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铸造工艺学

作者：.李魁盛，侯福生编

序
前言
目录
绪论
第一篇　铸造工艺过程
第一章　造型
第一节　概述
一、本课程的研究重点
二、砂型铸造的优缺点
三、砂型结构和种类
四、砂型铸造的工艺流程
第二节　手工造型
一、手工造型的特点和应用范围
二、手工造型方法
第三节　普通机器造型
一、概述
二、普通机器造型的紧砂方式
三、普通机器造型的起模方式
第四节　水平分型高压造型
一、概述
二、高压造型的优缺点
三、水平分型高压造型的工艺过程和特点
四、水平分型高压造型的工艺问题
第五节　垂直分型无箱高压造型
一、工艺过程及特点
二、垂直分型无箱射压造型的工艺问题
第六节　其他造型方法
一、气体正压造型
二、真空密封造型
三、实型铸造
四、冷冻造型
五、切削造型
思考题
第二章　制芯
第一节　概述
一、砂芯的功用和对砂芯的要求
二、砂芯的分类
三、砂芯的基本结构
第二节　手工制芯
一、常用手工制芯方法
二、砂芯的烘干支承
三、砂芯检验和预装配
第三节　机器制芯
一、普通机器制芯
二、螺旋挤压制芯
三、普通射芯制芯
四、热芯盒制芯
五、壳芯盒制芯
六、冷芯盒制芯
七、温芯盒制芯
思考题
第三章　铸型（芯）的烘干、合箱与浇注
第一节　砂型与砂芯的烘干
一、烘干原理及过程
二、烘干工艺规范
三、烘干质量的检验
四、烘干设备和烘干方法
第二节　合箱
一、合箱前的工作
二、下芯
三、验型
四、合箱
五、放压铁
第三节　铸型抬箱力计算
一、上砂型抬箱力的计算
二、砂芯浮力计算
三、铸型总压重计算
第四节　铸型浇注
一、浇注前的准备工作
二、铸型合箱后允许待浇注时间的控制
三、浇注工艺
四、浇注完毕到卸荷的时间间隔
思考题
第四章　铸件的落砂与清理
第一节　工艺流程
第二节　铸件的落砂
一、铸件在铸型中的停留时间（冷却时间）
二、落砂方法
三、使用机械集中落砂注意事项
第三节　铸件的清理
一、浇冒口的去除
二、型芯的清除
三、铸件的表面清理
四、铸件表面精整
五、铸件多功能组合清理机
第四节　铸件的热处理
一、铸铁件热处理
二、铸钢件热处理
第五节　铸件的涂漆
一、防锈底漆的性能要求和选择原则
二、涂漆方法
思考题
第五章　铸件质量检验与缺陷修补
第一节　铸件质量的概念
第二节　铸件质量的检验
一、外观质量的检验
二、表面缺陷检验
三、内部缺陷检验
四、理化性能检验
第三节　铸件缺陷的修补和矫正
一、用腻子和环氧树脂修补
二、焊补
三、浸渗修补
四、铸件变形的矫正
思考题
第二篇　铸件形成原理
第六章　液态金属的性质及充型能力
第一节　液态金属的物理性质
一、液态金属的概貌
二、液态金属的物理性质
第二节　液态合金的黏性
一、动力黏度和运动黏度
二、合金黏度对铸件质量的影响
第三节　液态合金的表面现象
一、界面张力所引起的附加压力
二、液—固—气界面张力
三、影响表面张力的因素
四、对铸型工艺的影响
第四节　液态合金的充型能力
一、合金的流动性
二、金属停止流动的模式
第五节　充型能力的影响因素和提高措施
一、合金的化学成分及热物理性质
二、铸型条件及其热物理性质
三、浇注方面的因素
四、铸件模数和复杂程度
思考题
第七章　铸件的凝固
第一节　铸件—铸型的温度场
一、铸件—铸型温度场的数学分析
二、铸件温度场的测定
三、影响铸件温度场的因素
第二节　铸件的凝固方式
一、凝固动态曲线
二、凝固区域及其结构
三、铸件的凝固方式及其影响因素
四、凝固方式对铸件质量的影响
五、灰铸铁和球墨铸铁的凝固方式
第三节　铸件的凝固时间
思考题
第八章　金属的结晶及铸件宏观组织的控制
第一节　概述
第二节　晶核的形成
一、自发形核
二、非自发形核
第三节　晶体的生长
一、固—液界面上原子迁移过程的动力学
二、固—液界面的结构
三、晶体的生长方式
四、纯金属凝固时晶体的生长形态
第四节　单相合金的结晶
一、溶质再分配
二、单相合金凝固过程中的成分过冷
三、枝晶间距
第五节　共晶合金的结晶
一、共晶组织的特点和共晶合金的分类
二、共晶合金的结晶方式
三、非小平面—非小平面共晶
四、非小平面—小平面共晶
五、共晶组织和机械性能的关系
第六节　液体流动对结晶过程的影响
一、浇注和结晶过程中液体的流动
二、液体流动对结晶过程的影响
第七节　铸件宏观组织的形成和控制
一、铸件宏观组织的形成
二、铸件宏观组织的控制
三、铸件微观组织的控制途径
思考题
第九章　铸件中的偏析
第一节　微观偏析
一、胞状偏析
二、晶内偏析
三、晶界偏析
第二节　宏观偏析
一、正常偏析
二、反常偏析
三、带状偏析
思考题
第十章　铸件中的气体和非金属夹杂物
第一节　气孔和非金属夹杂物
一、气孔的类型
二、非金属夹杂物的类型
三、对铸件质量的影响
第二节　金属中气体存在形态及来源
一、气体存在的形态
二、气体的来源
三、气体的溶解
第三节　析出性气孔的形成及防止
一、金属液中析出气泡的理论条件
二、气体溶质再分配和析出气孔的关系
三、主要防止措施
第四节　反应性气孔的形成及防止
一、金属与铸型（芯）间反应性气孔
二、皮下气孔的形成机理
三、金属与熔渣间的反应性气孔（渣气孔）
四、合金液内元素、化合物间的反应性气孔
五、反应性气孔的防止措施
第五节　非金属夹杂物的形成及防止
一、非金属夹杂物的形成条件
二、夹杂物的偏晶反应
三、夹杂物的形态及分布
思考题
第十一章　铸件的收缩及收缩缺陷
第一节　铸造合金和铸件的收缩
一、铸造合金收缩的一般规律
二、铸钢的收缩
三、铸铁的收缩
四、铸件的收缩
第二节　缩孔、缩松的形成机理及防止
一、缩孔类缺陷的形式
二、缩孔和缩松的形成机理
三、影响缩孔、缩松容积的主要因素
四、轴线阻力系数（centerline resistance factor）
五、消除缩孔类缺陷的途径
第三节　铸件的热裂
一、概述
二、热裂的形成机理
三、影响热裂形成的因素
四、防止热裂的途径
第四节　铸造应力
一、概述
二、铸件的热应力
三、铸件冷却过程中的相变应力
四、机械阻碍应力
五、减小及消除残余应力的方法
第五节　铸件的变形、冷裂及其防止方法
一、铸件的变形
二、铸件的冷裂
三、防止铸件变形和冷裂的措施
思考题
第三篇　铸造工艺及工装设计
第十二章　铸造工艺设计概论
第一节　铸造工艺设计的概念
一、概念
二、设计依据
三、设计内容和程序
第二节　铸造工艺设计与经济指标和环境保护的关系
思考题
第十三章　铸造工艺方案
第一节　零件结构的铸造工艺性
一、从避免缺陷方面审查铸件结构
二、从简化铸造工艺方面改进零件结构
第二节　造型、造芯方法的选择
一、优先采用湿型
二、造型、造芯方法应和生产批量相适应
三、造型方法应适合工厂条件
四、要兼顾铸件的精度要求和成本
第三节　浇注位置的确定
一、铸件的重要部分应尽量置于下部
二、重要加工面应朝下或呈直立状态
三、使铸件的大平面朝下或倾斜
四、应保证铸件能充满
五、应有利于铸件的补缩
六、避免用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯、合箱及检验
七、应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致
第四节　分型面的选择
一、应使铸件全部或大部置于同一半型内
二、应尽量减少分型面的数目
三、分型面应尽量选用平面
四、便于下芯、合箱和检查型腔尺寸
五、不使砂箱过高
六、受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度
七、注意减轻铸件清理和机械加工量
思考题
第十四章　砂芯设计及铸造工艺设计参数
第一节　砂芯设计
一、确定砂芯形状（分块）及分盒面选择的基本规则
二、芯头设计
第二节　铸造工艺设计参数
一、铸件尺寸公差
二、铸件重量公差
三、机械加工余量
四、铸造收缩率（模样放大率）
五、起模斜度
六、最小铸出孔及槽
七、工艺补正量
八、分型负数
九、反变形量
十、砂芯负数（砂芯减量）
十一、非加工壁厚的负余量
十二、分芯负数
思考题
第十五章　浇注系统设计
第一节　液态金属在浇注系统基本组元中的流动
一、在砂型中流动的水力学特点
二、浇口杯中的流动
三、直浇道中的流动
四、直浇道窝
五、横浇道中金属的流动
六、内浇道
第二节　浇注系统的基本类型及选择
一、封闭、开放式浇注系统
二、按内浇道在铸件上的位置分类
第三节　计算阻流截面的水力学公式
一、奥赞公式
二、浇注时间
三、金属液在型内的上升速度
四、流量系数μ的确定
第四节　铸铁件浇注系统设计与计算
一、设计步骤
二、垂直分型浇注系统的计算
第五节　其他合金铸件浇注系统的特点
一、铸钢件浇注系统
二、轻合金铸件的浇注系统
三、铜合金浇注系统的特点
第六节　金属过滤技术
一、陶瓷网格过滤板
二、泡沫耐沫陶瓷过滤板
三、耐火纤维编织过滤网
思考题
第十六章冒口、冷铁和铸肋
第一节　冒口的种类及补缩原理
一、冒口的种类
二、通用冒口补缩原理
第二节　铸钢件冒口的设计与计算
一、模数法
二、模数—周界商法
三、补缩液量法
四、比例法
五、铸件工艺出品率的校核
第三节　铸铁件实用冒口的设计
一、铸铁的体收缩
二、实用冒口设计法
第四节　提高通用冒口补缩效率的措施和特种冒口
一、大气压力冒口
二、保温、发热冒口
三、易割冒口
第五节　冷铁
一、外冷铁
二、内冷铁
第六节　铸肋
一、割肋
二、拉肋
思考题
第十七章　铸造工艺装备设计
第一节　模样及模板
一、模样设计
二、模板设计
第二节　芯盒设计
一、芯盒的种类及特点
二、金属芯盒的结构实例
三、金属芯盒设计
四、热芯盒和壳芯盒设计
第三节　砂箱设计
一、砂箱的分类及特点
二、典型砂箱实例
三、砂箱内框尺寸的确定
四、砂箱壁的结构形式和尺寸
五、砂箱定位装置
六、砂箱在生产线各工位上的定位
七、砂箱的紧固
八、砂箱的技术要求
第四节　其他工艺设备
一、填砂框
二、压砂板
三、烘芯板
四、砂芯和砂型检验用具
思考题
参考文献
附表　铸造工艺符号及表示方法

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铸铁件浇注系统设计与计算

2026年01月14日

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第四节　铸铁件浇注系统设计与计算

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