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目录1

第一章 绪论1

参考文献6

2．充型过程的流体力学计算8

1．液态金属的流体力学特性8

第二章 铸造工艺设计基础8

一、液态金属充型过程的流体力学8

1．液态金属充型能力的基本概念11

二、液态金属的充型能力11

（1）金属性质方面12

2．影响充型能力的因素12

（2）铸型性质方面14

3．提高充型能力的措施15

（3）浇注条件方面15

（3）浇注方面16

（4）铸件结构方面16

（2）铸型方面16

（1）金属方面16

（2）铸型产生膨胀和应力变形17

（1）铸型水分迁移和强度的变化17

（4）铸件结构方面17

三、液态金属与铸型的相互作用17

1．热作用17

四、铸件一次结晶的控制18

3．机械作用18

2．物理、化学作用18

（1）皮下气孔18

（2）粘砂18

（1）粒状（等轴）晶组织的控制19

1．固溶体型合金的结晶控制19

2．共晶型合金的结晶控制20

（2）柱状晶组织的控制20

（2）铸件凝固方式及其影响因素21

（1）凝固动态曲线21

五、铸件的凝固21

1．铸件的凝固方式21

（1）灰铸铁和球墨铸铁22

2．几种典型合金的凝固22

（3）铝硅合金23

（2）铸钢23

4．铸件的凝固时间和凝固速度24

（3）中等结晶温度范围的合金24

3．合金的凝固方式与铸件质量的关系24

（1）窄结晶温度范围的合金24

（2）宽结晶温度范围的合金24

（3）固态收缩26

（2）凝固收缩26

六、铸件的收缩26

1．铸钢的收缩26

（1）液态收缩26

3．铸件的实际收缩27

2．铸铁的收缩27

4．缩孔和缩松28

（1）缩孔29

（2）缩松30

（4）缩孔和缩松的防止31

（3）缩孔和缩松的转化规律31

5．铸件的热裂34

（1）铸造应力35

6．铸件的铸造应力、冷裂及变形35

（3）变形37

（2）冷裂37

（2）气体的溶解38

（1）气体对铸件质量的影响38

七、铸件中的气体和非金属夹杂物38

1．铸件中的气体38

（3）气体的析出41

（2）非金属夹杂物的来源42

（1）非金属夹杂物的分类42

2．铸件中的非金属夹杂物42

（3）非金属夹杂物的生成43

参考文献45

（4）非金属夹杂物对铸件质量的影响45

1．铸件质量对零件结构的要求47

一、零件结构的铸造工艺性47

（1）铸件的最小壁厚47

（2）铸件的临界壁厚48

（3）铸件的内壁厚度49

（6）肋50

（5）铸造斜度50

（4）铸件壁的过渡和连接50

第三章 铸造工艺设计57

（8）提高铸件质量的合理结构58

（7）凸台58

（2）减少砂芯数量的铸件结构69

（1）简化或减少分型面的铸件结构69

2．铸造工艺对零件结构的要求69

（3）方便起模的铸件结构71

（4）有利于砂芯的固定和排气的铸件结构72

（6）有利于铸件清整的铸件结构73

（5）具有铸造工艺孔的铸件结构73

（7）有利于满足铸件尺寸公差的铸件结构74

二、造型方法的分类及特点75

（9）退刀槽75

（8）铸件与其他零件的装配间隙75

（1）手工造型76

3．按砂型紧实成型方式分类76

1．按砂型种类分类76

2．按模样材料分类76

（2）机器造型77

（1）砂箱造型78

4．手工造型操作78

（3）刮板造型80

（2）脱箱造型80

（4）组芯造型81

（5）地坑造型82

1．浇注位置的确定84

三、铸造工艺方案的确定84

2．分型面的确定86

（2）吃砂量的确定89

（1）确定砂箱中铸件数量的一般原则89

3．砂箱中铸件数量的确定及其排列89

（3）铸件在砂箱中的排列91

1．铸件尺寸公差92

四、工艺参数92

2．铸件重量公差94

3．机械加工余量96

4．铸造收缩率100

5．起模斜度104

6．非加工壁厚的负余量106

7．最小铸出孔及槽107

（1）收缩肋108

8．工艺肋108

（2）拉肋110

9．反变形量111

10．工艺补正量112

（1）砂芯的分类115

1．砂芯的分类及制造方法115

11．分型负数115

五、砂芯设计115

2．砂芯的设置116

（2）砂芯的制造方法116

（1）砂芯的固定119

3．砂芯的固定和定位119

（2）砂芯的定位121

4．芯头的尺寸和间隙126

（1）垂直芯头的尺寸和间隙127

（4）悬臂芯头的形式和尺寸128

（3）压环、防压环和集砂槽尺寸128

（2）水平芯头的尺寸和间隙128

（6）芯头尺寸的验算131

（5）管接头芯头的长度131

5．砂芯负数132

（1）芯撑133

6．芯撑和芯骨133

（2）芯骨161

（2）砂芯的拼合及预装配163

（1）砂芯的排气163

7．砂芯的排气、拼合及预装配163

（1）按浇注系统各组元截面比例分类166

1．浇注系统的类型及特点166

六、浇注系统设计166

（2）按内浇道在铸件上的注入位置分类167

（1）灰铸铁件浇注系统各部分的尺寸172

2．浇注系统各部分的尺寸172

（2）可锻铸铁件浇注系统各部分的尺寸193

（3）球墨铸铁件浇注系统各部分的尺寸195

（4）铸钢件浇注系统各部分的尺寸201

（5）非铁合金铸件浇注系统各部分的尺寸209

（1）阶梯式浇注系统241

3．特殊形式浇注系统尺寸的确定241

（2）垂直分型浇注系统244

（3）压边浇口251

（4）阻流式浇注系统252

（5）缓流式浇注系统260

（6）雨淋式浇注系统260

（7）带集渣包的浇注系统269

（8）过滤式浇注系统270

4．浇注系统各组元结构和尺寸275

（1）浇口杯尺寸275

（2）直浇道尺寸278

（3）横浇道尺寸278

（4）内浇道尺寸278

5．金属液引入位置的设计283

七、冒口设计285

1．概述285

2．铸钢件冒口设计285

（1）冒口补缩距离285

（2）补贴的设计288

（3）冒口计算292

（1）灰铸铁件冒口355

（2）可锻铸铁件冒口355

3．铸铁件冒口设计355

（3）球墨铸铁件冒口360

4．非铁合金铸件冒口设计367

（1）铝合金铸件冒口367

（2）铜合金铸件冒口373

（3）加强冒口作用的工艺措施374

1．出气孔的作用及设置原则378

2．出气孔的分类、结构及尺寸378

八、出气孔378

1．外冷铁设计382

（1）铸钢件的外冷铁382

九、冷铁设计392

（2）铸铁件的外冷铁394

（3）非铁合金铸件的外冷铁397

2．内冷铁设计400

（1）铸钢件的内冷铁400

（2）非铁合金铸件的内冷铁408

十、砂型及砂芯的烘干410

1．几种典型烘干规范（JB/Z205—83）411

2．一些厂家采用的砂型、砂芯烘干规范412

3．地坑砂型的烘干412

1．下芯413

（1）下芯原则413

十一、铸型装配413

（2）复杂砂芯下芯实例414

（1）合型416

（2）定位416

2．合型及定位416

（10）铜套417

3．合型力及紧固418

（1）合型力418

（2）紧固419

十二、铸造工艺图及工艺卡片419

1．铸造工艺符号及其表示方法419

2．工艺卡片431

十三、工艺设计实例444

1．工艺设计典型分析444

（1）CA6102汽缸盖444

（2）200MW汽轮机高压外缸下半部铸件453

（3）热连轧机中轴承座铸钢件456

（4）模锻水压机基础平台铸钢件457

2．一般铸件工艺设计举例458

（1）进排气歧管458

（2）变速箱外壳459

（3）差速器外壳459

（4）后轮轮毂459

（5）转接头459

（6）顶盖462

（7）悬挂梁462

（8）鼓轮462

（11）阀体467

（9）后弧框467

（12）蜗轮469

（13）中央螺母469

参考文献470

1．模样的分类及适用范围471

一、模样471

2．模样尺寸的计算与标注471

第四章 铸造工艺装备471

3．常用模样的材料472

（1）金属模样472

（2）木模样474

（3）环氧塑料模样474

（4）泡沫塑料模样477

（5）菱苦土模样477

二、模板478

1．模板的分类479

2．模底板结构与尺寸480

（1）模底板的尺寸480

（2）模底板的壁厚和加强肋481

（3）模底板和砂箱的定位装置483

（4）模底板的搬运结构487

（5）模底板与造型机工作台的联接装置487

3．模样与模底板的装配491

（1）模样在模底板上的装配491

（2）浇冒口模样和芯头在模底板上的装配495

（3）模板装配图上模样定位尺寸的标注497

4．模板装配结构图举例498

5．部分造型机规格499

（1）震压造型机499

（2）震实造型机502

（3）压实造型机503

（4）射压造型机504

（5）抛砂机505

1．芯盒的种类及特点506

（1）按芯盒材料分类506

三、芯盒506

（2）按造芯方法分类507

（3）按芯盒结构分类507

2．金属芯盒的设计509

（1）分盒面的确定510

（2）芯盒内腔尺寸的计算510

（3）金属芯盒及其附具的结构设计511

（1）热芯盒的材料526

（2）热芯盒的结构设计526

3．热芯盒的设计526

（3）加热装置的结构设计540

（4）射砂头的结构设计544

（5）热芯盒的安装549

4．壳芯盒的设计556

（6）热芯盒的加工制造及技术要求556

（1）壳芯盒的结构设计557

（3）加热装置的结构设计562

（2）吹砂板的结构设计562

（4）壳芯机转向开盒的设计565

（1）芯盒材料的选择566

5．冷芯盒的设计566

（4）芯盒射砂口的设计567

（3）密封装置的结构设计567

（2）芯盒本体的结构设计567

（5）排气装置的设计568

（6）顶出机构的设计570

（7）吹气装置的结构设计571

（9）冷芯盒结构及安装572

（8）射砂头的结构特点572

（1）砂箱的分类574

1．砂箱的分类及结构574

四、砂箱574

（2）砂箱的结构形式575

（3）整铸式砂箱的技术要求580

（2）砂箱及其附件的材料选用580

2．砂箱的选择和设计580

（1）选择和设计砂箱的一般原则580

（2）箱壁截面形式和尺寸583

（1）砂箱内框尺寸的确定583

3．砂箱各部分的结构和尺寸583

（5）砂箱壁排气孔的形式和尺寸593

（4）箱带的布置形式、结构和尺寸593

（3）砂箱侧壁加强肋的布置形式和尺寸593

（6）砂箱吊运部分的结构和尺寸595

（7）砂箱定位部分的结构和尺寸600

（8）砂箱合箱夹紧部分的结构和尺寸608

（1）劈模造型用砂箱614

4．特殊砂箱的结构和尺寸614

（2）滑脱式砂箱620

（4）铸铝和钢板焊接砂箱629

（3）装配式砂箱629

（2）有箱造型用压砂板631

（1）滑脱式砂箱用压砂板631

五、其他工艺装备631

1．压砂板631

2．填砂框632

（3）高压造型用压头632

3．砂箱托板633

5．浇注系统模具634

4．套箱634

（1）铸铝烘芯板638

6．烘芯板638

（2）铸铁烘芯板640

（5）烘芯器（板）制造的一般技术要求642

（4）烘芯器642

（3）随形烘芯板642

7．砂芯修磨用具644

8．砂芯检验用具645

参考文献648

第五章 铸件的落砂、清理及后处理649

（1）铝、镁合金铸件的出型温度651

1．铸件的冷却651

一、铸件的落砂除芯651

（2）铸钢件在砂型中的冷却时间652

（3）铸铁件在砂型中的冷却时间654

（1）机械振动落砂机的结构类型657

2．机械落砂除芯657

（2）滚筒式落砂机660

（4）选择机械落砂机的原则661

（3）风动砂芯落砂机661

（1）水力清砂除芯的工作原理664

3．水力清砂除芯664

（5）机械落砂、除芯的操作664

（3）水力清砂除芯设备665

（2）水力清砂工艺参数的选择665

（4）水力清砂除芯的操作670

（1）水爆清砂除芯装置673

4．水爆清砂除芯673

（2）水爆清砂除芯的操作679

（3）典型水爆工艺681

（1）优缺点682

5．电液压清砂682

（3）电液压清砂设备683

（2）工作原理及工艺过程683

（1）电化学清砂原理684

6．电化学清砂684

（2）工艺流程及主要工艺参数685

（4）电化学清砂的操作686

（3）电化学清砂设备686

二、铸件浇冒口、飞翅和毛刺的去除688

（1）机械冲、锯机、砂轮机689

1．机械冲、切689

（2）机械冲、锯的操作690

（1）等离子切割装置691

2．等离子切割691

（3）等离子切割操作692

（2）等离子切割工艺参数的选择692

（2）导电切割的操作技术695

（1）导电切割机的组成和规格695

3．导电切割695

（1）电弧气刨的特点696

4．电弧气刨696

（2）电弧气刨设备的组成697

（3）电弧气刨工艺参数的选择698

（4）电弧气刨的操作要点700

（3）热割冒口的规定701

（2）冒口切割余量701

5．氧－乙炔焰气割701

（1）气割前的准备工作701

（4）冒口气割工艺702

1．表面清理方法、特点及应用703

三、铸件的表面清理703

（5）高锰钢铸件浇冒口的切割703

（2）滚筒清理的操作705

（1）滚筒清理设备705

2．选用清理设备的原则705

3．滚筒清理705

（2）喷丸清理的操作706

（1）喷丸清理设备706

4．喷丸清理706

5．喷砂清理708

（1）抛丸清理设备的分类709

6．抛丸清理709

（2）抛丸清理的操作713

（3）使用抛丸设备注意事项714

（1）砂轮机表面清理715

7．机械和风动工具表面清理715

（2）风动工具表面清理718

（1）自由矫形721

1．矫形方法721

四、铸件的矫形721

（2）冷矫形和热矫形722

（1）矫形设备的类型、特点及适用范围723

2．矫形设备的分类及选择723

（3）矫形模整体矫形723

（2）矫形设备压力的选择724

（2）矫形模的设计725

（1）矫形模用材料725

3．矫形模725

（3）矫形模的典型结构726

（1）铸铁件的焊补727

1．手工电弧焊焊补727

五、铸件的修补727

（2）铸钢件的焊补733

（3）非铁合金铸件的焊补735

（1）铸铁件的焊补737

2．气体保护焊焊补737

（1）铸铁件的焊补738

3．气焊焊补738

（2）铸钢件的焊补738

（3）非铁合金铸件的焊补738

（3）非铁合金铸件的焊补742

（2）铸钢件的焊补742

（1）环氧树脂胶粘剂744

4．环氧树脂粘补法744

（2）粘补操作746

（1）浸渍法747

5．铸件渗漏的修补方法747

（2）金属喷镀法751

六、消除铸件的内应力752

（3）腻子填补法752

（1）灰铸铁件消除内应力时效处理753

1．铸铁件内应力的消除753

（2）白口铸铁件消除内应力退火754

（2）焊补后铸钢件消除内应力回火755

（1）铸钢件消除内应力回火755

（3）球墨铸铁件消除内应力时效处理755

2．铸钢件内应力的消除755

（2）铜合金铸件内应力的消除756

（1）铝合金铸件内应力的消除756

3．非铁合金铸件内应力的消除756

（1）常用涂装方法757

1．铸铁、铸钢件的防锈涂装757

七、铸件的防锈涂装757

（3）防锈漆品种的选择765

（4）铸件的防锈766

（2）常用防锈漆的品种及施工要求766

2．非铁合金铸件的防锈处理767

（2）钝化处理770

参考文献770

第六章 铸件缺陷分析及铸件质量检验771

一、铸件缺陷分析771

1．多肉类缺陷771

（1）飞翅（飞边、披缝）、毛刺771

（2）抬型（抬箱）772

（3）胀砂773

（4）冲砂773

（5）掉砂774

（6）外渗物（外渗豆）775

2．孔洞类缺陷776

（1）气孔、针孔776

（2）缩孔、缩松、疏松（显微缩松）778

3．裂纹、冷隔类缺陷780

（1）冷裂780

（2）热裂781

（4）冷隔782

（3）白点（发裂）782

（5）热处理裂纹783

（1）鼠尾、沟槽、夹砂结疤784

4．表面缺陷784

（2）粘砂（机械粘砂、化学粘砂、热粘砂）和表面粗糙785

（1）镁合金铸件的氧化防锈处理787

（3）皱皮787

（4）缩陷788

（1）浇不到789

（2）未浇满789

5．残缺类缺陷789

（3）跑火、型漏（漏箱）790

（4）损伤（机械损伤）791

6．形状及重量差错类缺陷792

（1）尺寸和重量差错792

（2）变形793

（3）错型（错箱）794

（4）错芯795

（5）偏芯（漂芯）795

（6）舂移796

（1）金属夹杂物797

（2）冷豆797

7．夹杂类缺陷797

（3）内渗物（内渗豆）798

（4）夹渣、渣气孔799

8．性能、成分、组织不合格800

（1）物理、力学性能和化学成分不合格800

（5）砂眼800

（2）石墨漂浮801

（3）石墨集结（石墨粗大）802

（4）组织粗大803

（5）偏析803

（6）硬点805

（7）白口806

（8）反白口806

（9）球化不良和球化衰退807

（10）亮皮（珠光体层过厚）808

（11）菜花头808

二、铸件质量检验809

1．铸件外观质量检验810

（1）铸件形状和尺寸检测810

（2）铸件表面粗糙度的评定816

（3）铸件重量偏差的检验820

（4）铸件浇冒口残余量的检验821

（5）铸件表面和近表面缺陷检验821

2．铸件内在质量检验831

（1）铸件力学性能检验831

（2）铸件特殊性能检验833

（3）铸件的化学分析834

（4）铸件显微组织的检验835

（5）铸件内部缺陷的无损检验835

参考文献841

1．铸件传热的基本方程843

一、铸件凝固过程计算机数值模拟843

2．不稳定导热方程数值解法843

第七章 铸造工艺新技术843

3．铸件凝固过程数值方程求解条件845

（1）初始条件845

（2）边界条件846

（3）热物性值846

（4）凝固潜热处理853

（5）铸件几何模型854

4．铸件缩孔和缩松的预计854

5．计算举例855

（2）温度梯度法855

（1）一维显式差分解法855

（1）等温曲线法855

（2）二维交替方向隐式解法864

2．模样材料与制模867

1．实型铸造原理867

（1）聚苯乙烯泡沫塑料性能867

二、实型铸造867

（2）制模868

（2）浇冒口系统869

（1）造型869

（3）涂料869

3．实型铸造工艺869

（4）落砂870

4．实型铸造生产实例870

1．悬浮剂872

（1）悬浮剂的作用872

三、悬浮铸造872

（2）悬浮剂的基本要求873

（3）悬浮剂的制作874

2．悬浮铸造工艺875

（1）悬浮剂的加入量875

（2）悬浮剂加入方法876

（3）浇冒口系统计算877

（1）锥体悬浮铸造工艺简介879

4．悬浮铸造举例879

（2）锥体铸件质量检验879

3．悬浮铸造对铸件组织和性能的影响879

四、真空密封造型881

1．真空密封造型的原理881

2．真空密封造型的主要设备882

3．真空密封造型的主要工艺装备883

4．真空密封造型主要原材料885

5．真空密封造型的工艺参数886

6．真空密封造型举例888

参考文献889