鑄造手冊：鑄造工藝作者簡介

李新亞，1955年生，1981年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學鑄造工藝及設備專業(yè)。研究員、博士生導師、享受國務院特殊津貼專家?，F(xiàn)任機械科學研究總院院長，兼任中國機械工業(yè)聯(lián)合會副會長，中國機械工程學會副理事長、中國熱處理行業(yè)協(xié)會理事長。曾任沈陽鑄造研究所所長、北京機電研究所所長、中國機械工程學會鑄造分會理事長。曾承擔國家自然科學基金、國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃重大科研課題多項。先后榮獲省、部級科技進步獎多項，發(fā)表論文30余篇。

《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版基礎上，進行了全面的修訂，更新了許多技術標準和工藝規(guī)范，完善和補充了新的技術內(nèi)容，反映了技術發(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、制芯工藝方案設計，工藝參數(shù)選擇，澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵和出氣孔設計及砂型（芯）的烘干與裝配，并給出了應用實例；模樣、模板、芯盒和砂箱的設計；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)應力消除和防銹涂裝；鑄件質量檢驗；計算機技術在鑄造中的應用和快速成形、無?；T型、適流澆注系統(tǒng)設計等新技術。

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）的發(fā)展歷史

1.1.1 鑄造工藝（技術）的古代發(fā)展史

1.1.2 鑄造工藝（技術）的現(xiàn)代發(fā)展史

1.2 鑄造工藝（技術）發(fā)展展望

1.2.1 鑄造工藝技術向節(jié)能節(jié)材方向發(fā)展

1.2.2 鑄造工藝技術向少無污染方向發(fā)展

1.2.3 鑄造工藝技術向提高鑄件尺寸精度方向發(fā)展

1.2.4 鑄造工藝技術向生產(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

第2章 鑄造工藝設計基礎

2.1 金屬液充型過程的流體力學

2.1.1 金屬液的流體力學特性

2.1.2 充型過程的流體力學計算

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、化學作用

2.3.3 機械作用

2.4 鑄件一次結晶的控制

2.4.1 固溶體型合金的結晶控制

2.4.2 共晶型合金的結晶控制

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量的關系

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

第3章 鑄造工藝設計

3.1 鑄件結構工藝和鑄件的先期質量策劃

3.1.1 零件結構的鑄造工藝性

3.1.2 鑄件開發(fā)的先期質量策劃

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 化學黏結劑砂造型

3.2.3 消失模鑄造

3.2.4 負壓鑄造

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 非加工壁厚的負余量

3.4.7 最小鑄出孔和槽

3.4.8 工藝肋

3.4.9 反變形量

3.4.10 工藝補正量

3.4.11 分型負數(shù)

3.5 砂芯設計

3.5.1 砂芯的分類

3.5.2 砂芯設置的基本原則

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 砂芯負數(shù)

3.5.6 芯撐和芯骨

3.5.7 砂芯的排氣、拼合及預裝配

3.6 澆注系統(tǒng)設計

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)結構尺寸的設計

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)各單元結構和尺寸

3.7 冒口設計

3.7.1 概述

3.7.2 鑄鋼件冒口設計

3.7.3 鑄鐵件冒口設計

3.7.4 非鐵合金鑄件冒口設計

3.8 冷鐵沒計

3.8.1 冷鐵

3.8.2 外冷鐵設計

3.8.3 內(nèi)冷鐵設計

3.9 出氣孔設計

3.9.1 出氣孔的作用及設置原則

3.9.2 出氣孔的分類、結構及尺寸

3.10 砂型及砂芯的烘干

3.10.1 油類黏結劑砂芯的烘干

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鑄造工藝設計實例

3.13. 1 灰鑄鐵典型鑄件工藝設計實例及分析

3.13.2 球墨鑄鐵典型鑄件工藝設計實例及分析

3.13.3 鑄鋼典型鑄件工藝設計

實例及分析

參考文獻

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 模底板的結構與尺寸

4.2.3 模樣與模底板的裝配

4.2.4 模板裝配結構圖舉例

4.3 芯盒

4.3.1 芯盒的種類及特點

4.3.2 芯盒設計的一般原則

4.3.3 熱芯盒的設計

4.3.4 殼芯盒的設計

4.3.5 冷芯盒的沒計

4.3.6 手工芯盒的設計

4.3.7 鑄造模具的表面強化處理

4.4 制芯設備

4.4.1 殼芯制芯機

4.4.2 熱芯兩工位制芯機

4.4.3 熱芯單工位制芯機

4.4.4 熱芯四工位制芯機

4.4.5 冷芯制芯機

4.5 砂箱

4.5.1 砂箱的分類及結構

4.5.2 砂箱的選擇和設計

……

第5章 鑄件的落砂、清理及后處理

第6章 鑄件質量檢驗

第7章 鑄造工藝新技術

《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版基礎上，進行了全面的修訂，更新了許多技術標準和工藝規(guī)范，完善和補充了新的技術內(nèi)容，反映了技術發(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、制芯工藝方案設計，工藝參數(shù)選擇，澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵和出氣孔設計及砂型（芯）的烘干與裝配，并給出了應用實例；模樣、模板、芯盒和砂箱的設計；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)應力消除和防銹涂裝；鑄件質量檢驗；計算機技術在鑄造中的應用和快速成形、無?；T型、適流澆注系統(tǒng)設計等新技術。本手冊主要供從事鑄造生產(chǎn)的技術人員使用，也可供從事材料研究的科研人員及高等院校相關專業(yè)的師生參考。

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）的發(fā)展歷史

1.1.1 鑄造工藝（技術）的古代發(fā)展史

1.1.2 鑄造工藝（技術）的現(xiàn)代發(fā)展史

1.2 鑄造工藝（技術）發(fā)展展望

1.2.1 鑄造工藝技術向節(jié)能節(jié)材方向發(fā)展

1.2.2 鑄造工藝技術向少無污染方向發(fā)展

1.2.3 鑄造工藝技術向提高鑄件尺寸精度方向發(fā)展

1.2.4 鑄造工藝技術向生產(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

第2章 鑄造工藝設計基礎

2.1 金屬液充型過程的流體力學

2.1.1 金屬液的流體力學特性

2.1.2 充型過程的流體力學計算

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、化學作用

2.3.3 機械作用

2.4 鑄件一次結晶的控制

2.4.1 固溶體型合金的結晶控制

2.4.2 共晶型合金的結晶控制

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量的關系

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

第3章 鑄造工藝設計

3.1 鑄件結構工藝和鑄件的先期質量策劃

3.1.1 零件結構的鑄造工藝性

3.1.2 鑄件開發(fā)的先期質量策劃

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 化學黏結劑砂造型

3.2.3 消失模鑄造

3.2.4 負壓鑄造

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 非加工壁厚的負余量

3.4.7 最小鑄出孔和槽

3.4.8 工藝肋

3.4.9 反變形量

3.4.10 工藝補正量

3.4.11 分型負數(shù)

3.5 砂芯設計

3.5.1 砂芯的分類

3.5.2 砂芯設置的基本原則

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 砂芯負數(shù)

3.5.6 芯撐和芯骨

3.5.7 砂芯的排氣、拼合及預裝配

3.6 澆注系統(tǒng)設計

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)結構尺寸的設計

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)各單元結構和尺寸

3.7 冒口設計

3.7.1 概述

3.7.2 鑄鋼件冒口設計

3.7.3 鑄鐵件冒口設計

3.7.4 非鐵合金鑄件冒口設計

3.8 冷鐵沒計

3.8.1 冷鐵

3.8.2 外冷鐵設計

3.8.3 內(nèi)冷鐵設計

3.9 出氣孔設計

3.9.1 出氣孔的作用及設置原則

3.9.2 出氣孔的分類、結構及尺寸

3.10 砂型及砂芯的烘干

3.10.1 油類黏結劑砂芯的烘干

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鑄造工藝設計實例

3.13. 1 灰鑄鐵典型鑄件工藝設計實例及分析

3.13.2 球墨鑄鐵典型鑄件工藝設計實例及分析

3.13.3 鑄鋼典型鑄件工藝設計

實例及分析

參考文獻

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 模底板的結構與尺寸

4.2.3 模樣與模底板的裝配

4.2.4 模板裝配結構圖舉例

4.3 芯盒

4.3.1 芯盒的種類及特點

4.3.2 芯盒設計的一般原則

4.3.3 熱芯盒的設計

4.3.4 殼芯盒的設計

4.3.5 冷芯盒的沒計

4.3.6 手工芯盒的設計

4.3.7 鑄造模具的表面強化處理

4.4 制芯設備

4.4.1 殼芯制芯機

4.4.2 熱芯兩工位制芯機

4.4.3 熱芯單工位制芯機

4.4.4 熱芯四工位制芯機

4.4.5 冷芯制芯機

4.5 砂箱

4.5.1 砂箱的分類及結構

4.5.2 砂箱的選擇和設計

……

第5章 鑄件的落砂、清理及后處理

第6章 鑄件質量檢驗

第7章 鑄造工藝新技術

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

零件本身工藝設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，補正量，分型負數(shù)等的設計 。

澆注系統(tǒng)是引導金屬液進入鑄型型腔的通道，澆注系統(tǒng)設計得合理與否，對鑄件的質量影響非常大，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量，內(nèi)澆道一般設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，鑄造工藝的設計對鑄造產(chǎn)品的質量影響很大，但是澆注系統(tǒng)的選擇方法的選擇也不容忽視。

補縮系統(tǒng)的設計是合理的設計冒口和補貼，以補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 。

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志 。