【正文】 。 鑄型用金屬制成 ， 可反復(fù)使用 ， 故又稱永久型鑄造 。 結(jié)構(gòu)有整體式 、 水平分型式 如圖 224a 、 垂直分型式 如圖 224b、 復(fù)合分型式 如圖 224c等 。 4） 工藝過程較復(fù)雜 ， 生產(chǎn)周期長 ， 使用費(fèi)和消耗的材料費(fèi)較貴 ， 多用于小型零件 。 2. 熔模鑄造的特點(diǎn)和適用范圍 熔模鑄造適用于 制造形狀復(fù)雜 ， 難以加工的高熔點(diǎn)合金及有特殊要求的精密鑄件；主要用于汽輪機(jī) 、 燃汽輪機(jī)葉片 、 切削刀具 、 儀表元件 、 汽車 、 拖拉機(jī)及機(jī)床等零件的生產(chǎn) 。 模樣材料多為蠟質(zhì) ， 故又稱失蠟鑄造 。 思考題： ，各適用于何種零件？ 2. 機(jī)器造型有何優(yōu)缺點(diǎn) ， 有哪幾種緊砂方法和起模方法 ？ 第 3節(jié) 特種鑄造方法 與普通砂型鑄造不同的其他鑄造方法統(tǒng)稱為特種鑄造 ，如熔模鑄造 、 金屬型鑄造 、 壓力鑄造 、 低壓鑄造 、 離心鑄造 、 擠壓鑄造 、 實(shí)型鑄造等 。機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，但不易掉砂，適用于型腔較深，形狀復(fù)雜的鑄型，常用于下型。一般用于形狀復(fù)雜或高度較大的鑄型。機(jī)構(gòu)簡單，但易漏砂，用于型腔簡單、高度小的鑄型，多用于上型，以省卻翻箱。 2） 拋砂緊實(shí) ：工作原理 如圖 220所示 。 機(jī)器造型 1. 機(jī)器造型的緊砂方法 機(jī)器造型的緊砂方法主要有壓實(shí) 、 振實(shí) 、 振壓 、 拋砂四種基本形式 。生產(chǎn)效率高 ， 勞動條件好 ， 砂型質(zhì)量好 （ 緊實(shí)度高而均勻 ，型腔輪廓清晰 ， 鑄件質(zhì)量也好 。 各種鑄型 ， 各種批量 鑄件兩端截面尺寸比中間大 ， 必須有兩個分型面 主要用于手工造型 ， 具有兩個分型面的鑄件的單件 、小批生產(chǎn) 用于小鑄件的生產(chǎn) 。 起模時先取出主體部分 ，再取出活動部分 用于妨礙起模部分的鑄件的單件 、 小批生產(chǎn) 采用活動砂箱造型 ， 合型后脫出砂箱 表 22 常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用 造型方法 主要特點(diǎn) 適用范圍 刮板造型 用刮板代替模樣造型 。 具體特點(diǎn)及應(yīng)用見表 22 。 缺點(diǎn)是對工人技術(shù)水平要求較高 ， 生產(chǎn)率低 ， 勞動強(qiáng)度大 ， 鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定 ， 用于單件 、 小批生產(chǎn) 。 手工造型 全部用手工或手動工具完成的造型 。 防止方法是盡量減少鑄造應(yīng)力 。 2） 冷裂 是鑄件處于彈性狀態(tài)即在低溫時形成的裂紋 。 分布在應(yīng)力集中處或熱節(jié)處 。 裂紋表面被氧化而呈氧化色 ， 裂紋沿晶粒邊界產(chǎn)生和發(fā)展 ， 外形曲折而不規(guī)則；裂紋短 ， 縫隙寬 。 可分為熱裂和冷裂 。 圖 215 框架鑄件的變形 圖 216 T形梁的變形 防止鑄造應(yīng)力的方法也是防止變形的根本方法；同時在工藝上還可以采用反變形法 ， 提早落砂去應(yīng)力退火消除機(jī)械應(yīng)力 。 如圖 215所示的框架鑄件 ， 圖 216的 T形梁 ， 當(dāng)剛度不夠時 ， 將產(chǎn)生如圖所示的變形 。 自然時效 、 熱時效 （ 去應(yīng)力退火 ） 和共振時效 。 4） 設(shè)法改善鑄型 、 型芯的退讓性 ， 合理設(shè)置澆冒口 。 如圖 214所示 ， 各部分溫差小 ，不易產(chǎn)生熱應(yīng)力 。 2） 盡量選用線收縮率小 、 彈性模量小的合金 。 1） 合理設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu) 。 但如果臨時拉應(yīng)力和殘留熱應(yīng)力同時作用在某瞬間超過鑄件的強(qiáng)度極限時 ， 鑄件將產(chǎn)生裂紋 。 圖 212 熱應(yīng)力的形成 由熱阻礙引起 ， 落砂后熱應(yīng)力仍存在于鑄件內(nèi) ， 是一種殘留鑄造應(yīng)力 ， 以框架鑄件為例 ， 說明殘留熱應(yīng)力的形成過程 ， 如圖 212所示 ， 其熱應(yīng)力形成過程分三階段 。 第一階段 ， 兩者都塑性變形 ， 無熱應(yīng)力； 第二階段 ， 一塑性 ， 一彈性 ， 仍無熱應(yīng)力； 第三階段 ， 兩者均彈性變形 ， 冷卻慢的受拉 ，快的受壓 。 可分為熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力； 熱阻礙 ： 鑄件各部分由于冷卻速度不同 ， 收縮量不同而引起的阻礙 ,由 其引起的應(yīng)力稱 熱應(yīng)力 。 三者綜合應(yīng)用是消除縮孔縮松的有效措施 ， 如圖 211所示 。 加大冷卻速度 ， 調(diào)節(jié)凝固順序 。 圖 210順序凝固原則示意圖 （ 3） 合理應(yīng)用冒口 、 冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措施 冒口 ， 在鑄件厚壁處和熱節(jié)部位設(shè)置冒口 ， 是防止縮孔 、 縮松最有效的措施 。 （ 2） 合理確定內(nèi)澆道位置及澆注工藝 內(nèi)澆道的引入位置應(yīng)按照順序凝固原則確定；澆注溫度和澆注速度應(yīng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu) 、 澆注系統(tǒng)類型確定 ，慢澆有利于順序凝固 ， 有利于補(bǔ)縮 ，消除縮孔 。 圖 29鐵碳合金成分與體積收縮率的關(guān)系 防止縮孔和縮松的基本原則是： 采用合理的工藝條件 ，使縮松轉(zhuǎn)化為縮孔 ，并使縮孔移至冒口中 。 純金屬和共晶成分合金傾向于逐層凝固 ， 易形成縮孔 。 2） 合金的澆注溫度越高 ， 液態(tài)收縮越大 ， 越易形成縮孔 。 一般出現(xiàn)在鑄件壁的軸線區(qū)域 、 熱節(jié)處 、 冒口根部和內(nèi)澆口附近 ， 也常分布在集中縮孔的下方 。 但主要出現(xiàn)在糊狀凝固的合金中 ， 或斷面較大的鑄件壁中 。 （ 1） 縮孔的形成 形成條件 ， 金屬在恒溫或很窄的溫度范圍內(nèi)結(jié)晶 ， 鑄件壁以逐層凝固方式凝固 。 縮孔產(chǎn)生的基本原因是合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值大于固態(tài)收縮值 ， 且得不到補(bǔ)償 。 大而集中的孔洞稱為縮孔 ， 細(xì)小而分散的孔洞稱縮松 。充型能力不好 ， 鑄件易產(chǎn)生澆不到 、 冷隔 、 氣孔 、 夾雜 、 縮孔 、 熱裂等缺陷 。 3） 鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件 ， 鑄件結(jié)構(gòu)造成各部分冷卻速度不同 ， 產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力阻礙收縮；鑄型和型芯產(chǎn)生機(jī)械阻力 。 圖 26 鑄造合金收縮過程示意圖 I— 液 態(tài)收縮 II— 凝 固收縮 III— 固 態(tài)收縮 a) 合金狀態(tài)圖 b) 一定溫度范圍合金 c) 共晶合金 a) b) c) 2. 影響收縮的因素 1） 化學(xué)成分 。 用線收縮率表示 。 3） 固態(tài)收縮 。 結(jié)晶溫度范圍越大 ， 收縮率越大 。 2） 凝固收縮 。 1） 液態(tài)收縮 。 合金從液態(tài)冷卻至常溫的過程中 ， 體積或尺寸縮小的現(xiàn)象 。 3. 鑄型條件 1） 鑄型的蓄熱能力越強(qiáng) ， 充型能力越差； 2） 鑄型溫度越高 ， 充型能力越好； 3） 鑄型中的氣體阻礙充型； 4） 鑄件結(jié)構(gòu) ， 壁厚過小 、 壁厚變化劇烈 、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 、 大平面都影響充型 。 2） 充型壓力 。 故在保證充型能力的前提下溫度應(yīng)盡量低 。 2. 澆注條件 1） 澆注溫度 越高 ， 保持液態(tài)的時間越長 ， 流動性越好；溫度越高 ， 合金粘度越低 ， 阻力越小 ， 充型能力越強(qiáng) 。 圖 24鉛錫合金的流動性與相圖的關(guān)系 3） 雜質(zhì)和含氣量 。 如圖 24所 示鉛錫合金的流動性與相圖的關(guān)系；純金屬和共晶合金在恒溫下結(jié)晶 ， 為逐層凝固方式 ， 如 圖 25a所示 ， 凝固層表面光滑 ， 阻力小 ， 故流動性好 ， 同時共晶合金熔點(diǎn)最低 ， 故流動性最好 。 2） 合金的成分 。 流動距離越長 ， 表明流動性越好 。 充型能力 充型能力： 熔融金屬或合金充滿鑄型型腔 ， 獲得形狀完整 、 輪廓清晰鑄件的能力 。 c) 澆注溫度越高 ， 溫度梯度減小 。 合金的凝固溫度越低 、 熱導(dǎo)率越高 、 結(jié)晶潛熱越大 ， 溫度梯度越小 ， 如多數(shù)鋁合金 。如圖 22所示。 低碳鋼 ， 近共晶成分鑄鐵傾向于逐層凝固 ， 高碳鋼 、 遠(yuǎn)共晶成分鑄鐵傾向于糊狀凝固 。 而糊狀凝固時 ，充型能力差 ， 易產(chǎn)生縮松 。 a)逐層凝固 b)中間凝固 c)糊狀凝固 圖 21 鑄件的凝固方式 1） 逐層凝固 ：純金屬或共晶成分的合金的凝固 ， 如圖21a； 2） 糊狀凝固 ：結(jié)晶溫度范圍很寬的合金的凝固 ， 如圖21c； 3） 中間凝固 ：介于逐層凝固和糊狀凝固之間 ， 大多數(shù)合金為此凝固方式 ， 如圖 21b所示 。 其中凝固區(qū)對鑄件質(zhì)量有較大影響 。 得到的凝固組織 （ 鑄態(tài)晶粒形態(tài) 、 大小 、分布 、 缺陷等 ） 取決于成分 、 冷卻速度 、 形核條件等 。 2） 液態(tài)金屬的性質(zhì) ：具有粘度和表面張力 。 如表 21所示 。 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 。 3） 鑄造工序多 ， 難以精確控制 ， 使鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定 。 原材料來源廣泛 ， 價格低廉 。 鑄造的優(yōu)點(diǎn) ： 1） 可以鑄出內(nèi)腔 、 外形很復(fù)雜的毛坯； 2） 工藝靈活性大 。第 2章 鑄造成形 液態(tài)成形理論基礎(chǔ) 砂型鑄造方法 特種鑄造方法 鑄造工藝設(shè)計 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性 鑄造成形新發(fā)展 返回 鑄造 ：將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固后，獲得一定形狀的毛坯或零件的方法。鑄造是生產(chǎn)機(jī)器零件毛坯的主要方法之一，其實(shí)質(zhì)是液態(tài)金