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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