鑄造工藝學(xué)課件

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鑄造工藝,員工基礎(chǔ)教程 裴軍 編制,引言,,第一節(jié) 合金的鑄造性能,第二節(jié) 常用鑄造合金,第三節(jié) 砂型鑄造,第四節(jié) 特種鑄造,,第五節(jié) 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性,鑄 造,引言,1、何為鑄造？熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法，稱為鑄造。,圖9-1 砂型鑄造,2、鑄造優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 1）可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛坯，如各種箱體、床身、機(jī)架等。2）鑄造生產(chǎn)的適應(yīng)性廣，工藝靈活性大。工業(yè)上常用的金屬材料均可用來進(jìn)行鑄造，鑄件的重量可由幾克到幾百噸，壁厚可由0.5mm到1m左右。3）鑄造用原材料大都來源廣泛，價格低廉，并可直接利用廢機(jī)件，故鑄件成本較低。,缺點(diǎn)：? 1）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度低于同種材料的鍛件。2）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。,圖9-2 鑄造產(chǎn)品,一、流動性和充型能力 二 合金的凝固與收縮 三、鑄造合金的偏析和吸氣性,第一節(jié) 合金的鑄造性能,（一）合金的流動性1. 流動性 流動性是指熔融金屬的流動能力。合金流動性的好壞，通常以“螺旋形流動性試樣”的長度來衡量，將金屬液體澆入螺旋形試樣鑄型中，在相同的澆注條件下，合金的流動性愈好，所澆出的試樣愈長。 2. 流動性的影響因素1）合金的種類 ?不同種類的合金，具有不同的螺旋線長度，即具有不同的流動性。其中灰鑄鐵的流動性最好，硅黃銅、鋁硅合金次之，而鑄鋼的流動性最差。,一、流動性和充型能力,2）化學(xué)成分和結(jié)晶特征 純金屬和共晶成分的合金，凝固是由鑄件壁表面向中心逐漸推進(jìn)，凝固后的表面比較光滑，對未凝固液體的流動阻力較小，所以流動性好，見圖9-3a。 在一定凝固溫度范圍內(nèi)結(jié)晶的亞共晶合金，凝固時鑄件內(nèi)存在一個較寬的既有液體又有樹枝狀晶體的兩相區(qū)。凝固溫度范圍越寬，則枝狀晶越發(fā)達(dá)，對金屬流動的阻力越大，金屬的流動性就越差，見圖9-3b。,圖9-3 不同結(jié)晶特征的合金的流動性,鐵碳合金的流動性與相圖的關(guān)系見圖9-4。圖中表明，純鐵和共晶鑄鐵的流動性最好，亞共晶鑄鐵和碳素鋼隨凝固溫度范圍的增加，其流動性變差。,圖9-4 鐵碳合金的流動性與相圖的關(guān)系,（二）合金的充型能力1. 充型能力 考慮鑄型及工藝因素影響的熔融金屬流動性叫合金的充型能力。合金的流動性是金屬本身的屬性，不隨外界條件的改變而變化，而合金的充型能力不僅和金屬的流動性相關(guān)，而且也受外界因素的影響。 2. 充型能力的影響因素1）鑄型填充條件a）鑄型的蓄熱能力 即鑄型從金屬液中吸收和儲存熱量的能力。鑄型的熱導(dǎo)率和質(zhì)量熱容越大，對液態(tài)合金的激冷作用越強(qiáng)，合金的充型能力就越差。b）鑄型溫度? 提高鑄型溫度，可以降低鑄型和金屬液之間的溫差，進(jìn)而減緩了冷卻速度，可提高合金液的充型能力。c）鑄型中的氣體 鑄型中氣體越多，合金的充型能力就越差。,（二）合金的充型能力1. 充型能力 考慮鑄型及工藝因素影響的熔融金屬流動性叫合金的充型能力。合金的流動性是金屬本身的屬性，不隨外界條件的改變而變化，而合金的充型能力不僅和金屬的流動性相關(guān)，而且也受外界因素的影響。 2. 充型能力的影響因素1）鑄型填充條件a）鑄型的蓄熱能力 即鑄型從金屬液中吸收和儲存熱量的能力。鑄型的熱導(dǎo)率和質(zhì)量熱容越大，對液態(tài)合金的激冷作用越強(qiáng)，合金的充型能力就越差。b）鑄型溫度? 提高鑄型溫度，可以降低鑄型和金屬液之間的溫差，進(jìn)而減緩了冷卻速度，可提高合金液的充型能力。c）鑄型中的氣體 鑄型中氣體越多，合金的充型能力就越差。,（一）鑄件的凝固方式及影響因素1. 鑄件的凝固方式（1）逐層凝固方式合金在凝固過程中其斷面上固相和液相由一條界線清楚地分開，這種凝固方式稱為逐層凝固。常見合金如灰鑄鐵、低碳鋼、工業(yè)純銅、工業(yè)純鋁、共晶鋁硅合金及某些黃銅都屬于逐層凝固的合金。（2）糊狀凝固方式 合金在凝固過程中先呈糊狀而后凝固，這種凝固方式稱為糊狀凝固。球墨鑄鐵、高碳鋼、錫青銅和某些黃銅等都是糊狀凝固的合金。,二 合金的凝固與收縮,（3）中間凝固方式 大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間，稱為中間凝固方式。中碳鋼、高錳鋼、白口鑄鐵等具有中間凝固方式。,圖9-5 鑄件的凝固方式,2. 凝固方式的影響因素（1）合金凝固溫度范圍的影響 合金的液相線和固相交叉在一起，或間距很小，則金屬趨于逐層凝固；如兩條相線之間的距離很大，則趨于糊狀凝固；如兩條相線間距離較小，則趨于中間凝固方式。（2）鑄件溫度梯度的影響 增大溫度梯度，可以使合金的凝固方式向逐層凝固轉(zhuǎn)化；反之，鑄件的凝固方式向糊狀凝固轉(zhuǎn)化。,（二） 鑄造合金的收縮鑄造合金從液態(tài)冷卻到室溫的過程中，其體積和尺寸縮減的現(xiàn)象稱為收縮。它主要包括以下三個階段：1.液態(tài)收縮 金屬在液態(tài)時由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。2.凝固收縮 熔融金屬在凝固階段的體積收縮。液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因。3.固態(tài)收縮 金屬在固態(tài)時由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。固態(tài)收縮對鑄件的形狀和尺寸精度影響很大，是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因。,（三） 影響合金收縮的因素1. 化學(xué)成分 不同成分的合金其收縮率一般也不相同。在常用鑄造合金中鑄剛的收縮最大，灰鑄鐵最小。2. 澆注溫度 合金澆注溫度越高，過熱度越大，液體收縮越大。3. 鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件 鑄件冷卻收縮時，因其形狀、尺寸的不同，各部分的冷卻速度不同，導(dǎo)致收縮不一致，且互相阻礙，又加之鑄型和型芯對鑄件收縮的阻力，故鑄件的實(shí)際收縮率總是小于其自由收縮率。這種阻力越大，鑄件的實(shí)際收縮率就越小。,（四）收縮對鑄件質(zhì)量的影響1. 縮孔和縮松 （1）縮孔的形成 縮孔總是出現(xiàn)在鑄件上部或最后凝固的部位，其外形特征是：內(nèi)表面粗糙，形狀不規(guī)則，多近于倒圓錐形。通常縮孔隱藏于鑄件的內(nèi)部，有時經(jīng)切削加工才能暴露出來。縮孔形成的主要原因是液態(tài)收縮和凝固收縮。縮孔形成過程見圖9-6。,圖9-6 縮孔形成過程示意圖,（2）縮松的形成 宏觀縮松多分布在鑄件最后凝固的部位，顯微縮松則是存在于在晶粒之間的微小孔洞，形成縮松的主要原因也是液態(tài)收縮和凝固收縮所致?？s松形成過程見圖9-7。,圖9-7 縮松形成過程示意圖,（3）縮孔、縮松的防止措施a）采用定向凝固的原則 所謂定向凝固，是使鑄件按規(guī)定方向從一部分到另一部分逐漸凝固的過程。冒口和冷鐵的合理使用，可造成鑄件的定向凝固，有效地消除縮孔、縮松。定向凝固原則見圖9-8。,圖9-8 定向凝固原則,b）合理確定鑄件的澆注位置、內(nèi)澆道位置及澆注工藝 澆注位置的選擇應(yīng)服從定向凝固原則；內(nèi)澆道應(yīng)開設(shè)在鑄件的厚壁處或靠近冒口；要合理選擇澆注溫度和澆注速度，在不增加其它缺陷的前提下，應(yīng)盡量降低澆注溫度和澆注速度。,2. 鑄造應(yīng)力、變形和裂紋 在鑄件的凝固以及以后的冷卻過程中，隨溫度的不斷降低，收縮不斷發(fā)生，如果這種收縮受到阻礙，就會在鑄件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，引起變形或開裂，這種缺陷的產(chǎn)生，將嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量。 （1） 鑄造應(yīng)力的產(chǎn)生 鑄造應(yīng)力按其產(chǎn)生的原因可分為三種：a）熱應(yīng)力 鑄件在凝固和冷卻過程中，不同部位由于不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。b）固態(tài)相變應(yīng)力 鑄件由于固態(tài)相變，各部分體積發(fā)生不均衡變化而引起的應(yīng)力。c）收縮應(yīng)力 鑄件在固態(tài)收縮時，因受到鑄型、型芯、澆冒口、箱擋等外力的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。鑄件鑄出后存在于鑄件不同部位的內(nèi)應(yīng)力稱為殘留應(yīng)力。,（2）鑄造應(yīng)力的防止和消除措施a）采用同時凝固的原則 同時凝固是指通過設(shè)置冷鐵、布置澆口位置等工藝措施，使鑄件溫差盡量變小，基本實(shí)現(xiàn)鑄件各部分在同一時間凝固。如圖9-9所示。b）提高鑄型溫度 c）改善鑄型和型芯的退讓性 d）進(jìn)行去應(yīng)力退火,圖9-9 同時凝固原則,（3）鑄件的變形和防止鑄件的變形包括鑄件凝固后所發(fā)生的變形以及隨后的切削加工變形。防止鑄件變形有以下幾種方法：a) 采用反變形法 可在模樣上做出與鑄件變形量相等而方向相反的預(yù)變形量來抵消鑄件的變形，此種方法稱為反變形法。b) 進(jìn)行去應(yīng)力退火 鑄件機(jī)加工之前應(yīng)先進(jìn)行去應(yīng)力退火，以穩(wěn)定鑄件尺寸，降低切削加工變形程度。c) 設(shè)置工藝?yán)?為了防止鑄件的鑄態(tài)變形，可在容易變形的部位設(shè)置工藝?yán)摺?（4）鑄件的裂紋及防止a) 鑄件裂紋的分類及其形貌鑄件一般有熱裂和冷裂兩種開裂方式。當(dāng)固態(tài)合金的線收縮受到阻礙，產(chǎn)生的應(yīng)力若超過該溫度下合金的強(qiáng)度，即產(chǎn)生熱裂；而冷裂是鑄件處于彈性狀態(tài)時，鑄造應(yīng)力超過合金的強(qiáng)度極限而產(chǎn)生的。熱裂裂紋一般沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展，其外形曲折短小，裂紋縫內(nèi)表面呈氧化色；冷裂裂紋常常是穿晶斷裂，裂紋細(xì)小，外形呈連續(xù)直線狀或圓滑曲線狀，裂紋縫內(nèi)干凈，有時呈輕微氧化色。 b）鑄件裂紋的防止 為有效地防止鑄件裂紋的發(fā)生，應(yīng)盡可能采取措施減小鑄造應(yīng)力；同時金屬在熔煉過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制有可能擴(kuò)大金屬凝固溫度范圍元素的加入量及鋼鐵中的硫、磷含量。,1.偏析 鑄件中出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。鑄件的偏析可分為晶內(nèi)偏析、區(qū)域偏析和體積質(zhì)量偏析三類。 (1)晶內(nèi)偏析（又稱枝晶偏析）是指晶粒內(nèi)各部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn) 象，這種偏析出現(xiàn)在具有一定凝固溫度范圍的合金鑄件中。為防止和減少晶內(nèi)偏析的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中常采取緩慢冷卻或孕育處理的方 法。 (2)區(qū)域偏析是指鑄件截面的整體上化學(xué)成分和組織的不均勻。避免區(qū)域偏析的發(fā)生，主要應(yīng)該采取預(yù)防措施，如控制澆注溫度不要太高 ，采取快速冷卻使偏析來不及發(fā)生，或采取工藝措施造成鑄件斷面較低的溫度梯度，使表層和中心部分接近同時凝固。 (3)比重偏析 鑄件上、下部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為比重偏析。為防止 比重偏析，在澆注時應(yīng)充分?jǐn)嚢杞饘僖夯蚣铀俸辖鹨旱睦鋮s， 使液相和固相來不及分離，凝固即告結(jié)束。,,三、鑄造合金的偏析和吸氣性,2. 鑄件中的氣孔和合金的吸氣（1）侵入性氣孔 侵入性氣孔是由于鑄型表面聚集的氣體侵入金屬液中而形成的孔洞。多位于鑄件的上表面附近，尺寸較大，呈橢圓形或梨形，孔壁光滑，表面有光澤或有輕微氧化色。（2）析出性氣孔 析出性氣孔是溶解在金屬液中的氣體，在凝固時由金屬液中析出而未能逸出鑄件所產(chǎn)生的氣孔。其特征是尺寸細(xì)小，多而分散，形狀多為圓形、橢圓形或針狀，往往分布于整個鑄件斷面內(nèi)。（3）反應(yīng)性氣孔 澆入鑄型中的金屬液與鑄型材料、型芯撐、冷鐵或溶渣之間，因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的氣孔，統(tǒng)稱反應(yīng)性氣孔。這種氣孔經(jīng)常出現(xiàn)在鑄件表面層下1mm-2mm處，孔內(nèi)表面光滑，孔徑1mm-3mm。,鑄鐵是一系列主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。在這些合金中，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過了在共晶溫度時能保留在奧氏體固溶體中的量。 （一） 鑄鐵的分類 1. 根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形式分類 （1）白口鑄鐵 指碳主要以游離碳化鐵形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈銀白色。 （2）灰鑄鐵 指碳主要以片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈灰色。它是工業(yè)中應(yīng)用最廣的鑄鐵。 （3）麻口鑄鐵 指碳部分以游離碳化鐵形式出現(xiàn)，部分以石墨形式出現(xiàn)，斷口灰白相間。,第二節(jié) 常用鑄造合金一、鑄鐵,2. 根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)分類 （1）普通灰鑄鐵 石墨呈片狀，見圖9-10；,圖 9-10 灰口鑄鐵,（2）蠕墨鑄鐵 石墨呈蠕蟲狀，見圖9-11；,圖9-11 蠕墨鑄鐵,（3）可鍛鑄鐵 石墨呈團(tuán)絮狀，見圖9-12；,圖9-12 可鍛鑄鐵,（4）球墨鑄鐵 石墨呈球狀，見圖9-13。,圖9-13 球墨鑄鐵,3. 根據(jù)鑄鐵的化學(xué)成分分類 （1）普通鑄鐵 （2） 合金鑄鐵,（二） 灰鑄鐵 1.灰鑄鐵的顯微組織及其性能 （1）灰鑄鐵的顯微組織 灰鑄鐵的顯微組織由金屬基體（鐵素體和珠光體）與片狀石墨組成。,灰口鑄鐵的組織： 鐵素體+片狀石墨 鐵素體．珠光體+片狀石墨 珠光體+片狀石墨,（2）灰鑄鐵的性能 a) 力學(xué)性能 由于石墨的存在，一方面使得基體承載的有效面積減少，另一方面在基體中容易造成應(yīng)力集中現(xiàn)象，最終導(dǎo)致灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和彈性模量均比鋼低得多，斷裂強(qiáng)度通常為120～250Mpa；塑性和沖擊韌性近于0，屬于脆性材料。 b) 工藝性能 灰鑄鐵屬于脆性材料，不能進(jìn)行沖壓 ；同時，其焊接性能也很差。但灰鑄鐵的切削加工性能較好。 c) 減振性 灰鑄鐵具有良好的減振性，其減震能力約為鋼的5～10倍。工業(yè)上常用它來制造機(jī)床床身、機(jī)座等。 d) 耐磨性好 e) 缺口敏感性低,2.灰鑄鐵的孕育處理 孕育是以少量材料加入熔融金屬，促進(jìn)成核，以改善其組織和性能的方法。加入的材料稱為孕育劑。常用的孕育劑是FeSi75，熔點(diǎn)為1300℃，經(jīng)孕育處理后的鑄鐵稱孕育鑄鐵。孕育鑄鐵的強(qiáng)度、硬度比普通灰鑄鐵有顯著提高。孕育鑄鐵適用于對強(qiáng)度、硬度和耐磨性要求較高的重要鑄件，尤其是厚大鑄件，如床身、凸輪、凸輪軸、氣缸體和氣缸套等?；诣T鐵的孕育處理見圖9－14。,圖9-14 灰口鑄鐵的孕育處理,（三）可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵是白口鑄鐵通過石墨化或氧化脫碳可鍛化處理，改變其金相組織或成分而獲得的有較高韌性的鑄鐵?？慑戣T鐵實(shí)際上并非可以鍛造，這個名子只表示它具有一定的塑性和韌性。 1.可鍛鑄鐵件的微觀組織及其性能特點(diǎn) （1）可鍛鑄鐵的顯微組織 可鍛鑄鐵的顯微組織由金屬基體（鐵素體和珠光體）與團(tuán)絮狀石墨組成。 （2）可鍛鑄鐵的性能 可鍛鑄鐵的強(qiáng)度一般為300～400Mpa，最高可達(dá)700 Mpa，同時，可鍛鑄鐵具有一定的塑性和較高的沖擊韌度。,可鍛鑄鐵的鑄造性能 可鍛鑄鐵的碳、硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，熔點(diǎn)比灰鑄鐵高，凝固溫度范圍大，故鐵液的流動性差，必須適當(dāng)提高鐵液的出爐溫度，以防產(chǎn)生冷隔、澆不到等缺陷。同時，可鍛鑄鐵的凝固過程沒有石墨化膨脹階段，體積收縮和線收縮較大，易形成縮孔和裂紋等缺陷。在設(shè)計鑄件時除應(yīng)考慮合理的結(jié)構(gòu)形狀外，在鑄造工藝上應(yīng)采用定向凝固的原則設(shè)置冒口和冷鐵，適當(dāng)提高型砂的耐火度，退讓性和透氣，為擋住熔渣，在澆注系統(tǒng)中應(yīng)安放過濾網(wǎng)。,（四）球墨鑄鐵 球墨鑄鐵是鐵液經(jīng)過球化處理后使石墨大部分或全部呈球狀，有時少量為團(tuán)絮狀的鑄鐵。 1. 球墨鑄鐵的組織與性能 （1）球墨鑄鐵的顯微組織 球墨鑄鐵的顯微組織由金屬基體（鐵素體和珠光體）與球狀石墨組成。 （2）球墨鑄鐵的性能 球墨鑄鐵不僅強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于灰鑄鐵，優(yōu)于可鍛等鐵，甚至可與鋼媲美，尤其屈強(qiáng)比（一般大于0.7）明顯高于碳鋼（僅0.6左右），疲勞強(qiáng)度與中碳鋼接近，而且其耐磨性遠(yuǎn)高于45鋼表面淬火。球墨鑄鐵還具有優(yōu)良的熱處理性能，球墨鑄鐵的鑄造性能、減振性、切削加工性及缺口敏感性較灰鑄鐵差，但仍優(yōu)于鑄鋼。其塑性和韌性雖低于鋼，但仍能滿足一般零件的要求。,,球墨鑄鐵的鑄造工藝特點(diǎn) 球墨鑄鐵的鑄造性能介于灰鑄鐵與鑄鋼之間。其流動性與灰鑄鐵相近，可生產(chǎn)壁厚3mm~4mm鑄件。球墨鑄鐵的結(jié)晶特點(diǎn)是在凝固收縮前有較大的膨脹，在鑄造工藝上應(yīng)采用定向凝固原則，用干型或水玻璃砂快干型提高鑄型的強(qiáng)度，并增設(shè)冒口以加強(qiáng)補(bǔ)縮。球墨鑄鐵凝固時有較大的內(nèi)應(yīng)力、變形和冷裂傾向，故對重要的球墨鑄鐵件要退火以消除應(yīng)力。,（五） 蠕墨鑄鐵 指大部分石墨為蠕蟲狀石墨的鑄鐵。蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能介于基體相同的灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。,（一）鑄鋼的種類與性能 鑄鋼按化學(xué)成分的不同，可分為以下兩大類： 1. 碳素鑄鋼 指以碳為主要合金元素并含有少量其他元素的鑄鋼。根據(jù)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低可分為低碳、中碳和高碳鑄鋼。鑄鋼的強(qiáng)度與球墨鑄鐵相近，但鑄鋼的沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度都高得多，另外，鑄鋼的焊接性能遠(yuǎn)比鑄鐵優(yōu)良。 2. 鑄造合金鋼 對于具有較高力學(xué)性能或某些特殊性能要求的零件或工具，可采用合金鑄鋼（即鑄造合金鋼）。合金鑄鋼按其合金質(zhì)量分?jǐn)?shù)可分為低合金鑄鋼和高合金鑄鋼。,二 鑄鋼,（二）鑄鋼的鑄造工藝特點(diǎn) 1. 鋼液的流動性差 其鑄件壁厚不能小于8mm，且澆注系統(tǒng)應(yīng)力求簡單、截面尺寸要比鑄鐵大、鑄型常用干型。此外，鑄鋼件晶粒粗大，熱裂、氣孔和粘砂等傾向大，故應(yīng)根據(jù)具體情況確定合適的澆注溫度。一般小件、薄壁及形狀復(fù)雜的鑄件，其澆注溫度比鋼的熔點(diǎn)高150℃左右；大件、厚壁鑄件的澆注溫度比鋼的熔點(diǎn)高100℃左右。 2. 鑄鋼的體積收縮率和線性縮率大 鑄鋼的體積收縮率為10%-14%，線收縮率為1.8%-2.5%。 3. 易吸氣氧化和粘砂,（三）鑄鋼件的熱處理 為了細(xì)化組織，消除內(nèi)應(yīng)力，改善偏析，提高鑄件的力學(xué)性能，必須對鑄鋼件進(jìn)行正火或退火處理。正火的力學(xué)性能較退火高，且生產(chǎn)率高、成本低、應(yīng)盡量采用正火代替退火。但正火較退火的內(nèi)應(yīng)力大，因此形狀復(fù)雜、易產(chǎn)生裂紋、硬化的鑄鋼件，則需退火。對于小型中碳鋼鑄件，則常用調(diào)質(zhì)處理，以提高其綜合力學(xué)性能。,（一）鋁合金鑄造 1. 鑄造鋁合金的種類 按化學(xué)成分的不同，鑄造鋁合金可分為鑄造鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金。 2. 鋁合金的鑄造工藝特點(diǎn) （1）鑄造鋁合金熔點(diǎn)低、流動性好、對型砂耐火度要求不高，可用細(xì)砂造型，以減小鑄件表面粗糙度值，還可澆注薄壁復(fù)雜鑄件。 （2）為防止鋁液在澆注過程中的氧化和吸氣，通常采用開放式澆注系統(tǒng)及應(yīng)用，蛇形直澆道和縫隙內(nèi)澆道等。 （3）應(yīng)能造成合理的溫度分布，使鑄型進(jìn)行定向凝固，并在最后凝固部分設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，以消除縮孔和縮松。,三 有色金屬鑄造,（二）銅合金鑄件的生產(chǎn) 1. 銅合金種類 鑄造銅合金按其成分不同可分為黃銅和青銅。 2. 銅合金的鑄造工藝特點(diǎn) （1）鑄造黃銅熔點(diǎn)低、結(jié)晶溫度窄（30℃-70℃），流動性好、對型砂耐火度要求不高，可用細(xì)砂造型，以減小鑄件表面粗糙度值、減小加工余量，并可澆注薄壁鑄件。但其收縮率大、容易產(chǎn)生集中縮孔，鑄造時應(yīng)配置較大的冒口。 （2）錫青銅在液態(tài)下易氧化，在開設(shè)澆道時，應(yīng)盡力使金屬液流動平穩(wěn)、防止飛濺，故常用開放式及底注式澆注系統(tǒng)。錫青銅的凝固溫度寬（150℃-200℃），凝固收縮和線收縮率小，雖不易產(chǎn)生大的集中縮孔，但常出現(xiàn)枝晶偏析與縮松，降低鑄件的致密度。這種縮松便于儲存潤滑油，適宜制造滑動軸承。壁厚不大的錫青銅鑄件常采用同時凝固原則，錫青銅適合采用金屬型鑄造，利用快速冷卻與補(bǔ)縮，鑄件結(jié)晶細(xì)小致密。,（3）鋁青銅的凝固溫度范圍小，有利于提高流動性和鑄件組織致密度，是青銅的代用材料，廣泛應(yīng)用于制造重要的齒輪、軸套、蝸桿和閥體等鑄件。但鋁青銅的收縮較大，易產(chǎn)生集中縮孔，為此需安置冒口、定向凝固。又因液態(tài)鋁青銅易氧化吸氣，故宜采用開放式及底注式澆注系統(tǒng)，且澆注時不能斷流。此外，澆注系統(tǒng)中還應(yīng)安放過濾網(wǎng)以除去浮渣。 （4）鉛青銅澆注時，因鉛體積質(zhì)量大會下沉，故需控制澆注溫度，且澆注前應(yīng)充分?jǐn)嚢?，并加快鑄件冷卻以減小偏析。,用型砂緊實(shí)成型的鑄造方法稱為砂型鑄造。砂型鑄造是應(yīng)用最廣泛的一種鑄造方法，其主要工序包括：制造模樣，制備造型材料、造型、造芯、合型、熔煉、澆注、落砂、清理與檢驗等。一、造型方法的選擇 二、鑄造工藝設(shè)計,第三節(jié) 砂型鑄造,用造型混合料及模樣等工藝裝備制造鑄型的過程稱為造型。造型是砂型鑄造的最基本工序，通常分為手工造型和機(jī)器造型兩大類。（一）手工造型手工造型是全部用手工或手動工具完成的造型工序。手工造型操作靈活、適應(yīng)性廣、工藝裝備簡單、成本低，但其鑄件質(zhì)量差、生產(chǎn)率低、勞動強(qiáng)度大、技術(shù)水平要求高，所以手工造型主要用于單件小批生產(chǎn)，特別是重型和形狀復(fù)雜的鑄件。 1. 手工造型方法分類根據(jù)砂型的不同特征，手工造型方法可分為：兩箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型、組芯造型；根據(jù)模樣的不同特征，手工造型方法可分為：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活塊造型、刮板造型。各種手工造型方法的示意圖如圖1-15所示。 2. 各種手工造型方法的主要特征及其適用范圍,一、造型方法的選擇,兩箱造型是造型的最基本方法，鑄型由成對的上型和下型構(gòu)成，操作簡單。適用于各種生產(chǎn)批量和各種大小的鑄件。,a) 兩箱造型,三箱造型的鑄型由上、中、下三型構(gòu)成。中型高度需與鑄件兩個分型面的間距相適應(yīng)。三箱造型操作費(fèi)工。主要適用于具有兩個分型面的單件、小批生產(chǎn)的鑄件。,b) 三箱造型,脫箱造型主要采用活動砂箱來造型，在鑄型合型后，將砂箱脫出，重新用于造型。 一個砂箱可制出許多鑄型。金屬澆注時為防止錯型，需用型砂將鑄型周圍填緊，也可在鑄型上套箱。常用于生產(chǎn)小鑄件，因砂箱無箱帶，故砂箱一般小于400mm。 地抗造型是利用車間地面砂床作為鑄型的下箱。大鑄件需在砂床下面鋪以焦炭，埋上出氣管，以便澆注時引氣。地坑造型僅用或不用上箱即可造型，因而減少了造砂箱的費(fèi)用和時間，但造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，要求工人技術(shù)水平高。適用于砂箱不足，或生產(chǎn)要求不高的中、大型鑄件，如砂箱、壓鐵、爐柵、芯骨等。,c) 地坑造型,組芯造型是用若干塊砂芯組合成鑄型，而無需砂箱。它可提高鑄件的精度，但成本高。適用于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件。,d) 組芯造型,整模造型的模樣是整體的，分型面是平面，鑄型型腔全部在半個鑄型內(nèi)，其造型簡單，鑄件不會產(chǎn)生錯型缺陷。適用于鑄件最大截面在一端，且為平面的鑄件。,e) 整模造型,挖砂造型的模樣是整體的，但鑄件分型面為曲面。為便于起模，造型時用手工挖去阻礙起模的型砂、其造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于分型面不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。,f) 挖砂造型,假箱造型是為克服挖砂造型的挖砂缺點(diǎn)，在造型前預(yù)先做個底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不參予澆注，故稱假箱。比挖砂造型操作簡單，且分型面整齊。適用于成批生產(chǎn)中需要挖砂的鑄件。,j) 假箱造型,分模造型是將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔位于上、下兩個砂箱內(nèi)，造型簡單省工。常用于最大截面在中部的鑄件。,g) 分模造型,活塊造型是在制模時將鑄件上的妨礙起模的小凸臺，肋條等這些部分作成活動的（即活塊）。起模時，先起出主體模樣，然后再從側(cè)面取出活塊。其造型費(fèi)時，工人技術(shù)水平要求高。主要用于單件、小批生產(chǎn)帶有突出部分、難以起模的鑄件。,h) 活塊造型,刮板造型是用刮板代替實(shí)體模樣造型，它可降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于有等載面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)、如帶輪、鑄管、彎頭等。,i) 刮板造型,（二）機(jī)器造型機(jī)器造型是指用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序。機(jī)器造型鑄件尺寸精確、表面質(zhì)量好、加工余量小，但需要專用設(shè)備，投資較大，適合大批量生產(chǎn)。1. 機(jī)器造型方法分類常用的機(jī)器造型方法有：壓實(shí)緊實(shí)、高壓緊實(shí)、震擊緊實(shí)、震壓緊實(shí)、微震緊實(shí)、拋砂緊實(shí)、射壓緊實(shí)、射砂緊實(shí)。 2. 各種機(jī)器造型方法的主要特征及其適用范圍,壓實(shí)緊實(shí)方法單純借助壓力緊實(shí)砂型，機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單、噪聲小，生產(chǎn)率高，消耗動力少，型砂的緊實(shí)度沿砂箱高度方向分布不均勻，上下緊實(shí)度相差很大。主要適用于成批生產(chǎn)高度小于200mm薄而小的鑄件。,a) 壓實(shí)緊實(shí),高壓緊實(shí)主要是用較高壓實(shí)比壓（一般在0.7MPa-1.5MPa）壓實(shí)砂型。砂型緊實(shí)度高，鑄件尺寸精度高，表面粗糙度Ra值小，廢品率低，生產(chǎn)率高、噪聲低、灰塵小、易于機(jī)械化、自動化、但機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高。主要適用于需大量生產(chǎn)的中、小型鑄件，如汽車、機(jī)械車輛、縫紉機(jī)等產(chǎn)品較為單一的制造業(yè)。,b) 高壓緊實(shí),震擊緊實(shí)主要依靠震擊力堅實(shí)砂型。該方法機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，但噪聲大、生產(chǎn)率低、要求廠房基礎(chǔ)好。砂型堅實(shí)度沿砂箱高度方向愈往下愈大。主要適用于需成批生產(chǎn)的中，小型鑄件。,c) 震擊緊實(shí),震壓緊實(shí)是經(jīng)過多次震擊后再壓實(shí)砂型。該方法生產(chǎn)率高，能量消耗少，機(jī)械磨損少，砂型堅實(shí)度較均勻，但噪聲大。廣泛用于成批生產(chǎn)中、小型鑄件。,c) 震壓緊實(shí),微震緊實(shí)是在加壓堅實(shí)型砂的同時，砂箱和模板作高頻率、小振幅震動。此方法生產(chǎn)率較高、緊實(shí)度均勻、噪聲小。廣泛用于成批生產(chǎn)中、小型鑄件。,e) 微震緊實(shí),拋砂緊實(shí)是利用離心力拋出型砂，使型砂在慣性力下完成填砂和堅實(shí)。該方法生產(chǎn)率高，能量消耗少、噪聲低、型砂堅實(shí)度均勻、適用性廣。主要適用于單件、小批、成批、大量生產(chǎn)中、大型鑄件或大型芯。,f) 拋砂緊實(shí),射壓緊實(shí)是使壓縮空氣驟然膨脹，將型砂射人砂箱進(jìn)行填砂和堅實(shí)，再進(jìn)行壓實(shí)。該方法生產(chǎn)率高，堅實(shí)度均勻，砂型型腔尺寸精確、表面光滑、工人勞動強(qiáng)度低、易于自動化、但造型機(jī)調(diào)整維修復(fù)雜。主要適用于大批、大量生產(chǎn)的形狀簡單的中、小型鑄件。,g) 射壓緊實(shí),射砂緊實(shí)是用壓縮空氣將型（芯）砂高速射入砂箱或芯盒而進(jìn)行緊實(shí)。因其將填砂、緊實(shí)兩個工序同時完成，故生產(chǎn)率高，但用于造型，其堅實(shí)度不高、需進(jìn)行輔助壓實(shí)。廣泛用于制芯、并開始用于造型。,鑄造工藝圖是表示鑄型分型面、澆冒口系統(tǒng)、澆注位置、型芯結(jié)構(gòu)尺寸、控制凝固措施（冷鐵、保溫襯板）等的圖樣。圖中應(yīng)表示出：鑄件的澆注位置、分型面、型芯的數(shù)量、形狀、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、澆口、冒口、冷鐵的尺寸和位置。1. 鑄造方案的確定（1）澆注位置的選擇澆注位置的選擇應(yīng)考慮以下原則：a）體積收縮大的合金及壁厚差較大的鑄件，應(yīng)按定向凝固的原則，將壁厚較大的部位和鑄件的熱節(jié)部置于上部或側(cè)部，以便設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。,二、鑄造工藝設(shè)計,b）重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高部位應(yīng)置于下面或側(cè)面。見圖9－1。,圖9-1 汽缸澆注時的位置,c）具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的下部，同時要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置。見圖9－2。,圖9－2 箱蓋澆注時的位置,d）具有大平面的鑄件，應(yīng)將鑄件的大平面朝下。見圖9－3。,圖9－3 平板澆注時的位置,e）盡量減少型芯的數(shù)目，最好使型芯位于下型以便下芯和檢查，同時應(yīng)保證型芯在鑄型中安放牢靠、排氣通暢。,（2）分型面的選擇 分型面為鑄型組元間的接合面，選擇分型面應(yīng)考慮以下原則： a）分型面應(yīng)盡量采用平面分型，避免曲面分型，并應(yīng)盡量選在最大截面上，以簡化模具制造和造型工藝。見圖9－4。,a) 不正確 b) 正確,圖9－4 分型面應(yīng)選在最大截面處,b）盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯型、飛翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。見圖9－5。,a) 不合理 b) 合理,圖9－5 分型面的位置應(yīng)能減少錯型、飛翅,c）應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂箱中。見圖9－6。,a) 不合理 b) 合理,圖9－6 螺栓塞頭的分型面,d）若鑄件的加工面很多，又不可能全部與基準(zhǔn)面放在分型面的同一側(cè)時，則應(yīng)使加工基準(zhǔn)面與大部分加工面處于分型面的同一側(cè)。 e）盡量減少分型面的數(shù)目，最好只有一個分型面。見圖9－7。,a) 不合理 b) 合理,圖9－7 分型面數(shù)目的確定,f）鑄件的非加工表面上，盡量避免有披縫。見圖9－8。,a) 不正確 b) 正確,圖9-8 分型面的位置應(yīng)能避免披縫,g）分型面的選擇應(yīng)盡量與鑄型澆注時位置一致。,鑄造工藝參數(shù)的選擇（1） 加工余量 指為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計時預(yù)先增加而在機(jī)械加工時切去的金屬層厚度。零件上需要加工的表面，應(yīng)需有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。鑄件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等。灰鑄鐵件較鑄鋼件線收縮率小、熔點(diǎn)低，鑄件表面較光潔、平整，故其加工余量小，鑄鋼件因澆注溫度高、表面粗糙、變形大、其加工余量應(yīng)比鑄鐵件大；非鐵合金鑄件表面光潔、且材料昂貴、加工余量應(yīng)比鑄鐵件?。昏T件的尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面的距離愈大，鐵件的尺寸誤差也愈大，故余量也應(yīng)隨之加大；,大量生產(chǎn)時，因采用機(jī)器造型，鑄件精度高，故余量可減??；反之，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大；此外，澆注時朝上的表面，因產(chǎn)生缺陷的機(jī)率大，其加工余量應(yīng)比底面和側(cè)面大。加工余量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)加工余量國家標(biāo)準(zhǔn)和鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)配套使用選取。（2）起模斜度（拔模斜度） 為使模樣容易從鑄型中取出或型芯自芯盒中脫出，平行于起模方向在模樣或芯盒壁上的斜度稱為起模斜度。凡垂直于分型面（分盒面）的沒有結(jié)構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè)起模斜度。起模斜度的大小，應(yīng)根據(jù)模壁測量面高度、模樣材料及造型方法確定。,3）最小鑄出孔及槽 零件上的孔、槽、臺階等應(yīng)從鑄件質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)方面考慮。較大的孔、槽等應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約金屬和機(jī)構(gòu)加工工時，同時還避免鑄件局部過厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件的質(zhì)量，較小的孔槽，則不宜鑄出，直接加工反而方便；如有特殊要求，且無法實(shí)行機(jī)加工的孔如彎曲孔，則一定要鑄出。,（4）收縮余量 指為了補(bǔ)償件收縮，模樣比鑄件圖樣尺寸增大的數(shù)值。（5）工藝補(bǔ)正量 由于工藝上的原因，在鑄件相應(yīng)部位非加工面上增加的金屬厚度稱為工藝補(bǔ)正量。工藝補(bǔ)正量可粗略地按下述經(jīng)驗公式來確定， e≤0.002L， 式中e為工藝補(bǔ)正量（mm）； L為加工面到加工基準(zhǔn)面間的距離（mm）,（6）分型負(fù)數(shù) 指為抵消鑄件在分型部位的增厚，在模樣上相應(yīng)減去的尺寸。砂型的分型面一般不可能很平整，因此干型或表面烘干型合型后，上下型不能密合，金屬液就有可能從分型面處溢出，即“跑火”。為了防止跑火，就要在下型的分型面上鋪設(shè)泥條、油泥條或石棉繩等，使上、下型接觸面密封，這樣就使上箱抬高，增加了鑄件的高度或鑄件頂面的厚度。制做模樣時，為了使模樣符合零件圖上尺寸的要求，在模樣上相應(yīng)減去這個抬高的尺寸，即為分型負(fù)數(shù)。（7）芯頭 指模樣上的突出部分，在型內(nèi)形成芯座并放置芯頭?；蛑感托镜耐馍觳糠?，不形成鑄件輪廓，只是落入芯座內(nèi)，用以定位和支承型芯。,一、熔模鑄造 二、金屬型鑄造 三、壓力鑄造,第四節(jié) 特種鑄造,熔模鑄造是用易熔材料制成模樣，然后在模樣上涂掛若干層耐火涂料制成型殼，經(jīng)硬化后再將模樣熔化，排出型外，從而獲得無分型面的鑄型。鑄型經(jīng)高溫焙燒后即可進(jìn)行澆注。 (一)熔模鑄造的工藝過程熔模鑄造的工藝過程包括：蠟?zāi)Ｖ圃?、結(jié)殼、脫蠟、焙燒和澆注等，其流程圖及鑄造過程示意圖如下：,一、熔模鑄造,圖9-1 熔模鑄造流程圖,圖9-2 熔模鑄造過程示意圖,（二）熔模鑄造的主要特點(diǎn)及適用范圍1）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高，尺寸公差等級可達(dá)IT14-IT11，表面粗糙度Ra值可達(dá)12.5mm-1.6mm。2）適用于各種合金鑄件。3）可制造形狀較復(fù)雜的鑄件，鑄出孔的最小直徑為0.5mm，最小壁厚可達(dá)0.3mm。4）工藝過程較復(fù)雜，生產(chǎn)同期長，制造費(fèi)用和消耗的材料費(fèi)用較高，多用于小型零件（從幾十克到幾千克），一般不超過25kg。,金屬型鑄造又稱硬模鑄造，是將液體金屬澆入金屬鑄型，在重力作用下充填鑄型，以獲得鑄件的鑄方法。（一）金屬型為保證使用壽命，制造金屬型的材料具備如下的性能：高的耐熱性和導(dǎo)熱性，反復(fù)受熱不變形，不破壞；一定的強(qiáng)度、韌性及耐磨性；好的切削加工性能。金屬型材料一般選用鑄鐵、碳素鋼或低合金鋼。（二）金屬型鑄造的工藝特點(diǎn)1. 金屬型預(yù)熱 金屬型預(yù)熱溫度主要通過試驗來確定，一般不低于150℃。2. 刷涂料 金屬型表面應(yīng)噴刷一層耐火涂料（厚度為0.3mm－0.4mm），以保護(hù)型壁表面，免受金屬液的直接沖蝕和熱擊。,二、金屬型鑄造,3.澆注 由于金屬型的導(dǎo)熱能力強(qiáng)，因此澆注溫度應(yīng)比砂型鑄造高20℃－30℃。鋁合金為680℃－740℃，鑄鐵為1300℃－1370℃，錫青銅為1100℃－1150℃，對薄壁小件取上限，對厚壁大件取下限。4.開型時間 對于金屬型鑄造，要根據(jù)不同的鑄件選用合適的開型時間，具體數(shù)值需通過試驗來確定。 （三）金屬型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍1）金屬型鑄件冷卻快，組織致密，力學(xué)性能高。2）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高3）澆冒口尺寸較小，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約15%－30%。4）不用砂或少用砂。金屬型鑄造的主要缺點(diǎn)是金屬型無透氣和退讓性，鑄件冷卻速度大，容易產(chǎn)生澆不到、冷隔、裂紋等缺陷。,壓力鑄造（簡稱壓鑄）的實(shí)質(zhì)是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填金屬型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。常用壓射壓力為5－1500MPa，充填速度約5－5m/s，充填時間很短，約0.01－02s。 壓鑄過程主要由壓鑄機(jī)來實(shí)現(xiàn)。壓鑄機(jī)分熱壓室式和冷壓室式兩類。熱壓室式壓鑄機(jī)工作原理見圖9－3。,圖9-3 熱壓室式壓鑄機(jī)工作原理,三、壓力鑄造,冷壓室式壓鑄特點(diǎn)是壓室和熔化合金的坩堝連成一體，壓室浸在液體金屬中， 多用于低熔點(diǎn)合金。冷壓室式壓鑄機(jī)分立式和臥式兩種類型，臥式冷壓室式壓鑄機(jī)工作原理見圖1－28與圖9-4。,圖9-4 冷壓室式壓鑄機(jī)工作原理,圖9-5 冷壓室式壓鑄機(jī)推桿頂出機(jī)構(gòu)工作原理,（二）壓鑄的特點(diǎn)和應(yīng)用1. 壓鑄優(yōu)點(diǎn)：1）鑄件的尺寸精度最高，表面粗糙度Ra值最小。2）鑄件強(qiáng)度和表面硬度都較高。3）生產(chǎn)效率很高，生產(chǎn)過程易于機(jī)械化和自動化。2. 壓鑄缺點(diǎn)：1）壓鑄時，高速液流會包住大量空氣，凝固后在鑄件表皮下形成許多氣孔，故壓鑄件不宜進(jìn)行較多余量的切削加工，以免氣孔外露。2）壓鑄黑色金屬時，壓鑄型壽命很低，困難較大。3）設(shè)備投資大，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長。,一、鑄件結(jié)構(gòu)的合理性鑄件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性包括：鑄件結(jié)構(gòu)的合理性；鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性；鑄件結(jié)構(gòu)對鑄造方法的適應(yīng)性。 二、鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性 三、鑄造方法對鑄件結(jié)構(gòu)的特殊要求,第五節(jié) 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性,一、鑄件結(jié)構(gòu)的合理性,（一）鑄件應(yīng)有合理的壁厚每一種鑄造合金都有其適宜的鑄件壁厚范圍，鑄件壁厚過大或過小都會對鑄件產(chǎn)生不良影響。若選定合金的適宜壁厚不能滿足零件力學(xué)性能的要求，則應(yīng)改選高強(qiáng)度的材料或選擇合理的截面形狀以及增設(shè)加強(qiáng)肋等措施，見圖9－6。,圖9-6 鑄件的壁厚應(yīng)合理,（二）鑄件壁厚應(yīng)力求均勻所謂壁厚均勻，是指鑄件的各部分具有冷卻速度相近的壁厚，見圖9－7。鑄件的內(nèi)壁厚度應(yīng)略小于外壁厚度。,圖9-7 鑄件的壁厚應(yīng)均勻,（三）鑄件壁的聯(lián)接形式要合理1. 鑄件如果因為結(jié)構(gòu)需要不能做冷壓室式壓鑄到壁厚均勻，則不同壁厚的聯(lián)接應(yīng)采用逐漸過渡的形式，見圖9－8。,圖9-8 鑄件壁厚的過渡形式,2. 對于鑄件結(jié)構(gòu)中有兩個或三個甚至更多個壁相連的情況，可采用交錯接頭或環(huán)形接頭的形式，見圖9－9。,圖9-9 鑄件壁聯(lián)結(jié)應(yīng)盡量避免金屬積聚,（四）盡量避免過大的水平面過大的平面不利于金屬液的填充，容易產(chǎn)生澆不到等缺陷，在進(jìn)行鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量將水平面設(shè)計成傾斜形狀，見圖9－10。,圖9-10 避免大水平壁的結(jié)構(gòu),（五）鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)避免冷卻收縮受阻和有利于減小變形鑄件在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量使其能自由收縮，以減小應(yīng)力，避免裂紋。如圖9－11所示的彎曲輪輻和奇數(shù)輪輻的設(shè)計，可使鑄件能較好地自由收縮。,圖9-11 輪輻的設(shè)計,二、鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性,（一）鑄件的外形設(shè)計 1. 應(yīng)使鑄件具有最少的分型面減少鑄件分型面的數(shù)量，不僅可以減少砂箱的用量，降低造型工時，而且可以減少錯箱、偏芯等缺陷，從而提高鑄件的精度。圖9－12所示端蓋結(jié)構(gòu)，由于圖9－12a存在法蘭凸緣，不能采用簡單的兩箱造型。若改成圖9－12b所示的結(jié)構(gòu)，取消上部的凸緣，使鑄件僅有一個分型面，則將大大簡化造型操作。,圖9-12 端蓋的設(shè)計,2. 應(yīng)盡量使分型面平直平直的分型面可避免操作費(fèi)時的挖砂造型或假箱造型；同時，鑄件的毛邊少，便于清理。如圖9－13a所示的杠桿零件，在造型時只能采用不平分型面，若改成圖9－13b所示的形狀，鑄型的分型面則為一簡單的平面。,圖9-13 杠桿鑄件結(jié)構(gòu),3. 避免外部側(cè)凹鑄件在起模方向上若有側(cè)凹，見圖9－14a，就必須再造型時增加較大的外壁型芯才能起模，若將其改成圖9－14b所示結(jié)構(gòu)，則可省去外壁型芯，顯然后一種結(jié)構(gòu)是合理的。,圖9-14 鑄件兩種結(jié)構(gòu)比較,4. 改進(jìn)妨礙起模的凸臺、凸緣和肋條的結(jié)構(gòu)設(shè)計鑄件上的凸臺、凸緣和肋條結(jié)構(gòu)時，應(yīng)考慮便于造型起模，盡量避免使用活塊或外壁型芯。如圖9－15a、9－15所示。,圖9-15 鑄件整體凸臺結(jié)構(gòu)設(shè)計,5. 鑄件要有結(jié)構(gòu)斜度鑄件上垂直于分型面的不加工表面應(yīng)設(shè)計出一定的斜度，稱為結(jié)構(gòu)斜度。結(jié)構(gòu)斜度便于起模，并可延長模具的使用壽命。見圖9－16。鑄件結(jié)構(gòu)斜度的大小和許多因素有關(guān)，如鑄件的高度、造型的方法等，高度越低，斜度應(yīng)越大。凸臺的結(jié)構(gòu)斜度可達(dá)30°-50°。,圖9-16 鑄件結(jié)構(gòu)斜度,（二）鑄件內(nèi)腔的設(shè)計 1. 應(yīng)使鑄件盡可能不用或少用型芯圖9－17是懸臂支架的兩種設(shè)計方案，圖9－17a采用方形中空截面，為形成其內(nèi)腔，必須采用型芯；若改為圖9－17b所示工字形開式截面，則可避免型芯的使用，這樣在簡化造型的同時，也可保證鑄件的質(zhì)量，故后者的設(shè)計是合理的。,圖9-17 懸臂支架,2. 鑄件的內(nèi)腔設(shè)計應(yīng)使型芯安放穩(wěn)固、排氣容易、清砂方便。型芯的固定主要依靠芯頭來保證，如圖9－18所示軸承支架鑄件，若采用圖9－18a的結(jié)構(gòu)，則需要兩個型芯，而且其中大的型芯呈懸臂狀態(tài)，裝配時必須采用芯撐作輔助支撐，若改成圖9－18b所示的形狀，采用一個整體型芯來形成鑄件的空腔，則既可增加型芯的穩(wěn)固性，又改善了型芯排氣和清理條件，顯然后者的設(shè)計是合理的。,圖9-18 軸承架鑄件,對于因芯頭不足而難于固定型芯的鑄件，在不影響使用功能的前提下，可設(shè)計出適當(dāng)大小和數(shù)量的工藝孔，用以增加芯頭的數(shù)量，穩(wěn)固型芯。如圖9－19b所示。,圖9-19 增設(shè)工藝孔結(jié)構(gòu),3. 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)避免封閉空腔。圖9－20a所示鑄件為封閉空腔結(jié)構(gòu)，其型芯安放困難、排氣不暢、難于清砂，若改成圖9－20b所示的結(jié)構(gòu)，上述問題將迎刃而解，故后者是合理的設(shè)計。,圖9-20 鑄件結(jié)構(gòu)避免封閉內(nèi)腔,三、鑄造方法對鑄件結(jié)構(gòu)的特殊要求,（一）熔模鑄件1. 便于蠟?zāi)５闹圃?2. 鑄件上的孔、槽不宜過小或過深 過小或過深的孔、槽，不利于制殼時涂料和砂粒順利地充填熔模上相應(yīng)的孔洞，形成合適的型腔；同時，過深的孔、槽也給鑄件的清砂工作帶來困難。通常，孔徑應(yīng)大于2mm (薄件＞0.5mm) 。通孔時，孔深／孔徑＜4-6，不通孔時，孔深／孔徑＜2。槽寬應(yīng)大于2mm，槽深不超過槽寬的2-6倍。 3. 減少熱節(jié)，壁厚力求均勻 熔模鑄造一般不單獨(dú)設(shè)置冒口，而是利用加粗的直澆道作為冒口直接補(bǔ)縮鑄件。與此工藝相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用薄壁結(jié)構(gòu)，并使壁厚分布符合定向凝固原則。 4. 避免大平板結(jié)構(gòu) 由于熔模型殼的高溫強(qiáng)度較低，容易變形，所以設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)時，應(yīng)盡量避免大的平面。,（二）金屬型鑄件1. 鑄件的外形和內(nèi)腔應(yīng)力求簡單，盡可能加大鑄件的結(jié)構(gòu)斜度，避免采用直徑過小或過深的孔，以便于抽出型芯和保證鑄件順利取出。2. 鑄件的壁厚要均勻，以防出現(xiàn)縮松和裂紋缺陷；同時要注意壁厚不能太薄，盡量避免大的水平壁，以防止?jié)膊坏?、冷隔等缺陷，如鋁硅合金鑄件的最小壁厚為2mm~4mm，鋁鎂合金的最小壁厚為3mm－5mm。（三）壓鑄件1. 壓鑄件應(yīng)盡量消除側(cè)凹和深腔。2. 盡量采用壁厚均勻的薄壁結(jié)構(gòu)。壓鑄件適宜的壁厚一般為：鋅合金1mm-3mm，鋁合金1.5mm-5mm，銅合金2mm-5mm。3. 壓鑄可以采用鑲嵌件，應(yīng)充分發(fā)揮鑲嵌件的優(yōu)越性，以便制出復(fù)雜件、改善壓鑄件局部性能和簡化裝配工藝。為使嵌件在鑄件中的聯(lián)接可靠，應(yīng)將嵌件鑲?cè)腓T件部分制出凹槽、凸臺或滾花等。,