铸造手册第5卷铸造工艺

李新亚，1955年生，1981年毕业于合肥工业大学铸造工艺及设备专业。研究员、博士生导师、享受国务院特殊津贴专家。现任机械科学研究总院院长，兼任中国机械工业联合会副会长，中国机械工程学会副理事长、中国热处理行业协会理事长。

第3版前言

第2版前言

本书常用的量和单位符号

第1章 绪论

1.1 铸造工艺（技术）的发展历史

1.1.1 铸造工艺（技术）的古代发展史

1.1.2 铸造工艺（技术）的现代发展史

1.2 铸造工艺（技术）发展展望

1.2.1 铸造工艺技术向节能节材方向发展

1.2.2 铸造工艺技术向少无污染方向发展

1.2.3 铸造工艺技术向提高铸件尺寸精度方向发展

1.2.4 铸造工艺技术向生产少无缺陷铸件方向发展

1.2.5 满足新的铸造合金发展的铸造新工艺开发

参考文献

第2章 铸造工艺设计基础

2.1 金属液充型过程的流体力学

2.1.1 金属液的流体力学特性

2.1.2 充型过程的流体力学计算

2.1.3 局部阻力系数和流量损耗系数

2.1.4 浇注系统大孔出流理论

2.2 金属液的充型能力

2.2.1 金属液充型能力的基本概念

2.2.2 影响充型能力的因素

2.2.3 提高充型能力的措施

2.3 金属液与铸型的相互作用

2.3.1 热作用

2.3.2 物理、化学作用

2.3.3 机械作用

2.4 铸件一次结晶的控制

2.4.1 固溶体型合金的结晶控制

2.4.2 共晶型合金的结晶控制

2.5 铸件的凝固

2.5.1 铸件的凝固方式

2.5.2 几种典型合金的凝固方式

2.5.3 合金的凝固方式与铸件质量的关系

2.5.4 铸件的凝固时间和凝固速度

2.6 铸件的收缩

2.6.1 铸钢的收缩

2.6.2 铸铁的收缩

2.6.3 铸件的实际收缩

2.6.4 缩孔和缩松

2.6.5 铸件的热裂

2.6.6 铸件的铸造应力、冷裂及变形

2.7 铸件中的气体和非金属夹杂物

2.7.1 铸件中的气体

2.7.2 铸件中的非金属夹杂物

参考文献

第3章 铸造工艺设计

3.1 铸件结构工艺和铸件的先期质量策划

3.1.1 零件结构的铸造工艺性

3.1.2 铸件开发的先期质量策划

3.2 砂型铸造方法的分类与选择

3.2.1 湿型砂造型

3.2.2 化学黏结剂砂造型

3.2.3 消失模铸造

3.2.4 负压铸造

3.2.5 制芯方法的分类和选择

3.3 铸造工艺方案的确定

3.3.1 浇注位置的确定

3.3.2 分型面的确定

3.3.3 砂箱中铸件数量及排列的确定

3.4 工艺参数

3.4.1 铸件尺寸公差

3.4.2 铸件重量公差

3.4.3 机械加工余量

3.4.4 铸件线收缩率与模样放大率

3.4.5 起模斜度

3.4.6 非加工壁厚的负余量

3.4.7 最小铸出孔和槽

3.4.8 工艺肋

3.4.9 反变形量

3.4.10 工艺补正量

3.4.11 分型负数

3.5 砂芯设计

3.5.1 砂芯的分类

3.5.2 砂芯设置的基本原则

3.5.3 砂芯的固定和定位

3.5.4 芯头的尺寸和间隙

3.5.5 砂芯负数

3.5.6 芯撑和芯骨

3.5.7 砂芯的排气、拼合及预装配

3.6 浇注系统设计

3.6.1 浇注系统的类型及特点

3.6.2 浇注系统引入位置的确定

3.6.3 浇注系统结构尺寸的设计

3.6.4 灰铸铁件浇注系统尺寸的确定

3.6.5 可锻铸铁件浇注系统尺寸的确定

3.6.6 球墨铸铁件浇注系统尺寸的确定

3.6.7 铸钢件浇注系统尺寸的确定

3.6.8 非铁合金铸件浇注系统各部分的尺寸

3.6.9 特殊形式浇注系统尺寸的确定

3.6.10浇注系统各单元结构和尺寸

3.7 冒口设计

3.7.1 概述

3.7.2 铸钢件冒口设计

3.7.3 铸铁件冒口设计

3.7.4 非铁合金铸件冒口设计

3.8 冷铁没计

3.8.1 冷铁

3.8.2 外冷铁设计

3.8.3 内冷铁设计

3.9 出气孔设计

3.9.1 出气孔的作用及设置原则

3.9.2 出气孔的分类、结构及尺寸

3.10 砂型及砂芯的烘干

3.10.1 油类黏结剂砂芯的烘干

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 砂芯的微波加热烘干

3.11 铸型装配

3.11.1 下芯

3.11.2 合型及定位

3.11.3 合型力及紧固

3.12 铸造工艺图及工艺卡片

3.12.1 铸造工艺符号及其表示方法

3.12.2 工艺卡片

3.13铸造工艺设计实例

3.13. 1 灰铸铁典型铸件工艺设计实例及分析

3.13.2 球墨铸铁典型铸件工艺设计实例及分析

3.13.3 铸钢典型铸件工艺设计

实例及分析

参考文献

第4章 铸造工艺装备

4.1 模样

4.1.1 模样的分类及适用范围

4.1.2 模样尺寸的计算与标注

4.1.3 常用模样的材料

4.2 模板

4.2.1 模板的分类

4.2.2 模底板的结构与尺寸

4.2.3 模样与模底板的装配

4.2.4 模板装配结构图举例

4.3 芯盒

4.3.1 芯盒的种类及特点

4.3.2 芯盒设计的一般原则

4.3.3 热芯盒的设计

4.3.4 壳芯盒的设计

4.3.5 冷芯盒的没计

4.3.6 手工芯盒的设计

4.3.7 铸造模具的表面强化处理

4.4 制芯设备

4.4.1 壳芯制芯机

4.4.2 热芯两工位制芯机

4.4.3 热芯单工位制芯机

4.4.4 热芯四工位制芯机

4.4.5 冷芯制芯机

4.5 砂箱

4.5.1 砂箱的分类及结构

4.5.2 砂箱的选择和设计

……

第5章 铸件的落砂、清理及后处理

第6章 铸件质量检验

第7章 铸造工艺新技术

《铸造手册(第5卷):铸造工艺(第3版)》共分铸铁、铸钢、铸造非铁合金、造型材料、铸造工艺和特种铸造6卷。《铸造手册(第5卷):铸造工艺(第3版)》为第5卷《铸造工艺》。《铸造手册(第5卷):铸造工艺(第3版)》第3版在第2版基础上，进行了全面的修订，更新了许多技术标准和工艺规范，完善和补充了新的技术内容，反映了技术发展趋势。本卷共7章：分别介绍了铸造工艺的发展简史、前景与展望；液态金属的充型能力，凝固、结晶、收缩的控制和铸件中的气体、非金属夹杂物；砂型造型、制芯工艺方案设计，工艺参数选择，浇注系统、冒口、冷铁和出气孔设计及砂型（芯）的烘干与装配，并给出了应用实例；模样、模板、芯盒和砂箱的设计；铸件的落砂除芯，浇冒口、飞翅和毛刺的去除，铸件的表面清理，铸件缺陷的产生原因和防止方法，铸件的矫形和挽救，内应力消除和防锈涂装；铸件质量检验；计算机技术在铸造中的应用和快速成形、无模化铸型、适流浇注系统设计等新技术。本手册主要供从事铸造生产的技术人员使用，也可供从事材料研究的科研人员及高等院校相关专业的师生参考。

铸造工艺设计涉及零件本身工艺设计，浇注系统的设计，补缩系统的设计，出气孔的设计，激冷系统的设计，特种铸造工艺设计等内容。

零件本身工艺设计涉及到零件的加工余量，浇注位置、分型面的选择，铸造工艺参数的选择，尺寸公差，收缩率，起模斜度，补正量，分型负数等的设计 。

浇注系统是引导金属液进入铸型型腔的通道，浇注系统设计得合理与否，对铸件的质量影响非常大，容易引起各种类型的铸造缺陷，比如：浇不足、冷隔、冲砂、夹渣、夹杂、夹砂等等铸造缺陷。浇注系统的设计包括浇注系统类型的选择、内浇口位置的选择及浇注系统各组元截面尺寸的确定。此外，浇注系统的选择也非常重要，那么怎样才能选择正确的浇注系统呢？

对于机械化流水线、大批量生产，为了方便生产并有利于保证铸件的质量，内浇道一般设置在铸型的分型面处，根据该铸件毛坯的浇注位置及分型面的选择，将内浇道开设在铸型的分型面处是属于“中间注入式”浇注系统。液态金属在浇注过程中难免会包含有一定的“熔渣”，为了提高浇注系统的挡渣能力，适合于采用“封闭式”浇注系统。

在铸造工艺中，铸造工艺的设计对铸造产品的质量影响很大，但是浇注系统的选择方法的选择也不容忽视。

补缩系统的设计是合理的设计冒口和补贴，以补偿铸件在凝固过程中产生的液态和凝固态的体收缩，以获得健全的铸件的一项工程技术 。

出气孔用于排出型腔内的气体，改善金属液填充能力，排除先填充到型腔的过冷金属液和浮渣，还可作为观察型腔是否浇满的的标志 。

铸造工艺图，又叫红蓝工艺图。它是在零件图上以规定的红、蓝等色符号表示铸造工艺内容所得到的图形，是铸造行业所特有的一种图样。其主要内容包括：浇注位置、分型面、铸造工艺参数（机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率、芯头等）。铸造工艺图是指导铸造生产的技术文件，也是验收铸件的主要依据。