金屬型鑄造薄壁件怎麼才能鑄滿

1. 鑄造鑄鋼件時有什麼要求

鑄鋼件是用鑄鋼製作的零件，與鑄鐵性能相似，但比鑄鐵強度好。鑄鋼件在鑄造過程中易出現氣孔缺陷、角度定位不準確等缺點，在長期使用中就有可能出現機殼斷裂的現象。

鑄鋼件清理注意事項及其要求：鑄鋼件在未完全凝固前，不能搬動鑄件，也不準在600℃以上噴水強冷。鑄件一般經自然冷卻2-3小時後進行清件。

鑄鋼件造型工藝的基本原則：質量要求高的面或主要加工面應放在下面；大平面應放在下面；薄壁部分應放在下面；厚大部分應放在上面；應盡量減少砂芯的數量；應盡量採用平直的分型面。鑄鋼件造型工藝的基本要求：木模：要求輪廓完整，無裂紋、無破損、無殘缺，表面光潔，尺寸符合鑄造工藝圖紙要求，並經常進行尺寸校驗。砂箱：砂箱的尺寸大小應根據木模規格確定，大、中型砂箱應焊接箱筋。

（一）工作流程：清理鑄件表面、型腔廢砂→氣割鑄件澆口、冒口、毛刺→再次清理鑄件殘砂→焊補鑄件→打磨鑄件→質量驗收

（二）操作方法及質量標准：1、准備工作

按照要求佩戴好勞保用品，並對工作環境進行安全確認；准備好所用機器設備和工具，並認真檢查，確保機器設備、工具完好，能正常、安全運行和使用。2、正常操作：（1）利用風鎬或水清砂機進行鑄件廢砂清理。（2）鑄件廢砂清理完畢，按照《氣割安全技術操作規程》操作割槍，切割鑄件澆口、冒口、飛邊、毛刺。（3）鑄件切割完畢，符合要求。按照《電焊工安全技術操作規程》操作電焊機，對鑄件殘缺部位進行焊補，確保鑄件完整。（4）焊補完畢，復合工藝要求。利用砂輪機對鑄件切割、焊補等部位進行打磨處理，保證切割部位和焊補部位光潔、平整。（5）打磨完畢，進行驗收，准備熱處理。

2. 闡述鑄造金屬凝固的形式：同時凝固、順序凝固、糊狀凝固的特徵及適合金屬種類特徵和工藝

順序凝固：鑄件的順序凝固原則是採取各種措施，保證鑄件各部分按照距離冒口的遠近由遠及近朝著冒口方向凝固，冒口本身最後凝固。鑄件按照這一原則凝固時，可使縮孔集中在冒口中，獲得緻密的鑄件。

帶有冒口的板狀鑄件，採用頂注式澆注。由於金屬液是從冒口澆入的，所以鑄件縱斷面中心線上的溫度自遠離冒口處向冒口方向依次遞增。

在向著冒口張開的ϕ 角范圍內，金屬都處於液態，形成「楔形」補縮通道，ϕ 角越大，越有利於冒口的補縮如圖所示。同時凝固條件下，擴張角ϕ 等於零，沒有補縮通道，無法實現補縮。但是由於同時拉伸的應力及階段。

1、彈性：εe=σe/E，指標σe，E。

2、剛性：△L=P·l/E·F抵抗彈性變形的能力強度。

3、強度：σs---屈服強度，σb---抗拉強度。

4、韌性：沖擊吸收功A。

5、疲勞強度：交變負荷σ-1<σs。

6、硬度HR、HV、HB。

(2)金屬型鑄造薄壁件怎麼才能鑄滿擴展閱讀：

凝固過程中液態金屬的流動、單向凝固技術、快速凝固。與第一版相比，修訂後的新書增加了數值模擬最新內容，以及液態金屬結構、固－液界面非線性動力理論、快速凝固熱力學和動力學等內容，反映了凝固理論和技術的發展。

富有展性、延性及導熱性、導電性的這一類物質。金屬中延展性最好的是Au，導電好的依次是Ag、Cu、Al；金屬可分為有色金屬-黑色金屬、重金屬-輕金屬等；一種音樂風格，通常被成為重金屬

3. 幾種特種鑄造技術推介

砂型鑄造尺寸精度不高，表面粗糙，生產率低，質量不穩定，勞動強度大等。 凡是與傳統的普通砂型鑄造有一定區別的鑄造方法，統稱為特種鑄造。 一、金屬型鑄造：用重力澆注將熔融金屬澆入金屬鑄型（即金屬型）中獲得鑄件的方法。（永久型鑄造）優點：下芯、合型比較方便。精度高，勞動條件好。 2、缺點：上型排氣困難，開型和取出鑄件均不方便。 3、應用：主要適用於大批量生產中小型有色金屬合金鑄件；如鋁合金、鎂合金、銅合金等。也可用金屬型生產形狀簡單的黑色金屬鑄件。澆注低熔點的合金（如錫合金、鎂合金等）時，可選用灰鑄鐵。澆注鋁合金、銅合金時，可選用合金鑄鐵。澆注鑄鐵和鋼時，必須選用碳鋼和合金鋼等。 二、壓力鑄造：熔融金屬在高壓下高速充型，並在壓力下凝固的鑄造方法。 1、優點：鑄件質量好，生產效率高，經濟效益好 2、缺點：壓鑄型結構復雜，製造費用高，生產周期長；金屬液充型速度大，凝固快，補縮困難，鑄件中容易產生小氣孔和縮松等缺陷。 3、應用：大批量生產中小型有色金屬合金鑄件，其中以念正凱鋅合金、鋁合金壓鑄件應用最為廣泛。 三、離心鑄造：將熔融金屬澆入繞水平、傾斜或立軸旋轉的鑄型，在離心力作用下，凝固成形的鑄件軸線與旋轉鑄型軸線重合的鑄造方法。 1、優點：在離心力的作用下凝固成形，緻密性好，鑄件內部不易產生縮孔、氣孔、渣氣孔等缺陷。金屬型冷卻快，鑄件晶粒細小，因而力學性能較高。金屬液的充型能力好，可以鑄造薄壁鑄件和流動性差的清悉合金鑄件。 2、缺點：鑄件內孔直徑尺寸不準確，內表面粗糙，加工餘量大；在澆注冷凝過程中，密謀較大的組織容易集中於表層，產生化學成分不均勻的缺陷（容易產生偏析的合金如鉛青銅就不能用離心鑄造法生產鑄件）。中國熱加工網——鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、工業爐、檢測儀器 3、應用：多用於澆注各種金屬的圓管狀鑄件，如各種套、環、管等。以及可以鑄造各種要求組織緻密、強度要求較高的成型鑄件，如小葉輪、成型刃具等。 四、熔模鑄造：又稱失蠟鑄造。用易熔材料如蠟料製成模樣（蠟模），在模樣上包覆若干層耐火塗料，製成型殼，熔出模樣的型殼經高溫焙燒後即可澆注的鑄造方法。 1、仔喚優點：鑄件質量好，可澆注形狀復雜的鑄件，可產生各類金屬材料的鑄件。 2、缺點：操作過程繁雜、生產周期長、成本較高，不能鑄造較大的零件。一般都在20kg以下。 3、應用：凡是形狀復雜、機械加工困難的零件；均可考慮採用熔模鑄造。目前應用最多的是生產碳鋼和合金鋼鑄件。 五、低壓鑄造：將鑄型安置在密封的坩堝上方，坩堝內通往壓縮空氣，在熔融金屬的表面上造成低壓力，使金屬由升液管上升填充鑄型和控制凝固的鑄造方法。 1、優點：能生產出組織緻密的工件，對薄壁、耐壓、防滲的鑄件有利；金屬液充型平穩、無飛濺和沖擊現象，不容易產生夾砂、氣孔等缺陷。 2、缺點：坩堝和升液管長期受金屬液的浸蝕，使用壽命較低。 3、應用：目前應用最多的是鋁合金，在銅合金和鑄鐵生產中也有應用。

4. 鋁合金鑄造工藝

一、鑄造概論
鋁合金鑄造的種類如下：
由於鋁合金各組元不同，從而表現出合金的物理、化學性能均有所不同，結晶過程也不盡相同。故必須針對鋁合金特性，合理選擇鑄造方法，才能防止或在許可范圍內減少鑄造缺陷的產生，從而優化鑄件。
1、鋁合金鑄造工藝性能
鋁合金鑄造工藝性能，通常理解為在充滿鑄型、結晶和冷卻過程中表現最為突出的那些性能的綜合。流動性、收縮性、氣密性、鑄造應力、吸氣性。鋁合金這些特性取決於合金的成分，但也與鑄造因素、合金加熱溫度、鑄型的復雜程度、澆冒口系統、澆口形狀等有關。
(1) 流動性
流動性是指合金液體充填鑄型的能力。流動性的大小決定合金能否鑄造復雜的鑄件。在鋁合金中共晶合金的流動性最好。
影響流動性的因素很多，主要是成分、溫度以及合金液體中存在金屬氧化物、金屬化合物及其他污染物的固相顆粒，但外在的根本因素為澆注溫度及澆注壓力（俗稱澆注壓頭）的高低。
(2) 收縮性
收縮性是鑄造鋁合金的主要特徵之一。一般講，合金從液體澆注到凝固，直至冷到室溫，共分為三個階段，分別為液態收縮、凝固收縮和固態收縮。合金的收縮性對鑄件質量有決定性的影響，它影響著鑄件的縮孔大小、應力的產生、裂紋的形成及尺寸的變化。通常鑄件收縮又分為體收縮和線收縮，在實際生產中一般應用線收縮來衡量合金的收縮性。
鋁合金收縮大小，通常以百分數來表示，稱為收縮率。
①體收縮
體收縮包括液體收縮與凝固收縮。
鑄造合金液從澆注到凝固，在最後凝固的地方會出現宏觀或顯微收縮，這種因收縮引起的宏觀縮孔肉眼可見，並分為集中縮孔和分散性縮孔。集中縮孔的孔徑大而集中，並分布在鑄件頂部或截面厚大的熱節處。分散性縮孔形貌分散而細小，大部分分布在鑄件軸心和熱節部位。顯微縮孔肉眼難以看到，顯微縮孔大部分分布在晶界下或樹枝晶的枝晶間。
縮孔和疏鬆是鑄件的主要缺陷之一，產生的原因是液態收縮大於固態收縮。生產中發現，鑄造鋁合金凝固范圍越小，越易形成集中縮孔，凝固范圍越寬，越易形成分散性縮孔，因此，在設計中必須使鑄造鋁合金符合順序凝固原則，即鑄件在液態到凝固期間的體收縮應得到合金液的補充，是縮孔和疏鬆集中在鑄件外部冒口中。對易產生分散疏鬆的鋁合金鑄件，冒口設置數量比集中縮孔要多，並在易產生疏鬆處設置冷鐵，加大局部冷卻速度，使其同時或快速凝固。
②線收縮
線收縮大小將直接影響鑄件的質量。線收縮越大，鋁鑄件產生裂紋與應力的趨向也越大；冷卻後鑄件尺寸及形狀變化也越大。
對於不同的鑄造鋁合金有不同的鑄造收縮率，即使同一合金，鑄件不同，收縮率也不同，在同一鑄件上，其長、寬、高的收縮率也不同。應根據具體情況而定。
(3) 熱裂性
鋁鑄件熱裂紋的產生，主要是由於鑄件收縮應力超過了金屬晶粒間的結合力，大多沿晶界產生從裂紋斷口觀察可見裂紋處金屬往往被氧化，失去金屬光澤。裂紋沿晶界延伸，形狀呈鋸齒形，表面較寬，內部較窄，有的則穿透整個鑄件的端面。
不同鋁合金鑄件產生裂紋的傾向也不同，這是因為鑄鋁合金凝固過程中開始形成完整的結晶框架的溫度與凝固溫度之差越大，合金收縮率就越大，產生熱裂紋傾向也越大，即使同一種合金也因鑄型的阻力、鑄件的結構、澆注工藝等因素產生熱裂紋傾向也不同。生產中常採用退讓性鑄型，或改進鑄鋁合金的澆注系統等措施，使鋁鑄件避免產生裂紋。通常採用熱裂環法檢測鋁鑄件熱裂紋。
(4) 氣密性
鑄鋁合金氣密性是指腔體型鋁鑄件在高壓氣體或液體的作用下不滲漏程度，氣密性實際上表徵了鑄件內部組織緻密與純凈的程度。
鑄鋁合金的氣密性與合金的性質有關，合金凝固范圍越小，產生疏鬆傾向也越小，同時產生析出性氣孔越小，則合金的氣密性就越高。同一種鑄鋁合金的氣密性好壞，還與鑄造工藝有關，如降低鑄鋁合金澆注溫度、放置冷鐵以加快冷卻速度以及在壓力下凝固結晶等，均可使鋁鑄件的氣密性提高。也可用浸滲法堵塞泄露空隙來提高鑄件的氣密性。
(5) 鑄造應力
鑄造應力包括熱應力、相變應力及收縮應力三種。各種應力產生的原因不盡相同。
①熱應力
熱應力是由於鑄件不同的幾何形狀相交處斷面厚薄不均，冷卻不一致引起的。在薄壁處形成壓應力，導致在鑄件中殘留應力。
②相變應力
相變應力是由於某些鑄鋁合金在凝固後冷卻過程中產生相變，隨之帶來體積尺寸變化。主要是鋁鑄件壁厚不均，不同部位在不同時間內發生相變所致。
③收縮應力
鋁鑄件收縮時受到鑄型、型芯的阻礙而產生拉應力所致。這種應力是暫時的，鋁鑄件開箱是會自動消失。但開箱時間不當，則常常會造成熱裂紋，特別是金屬型澆注的鋁合金往往在這種應力作用下容易產生熱裂紋。
鑄鋁合金件中的殘留應力降低了合金的力學性能，影響鑄件的加工精度。鋁鑄件中的殘留應力可通過退火處理消除。合金因導熱性好，冷卻過程中無相變，只要鑄件結構設計合理，鋁鑄件的殘留應力一般較小。
(6) 吸氣性
鋁合金易吸收氣體，是鑄造鋁合金的主要特性。液態鋁及鋁合金的組分與爐料、有機物燃燒產物及鑄型等所含水分發生反應而產生的氫氣被鋁液體吸收所致。
鋁合金熔液溫度越高，吸收的氫也越多；在700℃時，每100g鋁中氫的溶解度為0.5～0.9，溫度升高到850℃時，氫的溶解度增加2～3倍。當含鹼金屬雜質時，氫在鋁液中的溶解度顯著增加。
鑄鋁合金除熔煉時吸氣外，在澆入鑄型時也會產生吸氣，進入鑄型內的液態金屬隨溫度下降，氣體的溶解度下降，析出多餘的氣體，有一部分逸不出的氣體留在鑄件內形成氣孔，這就是通常稱的「針孔」。氣體有時會與縮孔結合在一起，鋁液中析出的氣體留在縮孔內。若氣泡受熱產生的壓力很大，則氣孔表面光滑，孔的周圍有一圈光亮層；若氣泡產生的壓力小，則孔內表面多皺紋，看上去如「蒼蠅腳」，仔細觀察又具有縮孔的特徵。
鑄鋁合金液中含氫量越高，鑄件中產生的針孔也越多。鋁鑄件中針孔不僅降低了鑄件的氣密性、耐蝕性，還降低了合金的力學性能。要獲得無氣孔或少氣孔的鋁鑄件，關鍵在於熔煉條件。若熔煉時添加覆蓋劑保護，合金的吸氣量大為減少。對鋁熔液作精煉處理，可有效控制鋁液中的含氫量。
二、砂型鑄造
採用砂粒、粘土及其他輔助材料製成鑄型的鑄造方法稱為砂型鑄造。砂型的材料統稱為造型材料。有色金屬應用的砂型由砂子、粘土或其他粘結劑和水配製而成。
鋁鑄件成型過程是金屬與鑄型相互作用的過程。鋁合金液注入鑄型後將熱量傳遞給鑄型，砂模鑄型受到液體金屬的熱作用、機械作用、化學作用。因此要獲得優質的鑄件除嚴格掌握熔煉工藝外，還必須正確設計型（芯）砂的配比、造型及澆注等工藝。
三、金屬型鑄造
1、簡介及工藝流程
金屬型鑄造又稱硬模鑄造或永久型鑄造，是將熔煉好的鋁合金澆入金屬型中獲得鑄件的方法，鋁合金金屬型鑄造大多採用金屬型芯，也可採用砂芯或殼芯等方法，與壓力鑄造相比，鋁合金金屬型使用壽命長。
2、鑄造優點
(1) 優點
金屬型冷卻速度較快，鑄件組織較緻密，可進行熱處理強化，力學性能比砂型鑄造高15%左右。
金屬型鑄造，鑄件質量穩定，表面粗糙度優於砂型鑄造，廢品率低。
勞動條件好，生產率高，工人易於掌握。
(2) 缺點
金屬型導熱系數大，充型能力差。
金屬型本身無透氣性。必須採取相應措施才能有效排氣。
金屬型無退讓性，易在凝固時產生裂紋和變形。
3、金屬型鑄件常見缺陷及預防
(1) 針孔
預防產生針孔的措施：
嚴禁使用被污染的鑄造鋁合金材料、沾有有機化合物及被嚴重氧化腐蝕的材料。
控制熔煉工藝，加強除氣精煉。
控制金屬型塗料厚度，過厚易產生針孔。
模具溫度不宜太高，對鑄件厚壁部位採用激冷措施，如鑲銅塊或澆水等。
採用砂型時嚴格控制水分，盡量用干芯。
(2) 氣孔
預防氣孔產生的措施：
修改不合理的澆冒口系統，使液流平穩，避免氣體捲入。
模具與型芯應預先預熱，後上塗料，結束後必須要烘透方可使用。
設計模具與型芯應考慮足夠的排氣措施。
(3)氧化夾渣
預防氧化夾渣的措施：
嚴格控制熔煉工藝，快速熔煉，減少氧化，除渣徹底。Al－Mg合金必須在覆蓋劑下熔煉。
熔爐、工具要清潔，不得有氧化物，並應預熱，塗料塗後應烘乾使用。
設計的澆注系統必須有穩流、緩沖、撇渣能力。
採用傾斜澆注系統，使液流穩定，不產生二次氧化。
選用的塗料粘附力要強，澆注過程中不產生剝落而進入鑄件中形成夾渣。
(4) 熱裂
預防產生熱裂的措施：
實際澆注系統時應避免局部過熱，減少內應力。
模具及型芯斜度必須保證在2°以上，澆冒口一經凝固即可抽芯開模，必要時可用砂芯代替金屬型芯。
控制塗料厚度，使鑄件各部分冷卻速度一致。
根據鑄件厚薄情況選擇適當的模溫。
細化合金組織，提高熱裂能力。
改進鑄件結構，消除尖角及壁厚突變，減少熱裂傾向。
(5) 疏鬆
預防產生疏鬆的措施：
合理冒口設置，保證其凝固，且有補縮能力。
適當調低金屬型模具工作溫度。
控制塗層厚度，厚壁處減薄。
調整金屬型各部位冷卻速度，使鑄件厚壁處有較大的激冷能力。
適當降低金屬澆注溫度。

5. 金屬型鑄造的生產過程,適用情況及注意事項

（1）金屬型鑄造工藝設計 金屬型鑄造工藝設計關鍵是鑄件澆注位置的確定、澆冒系統的設計和模具工作溫度的控制和調節。

l）鑄件澆注位置。它直接關繫到金屬型型芯和分型面的數量、金屬液導入位置、排氣的通暢程度以及金屬型結構的復雜程度等，從而決定金屬型加工和操作的難易程度以及鑄件冷卻溫度分布，進而影響鑄件的生產效率，尺寸精度等內、外質量。因此，鑄件澆注位置是鑄造工藝設計首先考慮的重要環節。

2）澆冒系統。鑄件澆冒系統設計決定鑄件內、外質量。澆冒系統應具有撇渣、排氣和補縮功能，同時應保證鑄件合理的凝固、冷卻溫度場。正確、合理的澆冒系統除憑經驗估算外，附算機數值模擬可直觀地預測鑄件凝固過程溫度場，顯示鑄件可能產生縮松（孔）的危險部位，從而指導工藝設計，並通過調整澆冒系統結構和尺寸、金屬型結構、控製冷卻速度或調整塗料層厚度等手段調節溫度場、消除鑄造缺陷，如採用底注式澆注的汽車發動機鋁缸蓋的毛坯，盡管採取在上部設置幾乎超過鑄件重量的大冒口和底部強制通水冷卻的工藝措施也難以調整合理的順序凝固的溫度場，難以消除底部內澆口周圍過熱而造成的縮松缺陷。某廠引進法國Sifa公司鋁合金金屬型鑄造機正是採用這種澆冒系統，生產工藝不穩定。百分之百的缸蓋需浸滲，對於縮松嚴重的缸蓋即使浸滲也滿足不了耐壓要求；而從冒口直接注入鋁液，鋁液經過陶瓷過濾器凈化後進人型腔，保證了鑄件合理的冷卻梯度，即自下而上的順序凝固方式，消除了縮松缺陷，缸蓋成品率顯著提高。英國Foseco公司曾對兩種澆注方法做過詳細的研究和對比試驗工件，並稱後者為DYPUR法。該法使型簡化、緊湊，節省鋁液，鑄件成品率高。採用該法即使由於鋁液有較高落差造成的少量夾雜缺陷，對鑄件的力學性能和氣密性影響也不大。當然，澆冒系統的開設位置、結構和尺寸大小除考慮鑄件凝固溫度場外，還需兼顧型復雜程度，金屬液充型是否平穩，是否具有撇渣和排氣等功能。

3）金屬型工作溫度。同樣，金屬型工作溫度和各部分的溫差對鑄件的冷卻溫度場有著重要的作用。對金屬型局部過熱區域強制水冷和風冷是為了保證該區域保持正常的工作溫度，提高生產效率，同時消除過熱，保證正常的冷卻溫度場。金屬型工作溫度控制比較先進和有效手段是控製冷卻水出口溫度，出口溫度*冷卻循環水循環速度調節。如義大利Fata公司和法國Sifa公司設計製造的金屬型都有先進的水、風冷卻裝置。此外，對於局部厚大熱節部位還可鑲嵌熱導率高或蓄熱量大的金屬嵌塊或調節塗料層厚度和塗料種類以保證鑄件形成合理的冷卻溫度梯度，消除局部縮松（孔）缺陷。