型的上部或侧面以便在铸件厚壁处直接安置冒口 实现定向 顺序 凝固 16 3 3工艺参数的选择 一 机械加工余量和最小铸孔 加工余量表2 9 最小铸出孔P63二 起摸斜度通常为15 3 立壁高 斜度小 内壁稍比外壁大些 通常3 10 三 收缩率灰铸铁为0 7 1 铸钢1 3 2 四 型芯头见图2 37 17 3 4综合分析举例 一 分型面选择 支座分型方案 方案 沿底板中心方案 沿底面分型方案 沿110凹槽底面分型 C6149车床进给箱体方案 轴孔的中心线上方案 D处分型方案 B处分型二 铸造工艺图图2 39 18 第五章铸件结构设计 5 1铸件结构与铸造工艺的关系 表2 12 19 5 2铸件结构与合金铸造性能的关系 合理设计铸件的壁厚表2 13最小壁厚表2 14壁厚参考值 铸件的壁厚应尽可能均匀 壁厚差别过大 温差过大 冷却速度过大 热应力较大 则易产生裂纹 且较厚处易产生缩孔 缩松 同时凝固可免热应力 顺序凝固可补缩 跟实际情况选取 20 铸件壁厚的联接 铸件的结构圆角 转角处应有结构圆角 避免锐角联接 厚壁 薄壁间联接要逐步过渡 防裂筋的应用 为防热裂 在易裂处增设防裂筋 筋的方向必须与机械应力方向一致 厚度为被联接壁厚的1 4 1 3 防裂筋较薄可首先凝固而具有较高的强度增加了联接力 常用于易热裂合金 如铸钢 图2 56 21 。