总结液态成形(铸造)方法

液态金属铸造成形

简介

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液态金属铸造成形

1

将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，通常称为金属液态成形或铸造。 工艺特点

1．可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。 2．适应性强，合金种类不受限制，铸件大小几乎不受限制。 3.材料来源广，废品可重熔，设备投资低。 4．废品率高、表面质量较低、劳动条件差。

工艺基础-充型能力

液态合金填充铸型的过程。充型能力是液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力。充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。[2]

充型能力首先取决于金属本身的流动性（流动能力），同时又受铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素的影响。

一、液态合金的流动性

合金的流动性是： 液态合金本身的流动能力。 二、浇注条件

1.浇注温度 一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。

2.充型压力 液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越强。 3.浇注系统结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。

三、

金属液态成型

10.4铸造应力Stress in Castings

金属液态成型

铸造应力金属在凝固和冷却过程中,由于收缩、热作用和相变等因素发生体积变化，当受到外界或其本身制约，变形受阻后所产生的应力热应力：铸件各部分厚薄不同，由于冷速不同造成同一时刻各部分收缩量不一致，铸件各部分彼此制约，产生应力相变应力：固态相变合金，由于铸件各部分冷却条件不同，达到相变温度的时刻不同且相变程度也不同而产生的应力机械阻碍应力。铸件收缩受到铸型、型芯和芯骨等机械阻碍所产生的应力

形成原因铸造应力

金属液态成型

铸造应力存在时间铸造应力临时应力。形成原因消失，应力随之消失常见为机械阻碍应力残余应力。形成原因消失，应力仍然存在常见为热应力

残余应力对铸件质量有影响，其存在将引起铸件尺寸和形状的变化，影响精度，产生冷裂。此外，当残余应力与机件工作应力同方向时，应力叠加会导致超出合金的强度极限而发生提前断裂。

金属液态成型

热应力热应力形成过程应力框由粗杆I、细杆Ⅱ和横梁组成假设： (1)金属充满铸型后即停止流动 (2)杆I,Ⅱ原始长度皆为L0,并都从同一温度TL开始冷却到室温T0 (3)线收缩开始温度TY,收缩系数不随温度变化 (4)冷却过程中不发生固态相变，铸件收缩不受铸型阻碍

第二章 液态材料铸造成形技术过程

概述

液态材料成形技术通常称为铸造，是材料成形技术之一。铸造成形技术几乎能用所有金属材料制造极为复杂的零件，主要担负着毛坯成形及改性的功能，将原材料加工成尽量接近产品（零件）最终形状尺寸，并保证其组织，性能符合要求，安全可靠。铸造具有投资小，技术过程灵活性大和生产周期短等优点，而被广泛应用于机械制造，矿山冶金，交通运输，石化通用设备，农业技术，能源，轻工纺织，土建工程，电力电子，航天航空，国防军工等领域。

铸造成形也会带来某些缺陷，如铸造内部组织疏松，晶粒粗大，易产生缩孔，缩松，气孔等缺陷；而外部易产生粘砂，夹砂，砂眼等缺陷。由此，铸件力学性能低，特别是冲击韧性，比同样材料锻件的力学性能低。正如铸件工序多，且难以精确控制，使得铸件品质不够稳定。

铸造成形技术的方法很多，按生产方法分为：砂形铸造和特种铸造。按冶金分类可分为：铸铁，铸钢，

铝合金，铜合金，镁合金，钛合金。

2—1铸造成形技术过程特征及理论基础

一 液态金属的充形能力

1 液态金属的充形能力与流动性

（1）液态金属充满铸形形腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属冲填铸形的能力，简称液态金属的充形能力。

实践证明，同一种金属用不同铸造方法，所能铸造成形的铸

第二章 液态材料铸造成形技术过程

概述

液态材料成形技术通常称为铸造，是材料成形技术之一。铸造成形技术几乎能用所有金属材料制造极为复杂的零件，主要担负着毛坯成形及改性的功能，将原材料加工成尽量接近产品（零件）最终形状尺寸，并保证其组织，性能符合要求，安全可靠。铸造具有投资小，技术过程灵活性大和生产周期短等优点，而被广泛应用于机械制造，矿山冶金，交通运输，石化通用设备，农业技术，能源，轻工纺织，土建工程，电力电子，航天航空，国防军工等领域。

铸造成形也会带来某些缺陷，如铸造内部组织疏松，晶粒粗大，易产生缩孔，缩松，气孔等缺陷；而外部易产生粘砂，夹砂，砂眼等缺陷。由此，铸件力学性能低，特别是冲击韧性，比同样材料锻件的力学性能低。正如铸件工序多，且难以精确控制，使得铸件品质不够稳定。

铸造成形技术的方法很多，按生产方法分为：砂形铸造和特种铸造。按冶金分类可分为：铸铁，铸钢，

铝合金，铜合金，镁合金，钛合金。

2—1铸造成形技术过程特征及理论基础

一 液态金属的充形能力

1 液态金属的充形能力与流动性

（1）液态金属充满铸形形腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属冲填铸形的能力，简称液态金属的充形能力。

实践证明，同一种金属用不同铸造方法，所能铸造成形的铸

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第二篇

金属液态成形工艺

湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering

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绪论什么是液态成形(铸造) 一 什么是液态成形(铸造)?将液态合金浇注到一定形状、尺寸铸型空腔中， 将液态合金浇注到一定形状、尺寸铸型空腔中， 待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法. 待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法.

铸造的核心问题： 铸造的核心问题： 凝固组织的形成与控制； 凝固组织的形成与控制； 铸造的缺陷与防止； 铸造的缺陷与防止； 尺寸精度与表面粗糙度的控制。 尺寸精度与表面粗糙度的控制。

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二 铸造生产过程

变速箱壳体的铸造过程湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering

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铸 零 件 图 造 工 艺 图

型砂 模型 熔化 芯盒 芯砂

铸 型 浇注 型 芯 冷却 凝固

铸 件

湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering

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一、 名词解释。

过冷度：金属的理论结晶温度和实际结晶温度的差值 均质形核：在没有任何外来的均匀熔体中的形核过程

异质形核：在不均匀的熔体中依靠外来杂质或者型壁面提供的衬底进行形核的过程

异质形核速率的大小和两方面有关，一方面是过冷度的大小，过冷度越大形核速率越快。二是和界面有关界面和夹杂物的特性形态和数量来决定，如果夹杂物的基底和晶核润湿，那么形核速率大。 形核速率：在单位时间单位体积内生成固相核心的数目

液态成型：将液态金属浇入铸型之，凝固后获得具有一定形状和性能的铸件或者铸锭的方法

复合材料：有两种或者两种以上物理和化学性质不同的物质复合组成一种多相固体

定向凝固：使金属或者合金在熔体中定向生长晶体的方法

溶质再分配系数：凝固过程当中，固相侧溶质质量分数和液相侧溶质质量分数的比值

流动性是确定条件下的充型能力，液态金属本身的流动能力叫做流动性

液态金属的充型能力是指液态金属充满铸型型腔获得完整轮廓清晰的铸件能力

影响充型能力的因素：（1）金属本身的因素包括金属的密度、金属的比热容、金属的结晶潜热、金属的粘度、金属的表面张力、金属的热

导率金属的结晶特点。（2）铸型方面的因素包括铸型的蓄热系数、铸型的温度、铸型的密度、铸型的比热容、铸型的涂

1. 金属的液态成形(铸造)

1.0 概述

将金属材料加热到高温熔化状态，然后采取一定的成形方法，待其冷却、凝固后获得所需金属制品，这种制造金属毛坯的过程称为金属的液态成形。金属的液态成形除了铸造之外，还有液态模锻。

1.0.1铸造的定义

铸造是指将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得所需形状、尺寸和性能的毛坯或零件的金属液态成形方法。它是生产机器零件毛坯的主要方法之一。

1.0.2铸造的基本过程

铸造生产的基本过程包括以下三个步骤： ①根据零件的要求，准备一定的铸型；

②把金属液体浇满铸型的型腔； ③金属液体在铸型型腔中冷凝成形，获得一定形状和尺寸的铸件。

1.0.3铸造生产的特点

铸造的实质就是液态金属(合金)逐步冷凝成形，具有以下特点： ? 优点： ①适应性广

几乎所有金属及其合金，只要能够熔化成液态便能铸造，尤其是适合生产塑性差的材料。 ②工艺灵活性大

各种形状、尺寸(壁厚从0.5～1000mm、轮廓从几毫米至几十米)、重量(从几克～几百吨)和生产批量的铸件都能生产，能够制成如机床床身、箱体、机架、支座等具有复

杂内腔的毛坯。某些形状极其复杂的零件只能用铸造方法制造毛坯。 ③省工省料

《材料成形技术基础》总复习思考题

——铸造成形

一、基本概念

1、液态金属的充型能力，2、缩孔，3、缩松，4、冒口，5、铸件收缩，6、同时凝固，7、顺序凝固，8、逐层凝固，9、体积凝固（糊状凝固），10、铸造应力，11、铸件的化学成分偏析。

二、是非判断

1、铸造成形时，提高液态金属的过热度可提高其流动性。（ ）

2、液态收缩和凝固收缩大于固态收缩是产生缩孔和缩松的根本原因。（ ） 3、为防止铸件产生裂纹，零件结构设计时应力求璧厚均匀。（ ） 4、选择铸造分型面的首要原则是保证能够起模。（ ）

5、铸造起模斜度是便于造型时起模而设置的，并非零件结构所必须的。（ ） 6、熔模铸造、气化模铸造（实型铸造）都属于砂型铸造。（ ） 7、金属液体在高速、高压充型是压力铸造的重要特点。（ ）

8、压力铸造、真空铸造、低压铸造、金属型铸造均属于永久型铸造。（ ） 9、压铸件可以进行热处理强化，以提高机械性能。（ ）

10、采用型芯可获得铸件内腔，因此所有铸造方法中均要采用型芯。（ ）

11、为了便于造型，铸件结构设计时，所有垂直于分型面的非加工面应给出结构斜度。（12、铸造圆角主要是为了减少热节，同时也美观。（ ） 13、为减少铸

铸造工艺方法的选择原则

Casting method to the selection principle

1．优先采用砂型铸造据统计

在全部铸件产量中，60～70％的铸件是用砂型生产的，而且其中70％左右是用粘土砂型生产的。主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。所以象汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件都是用粘土湿型砂工艺生产的。当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤，而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。

一般来讲，对于中、大型铸件，铸铁件可以用树脂自硬砂型、铸钢件可以用水玻璃砂型来生产，可以获得尺寸精确、表面光洁的铸件，但成本较高。

当然，砂型铸造生产的铸件精度、表面光洁度、材质的密度和金相组织、机械性能等方面往往较差，所以当铸件的这些性能要求更高时，应该采用其它铸造方法，例如熔模（失腊）铸造、压铸、低压铸造等等。

2 应与生产批量相适应

大批量生产时，应优先考虑机械化、自动化的粘土湿型砂造型生产线和树脂砂制芯生产线。对于粘土湿型砂铸造小型铸件，可以采用水平分型或垂直分型的无箱高压造型生产线，造型生产效率高，占地面积也少；对于中件（大于10千克），可选

合金的铸造性能 缺陷等的总结

机械制造基础理论：

材料成形理论简介；合金的铸造性能；砂型铸造与特种铸造；金属的塑性变形；金属塑性加

工方法；[自由锻；模锻；胎模锻；板料成形/冲压；辊轧、拉拔等]

● 合金的铸造性能

合金的铸造性能--指在一定的铸造工艺条件下某种合金获得优质铸件的能力，即在铸造

生产中表现出来的工艺性能，如充型能力、收缩性、偏析倾向性、氧化性和吸气性等等。

研究之必要--合金铸造性能的好坏，对铸造工艺过程、铸件质量以及铸件结构设计都有

显著的影响。因此，在选择铸造零件的材料时，应在保证使用性能的前提下，尽可能选用铸

造性能良好的材料。但是，实际生产中为了保证使用性能，常常要使用一些铸造性能差的合

金。此时，则应更加注意铸件结构的设计，并提供适当的铸造工艺条件，以获得质量良好的

铸件。因此，充分认识合金的铸造性能是十分必要的。

合金的铸造性能包括：

1.充型能力 2.凝固与收缩 3.偏析 4.吸气

● 合金的铸造性能——合金的充型能力

1 合金的充型能力定义

定义--液态合金充满铸型，获得尺寸正确、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态合金的充型

能力。

液态合金充型过程是铸件形成的第一个阶段。其间存在着液态合金的流动及其与铸型之间

的热交换等一系列物理、化学变化，并伴随着