铸造基础知识培训资料总.doc
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培
训
资
料
二○○六年三月
目录
第一章浇注系统……………………………………………………（3）
1、浇注系统的定义…………………………………………（3）
2、浇注系统的组成…………………………………………（3）
3、各组元的作用……………………………………………（3）
1）浇口杯………………………………………………（3）
2）直浇道………………………………………………（5）
3）直浇道窝……………………………………………（5）
4）横浇道………………………………………………（5）
5）内浇道………………………………………………（10）
4、浇注系统的类型………………………………………（10）
5、金属的流动性与金属的凝固性………………………（15）
6、铸件浇注位置及分型面确定…………………………（18）
第二章铸件缺陷……………………………………………………（21）
1、气孔……………………………………………………（21）
2、缩孔及缩松……………………………………………（23）
3、冷豆……………………………………………………（24）
4、裂纹类缺陷……………………………………………（24）
1）冷裂…………………………………………………（24）
2）热裂…………………………………………………（24）
3）温裂…………………………………………………（25）
5、掉砂……………………………………………………（25）
6、渣孔……………………………………………………（25）
7、粘砂……………………………………………………（26）
8、夹砂……………………………………………………（27）
9、冷隔……………………………………………………（28）
10、浇不足…………………………………………………（28）
11、跑火……………………………………………………（29）12、多肉……………………………………………………（29）13、错型……………………………………………………（31）14、偏芯……………………………………………………（31）15、变形……………………………………………………（31）
附表：
我国铸造缺陷的分类…………………………………………（34）
本资料主要摘自《造型工手册》
——品保一部
铸造是将熔化的金属液引入预定型腔的过程。
在这个过程中，铸型能否经得住铁水带来的恶劣环境？
铁水在与铸型的接触中会发生怎样的变化？
本教材将带你初探其中的奥秘。
第一章浇注系统
一、浇注系统的定义
铸型接受浇入的液态金属，并将其引入到铸型型腔的一系列通道叫浇注系统。
图1-1
1—直浇道2—横浇道
3—内浇道4—冒渣口
图1-2
浇口杯的档渣作用
二、浇注系统的组成
1、浇口杯
2、直浇道
3、直浇道窝
4、横浇道
5、内浇道等
三、各组元的作用（见图1-1）
※浇口杯
图1-3漏斗形浇口杯
（一）浇口杯的作用
图1-4
1、用来承接来自浇包的金属液流，并且将金属液引入直浇道，同时可以防止金属外溢。
2、避免金属液流直冲直浇道，减少金属液对铸型的冲刷。
3、具有一定的挡渣效果。
（见图1-2）
4、增加金属液静压头（砂箱高度较低时）。
例如：
用漏包浇注时，金属液冲刷力大，流量也不易控制而且包孔很难对准直浇道，没有浇口杯很难实现浇注。
（二）金属液在浇口杯中的流动特点（见图1-3、1-4）
当金属液流入直浇道时，容易产生涡流，当金属液进入直浇道内时，将空气和渣子一并带入型腔，使铸件产生渣孔和气孔等不良缺陷。
涡流对于铸件质量影响较大，因尽可能减少涡流，其具体措施有：
（见图1-5）
图1-5浇注状态对液流运动的影响
a）合理b）不合理
1、降低浇注包与浇口杯之间的距离，保持金属液在浇口杯中的高度，即降低金属液流入浇口杯的落差。
因而在浇注时，浇口杯中液体应有一定深度。
在整个浇注过程中连续供给金属液，保持液面不变。
包嘴应尽量靠近浇口杯，并迅速浇满浇口杯。
2、若浇注时，铁水沿浇口杯壁注入，由于流向改变可以产生向上涡流，这样有利于与渣质上浮，因而浇注时，铁水应沿浇口杯斜壁流下，只有这样才能发挥浇口杯挡渣的效果。
（三）浇口杯的结构和分类：
漏斗形和浇口盆形
1、漏斗形浇口杯（见图1-3）
1）优点：
漏斗形浇口杯结构简单、制作方便、容积小、消耗的金属少，适于小型铸件。
2）缺点：
它只能接纳和缓冲浇注的金属液流，其挡渣效果很小。
（NWS广泛采用此种类型）
2、浇口盆形，又叫池形。
（见右图-浇口盆）
优点：
挡渣效果好，用于大中型铸件。
浇口盆
缺点：
容积大，消耗的金属多，制作困难。
（四）提高浇口杯挡渣效果措施
1、在浇口杯（漏斗形）底部加筛网，对铁水起到过滤作用。
（见图1-6）
2、在浇口盆中增设隔板，利于铁水中熔渣上浮。
（见图1-7）
3、在浇口盆中设置拔塞。
1）缺点：
拔塞通常为耐火材料，如果操作不当，而损坏型砂），造成砂孔类缺陷。
2）优点：
铁水在浇口盆中静置一定时间，有利于熔渣上浮。
3）改善：
浇口杯底孔与直浇道之间，用金属薄片隔开，浇注不久后，金属片会自行熔化，金属液进入铸型，使用于浇注要求较高的铸件。
（见图1-8）
图1-8拔塞浇口盆
a）锥塞头b）平塞头
图1-7带隔板和底坎的浇口盆
a）合理b）不合理
图1-6带筛网的漏斗形浇口杯
1—内浇道2—横浇道3—直浇道
4—筛网5—浇口杯
※直浇道
（一）作用：
将金属液由浇口杯内向下引入横浇道，并且提供型内金属液充型的压力头，从而改善铸型的填充性。
金属在直浇道内充满高度越高，则流入型腔的速度越快，这样铸件就越不易出现浇不足、冷隔等缺陷。
注意：
直浇道不具有蔽渣能力，还可能导致气体的吸入。
（二）形状：
1、一般做成上大下小的圆锥状，锥度一般为1︰25或1︰50。
这样不但可以防
止吸气，而且也利于造型。
2、直浇道与浇口杯之间的连接，应圆角连接，不能做成直角。
（见图1-9）
原因：
1）浇口杯和直浇道若连接成直角，如截面一旦改变，会加快该处的流速，使该处真空度大，从而导致金属液冲刷该处铸型，造成铸件不良。
图1-9直浇道与其他浇道的连接
2）金属液在直浇道底部流速达到最快，如果急转弯会使金属液的紊流和搅动作用加剧，不利于渣子上浮。
※直浇道窝
位于直浇道底部扩大的凹窝。
作用：
降低液流速度，减弱金属液对铸型的冲刷作用。
避免金属液流飞溅，从而引导
金属平稳地流入横浇道。
一般直浇道底窝的直径为横浇道宽度的2倍左右，深
度应接近横浇道的高度。
※横浇道
（一）作用：
1、连接直浇道和内浇道。
2、用来捕集滞留由浇包经直浇道流入的杂质，它是浇注系统中最后一道挡渣关口。
（二）要求：
1、平稳、缓慢地输送金属液。
低速流动，防止对铸型冲刷，利于渣粒上浮，最后滞留在横浇道顶部，而不进入型腔。
（三）横浇道中金属液流动
1、金属液开始流进横浇道后，以最大速度形成金属液浪，沿横浇道长度方向流
动，在到达横浇道末端时金属液冲击该处型壁，金属液面开始上升，液流
方向改变，此时横浇道内液面不断上升，直到完全充满。
这样有利于金属液
中杂质上浮。
2、在等断面横浇道上有几个断面相等的内浇道，在横浇道未充满前，由于金属
液惯性，驱使金属液越过内浇道继续向前流动，从横浇道两侧分叉出去的内
浇道仍无金属液。
当横浇道金属液充满后，由于金属液压头作用，远离直浇道的内浇道优先进水。
（见图1-10）
3、为了使各内浇道入水趋于一致，采取
1）内浇道不同截面积，即远离直浇道处截面应较
图1-10液流分配比例
1—直浇道2—横浇道3—内浇道
小。
2）横浇道做成渐缩形结构，每经过一个内浇道以
后，横浇道的断面积相应减小一定比例。
（四）横浇道挡渣作用所具备的条件
1、横浇道必须是充满状态。
2、金属液的流动速度应小于杂质上浮速度，使夹渣
图1-11吸动作用区域
a）吸动作用区大b）吸动作用区小
物有足够时间上浮到横浇道顶面。
3、尽量使金属液在横浇道内平稳流动。
4、横浇道应有足够的高度，能保证高出内浇道吸动区一定的距离。
横浇道末端
应有足够的长度。
5、应保证内浇道和横浇道的相对位置正确
（五）问题点：
1、为什么要规定内浇道至直浇道的最小距离？
“内浇道的吸动作用”金属液流经内浇道时，除金属液向前流动外，还有金属
液向内浇道流动，由于压力差，就将金属液吸入内浇道，这种作用叫“吸动作用”。
吸动区一般都大于内浇道的截面积。
（见图1-11）
由于直浇道中的金属液流入横浇道时，因同急拐弯，金属液流波动较大，只有
流经一段距离后才能平稳，才有利于杂质上浮。
另外，杂质上浮到横浇道顶部需要
一段时间，若内浇道离直浇道太近，会导致杂质进入型腔，形成铸件渣孔。
2、为什么最后一个内浇道不能开在横浇道最末端？
在开始浇注时，金属液中夹杂物较多，再者，开始浇入的金属液流经的路径
长，热量散失比较多、温度低，铁水流动性差，这样铁水若流入型腔后使铸件出现冷隔或渣孔。
因此在横浇道的末端应加长一段，以存留不洁的铁水。
一般加长段长度大于75mm。
3、横浇道横截面有哪几种类型，各有什么特点？
截面有：
梯形、圆梯形、圆形三种。
圆形截面：
挡渣效果差，但是散热少，主要用于铸钢。
圆梯形：
挡渣效果好，可以减少因内浇道的吸动作用吸入杂质。
4、提高横浇道挡渣能力的措施有哪些？
（见图1-12、1-13）
1）稳流式浇注系统。
（见图1-14）
目的：
改变流动方向，降低液流速度，采用多处搭接。
2）阻流式浇注系统：
液流运动时，在截面积突然变小处，对液流产生局部
阻力，使液流有很大的减速，有利于杂质上浮。
（见图1-15）
3）加滤渣片。
（见图1-16）
目的：
降低液流速度。
滤渣片的放置：
滤渣片上面的孔为一头大，另一头小的方孔或圆孔，放置应该上小下大。
图1-15阻流式浇注系统
a）垂直式b）水平式
图1-16带筛网式浇注系统
1—筛网2—直浇道
3—横浇道4—内浇道
图1-14稳流式浇注系统
1—直浇道2—横浇道3—内浇道
图1-12提高横浇道挡渣能力的浇注系统
图1-13
在滤渣片的底部形成涡流，便于熔渣上浮，并贴附在筛网下面。
另外，只有在滤渣
片下液体在充满状态
下才具有挡渣效果。
图1-17横浇道中的集渣包
图1-18锯齿形集渣包
a）逆齿b）顺齿
4）集渣式浇注系统。
集渣包：
在横浇道上，局部加高结构叫集渣包（见图1-17）
当金属液流此处时，因断面扩大而流速降低，在“死”角处产生漩涡，使杂质易于上
浮，并停留在该处，逆齿挡渣效果较好。
（见图1-18）
离心集渣包：
内浇道之间，铁水进入集渣包后，在离心力的作用下，产生涡流，利于熔渣上浮。
（见图1-19）
注意：
1）出口的截面积比入口的截面积小
2）出口方向应于铁液旋转方向相反。
图1-19离心集渣包
a）合理b）不合理
※内浇道
作用：
将金属液导入型腔的通道。
由于内浇道较短，不具有挡渣能力。
注意：
1）内浇道设置的方向的与横浇道液流的方向相反。
（见图1-20）
2）内浇道不应位于横浇道末端。
3）内浇道与横浇道位于同一平面上。
4）第一个内浇道与直浇道应有合理的距离。
图1-20内浇道在横浇道上的布置形式
a）、d）良好b）、e）一般
c）、f）、g）、h）差
四、浇注系统的类型
（一）依据金属液引入型腔的位置不同，可以分为：
顶注式、中间注入式、底注式以及阶梯注入式。
（见图1-21）
图1-21金属液注入型腔内的高度
a）顶住式b）中间注入式
c）底注式c）阶梯式
依据各组元横截面积比例可分为：
封闭式、开放式、半封闭式浇注系统。
（见图1-22、1-23）
图1-22
图1-23
图1-24
图1-25
1、顶注式：
金属从铸型顶部注入铸型。
特点：
1）对铸型的冲击力大，与空气接触面积大，金属易氧化、飞溅易造成砂孔、冷豆、气孔等缺陷。
2）金属液自下而上凝固，有利于冒口补缩，减少缩孔和缩松倾向。
3）充型好。
浇注系统简单，有利于提高步留率。
2、压边浇口和雨淋浇口是两种特例（见图1-24、1-25）
图1-26压边浇口
1）压边浇口（见图1-26）：
①浇口以一条窄而长的缝隙与铸件顶部相连，浇注时，金属贴着型壁进入型腔，对型壁的冲刷力减小，从而克服顶注式的不足。
再者，由于铁水流入型腔时，对压边处的型砂充分加热，使压边处铁水不会过早凝固，保持补缩通道长时间畅通。
因而压边浇口有较好的补缩性。
（注意压边的宽度不能太大，太大会造成充型时间短，而失去冒口补缩的作用，另外压边太大，易造成铸件带肉）。
②压边浇口便于从铸件上清理。
③蔽渣效果也较好。
2）雨淋式浇口（见图1-27）：
由于金属液分成多股流入型腔，充型缓慢，而在充型时，对铁水有搅动作用，利于渣子上浮，因而有较好的挡渣效果。
适于中小轻重要的铸件。
注意：
浇注温度应适当提高，以免产生冷豆缺陷。
←图1-27雨淋浇口
1—铸件2—冒口
3—横浇道4—浇口杯
5—内浇道
←图1-28
3、底注式：
金属从铸件底部注入，充型平稳，没有冲刷和飞溅型腔内气体易于排出。
（见图1-28）
缺点：
1）由于铸件表面铁水长时间与空气接触，表面形成氧化膜，妨碍金属内气体逸出。
而且氧化皮会粘在垂直型壁上，影响铸件质量。
2）铸件逆向凝固，影响冒口补缩。
3）不利于渣子的排出。
图1-29中间注入式
1—浇口杯2—出气孔
4、中间注入式（见图1-29）：
铁水从分型面处引入（铸件某一高度）中间注入式兼有顶注和底注的优、缺点。
5、阶梯式（见图1-30）：
适合于高度较大的铸件。
在铸型高度方向上，开设若干个内浇道。
特点：
1）有利于实现铸件定向凝固，便于铸件补缩。
2）铸件由下而上充型，有利于型内气体排出。
3）内浇道分散，防止局部过热。
4）有利于消除浇不足、冷隔、气孔等缺陷。
图1-30阶梯式浇注系统
缺点：
结构复杂，不便于造型。
目前NWS、DSP的DISA生产线大部分采用这种形式。
（二）依据组元横截面积比例分类的浇注系统及其应用。
（见图1-22、1-23）
五、金属的流动性与金属的凝固
（一）金属的流动性
金属的充型过程：
指金属液流入浇口杯到铸型充满的过程。
金属的流动性：
金属充型的能力。
可能产生缺陷，如浇不足、冷隔等。
图1-29螺旋形试样
1—试样2—浇道
3—试样凸点
金属流动性的检查：
螺旋形检查法。
金属流经的路径越长，越易充型，流动性越好。
（见图1-31）
1）灰铁流动性＞铸钢流动性
2）C、Si含量高，流动性相对好，低牌号的灰铁流动性较好。
3）铁水的温度高→流动性好；铁水的温度低→流动性差。
4）铸型对金属流动性的影响，铸型导热系数高，则金属液降温快，金属液的流
动性也差。
铸型预热有利于提高金属的流动性。
5）浇注条件：
①金属压头高，则金属的流动性好。
②浇注系统越复杂对铁水的阻力越大，流动速度慢。
6）铸件壁厚的影响及铸件复杂程度的影响。
（二）铸件的凝固：
即金属由液态转变为固态的过程。
铸件凝固的原则：
很多铸件缺陷都是在金属凝固时产生的，例如缩孔、缩松、热裂等，因此要获得高质量铸件，就应该控制铸件凝固。
基本原则：
定向凝固和同时凝固
1、定向凝固：
就是采用各种措施，保证铸件在远离冒口部位优先凝固，然后是靠近冒口部位，最后才是冒口本身的顺序进行，这个凝固方式就叫做顺序凝固。
对于铸件而言，保证缩孔集中在冒口中，有利于获得无缩孔而致密的铸件。
优点：
冒口补缩作用好，得到致密的铸件。
缺点：
由于铸件各部分存在较大温差，易造成铸件热裂，凝固后也容易使铸件
产生应力和变形。
定向凝固原则需加冒口和补贴。
工艺出品率低，去除冒口废时。
2、同时凝固：
保证铸件个部分同时凝固，铸件各部分之间没有温差。
（理想）
优点：
1）不易产生热裂，不易产生变形。
2）由于不用冒口或冒口很小节约金属。
缺点：
铸件中心区有缩松，不致密。
（三）灰铁铸件快浇，慢浇优缺点对比（见图1-32）
图1-32
六、铸件浇注位置及分型面确定
（一）铸件浇注位置确定的一般原则：
1、铸件上厚实部位应置于浇注位置上方，以利于实现厚实部分补缩细薄部分，顶部设冒口来补缩厚实部分。
2、铸件重要的加工面，受力面要求较高部分，位于下型面、立面或斜面。
底面的铸件缺陷少。
3、铸件大平面朝下，避免形成夹砂。
4、铸件薄壁部分应位于下型面或侧面，避免出现浇不足或冷隔不良。
5、选择浇注位置，应尽量减少砂芯数目，并保证砂芯在铸型中放置牢固，且通气顺利。
一般地，造型位置、浇注位置、冷却位置三者之间是一致的。
（二）分型面的确定
1、尽可能使铸件位于同一砂箱内或者加工面和加工基准面，位于同一砂箱内，以便保证铸件尺寸精度。
2、尽量减少分型面的数量。
在机器造型时通常只用一个分型面，并力求选择平的分形面代替特殊形状的分型面。
3、分型面应选择在铸件最大截面上，以便于起模。
4、分型面选择力求减少砂芯数目，尽可能使砂芯位于下箱。
（三）铸件的吃砂量
模样，浇注系统等距砂箱壁、箱顶、箱档间的距离，称之为铸型的吃砂量。
即砂型型壁的厚度。
1、吃砂量较小的危害：
1）砂型不易紧实，砂型的型腔上造成局部疏松，铸件易产生落砂或涨型。
2）分型面处吃砂量小，会造成浇注时跑火。
3）吃砂量小，在铸型搬运时，造成铸型塌箱。
2、吃砂量太大：
型砂型壁太厚，浪费型砂，增加作业的劳动强度，浪费原材料。
而且加大砂箱尺寸。
（四）关于铸件出气孔
出气孔亦称为通气孔、冒气孔、出气冒口等，可分明的和暗的两种。
明的出气孔是连通型腔和外界大气穿透的孔道，在机器造型时，明的出气孔，造型不便。
因而常用暗的出气孔。
即出气针、出气片等。
1、作用：
1）排除型腔中的气体，减小浇注时型腔中的压力。
浇注时，型腔中的气体受热膨胀，虽可以通过砂粒之间的间隙排除一部分，但仍不能有效防止型腔中气体压力增加，可以使铁水流速减慢。
严重时，还会造成抬箱，引起跑火或者使直浇道中铁水飞溅造成事故。
对于铸件而言，形成侵入型气孔，造成铸件浇不足或冷隔。
2）能减小金属充满时对型腔顶面所产生的动压力。
即可以减小抬箱力。
3）可以聚集脏的铁水。
4）当铁水进入出气孔时，表明铸件已经浇满。
2、结构：
分为两种。
1）有直接放在铸件上的直接出气孔。
2）有从铸件侧面引出的出气孔。
一般情况下，出气孔根部的截面积至少应等于内浇道的总面积。
这样可以认为从内浇道进入多少金属液，从出气孔中近似地排除多少气体，这样不致使型腔内压力增加。
3、位置：
位于铸件的最高点。
4、注意：
1）直接出气孔不能太细，这样铁水进入出气孔后很快凝固，起不到排脏铁水的作用。
结果是铁水中的气泡在排气针根部产生气孔。
2）直接出气孔不应放在铸件厚实部位上，以免增大热节，产生缩孔。
★思考题：
1、简述增加浇口杯挡渣效果的措施？
2、简述漏斗形浇口杯的优点和缺点？
3、简述横浇道的作用，及发挥挡渣效果所具备的条件？
4、为什么要规定内浇道至直浇道的最小距离？
5、为什么最后一个内浇道不能开在横浇道末端？
6、提高横浇道挡渣能力的措施有哪些？
7、内浇道开设应注意哪些事项？
8、简述顶注式和底注式的优点和缺点？
9、金属的流动性对铸件有何影响？
提高金属流动性有何措施？
10、金属定向凝固和同时凝固有何特点？
11、对于灰铁件快浇和慢浇对铸件有何影响？
12、选取分型面原则？
13
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