鑄造手冊第5卷鑄造工藝

李新亞，1955年生，1981年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)鑄造工藝及設(shè)備專業(yè)。研究員、博士生導(dǎo)師、享受國務(wù)院特殊津貼專家。現(xiàn)任機(jī)械科學(xué)研究總院院長，兼任中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會副會長，中國機(jī)械工程學(xué)會副理事長、中國熱處理行業(yè)協(xié)會理事長。

第3版前言

第2版前言

本書常用的量和單位符號

第1章 緒論

1.1 鑄造工藝（技術(shù)）的發(fā)展歷史

1.1.1 鑄造工藝（技術(shù)）的古代發(fā)展史

1.1.2 鑄造工藝（技術(shù)）的現(xiàn)代發(fā)展史

1.2 鑄造工藝（技術(shù)）發(fā)展展望

1.2.1 鑄造工藝技術(shù)向節(jié)能節(jié)材方向發(fā)展

1.2.2 鑄造工藝技術(shù)向少無污染方向發(fā)展

1.2.3 鑄造工藝技術(shù)向提高鑄件尺寸精度方向發(fā)展

1.2.4 鑄造工藝技術(shù)向生產(chǎn)少無缺陷鑄件方向發(fā)展

1.2.5 滿足新的鑄造合金發(fā)展的鑄造新工藝開發(fā)

參考文獻(xiàn)

第2章 鑄造工藝設(shè)計基礎(chǔ)

2.1 金屬液充型過程的流體力學(xué)

2.1.1 金屬液的流體力學(xué)特性

2.1.2 充型過程的流體力學(xué)計算

2.1.3 局部阻力系數(shù)和流量損耗系數(shù)

2.1.4 澆注系統(tǒng)大孔出流理論

2.2 金屬液的充型能力

2.2.1 金屬液充型能力的基本概念

2.2.2 影響充型能力的因素

2.2.3 提高充型能力的措施

2.3 金屬液與鑄型的相互作用

2.3.1 熱作用

2.3.2 物理、化學(xué)作用

2.3.3 機(jī)械作用

2.4 鑄件一次結(jié)晶的控制

2.4.1 固溶體型合金的結(jié)晶控制

2.4.2 共晶型合金的結(jié)晶控制

2.5 鑄件的凝固

2.5.1 鑄件的凝固方式

2.5.2 幾種典型合金的凝固方式

2.5.3 合金的凝固方式與鑄件質(zhì)量的關(guān)系

2.5.4 鑄件的凝固時間和凝固速度

2.6 鑄件的收縮

2.6.1 鑄鋼的收縮

2.6.2 鑄鐵的收縮

2.6.3 鑄件的實際收縮

2.6.4 縮孔和縮松

2.6.5 鑄件的熱裂

2.6.6 鑄件的鑄造應(yīng)力、冷裂及變形

2.7 鑄件中的氣體和非金屬夾雜物

2.7.1 鑄件中的氣體

2.7.2 鑄件中的非金屬夾雜物

參考文獻(xiàn)

第3章 鑄造工藝設(shè)計

3.1 鑄件結(jié)構(gòu)工藝和鑄件的先期質(zhì)量策劃

3.1.1 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性

3.1.2 鑄件開發(fā)的先期質(zhì)量策劃

3.2 砂型鑄造方法的分類與選擇

3.2.1 濕型砂造型

3.2.2 化學(xué)黏結(jié)劑砂造型

3.2.3 消失模鑄造

3.2.4 負(fù)壓鑄造

3.2.5 制芯方法的分類和選擇

3.3 鑄造工藝方案的確定

3.3.1 澆注位置的確定

3.3.2 分型面的確定

3.3.3 砂箱中鑄件數(shù)量及排列的確定

3.4 工藝參數(shù)

3.4.1 鑄件尺寸公差

3.4.2 鑄件重量公差

3.4.3 機(jī)械加工余量

3.4.4 鑄件線收縮率與模樣放大率

3.4.5 起模斜度

3.4.6 非加工壁厚的負(fù)余量

3.4.7 最小鑄出孔和槽

3.4.8 工藝?yán)?

3.4.9 反變形量

3.4.10 工藝補(bǔ)正量

3.4.11 分型負(fù)數(shù)

3.5 砂芯設(shè)計

3.5.1 砂芯的分類

3.5.2 砂芯設(shè)置的基本原則

3.5.3 砂芯的固定和定位

3.5.4 芯頭的尺寸和間隙

3.5.5 砂芯負(fù)數(shù)

3.5.6 芯撐和芯骨

3.5.7 砂芯的排氣、拼合及預(yù)裝配

3.6 澆注系統(tǒng)設(shè)計

3.6.1 澆注系統(tǒng)的類型及特點

3.6.2 澆注系統(tǒng)引入位置的確定

3.6.3 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計

3.6.4 灰鑄鐵件澆注系統(tǒng)尺寸的確定

3.6.5 可鍛鑄鐵件澆注系統(tǒng)尺寸的確定

3.6.6 球墨鑄鐵件澆注系統(tǒng)尺寸的確定

3.6.7 鑄鋼件澆注系統(tǒng)尺寸的確定

3.6.8 非鐵合金鑄件澆注系統(tǒng)各部分的尺寸

3.6.9 特殊形式澆注系統(tǒng)尺寸的確定

3.6.10澆注系統(tǒng)各單元結(jié)構(gòu)和尺寸

3.7 冒口設(shè)計

3.7.1 概述

3.7.2 鑄鋼件冒口設(shè)計

3.7.3 鑄鐵件冒口設(shè)計

3.7.4 非鐵合金鑄件冒口設(shè)計

3.8 冷鐵沒計

3.8.1 冷鐵

3.8.2 外冷鐵設(shè)計

3.8.3 內(nèi)冷鐵設(shè)計

3.9 出氣孔設(shè)計

3.9.1 出氣孔的作用及設(shè)置原則

3.9.2 出氣孔的分類、結(jié)構(gòu)及尺寸

3.10 砂型及砂芯的烘干

3.10.1 油類黏結(jié)劑砂芯的烘干

3.10.2 粘土砂型、砂芯的烘干

3.10.3 水玻璃砂型、砂芯的烘干

3.10.4 地坑砂型的烘干

3.10.5 砂芯的微波加熱烘干

3.11 鑄型裝配

3.11.1 下芯

3.11.2 合型及定位

3.11.3 合型力及緊固

3.12 鑄造工藝圖及工藝卡片

3.12.1 鑄造工藝符號及其表示方法

3.12.2 工藝卡片

3.13鑄造工藝設(shè)計實例

3.13. 1 灰鑄鐵典型鑄件工藝設(shè)計實例及分析

3.13.2 球墨鑄鐵典型鑄件工藝設(shè)計實例及分析

3.13.3 鑄鋼典型鑄件工藝設(shè)計

實例及分析

參考文獻(xiàn)

第4章 鑄造工藝裝備

4.1 模樣

4.1.1 模樣的分類及適用范圍

4.1.2 模樣尺寸的計算與標(biāo)注

4.1.3 常用模樣的材料

4.2 模板

4.2.1 模板的分類

4.2.2 模底板的結(jié)構(gòu)與尺寸

4.2.3 模樣與模底板的裝配

4.2.4 模板裝配結(jié)構(gòu)圖舉例

4.3 芯盒

4.3.1 芯盒的種類及特點

4.3.2 芯盒設(shè)計的一般原則

4.3.3 熱芯盒的設(shè)計

4.3.4 殼芯盒的設(shè)計

4.3.5 冷芯盒的沒計

4.3.6 手工芯盒的設(shè)計

4.3.7 鑄造模具的表面強(qiáng)化處理

4.4 制芯設(shè)備

4.4.1 殼芯制芯機(jī)

4.4.2 熱芯兩工位制芯機(jī)

4.4.3 熱芯單工位制芯機(jī)

4.4.4 熱芯四工位制芯機(jī)

4.4.5 冷芯制芯機(jī)

4.5 砂箱

4.5.1 砂箱的分類及結(jié)構(gòu)

4.5.2 砂箱的選擇和設(shè)計

……

第5章 鑄件的落砂、清理及后處理

第6章 鑄件質(zhì)量檢驗

第7章 鑄造工藝新技術(shù)

《鑄造手冊(第5卷):鑄造工藝(第3版)》共分鑄鐵、鑄鋼、鑄造非鐵合金、造型材料、鑄造工藝和特種鑄造6卷?！惰T造手冊(第5卷):鑄造工藝(第3版)》為第5卷《鑄造工藝》?！惰T造手冊(第5卷):鑄造工藝(第3版)》第3版在第2版基礎(chǔ)上，進(jìn)行了全面的修訂，更新了許多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工藝規(guī)范，完善和補(bǔ)充了新的技術(shù)內(nèi)容，反映了技術(shù)發(fā)展趨勢。本卷共7章：分別介紹了鑄造工藝的發(fā)展簡史、前景與展望；液態(tài)金屬的充型能力，凝固、結(jié)晶、收縮的控制和鑄件中的氣體、非金屬夾雜物；砂型造型、制芯工藝方案設(shè)計，工藝參數(shù)選擇，澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵和出氣孔設(shè)計及砂型（芯）的烘干與裝配，并給出了應(yīng)用實例；模樣、模板、芯盒和砂箱的設(shè)計；鑄件的落砂除芯，澆冒口、飛翅和毛刺的去除，鑄件的表面清理，鑄件缺陷的產(chǎn)生原因和防止方法，鑄件的矯形和挽救，內(nèi)應(yīng)力消除和防銹涂裝；鑄件質(zhì)量檢驗；計算機(jī)技術(shù)在鑄造中的應(yīng)用和快速成形、無模化鑄型、適流澆注系統(tǒng)設(shè)計等新技術(shù)。本手冊主要供從事鑄造生產(chǎn)的技術(shù)人員使用，也可供從事材料研究的科研人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。

鑄造工藝設(shè)計涉及零件本身工藝設(shè)計，澆注系統(tǒng)的設(shè)計，補(bǔ)縮系統(tǒng)的設(shè)計，出氣孔的設(shè)計，激冷系統(tǒng)的設(shè)計，特種鑄造工藝設(shè)計等內(nèi)容。

零件本身工藝設(shè)計涉及到零件的加工余量，澆注位置、分型面的選擇，鑄造工藝參數(shù)的選擇，尺寸公差，收縮率，起模斜度，補(bǔ)正量，分型負(fù)數(shù)等的設(shè)計 。

澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)金屬液進(jìn)入鑄型型腔的通道，澆注系統(tǒng)設(shè)計得合理與否，對鑄件的質(zhì)量影響非常大，容易引起各種類型的鑄造缺陷，比如：澆不足、冷隔、沖砂、夾渣、夾雜、夾砂等等鑄造缺陷。澆注系統(tǒng)的設(shè)計包括澆注系統(tǒng)類型的選擇、內(nèi)澆口位置的選擇及澆注系統(tǒng)各組元截面尺寸的確定。此外，澆注系統(tǒng)的選擇也非常重要，那么怎樣才能選擇正確的澆注系統(tǒng)呢？

對于機(jī)械化流水線、大批量生產(chǎn)，為了方便生產(chǎn)并有利于保證鑄件的質(zhì)量，內(nèi)澆道一般設(shè)置在鑄型的分型面處，根據(jù)該鑄件毛坯的澆注位置及分型面的選擇，將內(nèi)澆道開設(shè)在鑄型的分型面處是屬于“中間注入式”澆注系統(tǒng)。液態(tài)金屬在澆注過程中難免會包含有一定的“熔渣”，為了提高澆注系統(tǒng)的擋渣能力，適合于采用“封閉式”澆注系統(tǒng)。

在鑄造工藝中，鑄造工藝的設(shè)計對鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大，但是澆注系統(tǒng)的選擇方法的選擇也不容忽視。

補(bǔ)縮系統(tǒng)的設(shè)計是合理的設(shè)計冒口和補(bǔ)貼，以補(bǔ)償鑄件在凝固過程中產(chǎn)生的液態(tài)和凝固態(tài)的體收縮，以獲得健全的鑄件的一項工程技術(shù) 。

出氣孔用于排出型腔內(nèi)的氣體，改善金屬液填充能力，排除先填充到型腔的過冷金屬液和浮渣，還可作為觀察型腔是否澆滿的的標(biāo)志 。

鑄造工藝圖，又叫紅藍(lán)工藝圖。它是在零件圖上以規(guī)定的紅、藍(lán)等色符號表示鑄造工藝內(nèi)容所得到的圖形，是鑄造行業(yè)所特有的一種圖樣。其主要內(nèi)容包括：澆注位置、分型面、鑄造工藝參數(shù)（機(jī)械加工余量、起模斜度、鑄造圓角、收縮率、芯頭等）。鑄造工藝圖是指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)的技術(shù)文件，也是驗收鑄件的主要依據(jù)。