铸造
铸造是制造铸型、熔炼金属并将熔融金属浇入铸型，冷却凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法。
铸造分为两大类：砂型和特种
优点：
工艺适应性强：铸件的结构形状和尺寸几乎不受限制，质量从几克到几百吨不等；
常用合金均能铸造：灰铸铁、钢、不锈钢、铜、铝、钛合金等；
原材料来源广泛：矿产、废旧产品回收、机械加工的切削屑等；价格低廉，设备投资较少；
缺点：
工艺影响因素较大：易发生浇不到、冷隔、缩孔、气孔、裂纹，铸件组织疏松，晶粒粗大；质量不稳定：力学性能远不及塑性成形件
应用：制造形状复杂、特别是内腔形状复杂的零件或毛坯，尤其是要求承压、抗震或耐磨的零件。
汽车中铸件约占总重量25%，机床中约占总重量60-80%；
砂型铸造
砂型铸造是在砂型中生产铸件的铸造方法。按使用工具分为：手工造型与机器造型；
手工造型：手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型。
特点：操作技术要求高、劳动强度大、生产率低、质量不稳定。适用于单件、小批生产特别是大型复杂铸件生产。
按砂箱分类：两箱造型、三箱造型、地坑造型、脱箱造型
按模样分类：整模造型、分模造型、活块造型、挖砂造型、假箱造型、刮板造型；
机器造型：用机器全部完成或者至少完成紧砂操作的造型。
特点是：劳动条件好，生产率高，铸件的质量好，生产成本高，只适用于中、小铸件的成批或大量生产。
机器造型：震压造型、高压造型、抛砂造型、气冲造型、负压造型；
特种铸造
特种铸造：与砂型铸造不同的其它铸造方法
分为：金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、熔模铸造、实型铸造、连续铸造；
特点：
铸件精度高、表面粗糙度低；易实现少无屑加工；精密铸造的铸件内部组织致密，力学性能好；金属液的消耗少，铸造工艺简单，生产效率高；每种方法在工艺上和应用上各有一定的局限性
金属在液态成型过程中表现出的工艺性能称为铸造性能。它包括液态金属的充型能力、金属的凝固与收缩、铸造应力与裂纹、吸气与偏析等。
充型能力
充型能力是使液态金属充满型腔并使铸件形状完整、轮廓清晰的能力。
充型能力差会发生浇不到、冷隔，使铸件形状不完整，或者产生未熔合的缝隙，严重降低力学性能，甚至使得铸件报废；
充型能力的影响因素：金属液的流动性、铸型填充条件、浇注条件
金属液的流动性：
a.良好的流动性有以下优点：
容易获得轮廓清晰、壁薄而形状复杂的零件；利于非金属夹杂物、气孔上浮（减少夹杂和气孔）；利于补缩，减少冷隔、缩松、缩孔；
b. 流动性的影响因素：
金属成分：不同成分的结晶方式不同，结晶表面光滑程度不同，因而流动性不同；粘度不同，粘度越大，流动性越差；相同温度下，过热度不同，越大的过热度保持液态时间越长，流动性越好；
质量热容与密度：质量热容和密度大，相同的过热度下，合金所含的热量多，保持高温的时间长，流动性好；
热导率：热导率越小，散热越慢，流动性也好；
c. 流动性的评价：
螺旋形流动性试样：相同铸型和浇注条件下，流动性试样越长，流动性越好；
铸型填充条件：
蓄热系数：铸型从其中的金属液吸收并储存热量的能力，系数越大，对金属液的激冷能力越强，金属液保持液态的时间越短，充型能力越低；
铸型温度：温度越高冷，却速度越慢，保持液态时间就越长；
铸型中的气体：如发气量大而排气不畅，就会使型腔中的气压增大，阻碍充型；
浇注条件：
浇注温度：浇注温度越高，金属液的粘度越低，金属液保持液态的时间越长，充型能力越强。但浇注温度过高，增大收缩，金属液吸气增多，氧化严重，反而会增大缩孔、气孔、粘砂等缺陷倾向。灰铸铁浇注温度1200-1380℃，铸钢1520-1620℃，铝合金680-780℃；
浇注压力：压力越大流动性就越好，但压力过大，会发生金属飞溅、氧化加剧、气体来不及排除而产生气孔、浇不到等缺陷；
凝固
铸件凝固过程中铸件内分三个区域：液相区、凝固区、固相区；
凝固分为三种方式：
逐层凝固：纯金属或共晶成分的凝固区宽度几乎为零，凝固前沿清楚地将液、固相分开，由表层逐层向中心凝固
糊状凝固：当金属的结晶温度范围很宽，且温度分布较为平坦时，凝固时是液、固并存的凝固区贯穿整个断面，先呈糊化而后再固化；
中间凝固：多数金属的凝固介于两者之间，为中间凝固方式；
铸件质量与其凝固方式密切相关。一般逐层凝固的充型能力强，便于防止缩孔和缩松，糊状凝固则难以获得结晶紧密的铸件。
收缩
收缩是液态合金在液态、凝固态和固态过程中所发生的体积和尺寸减小的现象；
收缩是铸件中许多缺陷（缩孔、缩松、热裂、应力、变形和裂纹）等产生的基本原因；
合金的收缩量可用体收缩率和线收缩率来表示：
体收缩率：单位体积的变化量；
线收缩率：单位长度的变化量；
液态收缩：从浇注温度冷却到液相线温度的过程，液面降低，液态金属体积减小（体收缩）；
凝固收缩：从液相线温度冷却到固相线温度的过程，金属凝固，体积显著减小（体收缩）；
固态收缩：从固相线温度冷却到室温的过程，固态金属继续冷却，铸件外型尺寸的变小（线收缩）；
金属的总收缩为上述三种收缩的总和。其中液态收缩和凝固收缩会导致缩孔和缩松，固态收缩会导致铸件产生内应力、变形和裂纹。
按照铸造应力产生的原因分为收缩应力和热应力；.4.1收缩应力
收缩应力：铸件在固态收缩阶段，因铸型或型芯的机械阻碍，收缩受阻而产生的应力
收缩应力是暂时存在，是临时应力，铸件落砂后，会自行消失；但在凝固后的高温下，铸件的抗拉强度很低，如果某瞬时铸件上某部位的收缩应力和热应力之和超过其抗拉强度，就会产生裂纹。
热应力
减小热应力的措施：
合理设计铸件结构：壁厚均匀、圆角过渡
采用同时凝固：通过增加冷铁等方式使型腔内各部分金属液温差很小，同时进行凝固的原则。但是铸件组织不致密，在轴心处往往出现缩松；
去应力退火：去应力退火是为了去除铸件内存在的残余应力而进行的退火。铸钢、铸铁件一般加热到500~600℃，保温后随炉冷却至200~300℃，再出炉空冷；
相比缩孔缩松来说，铸造应力的危害一般要小一些，应在不出现缩孔缩松的前提下，再考虑防止铸造应力的产生。
网友评论