【正文】 ?這種氣孔又稱為皮下氣孔，它常出現(xiàn)在鑄鋼件和球墨鑄鐵件上。 熱加工基礎 ——張虎 ? 皮下氣孔是球墨鑄鐵的主要鑄造缺陷 之一，其產(chǎn)生原因是鐵液中逸出的鎂和鐵液表面的硫化鎂，與鑄型中的水蒸氣發(fā)生化學反應，生成了氫和硫化氫等氣體，這些氣體侵入鑄件表面 ? 措施：防止球墨鑄鐵件皮下氣孔，除了減少鐵液中的含氣量外，要嚴格控制型砂水分，在保證球化的前提下盡量減少鎂的加人量。 （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。 第二節(jié) 常用鑄造合金 一、鑄鐵 熱加工基礎 ——張虎 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 10； ?圖 110 灰口鑄鐵 熱加工基礎 ——張虎 （ 2）蠕墨鑄鐵 石墨呈蠕蟲狀，見圖 11； 圖 11 蠕墨鑄鐵 熱加工基礎 ——張虎 （ 3）可鍛鑄鐵 石墨呈團絮狀，見圖 12； 圖 12 可鍛鑄鐵 熱加工基礎 ——張虎 （ 4）球墨鑄鐵 石墨呈球狀，見圖 13。但灰鑄鐵的切削加工性能較好。加入的材料稱為孕育劑?；诣T鐵的孕育處理見圖 14。 （ 2）可鍛鑄鐵的性能 可鍛鑄鐵的強度一般為 300～ 400Mpa，最高可達 700 Mpa，同時，可鍛鑄鐵具有一定的塑性和較高的沖擊韌度。 熱加工基礎 ——張虎 （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，有時少量為團絮狀的鑄鐵。其塑性和韌性雖低于鋼，但仍能滿足一般零件的要求。球墨鑄鐵凝固時有較大的內(nèi)應力、變形和冷裂傾向，故對重要的球墨鑄鐵件要退火以消除應力。根據(jù)碳質(zhì)量分數(shù)的高低可分為低碳、中碳和高碳鑄鋼。 二 鑄鋼 熱加工基礎 ——張虎 （二）鑄鋼的鑄造工藝特點 1. 鋼液的流動性差 其鑄件壁厚不能小于 8mm，且澆注系統(tǒng)應力求簡單、截面尺寸要比鑄鐵大、鑄型常用干型。 3. 易吸氣氧化和粘砂 熱加工基礎 ——張虎 （三）鑄鋼件的熱處理 為了細化組織，消除內(nèi)應力，改善偏析，提高鑄件的力學性能，必須對鑄鋼件進行正火或退火處理。 熱加工基礎 ——張虎 （一）鋁合金鑄造 1. 鑄造鋁合金的種類 按化學成分的不同，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。 三 有色金屬鑄造 熱加工基礎 ——張虎 （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。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。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。 熱加工基礎 ——張虎 用型砂緊實成型的鑄造方法稱為砂型鑄造。 （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。 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 熱加工基礎 ——張虎 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成，操作簡單。三箱造型操作費工。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。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用和時間，但造型費工、生產(chǎn)率低，要求工人技術水平高。適用于大批量生產(chǎn)形狀復雜的鑄件。為便于起模，造型時用手工挖去阻礙起模的型砂、其造型費工、生產(chǎn)率低，工人技術水平要求高。適用于成批生產(chǎn)中需要挖砂的鑄件。起模時，先起出主體模樣，然后再從側面取出活塊。但生產(chǎn)率低，工人技術水平要求高。 1. 機器造型方法分類 常用的機器造型方法有：壓實緊實、高壓緊實、震擊緊實、震壓緊實、微震緊實、拋砂緊實、射壓緊實、射砂緊實。砂型緊實度高，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、易于機械化、自動化、但機器結構復雜、制造成本高。砂型堅實度沿砂箱高度方向愈往下愈大。廣泛用于成批生產(chǎn)中、小型鑄件。 e) 微震緊實 熱加工基礎 ——張虎 拋砂緊實 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。該方法生產(chǎn)率高，堅實度均勻，砂型型腔尺寸精確、表面光滑、工人勞動強度低、易于自動化、但造型機調(diào)整維修復雜。廣泛用于制芯、并開始用于造型。 二、鑄造工藝設計 熱加工基礎 ——張虎 b）重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高部位應置于下面或側 面。 圖 2 箱蓋澆注時的位置 熱加工基礎 ——張虎 d）具有大平面的鑄件，應將鑄件的大平面朝下。見圖 4。見圖 6。 a) 不合理 b) 合理 圖 7 分型面數(shù)目的確定 熱加工基礎 ——張虎 f）鑄件的非加工表面上，盡量避免有披縫。零件上需要加工的表面，應需有適當?shù)募庸び嗔俊? （ 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。較大的孔、槽等應鑄出來，以便節(jié)約金屬和機構加工工時，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，且無法實行機加工的孔如彎曲孔，則一定要鑄出。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 ”?；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。 2）適用于各種合金鑄件。 （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：高的耐熱性和導熱性，反復受熱不變形，不破壞；一定的強度、韌性及耐磨性；好的切削加工性能。 二、金屬型鑄造 熱加工基礎 ——張虎 由于金屬型的導熱能力強，因此澆注溫度應比砂型鑄造高 20℃ － 30℃ 。 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%。常用壓射壓力為 5－ 1500MPa，充填速度約 5－ 5m/s，充填時間很短，約 － 02s。 圖 3 熱壓室式壓鑄機工作原理 三、壓力鑄造 熱加工基礎 ——張虎 冷壓室式壓鑄 特點是壓室和熔化合金的坩堝連成一體，壓室浸在液體金屬中， 多用于低熔點合金。 3）生產(chǎn)效率很高，生產(chǎn)過程易于機械化和自動化。 熱加工基礎 ——張虎 一、鑄件結構的合理性 鑄件結構的鑄造工藝性包括：鑄件結構的合理性；鑄件結構的工藝性；鑄件結構對鑄造方法的適應性。鑄件的內(nèi)壁厚度應略小于外壁厚度。 圖 10 避免大水平壁的結構 熱加工基礎 ——張虎 （五）鑄件結構應避免冷卻收縮受阻和有利于減小變形 鑄件在結構設計時，應盡量使其能自由收縮，以減小應力，避免裂紋。若改成圖 12b所示的結構，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 14 鑄件兩種結構比較 熱加工基礎 ——張虎 4. 改進妨礙起模的凸臺、凸緣和肋條的結構 設計鑄件上的凸臺、凸緣和肋條結構時，應考慮便于造型起模，盡量避免使用活塊或外壁型芯。見圖 16。 圖 16 鑄件結構斜度 熱加工基礎 ——張虎 （二）鑄件內(nèi)腔的設計 1. 應使鑄件盡可能不用或少用型芯 圖 17是懸臂支架的兩種設計方案，圖 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 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，故后者的設計是合理的。如圖 19b所示。通常，孔徑應大于 2mm (薄件＞ ) 。與此工藝相適應，應盡量采用薄壁結構，并使壁厚分布符合定向凝固原則。 （三）壓鑄件 1. 壓鑄件應盡量消除側凹和深腔。為使嵌件在鑄件中的聯(lián)接可靠，應將嵌件鑲入鑄件部分制出凹槽、凸臺或滾花等。壓鑄件適宜的壁厚一般為：鋅合金 1mm3mm，鋁合金 ，銅合金 2mm5mm。 熱加工基礎 ——張虎 （二）金屬型鑄件 1. 鑄件的外形和內(nèi)腔應力求簡單，盡可能加大鑄件的結構斜度，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。槽寬應大于 2mm，槽深不超過槽寬 的 26倍。 圖 20a所示鑄件為封閉空腔結構，其型芯安放困難、排氣不暢、難于清砂，若改成圖 20b所示的結構，上述問題將迎刃而解，故后者是合理的設計。 型芯的固定主要依靠芯頭來保證，如圖 18所示軸承支架鑄件，若采用圖 18a的結構，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 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，顯然后者的設計是合理的。凸臺的結構斜度可達 30176。 圖 15 鑄件整體凸臺結構 設計 熱加工基礎 ——張虎 5. 鑄件要有結構斜度 鑄件上垂直于分型面的不加工表面應設計出一定的斜度，稱為結構斜度。如圖 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 13b所示的形狀，鑄型的分型面則為一簡單的平面。 圖 11 輪輻的設計 熱加工基礎 ——張虎 二、鑄件結構的工藝性 （一）鑄件的外形設計 1. 應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 8 鑄件壁厚的過渡形式 熱加工基礎 ——張虎 2. 對于鑄件結構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。若選定合金的適宜壁厚不能滿足零件力學性能的要求，則應改選高強度的材料或選擇合理的截面形狀以及增設加強肋等措施，見圖 6。 2）壓鑄黑色金屬時，壓鑄型壽命很低，困難較大。 圖 4 冷壓室式壓鑄機工作原理 熱加工基礎 ——張虎 圖 5 冷壓室式壓鑄機推桿頂出機構工作原理 熱加工基礎 ——張虎 （二）壓鑄的特點和應用 1. 壓鑄優(yōu)點： 1）鑄件的尺寸精度最高，表面粗糙度 Ra值最小。壓鑄機分熱壓室式和冷壓室式兩類。 金屬型鑄造的主要缺點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。 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。 （二）金屬型鑄造的工藝特點 1. 金屬型預熱 金屬型預熱溫度主要通過試驗來確定，一般不低于 150℃ 。 4）工藝過程較復雜，生產(chǎn)同期長，制造費用和消耗的材料費用較 高，多用于小型零件（從幾十克到幾千克），一般不超過 25kg。鑄型經(jīng)高溫焙燒后即可進行澆注。制做模樣時，為了使模樣符合零件圖上尺寸的要求，在模樣上相應減去這個抬高的尺寸，即為分型負數(shù)。 （ 5）工藝補正量 由于工藝上的原因，在鑄件相應部位非加工面上增加的金屬厚度稱為工藝補正量。起模斜度的大小，應根據(jù)模壁測量面高度、模樣材料及造型方法確定。灰鑄鐵件較鑄鋼件線收縮率小、熔點低，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、加工余量應比鑄鐵件??；鑄件的尺寸愈大或加工面與基準面的距離愈大，鐵件的尺寸誤差也愈大，故余量也應隨之加大； 熱加工基礎 ——張虎 大量生產(chǎn)時，因采用機器造型，鑄件精度高，故余量可減??；反之，手工造型誤差大，余量應加大；此外，澆注時朝上的表面，因產(chǎn)生缺陷的機率大，其加工余量應比底面和側面大。 a) 不正確 b) 正確 圖 8 分型面的位置應能避免披縫 ?g）分型面的選擇應盡量與鑄型澆注時位置一致。 e）盡量減少分型面的數(shù)目，最好只有一個分型面。見圖 5。 圖 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， 同時應保證型芯在鑄型中安放牢靠、排氣通暢。 圖 1 汽缸澆注時的位置 熱加工基礎 ——張虎 c）具有大面積的薄壁鑄件，應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。圖中應表示出：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。 g) 射壓緊實 ?射砂緊實 是 用壓縮空氣將型（芯）砂