1、第一章铸件成型原理铸造生产过程中最主要的特点：是把金属液浇入铸型中得到铸件。在充型过程中，金属液能不能充满铸型，使铸件获得完整的形状和清晰的轮廓，与合金的流动性有着重要的关系。此外金属的充型过程对铸件质量也有重大的影响。关建词：金属液流动性铸型充填性第一节金属液的充型浇包中的金属液从浇注系统流入型腔开始，直至型腔充满为止，为金属液充满型腔的过程。在此过程中，由于金属液的散热及凝固，以及铸型对流动过程的阻碍和型腔中气体的反压力等作用，妨碍了金属液顺利充满型腔。特别是在生产薄壁铸件时，有时发生浇不足的现象，即金属液没有充满型腔就停止了流动。金属液浇满铸型的过程，
2、是用一定成份和温度的金属液对某种具体的铸型进行的，在实际生产过程中，金属液化学成份、浇注温度、以及铸型的条件均有很大变化，这些因素对金属液填充铸型的能力影响也比较复杂，但基本上可以归纳为“金属液流动性”和铸型充填性，两个方面来讨论。一、金属液的流动性：定义：金属液充满特定铸型的能力可称为金属液的流动性。金属液的流动性好，则容易浇满型腔，从而获得轮廓清晰、尺寸完整的铸件；反之则容易产生浇不足、冷隔、气孔和夹渣等缺陷。（见图片冷隔）金属液的流动性主要取决于其化学成份和浇注温度。1）在相同温度下，含碳量高的金属液比含碳量低的金属液流动性要好。2）流动性随着浇注温度的提高而
3、直线上升，故对于薄壁铸件以及流动性差的合金（如不锈钢）常采用提高浇注温度的方法来增加其流动性。根据生产经验，一般铸钢件的浇注温度为;1520°C1620°C铝合金为：680C780°C，灰铸铁为：1250C1400C，实际生产中，具体的浇注温度还必须根据铸件的大小和铸件壁的厚薄以及形状的复杂程度而定。二、铸型的充填性：如果金属液化学成份和浇注温度是合适的且保持不变，而铸型条件在很大范围内变化时，对某些铸型仍可能出现浇不足的现象，这说明铸型条件对金属液充填铸型的能力也是一个重要的因素。铸型充填性的好坏与许多铸型因素有关，影响充型能力的各种铸型因素可总称为铸型的充填
4、性。影响充填性能力的因素有：1铸件壁厚2铸型材料的导热能力3铸型的位置4合理的工艺5足够高的压头第二节表面缺陷分析一、粘砂缺陷铸件表面粘附着一层难于除掉的砂粒称为铸件粘砂缺陷。粘砂一般不致使铸件报废，但影响铸件外观质量，给机械加工带来困难。粘砂分为机械粘砂和化学粘砂两大类，机械粘砂是在铸件的部分或整个表面上粘附着一层砂粒和机械混合物，清铲粘砂层时能看到金属光泽。化学粘砂是在铸件的部分或整个表面上牢固地粘附一层由金属氧化物、砂子和粘土相互作用而生成的低熔点化合物，硬度很高，只能用砂轮磨去。1产生粘砂的原因粘砂是金属液与型壁表层之间产生热物理作用
6、粘砂。型砂或型芯紧实度不够使砂粒间空隙增大，型砂粒度太粗使砂粒间空隙偏大，或不刷涂料都会导致铸件机械粘砂。（3）金属液质量差或浇注温度太高导致铸件粘砂金属液中存在着大量的氧化物或气体，熔炼温度太高或炉渣熔点太低，形成熔渣与金属液难以分离而同时注入铸型，熔渣与型壁接触形成粘砂。金属液浇注温度太高加重了型壁热负荷，铸件会产生严重粘砂。2、粘砂缺陷的防止方法1）在不影响铸件使用性能的前提下，设计铸件壁厚要均匀，适当加大圆角半径，尽量减少热节圆。在不过多增大热节的情况下，可考虑不铸出小孔和凹槽。缩减冒口大小和高度尺寸以及冒口数量，采用冷铁减少热节。2）根据铸件厚度和金属液
7、浇注温度，正确选择原砂粒度，面砂和粘结剂的耐火度要适当高一些。对涂料要求涂刷性强、附着力大，保证涂料层耐火度高和热化学稳定性好。3）提高金属液质量，降低金属液中气体含量，对铸钢件进行脱氧处理。控制好金属液熔炼温度，炉温不宜过高，金属液出炉后要尽量除渣，浇注时挡好渣。在不影响金属液除渣和流动性的条件下，适当降低浇注温度。在不影响铸件凝固和产生冷隔的情况下，适当降低浇注温度。二、砂眼缺陷铸件内部或表面带有砂粒的孔洞称为砂眼。铸件表面砂眼能直接看见，内部砂眼只有机械加工后才能发现。1、砂眼产生的原因产生砂眼的主要原因是铸型中存在砂粒。铸型中存在砂粒的具体原因如下：1）
9、象。4）合型操作合型前型腔内散落的砂粒未能清除干净，合型不准确或不平稳而碰坏和压坏砂型与砂芯，导致铸型内存在砂粒或砂块。2、砂眼的防止方法主要是防止砂粒进入铸型和型壁脱落，其具体方法是：1）修改工艺适当增大铸型中砂型尖角部位的圆角半径，对狭窄深沟在允许的条件下不可不铸出，2）提高造型材料和造型质量造型时尽量使砂型紧实度适中，修光铸型表面防止型壁脱落。盖箱插钉子。3）改进浇注系统和控制好浇注操作改进内浇道位置和内浇道形状，防止金属液猛烈冲击型壁或直接冲刷型壁，如图大型铸件采用耐火砖做浇注系统，能有效地防止浇注系统内砂粒脱落。适当加大浇注系统截面积，缩短浇注时
10、间，控制好浇注温度和浇包口高度，都能有效地减小热辐射作用和金属液对型壁的猛烈冲击。4）提高合型操作质量合型操作中应用压力风管吹尽散落在型腔中的砂粒，合型要平稳准确，防止碰撞挤压，一旦出现挤碰现象，要开型检查并修补损坏部位，修补合格后再合箱。第二节铸件的凝固与收缩一、铸件的凝固液态金属浇入铸型后，由于铸型的冷却作用，液态金属的温度降至液相线与固相线温度范围时，液态金属向固态转变，这种状态的变化称为凝固。从液态过程转变为固态的过程称为凝固过程。（结晶）许多常见的铸造缺陷，如缩孔、缩松、浇不到、气孔、热裂、夹渣、偏析等，都是在凝固过程中产生的。因此，了解铸件的凝
11、固规律及影响铸件凝固的因素，认识铸件在凝固过程中铸件缺陷的形成机理，对于防止铸造缺陷的发生、提高铸件的性能、改善铸件内部组织和生产优质铸件有着重要意义。二、铸件的收缩金属液从浇入铸型到冷却凝固至室温的整个过程中发生的体积和尺寸减少的现象称为收缩，收缩是铸造合金的物理性质。也是许多铸件产生缩孔、缩松、裂纹、应力变形等缺陷的基本原因，是重要铸造性能之一。（见水套）合金从液态到常温体积的改变称为体收缩。金属在固态时由高温到常温的改变量，称为收缩。在设计和制造模样时需要考虑线收缩。1、金属液的收缩：任何一种金属液浇入铸型后，从浇注温度冷却到常温都要经历3个互联系的收缩阶段
12、。①、液态收缩阶段一一从浇注温度到液相温度。②、凝固收缩阶段一一自液相线温度冷却到固相线温度所发生的收缩称为凝固收缩。③、固态收缩阶段一一自固相线温度冷却到室温这一阶段的收缩称为固态收缩。2铸件的收缩实际中铸件在铸型中的收缩要受到阻碍，如果忽略阻碍，其收缩称为自由收缩。铸件在铸型中收缩时受如下3种阻力①铸件表面的磨擦力②热阻力③机械阻力由于上3种阻力在进行工艺设计时，模样尺寸不能按照自由收缩考虑，生产中采用铸造收缩率，是考虑各种阻碍力影响之后的实际收缩率。各种收缩率见表合金类型收缩1率％自由收缩受阻收缩灰铁1.0
13、0.9铸钢1.6~2.01.3~1.7球墨铸铁1.751.5锡青铜1.41.2铝硅合金1.0~1.20.8~1.0收缩率的公式￡铸=（L模一L件）/L件X100%见搅刀图）第二节冒口的设计金属液浇入铸型后，在冷却凝固过程中要产生体收缩，这就可能导致铸件在最后凝固的部位，产生缩孔或缩松。缩孔或缩松常常影响铸件组织的致密性，减少铸件的有效面积积使机械性能大大降低，甚至使铸件报废。在铸件上合理的设置冒口是防止产生缩孔和缩松的最有效的工艺措施。（见图）冒口是对铸件凝固收缩进行补给的，不是铸件本身的附加部分。它具有补缩、排气
14、、集渣等作用。冒口具备补缩的基本条件是：1）冒口的大小和形状应使金属液最后凝固，并形成由铸件到冒口的顺序凝固。2）冒口应在保证供给足量液体金属的条件下，尽量减少金属的消耗量。一、冒口的种类和形状。1）按冒口在铸件上的位置可分为顶冒口和边冒口。按冒口顶部是否敞露于铸型外面，又可分明冒口和暗冒口。顶冒口一般位于铸件最厚部位的顶部，这样可以利用金属液柱的重力进行补缩，提高冒口的补缩效果，而且有利于排气和浮渣。明冒口造型方便，便于观察铸型中金属液的上升情况，便于向冒口中补浇金属液，散发保温剂等。但因顶部敞开，散热较快，故对同样体积的冒口，明冒口较暗冒口的补缩效率低些。
16、、冒口的有效补缩距离为了防止缩孔和缩松，冒口必须符合补缩能力的条件。事实上，补缩效果不仅取决于冒口的大小和形状，还取决于铸件凝固时补缩通道是否通畅。L=4.5T如果配冷铁L=9T三、冒口尺寸的确定方法1）确定冒口的安放位置2）初步决定冒口的数目3）划分每个冒口的补缩区域，选择冒口的类型4）计算冒口的具体尺寸四、特种冒口及其应用1）大气压冒口2）气压冒口3）发热冒口4）易割冒口第一节浇注系统类型，与开设位置的选择一、浇注系统的结构、组成及作用为金属液填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道称为浇注系统。铸件的浇注系统一般由浇口杯、直浇
17、道、横浇道和内浇道四部分组成。1．浇口杯用型砂单独制成的浇口杯，放在合型后的铸型上，与直浇道的顶端对中相接。（1）浇口杯的作用承接浇包注入的液态金属并引入直浇道，增加静压头高度，提高金属液的充型能力，储存容纳部分金属液，防止液流飞溅，减缓液流的冲击，使溶渣上浮，避免熔渣.杂质和气体卷入型腔。（2）浇口杯的种类及应用浇口杯分普通漏斗形，带过滤网的，浇口盆式的。（浇口杯的形式见书98页）2、直浇道浇注系统中的垂直通道为直浇道。（1）直浇道的作用：顺利引导金属液到横浇口或型腔。（2）放置直浇道应注意的事项：由于直浇道中的金属液流速快、
18、冲刷大，一般采用耐火管，没有耐火管的情况下，直浇道的接触面只能用面砂，不能用背砂，因为背砂强度低，容易被卷入型腔。3、横浇道是指浇注系统中连接直浇道和内浇道的水平通道，它是浇注系统中重要组成部分。（1）横浇道的作用将金属液平稳、均匀地分配给各个内浇道，其重要公用是捕集、滞留由浇包经直浇道流入的夹杂物，又称“捕渣器”或称“撇渣道”。4、内浇道在浇注系统中，内浇道是把金属液直接导入型腔的通道，即金属液的引入位置，它对铸件的质量有很大的影响。（1）内浇道位置选择原则如下：①内浇道应避免直冲砂芯、型壁、或型腔中其它薄弱部位，防止造成冲砂。（见图）②尽量不开在
20、式内浇道位于铸件底部，金属液从型腔底部注入，内浇道很快被金属液充满而被淹没，因此充型平稳不会产生飞溅，型腔内的气体易于排出，金属液氧化少。但不利于顺序凝固。因为冒口在上部，它不能提高冒口的温度。3、中注式从铸件中间的某一高度上引入金属液的浇注系统，称为中注式浇注系统。中注式浇注系统对于铸件分型面以下是顶住，铸件分型面以上是底注，故兼有底注和顶注的优缺点。4、阶梯式对于高度较大的铸件需采用阶梯式浇注系统，浇注时金属液最初只从最底层内浇道进入型腔，待型腔内的液面上升到接近第二层内浇道时，才从第二层进入型腔，这样由下而上逐层注入铸型，最上层内浇道通过冒口注入型腔，可保证实现
21、顺序凝固和冒口补缩。（见图）（1）阶梯式浇注系统的特点：阶梯式浇注系统充型平稳，避免了因压头过高或液流从高处落下冲击铸型底面而造成严重的喷射和飞溅，金属液自下而上地充满型腔，有利于排气，内浇道分散，减轻了局部过热现象。因而阶梯式浇注系统可减少砂眼、气孔、冷隔、浇不足、缩孔、缩松和氧化等铸造缺陷。但阶梯式浇注系统结构复杂，造型不方便。第三节冷铁的设计一、冷铁的作用冷铁的主要作用是对铸件进行激冷，根据冷铁对铸件的激冷程度和安放位置的不同而分为外冷铁和内冷铁两类。在铸件壁的交接处往往容易形成热裂，在形成热裂时，壁的交接处蓄积的热量一定比它相邻断面处要多。当凝固
22、速度较快的相邻断面产生线收缩时，交接处的抗拉强度很小，以至线收缩一拉它便形成热裂由于交接处安放了冷铁，可使该处面的冷却与相邻断面的冷却匀衡，因而减少了交接处产生热裂的危险。二、外冷铁的应用方法三、内冷铁的应用方法，举例搅刀轴头预埋轴第六章铸件缺陷分析在铸造生产过程中，铸件受到型砂质量、砂型烘干质量、金属液质量、铸件结构、浇口位置与大小、铸件工艺方案等因素影响，使铸件产生各种类型的缺陷。在铸件质量检查过程中，如果能比较准确地判断出铸件产生缺陷的原因，采取相应的防范措施，可以减少铸件缺陷，提高铸件合格率。第一节孔洞类缺陷分析一、气孔缺陷：气孔的孔
23、壁光滑，大气孔多为梨形、圆形或椭圆形，常孤立存在，并不露出铸件表面。小气孔多成群出现在铸件表面，又称为针孔。在机械加工或热处理后才发现的长孔称之为皮下气孔，气孔多出现在铸件表面或靠近砂芯、冷铁或浇冒口附近。气孔按其产生原因分为析出性气孔，侵入性气孔反应性气孔三大类。1、析出性气孔：这种气孔尺寸细小，多以针状或球状分散在铸件各个断面内，往往出现在同一炉或某一类铸钢件和有色合金铸件中，铸铁件不易产生这种气孔。（1）析出性气孔产生的原因在金属熔炼过程中，铁能够大量溶解氢、氮、氧。铁在凝固时，氢和氧被析出，由于CO不溶于铁液中，在金属凝固过程中被析出构成气泡萌芽，随着金属液
24、凝固温度的不断降低，溶解在铁液中的氢和氮扩散到气泡萌芽中并使其长大。炉料中的锈蚀、水分、油垢等在金属熔炼过程中都会产生大量气体，中果金属在熔炼的过程中过分氧化或溶解过多的气体，都容易形成析出性气孔。（2）析出性气孔的防止方法：质量要求比较高的铸件，对炉料进行烘干和除锈处理，熔炼金属时加入适量的熔剂，在金液面上形成熔渣保护层隔离空气，避免金属液吸收大量气体，铸钢熔炼时进行脱氧处理，烘干浇包及浇注工具，对金属液进行镇静处理，采用高温出炉低温浇注或真空熔炼和压力浇注等错施，可以防止铸件产生析出性气孔。2侵入性气孔：气孔形状大多呈椭圆或梨形，气孔尺寸较大，孔壁被氧化。侵入性气孔一
25、般出现在铸件的某一局部，由于形成气孔的气泡能够在金属液中上浮，则在气孔出现在铸件内部，有的气孔出现在铸件上表层，铸铁件出现这类气孔较多。（1）侵入性气孔产生的原因：砂型中的水分、粘结剂、粘土、附加物等造型材料在浇注过程中受热产生气体，特别是水分在浇注过程中产生大量蒸气，蒸气的体积比水分的体积大了上千倍，并且膨胀速度快，如果砂型含量过我，浇入铸型的金属液会产生“沸腾”现象。（2）侵入性气孔的防止方法：选用粒度较粗的原砂配制型（芯）砂，减少旧砂中灰分和失效粘土含量，不要使用生锈或潮湿的冷铁和芯撑。在能保证砂型强度和表面质量的前提下，控制型砂中粘结剂和附加物中发气量大的材料的加入
27、液中相互扩散并形成气泡。（2）反应性气孔的防止方法：用去气和脱氧方法降低金属液中溶解的氢和氧；对芯撑、冷铁和其他嵌入物采取除锈和除油垢处理，并保持表面干燥，避免浇注前凝集水珠；降低砂型水分，增加砂型排气能力，加入适量的煤粉、沥青、重油等物造成还原性气氛，均可防止铸件产生反应性气孔。二、缩孔、缩松缺陷缩孔是铸件在凝固过程中，由于补缩不良而产生的孔洞，形状极不规则，孔壁粗糙并带有枝状晶，常出现在铸件最后凝固的部位。缩松是铸件断面上出现的分散而细水的缩孔，在气密性试验时可能渗漏。1、铸件缩孔和缩松的产生原因：铸件在凝固和冷却过程中得不到充分补缩便会产生缩孔和缩松，铸件产生
28、缩孔或缩松的主要原因如下：（1）铸件结构引起缩孔或缩松铸件结构出现下列情况会出现缩松。1）铸件壁厚局部肥厚，厚壁部位最后凝固无法得到补缩则产生缩孔或缩松。2）铸件转角尺寸不合理，转角位置形成太大的热节，在转角处产生缩孔或缩松，3）工艺设计引起铸件缩孔或缩松工艺设计中的加工余量，补贴量、浇冒口、冷铁等的设置不当都会导致铸件缩孔或缩松。（3）金属液质量和浇注因素引起铸件缩孔或缩松金属液质量差，金属液中气体含量过高，金属液流动性差，补注冒口不及时抬型跑火等都会导致铸件缩孔或缩松。2、铸件缩孔和缩松的防止方法缩孔与缩松主要是由于补缩，避免在凝固过程中产生新的热节，
29、是可以防止铸件产生缩孔的。（2）改进工艺设计方案为防止缩松，可适当减少铸件加工余量，或将加工大平面在铸型中处于铅垂位置，以便减小加工余量。为防止缩孔可设置充足的补贴量实现铸件定向凝固，如图6-8b为促使铸件定向凝固，可以采用阶梯式浇注或顶注等方法。（3）提高金属液质量和浇注质量控制好金属液化学成分，降低金属液中气体含量，把握好熔炼温度，及时点注浇冒口，保证浇注系统和冒口充分补缩。第三节裂纹缺陷分析铸件产生裂纹分热裂纹和冷裂纹。热裂纹呈散裂状，如图热裂纹断面严重氧化，无金属光泽，裂口沿晶粒边界产生和发展，裂口外型曲析而不规则，裂口表面宽度较大。冷裂纹呈长条形，裂口较
30、窄，裂口宽度均匀，裂口长穿过晶粒延伸到整个断面，冷裂纹有时有轻微氧化现象，有时呈金属光泽。一、裂纹产生机理1、热裂纹产生机理金属液在型壁传热作用下，从铸件表面开始凝固，如果在凝固收缩过程中铸件能自由收缩，在铸件内部不产生应力。当在收缩过程中枝晶层收缩受到型（芯）阻碍，枝晶层的收缩也现应力，当拉应力大于液膜强度极限时，枝晶之间就会被拉开，如果周围有足够的金属流入拉裂处，则铸件不会产生热裂纹，否则就出现热裂纹，裂纹出现后，一般拉应力也就随之消失。铸钢件和可锻铸铁最易产生热列纹。2、冷裂纹产生机理铸件在冷却过程中，如果收缩受到阻碍，铸件产生应力并发生弹性变形。若各部分
31、冷却速度不均匀将产生热应力；若产生相变而导致体积改变会形成相变应力；若收缩受到阻碍将产生收缩应力。当这些铸造应力超过金属的强度极限时，铸件就会产生冷裂。二、裂纹的防止方法铸件裂纹产生的主要原因是铸件应力大于金属强度极限，裂纹方向与应力方向相垂直。根据铸件结构特点和应力方向，在可能产生裂纹的部位采取相应措施，可防止铸件裂纹的产生。1、设计合理的铸件结构设计铸件要尽量使铸件结构符合定向凝固或同时凝固原则，减小热节尺寸，减小热应力。2、选择恰当的浇冒系统结构和安放全置把冒口设置在不阻碍铸件收缩的地方。3、正确安放冷铁如果型壁两侧都要安放冷铁，为了不阻碍铸件收缩，
32、应将冷铁在铸件两侧交错排列。所放置的冷铁要求平滑、干净、无裂纹。如果因冷铁激冷过度导致铸件裂纹，可将冷铁改薄或用内冷铁。4、正确设置收缩肋在铸件易裂部位设置收缩肋，收缩肋厚度要小于铸件该部位厚度，使收缩肋先于铸件凝固，由收缩肋承受该部位产生的应力，就能有效地防止铸件裂纹。5、保证型、芯砂良好的退让性防止薄壁铸件裂纹的主要措施之一就是降低型、芯砂的高温强度，提高退让性。例如：可选用较粗砂粒，适当减少粘结剂加入量，或先用高温强度较低的粘结剂，在型、芯砂中加入少量木屑等。在不会引起胀砂的情况下，适当降低型、芯紧实度，降低芯骨强度，浇冒口与箱带保持足够距离，都能有效地增加砂
33、型、芯的退让性，保证铸件基本上能自由收缩。6、提高金属液的质量尽量降低金属液中气体含量，防止金属液过度氧化，熔炼铸钢时进行脱氧处理。严格控制金属液化学成份，控制熔炼温度和过热温度，控制熔炼温度和对金属进行孕育处理等，都能细化金属晶粒，提高铸件强度而减少或消除铸件裂纹。7、控制好浇注温度和速度对于薄壁件采用较高的浇注温度和速度，达到铸件同时凝固的目地，使各处收缩一致，凝固过程中铸件强度一致。对于厚壁铸件有取低温慢速浇注，保证铸件定向凝固，充分补缩以增加铸件强度，同时也降低了金属液对型壁的热负荷作用而保证了型壁强度，或以减少铸件产生裂纹。第三节铸造应力、变形与裂纹
37、可以调整，变形大的铸件就的报废。对于铸件的变形，在工艺方面可采取下列措施来防止：①增大加工余量②采用预变形即反挠变③改进铸件结构二、铸件的裂纹（一）冷裂—冷裂是铸件处于弹性状态时，铸造应力超过合金的强度极限而产生的。合金的成分和熔炼质量对冷裂有很大的影响。例如钢中的碳、铬等元素，虽然提高钢的强度，但却降低了钢的导热性、因而这些元素的含量相对较高时，能够增大钢的冷裂倾向。磷能增加钢的冷脆性，当钢中的含磷量大于0.1%时它冲击韧性急剧下降，冷裂倾向也明显增加。同理当灰铸铁中磷的含量大于0.5%时，往往有大量网状磷共晶出现，冷裂倾向明显增大。当钢脱氧不良时，
38、氧化夹杂物聚集在晶粒边界上，使钢的冲击韧性和强度下降，促使冷裂形成。钢中其他非金属夹杂物增多时也有类似情况。（二）热裂—铸件在凝固后期，固相已形成完整的构架之后就开始固态的收缩，此时的线收缩如果受到阻碍而产生的裂纹就称之为“热裂”显然这种裂纹是在高温下产生的。热裂与铸件补缩不良有着密切的关系，故厚实的铸钢件补缩不良时，在其最后凝固的地方产生缩孔，也常常伴随着热裂，补缩问题解决得好，热裂也就不易发生。重要的厚实铸件均需用无损探伤法检查内部是否存在缺陷。（见滚筒图）热裂的影响因素及防止办法。①化学成份的影响：PS都是有害元素，是造成热裂的主要原因之一，冶炼时要严
40、弧状，如图，两股金属液流的接触界面上将因金属液温度过低，不能相互融合而产生冷隔。使金属液温度过低和流动性差而产生冷隔的具体原因如下：1）金属液的熔炼温度或浇注温度低，或者金属的化学成份不正确，夹杂物偏多，碳当量太高或太低，含硫量偏高等，都会降低金属液的流动性。2）浇注速度太慢，或在浇注后期过早降低浇注速度；或因金属液准备不足，浇包内的金属液不够浇满一个铸型，在第二次补浇时而第一次浇注的金属液已凝固。这此使金属液进入型腔不连续的因素都易造成铸件产生冷隔，还有可能产生浇不到或未浇满缺陷。2、冷隔的防止方法对于薄壁、大平面铸件，可以将铸型斜放浇注，或加大浇注系统截面积，
41、加高直浇道增加金属液压力。对于流程过长的浇注系统，要改变内浇道位置和数量，缩短金属液流程。加快浇注速度，提高金属液浇注温度。二、残缺类缺陷1、跑火铸件分型面以上的部分产生的严重凹陷称为跑火。有时会沿未充满的型腔表面留下类似飞翅的残片。（1）产生跑火的原因跑火是从分型面泄漏金属液，其原因是：1）砂箱内框尺寸偏小，型腔周围吃砂量偏小，合型抹缝质量不高。或者修理分型面不平整，披缝大，合型后出现缝隙，在浇注时产生跑火。（2）跑火的防止措施根据跑火原因采取相应措施防止跑火。1）根据模样选用大小适中的砂箱，保证型腔边缘与砂箱内框有较大距离，降低跑火的可能性。修型
42、操作中尽量修复分型面原样，使分型面披缝尽量小。在合型时检查分型面缝隙大小，可用石棉绳垫平分型面，认真抹好分型面缝隙。2、型漏铸件内有严重的空壳状残缺称为型漏，有时铸件外型虽然较完整，但内部的金属已漏空，铸件完全呈壳状，铸件底部有残留的多余金属，如图（1）型漏缺陷产生的原因产生型漏主要与砂型底部砂层强度有关，具体原因如下：1）砂型底部太薄，或砂型紧实度不够导致型腔底部和芯座强度不够。砂床不平整和砂型硬度不均匀，下砂型与砂床接触面积太小，型腔底部经不起金属液压力的作用而破裂形成型漏。（2）型漏的防止措施选用较高的下砂箱，保证下型底部型壁厚度，提高下砂型紧实度，用干砂和
43、石棉绳填满下型芯座与芯头间的间隙。通气孔与型腔保持一定距离，防止金属液个漏。第四节铸件的补缩定义：液态金属浇入铸型后在液态、液固态和固态冷却过程中，体积和尺寸产生减小的现象称为收缩。收缩是铸造合金本身固有的物理现象性质。铸造合金的收缩是产生缩孔，缩松、裂纹、应力和变形等缺陷的基本原因。因此，研究铸件收缩规律和收缩特点对获得形状、尺寸准确、组织致密的优质铸件，合理设置冒口、冷铁和铸筋，防止上述铸造缺陷的产生有着重要意义。一、铸件中的缩孔缩松。缩孔定义：铸件在凝固过程中，由于合金液态收缩和凝固收缩常在最后凝固的地方出现一些孔洞称为缩孔。缩松定义：缩松实际上就是
44、把集中缩孔分散成很多微小缩孔。二、防止产生缩孔缩松的措施防止铸件产生缩孔和缩松的基本出发点是根据该合金的凝固特点和铸件结构，制定合理的铸造工艺来有效地控制凝固过程，使铸件在凝固过程中建立良好的补缩条件，尽可能使缩松转化为缩孔，并使缩孔移向铸件最后凝固的地方，这样在铸件最后凝固的地方设置冒口使缩孔集中于冒口处，或者把浇道开在最后凝固的地方直接补缩，即可获得健全的铸件。第四节补贴的作用实现冒口补缩铸件的基本条件之一，是铸件凝固时始终保持向着冒口的补缩通道扩张角，这种能显著增加冒口的有效补缩距离，在铸件壁上逐渐增加的厚度，称为“冒口补贴”简称补衬。第四章消失模铸
45、造消失模铸造又称实型铸造，其实质是采用泡沫塑料模样，代替普通模样，在造型结速后，不需取出模样就浇入金属液，在灼热液体金属热作用下，泡沫模塑料气化燃烧，金属液取代了原先泡沫塑料所占据的空间位置，冷却凝固后即形成所需的铸件。一、与砂型铸造相比，消失模铸造方法有如下优点。1）铸件尺寸精度高，铸件表面质量好，这是由于取消了分型，起模，下芯等许多工艺环节避免了工艺操作中的一系列误差。（模型能做多光，铸件就能达到多光）。2）增大了铸件另件设计的自由度，在其它铸造另件的设计时必须进行结构工艺性分析，而消失模铸造由于模样没有分型面，不存在起模分型问题，从而改变了砂型铸造时铸件结构工艺性
46、内涵，很多砂型铸造难以实现的问题在使用消失模铸造后就能轻松地加以解决。3）简化铸件生产工序，缩短生产周期，提高劳动生产率。4）提高冒口的金属利用率。（砂型就不同特别是冒口）5）减少材料消耗，降低铸件成本。它的缺点：1）内在铸件质量不好（举例）齿轮2）对需焊接铸件不好，因为负压铸造使铸件表面增碳。消失模铸造适用少加工，或不加工的铸件最适用。批量大的铸件不适用。3）对铸件化学成份的影响：聚苯乙烯泡沫塑料在金属液的高温作用下，发生热裂解反应，使碳氢键裂解，直接产生活性碳和氢。在充型过程中大量的热解气体存在于金属与模样的间隙内，由于其分压较高必然要向液体金属中扩散，污
47、染了金属，使其碳氢含量增加。二、消失模材料及制模艺1）消失模铸造中模样材料是采用满足工艺需求的泡沫主要为聚苯乙烯，它碳的含量为92%气的含量为8%的碳氢化和物，具有发气量低，残留物量小、密度小、汽化迅速等优点，常用泡沫塑料密度为0。018~0。02g/cm3而造型用模样采用的高密度为0。025~0。03/cm3因为模样必需要强度。2）消失模铸造用模样的制造方法主要依据产品的数量及批量而定,大批量生产时采用发泡成形,单件,小批量生产时采用加工成形方式。①发泡成型:聚苯乙烯泡沫塑料珠粒在发泡成形之前进行预发泡处理来调整所需的粒度和密度，添加发泡剂的珠粒在80~110°
48、C预热处理温度下发软膨胀，使珠粒的密度控制在一定范围之间，为获得低密度的珠粒还可以进行两次预发泡处理，然后在空气中放置几小时，使空气渗透进珠粒沧孔内，再进行熟化处理。将经过预发泡处理并熟化的聚苯乙烯珠粒放入发泡模具中通入蒸汽或热空气加热，使预发过的珠粒在模具内进一步膨胀，获得组织致密，表面光洁的模样。②加工成形：将聚苯乙烯泡沫塑料珠粒先发泡制成泡沫塑料板，现用机械加工方法（我公司电热丝）将泡沫板加工成型。由于泡沫塑料板具有十分优良的粘接性能，因此对复杂铸件的泡沫塑料模样，可以用若干形状较为简单的模样粘接而成，这可以大大降低模样制造难度。象模型车间画样板的确良同志，他的主要任
50、原则。控制铸件的措施很多，但是指导和运用这些措施的基本原则有两个，即顺序凝固和同时凝固。1）顺序凝固原则（也叫定向凝固原则）铸件的顺序凝固就是采取各种措施，保证铸件结构上各部分按照远离冒口的部分最先凝固，然后是靠近冒口部分，最后才是冒口本身凝固的顺序进行。因此这个原则也叫定向凝固原则。铸件按照顺序凝固原则进行凝固，就能保证缩孔集中于冒口处从而获得致密铸件。①顺序凝固的优点：冒口补缩作用好，铸件内部致密。因此，对于凝固收缩大，结晶间隔较大的合金，如铸钢，球铁等，都采用这个原则。以保证铸件质量。②顺序凝固的缺点：由于存在温差容易产生热裂、应力和变形，由于设置冒口
51、和补贴等工艺出品率低，切冒口补贴耗时。2）同时凝固原则：同时凝固原则是采取措施，保证铸件结构上各部分同时凝固各部分之间几乎没有温度差。①同时凝固的优点是：不容易产生热裂、应力变形。无冒口从而节省金属出品率简化了艺，减少了劳动量。②同时凝固的缺点：在铸件中心处有缩松，铸件不致密。同时凝固原则一般用于下裂情况：①壁厚均匀的铸件，尤其是薄壁件，倾向于同时凝固。②球铁件利用石墨化膨胀力实现自身补缩时，采用同时凝固原则能使铸件致密均匀。③碳硅含量高的灰铸铁，其体收缩率较小甚至不收缩，也采用同时凝固原则。三、控制铸件凝固的方法：目前控制铸件凝固的方法常用
52、的有以下几种；一是正确布置浇注系统引入的位置，控制浇注温度，控制浇注速度和铸件凝固位置，二是采用冒口，补贴和冷铁，三是改变铸件结构四是采用具有不同蓄热的造型材料。第五章铸钢及其熔炼生产中铸钢多用强度，塑性和韧性要求较高或者具有特殊性能要求的铸件，如轧钢机的机架，坦克和拖拉机的履带，等等，其产量仅仅次于铸件。一、铸钢的分类和牌号：1、铸钢可按化学成份、质量及用途进行分类，通常根据化学成份的不同，铸钢可分为碳素铸钢和合金铸钢两大类。在生产上由于碳素钢易于制取，且价格较廉，又能满足大多娄机械零件的性能要求，故应用最广泛，它占铸钢总产量的80%以上。1）碳素铸钢，碳素
53、铸钢按含量不同可分为低碳钢（C〈0.25%）中碳钢（C=0.25~0.5%）和高碳钢（C>0.5%）2）牌号表示：老牌号ZG25ZG35ZG45是以含碳量表示,新牌号,以屈服强度和抗拉强度表示：ZG230—450ZG270-500ZG310-5702、合金铸钢：为改善和提高铸钢的某些性能，在铸钢中加入一种或几种合金元素即称合金钢。加入钢中的合金元素主要有锰（Mn）、硅（Si）,钨（W）,钼（Mo）,钒（V）铬（Cr）镍（Ni）硼⑻等。按加入合金元素含量的多少，合金铸钢可分为三类：合金元素含量低于5%的为低合金钢合金元素含量在5%~10%
54、之间的为中合金钢合金元素含量超过10%以上的为高合金钢合金钢的牌号开头仍为“ZG”它后面除标有含碳量外，还需标有合金元素的总类及含量。（ZGMn13ZGMn18Cr2MoZG1Cr18Ni9Ti）二、铸钢的铸造性能及铸造工艺特点：铸钢的综合力学性能比铸铁高，但其铸造性能比铸铁差的多。主要表现在以下几个方面：1）流动性差：浇溥壁铸件时容易形成冷隔缺陷。2）体收缩较大：故容易形成气孔，缩孔，冷裂。3）且氧化和吸气性较大：易产生夹渣和气孔。4）熔点高：容易产生粘砂和融砂现象。由于铸钢的铸造性能差，因此为获得合格的铸件，必须在铸件结构设计、造型工艺、浇口规
55、范及材料方面采取相应的措施，以防止缺陷的产生。相应错施：1、1）铸钢件的结构要合理，壁厚最小不小于8mm，壁厚要均匀。2）和壁的连接要平滑过渡或做出圆角，这样可减少铸件的内应力L3）采用铸筋可加强铸件的强度。4）应尽量减少铸件的大平面冲上，以防止粘砂，冷隔等现象。5）力求壁免深沟、容隙、以防止粘砂2、1)在造型工艺上，要合理设计浇冒口。铸件一般采用顺序凝固。2）开设浇口要注意钢水的注入位置。3）铸钢一般收缩较大应放置足够大和足够数量的浇冒口，进行补缩。4）在难以补缩的地方，放置外冷铁。5）注意铸型的排气。6）铸钢的熔点比铸铁高
56、200~300°C高温钢水与型砂相互作用，极易产生粘砂缺陷，因此铸钢用砂应采用耐火度高的石英砂，并在型腔表面刷上锆英粉涂料。三、铸钢的熔炼：（一）铸钢一般采用电弧炉或感应炉熔炼。1）电弧炉是利用石墨电极与金属炉料间电弧产生的高温来熔化金属的一种设备。2）感应炉原理与电磁炉原理基本一样。按照炉衬耐火材料不同，电弧炉可分为碱性和酸性炉两种。1）碱性电弧炉的耐火材料主要是镁砂砖和白云砂。（我车间现用的是焦油镁砂砖以前是用铁管打结镁砂而成。）2）酸性电弧炉的耐火材料为硅砖和石英砂。虽然酸性炉的炉衬寿命长、生产率高、钢水成本低，但它的最大缺点是熔炼时不易去磷、硫
58、SO）并吸收钢液中的夹杂物。③减缓钢液吸收气体（HN）和防止钢液热损失，并保证钢液有足够高的温度。④稳定电弧。保护炉衬。（见铸钢及其熔炼一书146页）3）炉渣的重要性：炉渣是炼钢操作中的重要组成部分，渣钢界面氧的扩散是表示炉渣反应能力的重要标志，它控制着钢液氧化和还原的全过程，但是炉渣的粘度是渣钢界面反应的重要因素，渣钢接触面积对反应速度有强烈的影响，如强烈的脱碳，炉渣渣洗等。从实践经验得到较科学的论断：“炼钢必先炼好渣”可见炉渣的重要性了。（炉渣的粘度是与流动性相反的炉炉渣粘度太高对钢液——炉渣间的许多冶金反应都不利，例如氧化期脱碳时，CO气没通过炉渣排
59、出的阻力很大，就会减缓一氧化碳的进行。炉渣太稀不易吸收电弧术热量，对炉衬直接侵蚀。）（四）碱性电弧炉的冶炼工艺冶炼方法分为氧化法和不氧化法。氧化法由扒、补炉、装料、熔化、氧化期、还原期、出钢等环节组成的。不氧化法只是取消了氧化期。不氧化法也称返回法冶炼。1）补炉：一般采用热补法。妈在出钢后立即将补炉材料自行烧结。补炉材料一般采用卤水混拌的镁砂。（加大块矿石，吹氧管插到炉底也会破坏炉底或炉坡。2）装料：为了保持炉底提前造渣，首先在炉底铺一层石灰，然后加入部分的小块废钢，装料应密实，大块料装在电极下面的高温区。（我厂现在以不按过去的加料方法,废钢过去都有尺寸限制
62、长防止过早大量的脱碳。吹氧时注意不要吹到炉底炉坡和炉墙。吹氧助熔一般缩短熔化期20~30分钟，使每吨钢耗电量降低60~80度。4氧化期当炉料化清，取样分析成份，根据渣况及磷含量，可部分或全部除渣，并补造新渣，取样测温后即可加铁矿石进入氧化期。1）氧化期的具体任务是：①继续氧化钢液中的磷，使之低于钢的成品规格。②氧化钢液中的碳，并利于脱碳沸腾作用大量排除钢中的有害气体，如氢氮等及非金属夹杂物。脱碳是依靠向炉中加入铁矿石和吹入氧气来完成的。氧化脱碳反应方程式为：（FeO）+（C）——（Fe）+CO脱碳时生成大量的CO，CO在逸出时
63、使钢水猛烈沸腾，钢水中的氢、氮等有害气体也随CO气泡逸出，悬浮在钢液中的夹杂物也一同上浮。2）脱磷的条件：①提高炉渣含碱度，增加Cao含量，（加白灰）②提高炉渣的氧化性，增加（FeO）含量，（加矿石，吹氧）③提高渣量能降低渣中p2O5的浓度，有利于脱磷。④较低的温度，但温度过底也是不利的。以上就是我们所说的“三高一低”是有利于脱磷的。5氧化期操作要点：氧化期炉温低，抓紧脱磷。脱磷和脱碳都要求高氧化性的炉渣和钢液。这是相同之处。在脱磷和脱碳上有不同之处：氧化P要求温度低大渣量，氧化碳要求温度偏高，薄渣层。在P和C的氧化顺序上，先氧化P后氧化C,在控制
64、升温上，前期缓慢，中期快。在控制渣量方面，前期大渣量去P,中期薄渣层氧化C,在矿石和氧气使用上，先矿石氧化为主，后用氧气去C为主。氧化初期炉温较低，要抓紧时机脱磷操作。6还原期：一般扒尽氧化渣加入稀薄渣料就是还原期开始直到出钢前为止。这一期间称为还原期。还原期的具体任务：1）钢液和炉渣脱氧。2）钢液脱磷。3）调整钢液化学成份4）调整钢液温度。完成上述任务是同时进行的，迅速造好还原渣，先择合理的脱氧制度是完成还原期任务的关键。（一）脱氧：氧是在氧化期起主要作用的，但在还原期却成了有害物质，必须予以去除，所以还原期的首要任务脱氧。钢液中
65、的氧是以FeO状态存在的，为了降低钢中氧化铁的含量，就要采用与氧亲和力比较大的元素，把铁从氧化铁中还原出来这就是脱氧。1）氧对钢质量的影响：①氧化铁在钢液中的溶解度，随着温度降低而减少，脱氧不良的铸钢件在凝固过程中，FeO从钢中析出聚集到温度较高的铸件中心厚部分，由于含氧量增高在那里发生了氧化反应，生成的CO气泡来不及排出，使钢产生气泡和中心疏松，严重时造成钢水上涨，破坏了钢的致密性，降低了钢的机械性能。②含氧高，使钢的夹杂物增加(见书上189页)③钢中氧能加剧硫的危害性，使热脆现象更为严重。所以还原期必须认真进行脱氧。(二)脱氧的方法：1)
66、扩散脱氧是利用氧在钢液中和炉渣中的分配，按照分配定律，在一定温度下，FeO在炉渣中和钢液的浓度之比是一个常数。(也就是平衡)因此采用碳粉、硅铁粉、硅钙粉，电石等脱氧剂，脱除渣中的FeO破坏了这两相之间的FeO浓度的平衡，为了保持这一浓度的比例关系，钢中的氧以FeO浓度形式向渣中扩散，不断的降低渣中的FeO可使钢中的氧降的很低。扩散脱氧的反应是：(FeO)＋C=(Fe)＋CO2(FeO)＋Si=2(Fe)＋(SiO)23(FeO)＋2Ai=(Fe)＋(ALO)23扩散脱氧在钢渣界而上进行从以上的反应式脱氧产物不存在于钢液中，因此扩散脱氧的优点使钢中含有最少量的非金属夹杂物。质量要求高的钢种大部分采用扩散脱氧。(三)脱硫：硫是钢中的有害元素，硫在钢中是FeSMnS形式存在在炼钢温度下，在平衡状态时，钢钢液中含硫量要高于渣中渣中含硫量，由此可见S以FeS形式存在时是不能把它从钢液中排除到渣中。在冶炼中是将FeS转变为CaS的形式，从而把S从钢液中去除。S与Ca的亲和力大，所以CaS很稳定，它只能溶解于炉渣中，而不能